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乙烷的多种用途

发布日期:2020/3/27 17:45:26

背景及概述[1]

乙烷最简单的碳碳单键的烃,存在于天然气中(5%~10%),其为无色、无嗅、易燃气体,溶于苯及乙醇(4℃时46ml/100ml)。蒸气与空气组成爆炸混合物,爆炸极限3.0%~12.5%(体积分数)。燃点514.84℃。高温下可分解为乙烯和氢。乙烷可以被氯化,反应在250~500℃下进行,生成一氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷和四氯乙烷。与硝酸反应,可以被硝化,生成硝基乙烷,副产硝基甲烷。可以进行气相催化氧化,制合成气。可进行磺酰化及氯磺酰化反应。本品高浓度时有麻醉性和窒息性。

用途[2-3]

乙烷可用作燃料;冷冻剂;裂解制乙烯;氯乙烷及硝基乙烷的原料。

1)乙烷在金属铁表面还原NO。温度300~1100℃时,由程序控温电加热水平陶瓷管反应器在N2气氛和模拟气氛下,对乙烷在金属铁表面还原NO的特性进行了实验研究。结果表明,乙烷在金属铁表面能够高效地还原NO。在N2气氛中,温度高于900℃时,乙烷在金属铁表面的脱硝效率超过95%。在模拟烟气条件下,当温度超过900℃,且过量空气系数小于1.0时,乙烷在金属铁表面还原NO的效率能够达到90%以上。相同条件下,乙烷在金属铁表面脱硝效率高于甲烷的脱硝效率。在模拟烟气条件下NO的还原通过乙烷的再燃脱硝和金属铁直接还原两个机理完成。金属铁直接还原NO时生成的氧化铁则被乙烷还原为金属铁,从而使得金属铁能够持续对NO进行直接还原。乙烷再燃还原NO的中间产物HCN被氧化铁氧化为N2,同时氧化铁也被HCN还原为金属铁。这一过程增强了NO的持续还原反应,同时避免了在燃尽时HCN二次氧化重新生成NO,从而保证了较高的NO还原效率。

2)乙烷裂解制乙烯。乙烷裂解制乙烯技术已在全球成功应用多年,著名乙烯技术专利商如Lummus、S&W、KBR、Linde、TPL/KTI等公司,以及中国寰球工程公司、中国石化工程建设公司(SEI)等,都具有成熟可靠的乙烷裂解制乙烯技术。目前乙烷裂解制乙烯装置主要集中在美国、加拿大、中东和西欧,生产商主要有埃克森美孚化学公司、INEOSAmericas公司、SweenyTexas公司等。乙烷蒸汽裂解制乙烯工艺流程一般包括裂解、压缩、冷却及分离三部分。在裂解部分,预热的乙烷和蒸汽(水烃质量比为0.3)进入到裂解炉中,在800℃的高温下反应得到乙烯和其他副产物,裂解气随后被急冷到600℃以避免发生分解反应,急冷产生的500℃、10MPa的副产高压蒸汽被送至透平压缩机。冷却后的裂解气随后进入透平压缩机进行多级压缩,除去酸性气体和残留水分。在分离部分,使用制冷剂进一步冷却压缩部分尾气,并将氢气从中分离出来用于乙炔加氢反应,分离出的液体产品物料通过一系列精馏塔脱除其中的甲烷、乙烷和丙烷,同时得到目的产品乙烯。

主要参考资料

[1]用精细化工辞典

[2]乙烷在金属铁表面还原NO的实验研究

[3]国内外乙烷裂解制乙烯发展现状及思考

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