Пропилен представляет собой газообразное вещество с низкой температурой кипения tкип= -47,7 °C и температурой плавления tпл= – 187,6 °C. Структурная формула пропилена:
СН2=СН-СНз
Пропилен обладает значительной реакционной способностью. Его химические свойства определяются двойной углерод-углеродной связью. п-Связь, как наименее прочная и более доступная, при действии реагента разрывается, а освободившиеся валентности углеродных атомов затрачиваются на присоединение атомов, из которых состоит молекула реагента.
Один из основных источников получения пропилена в мире – процесс пиролиза углеводородного сырья, начиная от пропана до газойля. Пропилен полимеризационной чистоты получают
одновременно с этиленом.
Пропилен для химических синтезов в США получают на нефтеперерабатывающих заводах, извлекая из отходящих газов термических и каталитических процессов и затем концентрируя. В европейских странах, Японии и других странах пропилен, получаемый на нефтеперерабатывающих заводах, там же и потребляется.
В настоящее время появились технологии получения пропилена полимеризационной чистоты дегидрированием пропана (см. раздел 4.2). Ведущими лицензиарами являются фирмы Air Products and Chemical. Inc. (США), UOP (США), ABB Lummus Global (США).
Технология получения пропилена из этилена и бутиленов (метатезис) разработана фирмой Phillips (США). В основу положены реакции взаимопревращения олефинов, в данном случае реакции диспропорционирования. В результате реакции из этилена и бутена-2 получают пропилен и смесь бутенов. Полученные продукты реакции подвергаются разделению. В качестве сырья могут использоваться продукты нефтеперерабатывающих заводов. По технологии фирмы Phillips работает установка получения пропилена фирмы Lyon- dell в Ченнелвью, Техас, а также две установки фирмы Phillips в г. Пасадена, Техас. Лицензию на этот процесс взяла компания Lummus Global и реализует как технологию конверсии (Olefins conversion technology).
Процесс метатезиса считается конкурентоспособным, если цена пропилена составляет 0,8 от цены этилена.
Французский институт нефти (IFP) объявил о создании процесса мета-4 с низкотемпературной жидкофазной реакцией метатезиса и непрерывной регенерацией катализатора. По этой технологии компания Chinese Petroleum Corp. построила на острове Тайвань опытно-промышленную установку. Отметим, что стоимость процесса метатезиса (капиталовложения) ниже, чем по процессу дегидрирования пропана.
Следует также отметить технологию фирмы Linde (Германия), в которой сырьем является не индивидуальный углеводород (пропан), а смесь углеводородов, в т.ч. такой сырьевой продукт, как ШФЛУ. Наряду с пропиленом в процессе фирмы Linde получаются непредельные углеводороды С4-С5, которые в специальной системе разделения выделяются, наряду с пропиленом, и используются для дальнейшей переработки в химические продукты или компоненты моторного топлива.
Новые разработки в области получения пропилена связаны также с усилиями по увеличению выхода пропилена в процессе каталитического крекинга «флюид» и различных методах конверсии олефинов. Компания ABB Lummus усовершенствовала процесс каталитического крекинга «флюид» (ККФ) и разработала новый избирательный крекинг с повышенным выходом олефинов. Кроме этого компания усовершенствовала процесс конверсии смеси этилена и бутиленов (метатезис) с использованием равновесной газофазной реакции на стационарной каталитической системе в изотермических условиях. Селективность такого процесса по пропилену достигает 9098%.
Компания Fina Research запатентовала высокоселективный процесс производства пропилена крекингом олефинов С4 и выше на цеолитовом силикалитном катализаторе. Возможна интеграция этого процесса с установками пиролиза нафты и получения МТБЭ.
Еще одним достижением является разработка фирмой Lurgi процесса Propylur – каталитического крекинга углеводородов С4-С5 в этилен и пропилен.
Компания Lurgi разрабатывает процесс производства пропилена из метанола (МТР – methanol to propylene). В процессе МТР метанол и ДМЭ поступают в адиабатический реактор со стационарным слоем катализатора, где они превращаются в углеводороды и воду при высокой степени селективности по пропилену. Проектирование установки мощностью 100 тыс. т пропилена из метанола ведется в Иране на заводе компании Fanavaran в г. Бандер-Имам.
Поскольку спрос на пропилен растет быстрее, чем спрос на этилен, возрастает роль альтернативных поставщиков пропилена. О химических синтезах пропилена сказано выше.
Кроме этого может быть увеличен выход пропилена с установок ККФ на нефтеперерабатывающих заводах.
В обычном режиме функционирования установки ККФ выход пропилена ниже на 6 %. В модернизированной установке ККФ (с добавлением второго лифт-реактора) выход пропилена может быть увеличен до 16 % при использовании традиционного сырья ККФ и до 19-21,5 % при переработке бензиновых фракций. Предложены схемы, сочетающие установку пиролиза нафты и ККФ, что дает возможность увеличить выход пропилена на 27,7 %, а соотношение получаемых пропилена и этилена с 0,6 до 0,76. Экономический анализ показал, что затраты на включение блока ККФ в пиролизную установку окупятся за 1,5 года.