Современные способы производства этилена.
Процесс термического пиролиза углеводородного сырья остаётся основным способом получения низших олефинов — этилена и пропилена. Существующие мощности установок пиролиза составляют 113,0 млн.т/год по этилену или почти 100 % мирового производства. При этом, среднегодовой прирост потребления этилена в мире составляет более 4 %.
Наибольший выход этилена получается при пиролизе этана. Основное направление использования этилена — в качестве мономера при получении полиэтилена (наиболее крупнотоннажный полимер в мировом производстве). В зависимости от условий полимеризации получают полиэтилены низкого давления и полиэтилены высокого давления. Также полиэтилен применяют для производства ряда сополимеров, в том числе с пропиленом, стиролом, винилацетатом и другими. При производстве этиленгликоля, оксида этилена, этилового спирта, стирола, пластмасс и, следовательно, моющих средств, упаковки, пленок. Этилен применяют как исходный материал для производства ацетальдегида и синтетического этилового спирта. Этилен используют для ускорения созревания плодов — например, помидоров, дынь, апельсинов, мандаринов, лимонов, бананов; дефолиации растений, снижения предуборочного опадения плодов.
Внедрение технологии CD Hydro для получения этилена гидрированием не фракционированного газа позволяет снизить капитальные затраты более чем на 15 млн. долларов и исключить из схемы 44 аппарата. Два технологических прорыва, имеющих существенное влияние на разделение продуктов: на заводах по производству олефинов существует значительная потребность в искусственном холоде для разделения низкокипящих продуктов. При обычном методе используются три отдельных системы охлаждения, имеющих рабочие температуры от +20°C до -140°C. Компания AББ разработала двойные и тройные системы охлаждения, в которых все необходимые процессы комбинируются, соответственно, в две или в одну систему охлаждения. Это позволяет достичь значительной экономии средств на компрессорное оборудование, на которое приходится до 20% капитальных затрат при строительстве завода. Введение новых процессов – OCT и Automet: это позволяет превратить менее ценные побочные продукты в более рентабельные, включая 1-гексен, важный альфа-алкен, используемый в качестве сомономера при производстве полиэтилена.
Арагоннская исследовательская группа разработала высокотемпературную мембрану, с помощью которой можно получать этилен из потока этана за счет удаления чистого водорода. Это чистый и энергосберегающий метод производства этилена, при использовании других методов производства которого применяются затратные и неэкономичные операции, создающие существенное загрязнение окружающей среды. Новый мембранный реактор также проделывает и еще одну химическую операцию, он позволяет обмануть или запутать термодинамический предел: за счет непрерывного удаления водорода из потока мембрана изменяет соотношение вступающих в реакцию веществ и продуктов, что позволяет получать в результате реакции больше этилена, нежели было бы теоретически возможно ранее при достижении равновесия.
Поскольку данная новая мембрана пропускает через себя только водород, поток этана не вступает в контакт с кислородом и азотом атмосферы. Это позволяет избежать образования газов, вызывающих парниковый эффект: оксида азота, двуокиси углерода и окиси углерода, которые обычно сопутствуют традиционному производству этилена с помощью пиролиза, в ходе которого этан подвергается воздействию горячих потоков. В отличие от технологии пиролиза, при которой необходимо постоянное введение тепла, при использовании данной технологии удаляющая водород мембрана сама создает топливо, которое необходимо для осуществления реакции. За счет использования воздуха с одной стороны мембраны уже отведенный водород может вступать в реакцию с кислородом для выделения энергии.