Бутанды дегидрогендөө хром жана алюминий катализаторунун суюк же кыймылдуу катмарында жүргүзүлөт. Процесс 550дөн 575 градуска чейинки аралыкта температурада жүргүзүлөт. Реакциянын өзгөчөлүктөрүнүн арасында технологиялык чынжырдын үзгүлтүксүздүгүн белгилейбиз.
Технологиялык мүмкүнчүлүктөр
Бутан дегидрогенизациясы негизинен контакттуу адиабаттык реакторлордо жүргүзүлөт. Реакция суу буусунун катышуусунда ишке ашат, бул өз ара аракеттенүүчү газ түрүндөгү заттардын парциалдык басымын бир топ төмөндөтөт. Беттик реакция аппараттарындагы эндотермикалык жылуулук эффектинин ордун толтуруу түтүн газдары менен жер бети аркылуу жылуулукту берүү аркылуу ишке ашырылат.
Жөнөкөйлөштүрүлгөн версия
Бутандын дегидрогенизациясы эң жөнөкөй жол менен алюминий оксидин хром ангидридинин же калий хроматынын эритмеси менен сиңирүүнү камтыйт.
Алынган катализатор тез жана сапаттуу процесске салым кошот. Бул химиялык процессти тездеткич баа диапазонунда жеткиликтүү.
Өндүрүш схемасы
Бутандын дегидрогенизациясы – катализатордун олуттуу чыгымы күтүлбөгөн реакция. Продукцияларбаштапкы материалды дегидрогендөө экстракциялык дистилляциялоочу агрегатка алып келинет, анда керектүү олефиндик фракция бөлүнүп алынат. Сырткы жылытуу опциясы бар түтүкчөлүү реактордо бутанды бутадиенге дегидрогенизациялоо жакшы продуктунун түшүмүн алууга мүмкүндүк берет.
Реакциянын өзгөчөлүгү анын салыштырмалуу коопсуздугунда, ошондой эле татаал автоматтык системаларды жана түзүлүштөрдү минималдуу колдонууда. Бул технологиянын артыкчылыктарынын арасында конструкциялардын жөнөкөйлүгүн, ошондой эле кымбат эмес катализатордун аз сарпталышын айтууга болот.
Процесстин өзгөчөлүктөрү
Бутандын дегидрогенизациясы кайтуучу процесс жана аралашма көлөмүнүн көбөйүшү байкалат. Ле Шателье принцибине ылайык, бул процессте химиялык тең салмактуулукту өз ара аракеттенүү продуктуларын алуу тарапка жылдыруу үчүн реакция аралашмасындагы басымды төмөндөтүү керек.
Оптималдуу - хром-алюминий аралаш катализаторду колдонууда 575 градуска чейинки температурадагы атмосфералык басым. Химиялык процесстин ылдамдаткычы түпкү углеводороддун терең бузулушунан каптал реакциялар учурунда пайда болгон көмүртектүү заттардын бетине чөккөндүктөн, анын активдүүлүгү төмөндөйт. Баштапкы активдүүлүгүн калыбына келтирүү үчүн катализатор түтүн газдары менен аралашкан аба менен үйлөө аркылуу калыбына келтирилет.
Агым шарттары
Бутанды дегидрогендөөдө цилиндр формасындагы реакторлордо тойбогон бутен пайда болот. Реактордо атайын газ бөлүштүрүүчү торлор орнотулгангаз агымы алып кеткен катализатор чаңын кармап турган циклондор.
Бутанды бутендерге дегидрогенизациялоо каныкпаган углеводороддорду алуу боюнча өнөр жай процесстерин жаңылоонун негизи болуп саналат. Бул өз ара аракеттенүүдөн тышкары, парафиндердин башка варианттарын алуу үчүн ушундай технология колдонулат. n-бутанды дегидрогендөө изобутанды, н-бутиленди, этилбензолду алуу үчүн негиз болуп калды.
Технологиялык процесстердин ортосунда айрым айырмачылыктар бар, мисалы, бир катар парафиндердин бардык углеводороддорун дегидрогендөөдө окшош катализаторлор колдонулат. Этилбензол менен олефиндерди өндүрүүнүн окшоштугу бир процессти тездеткичти колдонууда гана эмес, ошондой эле окшош жабдууларды колдонууда да болот.
Катализаторду колдонуу убактысы
Бутандын гидрогенизациясы эмне менен мүнөздөлөт? Бул процесс үчүн колдонулган катализатордун формуласы хром оксиди (3). Ал амфотердик глиноземдин үстүндө чөктүрүлөт. Процессти тездеткичтин туруктуулугун жана селективдүүлүгүн жогорулатуу үчүн калий оксиди менен тууралат. Туура колдонуу менен катализатордун толук кандуу иштешинин орточо узактыгы бир жылды түзөт.
Колдонулуп жатканда оксиддердин аралашмасында катуу кошулмалардын акырындык менен чөгүшү байкалат. Аларды атайын химиялык процесстер менен өз убагында өрттөш керек.
Катализатордун уулануусу суу буусу менен болот. Бул катализаторлордун аралашмасында бутандын дегидрогендениши жүрөт. Реакция теңдемеси мектепте органикалык курста каралатхимия.
Температуранын жогорулашында химиялык процесстин тездеши байкалат. Бирок ошол эле учурда процесстин селективдүүлүгү да төмөндөп, катализаторго кокстун катмары түшөт. Мындан тышкары, орто мектепте төмөнкүдөй тапшырма көп сунушталат: бутандын дегидрогенденүү реакциясынын теңдемесин жазыңыз, этандын күйүшү. Бул процесстер өзгөчө кыйынчылыктарды камтыбайт.
Гидрогендөө реакциясынын теңдемесин жаз, ошондо бул реакция эки карама-каршы багытта жүрүп жатканын түшүнөсүң. Реакцияны тездеткичтин көлөмүнүн бир литринде саатына болжол менен 1000 литр бутан газ абалында болот, бутандын дегидрогендениши ушундайча жүрөт. Каныкпаган бутенди суутек менен айкалыштыруу реакциясы нормалдуу бутанды дегидрогендөөнүн тескери процесси болуп саналат. Түз реакцияда бутилендин чыгышы орто эсеп менен 50 пайызды түзөт. Эгерде процесс атмосфералык басымда жана 60 градуска жакын температурада жүргүзүлсө, дегидрогенден кийин 100 килограмм баштапкы алкандан болжол менен 90 килограмм бутилен түзүлөт.
Өндүрүш үчүн сырье
Келиңиз, бутандын дегидрогендештирүүсүн кененирээк карап чыгалы. Технологиялык теңдеме нефтини кайра иштетүүдө пайда болгон чийки затты (газдардын аралашмасын) колдонууга негизделген. Баштапкы этапта бутан фракциясы дегидрогендөө реакциясынын нормалдуу жүрүшүнө тоскоол болгон пентендерден жана изобутендерден кылдат тазаланат.
Бутан кантип дегидрогенденет? Бул процесстин теңдемеси бир нече кадамдарды камтыйт. Тазалангандан кийин тазаланганды дегидрогендөөбутендерден бутадиенге 1, 3. Курамында төрт көмүртек атому бар концентраттын курамында n-бутандын каталитикалык дегидрогендениши учурунда бутен-1, n-бутан жана бутендер-2 бар.
Ашыкчаны идеалдуу бөлүү өтө көйгөйлүү. Эриткич менен экстракциялык жана фракциялык дистилляцияны колдонуу менен мындай бөлүүнү жүзөгө ашырууга болот жана бул бөлүүнүн эффективдүүлүгүн жогорулатууга болот.
Бөлүүчү кубаттуулугу чоң аппараттарда фракциялык дистилляцияны жүргүзүүдө нормалдуу бутанды бутен-1ден, ошондой эле бутен-2ден толук бөлүп алууга мүмкүн болот.
Экономикалык көз караштан алганда, бутанды каныкпаган углеводороддорго чейин дегидрогендөө процесси кымбат эмес өндүрүш болуп эсептелет. Бул технология мотор бензинин, ошондой эле химиялык продукциянын эбегейсиз түрүн алууга мүмкүндүк берет.
Жалпысынан бул процесс каныкпаган алкен керек болгон жерлерде гана ишке ашырылат, ал эми бутандын баасы аз. Бутанды дегидрогенизациялоонун езуне турган наркын темендетууге жана жол-жоболорду жакшыртууга байланыштуу диолефиндерди жана монолефиндерди колдонуунун келему бир кыйла кецейди.
Бутанды дегидрогендөө процедурасы бир же эки этапта жүргүзүлөт, реакцияга кирбеген чийки заттын реакторго кайтып келиши бар. Советтер Союзунда биринчи жолу бутанды дегидрогендоо катализатордук кабатта жургузулду.
Бутандын химиялык касиеттери
Полимерлөө процессинен тышкары бутан күйүү реакциясына ээ. Этан, пропан жана башкаларЖаратылыш газында каныккан углеводороддордун өкүлдөрү жетиштүү, ошондуктан ал бардык трансформациялар, анын ичинде күйүү үчүн чийки зат болуп саналат.
Бутанда көмүртек атомдору sp3-гибриддик абалда, ошондуктан бардык байланыштар бир, жөнөкөй. Бул түзүлүш (тетраэдрдик форма) бутандын химиялык касиеттерин аныктайт.
Кошумча реакцияларга кире албайт, ал изомерлөө, алмаштыруу, дегидрогендөө процесстери менен гана мүнөздөлөт.
Эки атомдуу галоген молекулалары менен алмаштыруу радикалдуу механизм боюнча ишке ашат жана бул химиялык өз ара аракеттенүүнү ишке ашыруу үчүн өтө оор шарттар (ультра күлгүн нурлануу) керек. Бутандын бардык касиеттеринин ичинен анын жетиштүү өлчөмдө жылуулуктун бөлүнүп чыгышы менен коштолгон күйүүсү практикалык мааниге ээ. Мындан тышкары, каныккан углеводородду дегидрогендөө процесси өндүрүш үчүн өзгөчө кызыгууну жаратат.
Гидрогендөөнүн өзгөчөлүктөрү
Бутанды дегидрогендөө процедурасы туруктуу катализатордо тышкы жылытуу менен түтүкчөлүү реактордо жүргүзүлөт. Бул учурда бутилендин түшүмү жогорулайт, өндүрүштү автоматташтыруу жөнөкөйлөштүрүлөт.
Бул процесстин негизги артыкчылыктарынын арасында катализатордун минималдуу керектөөсү саналат. Кемчиликтердин арасында легирленген болоттордун бир кыйла чыгымдалышы, капиталдык салымдардын жогору экендиги белгиленет. Мындан тышкары, бутандын каталитикалык суусуздануусу бир кыйла сандагы агрегаттарды колдонууну талап кылат, анткени алардын өндүрүмдүүлүгү төмөн.
Өндүрүштүн өндүрүмдүүлүгү төмөн, ошондуктанреакторлордун бир бөлүгү катары гидрогенизацияга багытталган, ал эми экинчи бөлүгү регенерацияга негизделген. Мындан тышкары өндүрүштөгү кызматкерлердин көптүгү да бул технологиялык чынжырдын кемчилиги катары каралат. Бул реакция эндотермикалык экенин эстен чыгарбоо керек, ошондуктан процесс инерттүү заттын катышуусунда жогорулатылган температурада жүрөт.
Бирок мындай кырдаалда кырсыкка учуроо коркунучу бар. Бул жабдуулардын пломбалары бузулган учурда мүмкүн. Реакторго кирген аба углеводороддор менен аралашканда жарылуучу аралашманы пайда кылат. Мындай абалдын алдын алуу үчүн реакция аралашмасына суу буусу киргизилип, химиялык тең салмактуулук оңго жылдырылат.
Бир кадамдуу процесс
Мисалы, органикалык химия курсунда төмөнкүдөй тапшырма сунушталат: бутандын дегидрогенденүү реакциясынын теңдемесин жаз. Мындай милдетти чечүү үчүн каныккан углеводороддор классындагы углеводороддордун негизги химиялык касиеттерин эске салуу жетиштүү. Бутанды дегидрогендөөнүн бир баскычтуу процесси аркылуу бутадиенди алуу өзгөчөлүктөрүн талдап көрөлү.
Бутан дегидрогендөөчү батарея бир нече өзүнчө реакторлорду камтыйт, алардын саны иштөө циклине, ошондой эле секциялардын көлөмүнө жараша болот. Негизинен, батареяга бештен сегизге чейин реактор кирет.
Гидрогендөө жана регенерация процесси 5-9 мүнөт, буу менен үйлөтүү 5 мүнөттөн 20 мүнөткө чейин созулат.
Гидрогенденгендиктенбутан тынымсыз кыймылдаган катмарда ишке ашырылат, процесс туруктуу. Бул өндүрүштүн эксплуатациялык көрсөткүчтөрүн жакшыртууга өбөлгө түзөт, реактордун өндүрүмдүүлүгүн жогорулатат.
n-бутандын бир баскычтуу дегидрогендөө процесси төмөнкү басымда (0,72 МПа чейин), алюминий-хромдук катализатордо өндүрүш үчүн колдонулгандан жогору температурада жүргүзүлөт.
Технология регенеративдик типтеги реакторду колдонууну камтыгандыктан, бууну колдонуу жокко чыгарылат. Бутадиенден тышкары аралашмада бутендер пайда болот, алар реакциялык аралашмага кайра киргизилет.
Бир этап контакт газындагы бутандардын реактордун зарядындагы санына болгон катышы аркылуу эсептелет.
Бутанды дегидрогенизациялоонун бул ыкмасынын артыкчылыктарынын арасында биз өндүрүштүн жөнөкөйлөштүрүлгөн технологиялык схемасын, чийки затты керектөөнүн төмөндөшүн, ошондой эле процесс үчүн электр энергиясынын өздүк наркынын төмөндөшүн белгилейбиз.
Бул технологиянын терс параметрлери реакциялашуучу компоненттердин кыска мөөнөттөрү менен байланышта. Бул көйгөйдү оңдоо үчүн татаал автоматташтыруу талап кылынат. Мындай көйгөйлөргө карабастан, бутандын бир баскычтуу дегидрогенизациясы эки этаптуу өндүрүшкө караганда жагымдуу процесс.
Бутанды бир этапта дегидрогенизациялоодо чийки зат 620 градуска чейин ысытылат. Аралашма реакторго жөнөтүлөт, ал катализатор менен түз байланышта болот.
Реакторлордо сейрек кездешүүнү пайда кылуу үчүн,вакуумдук компрессорлор колдонулат. Контакттуу газ муздатуу үчүн реактордон чыгып, андан кийин бөлүүгө жөнөтүлөт. Дегидрогендөө цикли аяктагандан кийин чийки зат кийинки реакторлорго өткөрүлүп берилет, ал эми химиялык процесс өткөн жерлерден углеводород буулары үйлөө аркылуу чыгарылат. Продукциялар эвакуацияланып, реакторлор бутан дегидрогендөө үчүн кайра колдонулат.
Тыянак
Кадимки бутандын негизги дегидрогендөө реакциясы суутек менен бутендердин аралашмасынын каталитикалык өндүрүшү. Негизги процесстен тышкары, технологиялык чынжырды кыйла татаалдаштырган көптөгөн каптал процесстер болушу мүмкүн. Дегидрациялоонун натыйжасында алынган продукт баалуу химиялык сырьё болуп эсептелет. Чектөөчү катардагы углеводороддорду алкендерге айландыруу үчүн жаңы технологиялык чынжырларды издөөнүн негизги себеби өндүрүшкө болгон суроо-талап болуп саналат.