Butanni gidrogenlash xrom va alyuminiy katalizatorining suyuqlashtirilgan yoki harakatlanuvchi qatlamida amalga oshiriladi. Jarayon 550 dan 575 darajagacha bo'lgan haroratda amalga oshiriladi. Reaksiyaning xususiyatlari orasida texnologik zanjirning uzluksizligini ta'kidlaymiz.
Texnologiya xususiyatlari
Butan dehidrogenatsiyasi asosan kontakt adiabatik reaktorlarda amalga oshiriladi. Reaktsiya suv bug'lari ishtirokida amalga oshiriladi, bu o'zaro ta'sir qiluvchi gazsimon moddalarning qisman bosimini sezilarli darajada pasaytiradi. Yuzaki reaksiya apparatlarida endotermik issiqlik effekti uchun kompensatsiya tutun gazlari bilan sirt orqali issiqlikni etkazib berish orqali amalga oshiriladi.
Soddalashtirilgan versiya
Butanni eng oddiy usulda suvsizlantirish alyuminiy oksidini xrom angidrid yoki kaliy xromat eritmasi bilan singdirishni o'z ichiga oladi.
Olingan katalizator tez va sifatli jarayonga hissa qo'shadi. Bu kimyoviy jarayon tezlatgichi har bir narx oralig‘ida hamyonbop.
Ishlab chiqarish sxemasi
Butan dehidrogenatsiyasi bu reaksiya boʻlib, unda katalizatorning sezilarli isteʼmoli kutilmaydi. Mahsulotlarboshlang'ich materialning dehidratsiyasi ekstraktiv distillash qurilmasiga olib boriladi, bu erda kerakli olefin fraktsiyasi ajratiladi. Tashqi isitish opsiyasiga ega quvurli reaktorda butanni butadienga degidrogenlash yaxshi mahsulot hosil qilish imkonini beradi.
Reaksiyaning o'ziga xosligi uning nisbatan xavfsizligida, shuningdek, murakkab avtomatik tizimlar va qurilmalardan minimal foydalanishdadir. Ushbu texnologiyaning afzalliklari orasida dizaynning soddaligi, shuningdek, arzon katalizatorning kam sarflanishini ta'kidlash mumkin.
Jarayon xususiyatlari
Butanning gidrogenlanishi teskari jarayon bo’lib, aralashma hajmining ortishi kuzatiladi. Le Chatelier printsipiga ko'ra, bu jarayonda kimyoviy muvozanatni o'zaro ta'sir mahsulotlarini olish tomon o'zgartirish uchun reaktsiya aralashmasidagi bosimni pasaytirish kerak.
Aralashgan xrom-alyuminiy katalizatoridan foydalanganda 575 darajagacha bo'lgan haroratdagi atmosfera bosimi optimal hisoblanadi. Kimyoviy jarayonning tezlatgichi asl uglevodorodni chuqur yo'q qilishning yon reaktsiyalari paytida hosil bo'lgan uglerodli moddalar yuzasiga yotqizilganligi sababli, uning faolligi pasayadi. Asl faolligini tiklash uchun katalizator tutun gazlari bilan aralashtirilgan havo bilan puflash orqali qayta tiklanadi.
Oqim shartlari
Butanni gidrogenlash jarayonida silindrsimon reaktorlarda toʻyinmagan buten hosil boʻladi. Reaktorda maxsus gaz taqsimlash tarmoqlari o'rnatilgangaz oqimi tomonidan olib ketilgan katalizator changini ushlaydigan siklonlar.
Butanni butenlarga degidrogenlash toʻyinmagan uglevodorodlarni olish uchun sanoat jarayonlarini modernizatsiya qilish uchun asosdir. Ushbu o'zaro ta'sirga qo'shimcha ravishda, shunga o'xshash texnologiya parafinlar uchun boshqa variantlarni olish uchun ishlatiladi. n-butanning gidrogenatsiyasi izobutan, n-butilen, etilbenzol ishlab chiqarish uchun asos bo'ldi.
Texnologik jarayonlar oʻrtasida baʼzi farqlar mavjud, masalan, bir qator parafinlarning barcha uglevodorodlarini gidrogenlashda shunga oʻxshash katalizatorlar qoʻllaniladi. Etilbenzol va olefinlarni ishlab chiqarish o'rtasidagi o'xshashlik faqat bitta jarayon tezlatgichidan foydalanishda emas, balki shunga o'xshash uskunalardan foydalanishda ham mavjud.
Katalizatordan foydalanish vaqti
Butanning degidrogenlanishi nima bilan tavsiflanadi? Bu jarayon uchun ishlatiladigan katalizator formulasi xrom oksidi (3). U amfoter alyuminiy oksidida cho'kadi. Jarayon tezlatgichining barqarorligi va selektivligini oshirish uchun u kaliy oksidi bilan taqlid qilinadi. To'g'ri foydalanish bilan katalizatorning to'liq ishlash muddati o'rtacha bir yilni tashkil qiladi.
Foydalanilganda oksidlar aralashmasida qattiq birikmalarning asta-sekin cho'kishi kuzatiladi. Ular maxsus kimyoviy jarayonlar yordamida o'z vaqtida yoqib yuborilishi kerak.
Katalizator bilan zaharlanish suv bug'i bilan sodir bo'ladi. Aynan shu katalizatorlar aralashmasida butanning gidrogenlanishi sodir bo'ladi. Reaksiya tenglamasi maktabda organik kursda ko'rib chiqiladikimyo.
Haroratning ko`tarilishida kimyoviy jarayonning tezlashishi kuzatiladi. Ammo shu bilan birga jarayonning selektivligi ham pasayadi va katalizatorda koks qatlami yotqiziladi. Bundan tashqari, o'rta maktabda ko'pincha quyidagi vazifa taklif etiladi: butanning gidrogenlanishi, etanning yonishi reaktsiyasi tenglamasini yozing. Bu jarayonlar alohida qiyinchiliklarni o'z ichiga olmaydi.
Dehidrogenlanish reaksiyasi tenglamasini yozing va bu reaksiya ikki qarama-qarshi yoʻnalishda borishini tushunasiz. Reaksiya tezlatgichining hajmining bir litri uchun soatiga taxminan 1000 litr butan gazsimon shaklda bo'ladi, butanning dehidrogenatsiyasi shunday sodir bo'ladi. To'yinmagan butenni vodorod bilan birlashtirish reaktsiyasi oddiy butanni dehidrogenlashning teskari jarayonidir. To'g'ridan-to'g'ri reaksiyada butilenning unumi o'rtacha 50 foizni tashkil qiladi. Agar jarayon atmosfera bosimida va taxminan 60 daraja haroratda amalga oshirilsa, dehidrogenlashdan keyin 100 kilogramm boshlang'ich alkandan taxminan 90 kilogramm butilen hosil bo'ladi.
Ishlab chiqarish uchun xom ashyo
Keling, butanning dehidrogenatsiyasini batafsil ko'rib chiqamiz. Jarayon tenglamasi neftni qayta ishlash jarayonida hosil bo'lgan xom ashyo (gazlar aralashmasi) dan foydalanishga asoslangan. Dastlabki bosqichda butan fraktsiyasi dehidrogenatsiya reaktsiyasining normal borishiga xalaqit beradigan pentenlar va izobutenlardan yaxshilab tozalanadi.
Butan qanday qilib dehidrogenlanadi? Ushbu jarayon uchun tenglama bir necha bosqichlarni o'z ichiga oladi. Tozalashdan so'ng, tozalangan dehidrogenatsiyabutenlar butadien 1, 3 ga aylanadi. N-butanni katalitik dehidrogenlashda olingan to'rtta uglerod atomini o'z ichiga olgan konsentrat tarkibida buten-1, n-butan va butenlar-2 mavjud.
Aralashmani ideal ajratishni amalga oshirish juda muammoli. Erituvchi bilan ekstraktiv va fraksiyonel distillashdan foydalanish orqali bunday ajratishni amalga oshirish mumkin va bu ajratish samaradorligini oshirish mumkin.
Ajratish quvvati katta boʻlgan apparatlarda fraksiyonel distillash oʻtkazilganda oddiy butanni buten-1, shuningdek, buten-2 dan toʻliq ajratish mumkin boʻladi.
Iqtisodiy nuqtai nazardan butanni to’yinmagan uglevodorodlarga degidrogenlash jarayoni arzon ishlab chiqarish hisoblanadi. Bu texnologiya avtomobil benzini hamda turli xil kimyoviy mahsulotlarni olish imkonini beradi.
Umuman olganda, bu jarayon faqat to'yinmagan alken kerak bo'lgan va butanning narxi past bo'lgan joylarda amalga oshiriladi. Narxlarni pasaytirish va butanni dehidrogenlash tartibini takomillashtirish hisobiga diolefinlar va monolefinlardan foydalanish doirasi sezilarli darajada kengaydi.
Butanni dehidrogenlash jarayoni bir yoki ikki bosqichda amalga oshiriladi, reaksiyaga kirishmagan xom ashyo reaktorga qaytariladi. Sovet Ittifoqida birinchi marta butanni dehidrogenlash katalizatorli qatlamda amalga oshirildi.
Butanning kimyoviy xossalari
Polimerizatsiya jarayoniga qo'shimcha ravishda butan yonish reaktsiyasiga ega. Etan, propan va boshqalarTabiiy gazda toʻyingan uglevodorodlarning yetarlicha vakillari bor, shuning uchun u barcha transformatsiyalar, jumladan, yonish uchun xom ashyo hisoblanadi.
Butanda uglerod atomlari sp3-gibrid holatda bo'ladi, shuning uchun barcha bog'lanishlar bitta, oddiy. Bu struktura (tetraedral shakl) butanning kimyoviy xossalarini aniqlaydi.
Qoʻshish reaksiyalariga kirishga qodir emas, u faqat izomerlanish, almashtirish, degidrogenlanish jarayonlari bilan tavsiflanadi.
Ikki atomli halogen molekulalari bilan almashtirish radikal mexanizmga muvofiq amalga oshiriladi va bu kimyoviy o'zaro ta'sirni amalga oshirish uchun juda og'ir sharoitlar (ultrabinafsha nurlanish) zarur. Butaning barcha xususiyatlaridan uning etarli miqdorda issiqlik chiqishi bilan birga yonishi amaliy ahamiyatga ega. Bundan tashqari, to'yingan uglevodorodni gidrogenlash jarayoni ishlab chiqarish uchun alohida qiziqish uyg'otadi.
Dehidrogenatsiya xususiyatlari
Butanni gidrogenatsiyalash jarayoni qattiq katalizatorda tashqi isitiladigan quvurli reaktorda amalga oshiriladi. Bunda butilen unumi ortadi, ishlab chiqarishni avtomatlashtirish soddalashtiriladi.
Ushbu jarayonning asosiy afzalliklari orasida katalizatorning minimal sarflanishi hisoblanadi. Kamchiliklar orasida qotishma po'latlarning sezilarli iste'moli, yuqori kapital qo'yilmalar qayd etilgan. Bundan tashqari, butanning katalitik suvsizlanishi juda ko'p sonli birliklardan foydalanishni o'z ichiga oladi, chunki ular past mahsuldorlikka ega.
Ishlab chiqarish unumdorligi past, shuning uchunreaktorlarning bir qismi sifatida dehidrogenatsiyaga qaratilgan, ikkinchi qismi esa regeneratsiyaga asoslangan. Bundan tashqari, ishlab chiqarishda xodimlar sonining ko'pligi ham ushbu texnologik zanjirning kamchiliklari hisoblanadi. Shuni esda tutish kerakki, reaktsiya endotermikdir, shuning uchun jarayon yuqori haroratda, inert modda ishtirokida davom etadi.
Ammo bunday vaziyatda baxtsiz hodisalar xavfi mavjud. Agar uskunadagi muhrlar buzilgan bo'lsa, bu mumkin. Reaktorga kiradigan havo uglevodorodlar bilan aralashib, portlovchi aralashmani hosil qiladi. Bunday vaziyatni oldini olish uchun kimyoviy muvozanat reaksiya aralashmasiga suv bug'ini kiritish orqali o'ngga siljiydi.
Bir bosqichli jarayon varianti
Masalan, organik kimyo kursida quyidagi topshiriq taklif etiladi: butanni gidrogenlanish reaksiyasi tenglamasini yozing. Bunday vazifani bajarish uchun to'yingan uglevodorodlar sinfidagi uglevodorodlarning asosiy kimyoviy xossalarini esga olish kifoya. Butadienni bir bosqichli butan dehidrogenlash jarayoni orqali olish xususiyatlarini tahlil qilaylik.
Butan dehidrogenlash batareyasi bir nechta alohida reaktorlarni o'z ichiga oladi, ularning soni ish aylanishiga, shuningdek, bo'limlar hajmiga bog'liq. Asosan, batareyaga besh-sakkiz reaktor kiritilgan.
Dehidrogenatsiya va regeneratsiya jarayoni 5-9 minut, bug' chiqarish bosqichi 5-20 daqiqa davom etadi.
Dehidrogenlanish tufaylibutan doimiy harakatlanuvchi qatlamda amalga oshiriladi, jarayon barqaror. Bu ishlab chiqarishning operatsion samaradorligini oshirishga yordam beradi, reaktor unumdorligini oshiradi.
N-butanni bir bosqichli dehidrogenlash jarayoni past bosimda (0,72 MPa gacha), alyuminiy-xromli katalizatorda ishlab chiqarish uchun ishlatiladiganidan yuqori haroratda amalga oshiriladi.
Texnologiya regenerativ turdagi reaktordan foydalanishni nazarda tutganligi sababli, bug'dan foydalanish istisno qilinadi. Aralashmada butadienga qo'shimcha ravishda butenlar hosil bo'ladi, ular reaktsiya aralashmasiga qayta kiritiladi.
Bir bosqich kontakt gazidagi butanlarning reaktor zaryadidagi ularning soniga nisbati orqali hisoblanadi.
Butanni dehidrogenlashning ushbu usulining afzalliklari orasida ishlab chiqarishning soddalashtirilgan texnologik sxemasini, xom ashyo sarfini kamaytirishni, shuningdek, jarayon uchun elektr energiyasining narxini kamaytirishni qayd etamiz.
Ushbu texnologiyaning salbiy parametrlari reaksiyaga kirishuvchi komponentlarning qisqa muddatli aloqasi bilan ifodalanadi. Ushbu muammoni hal qilish uchun murakkab avtomatlashtirish talab qilinadi. Bunday muammolarga qaramay, bir bosqichli butan dehidrogenatsiyasi ikki bosqichli ishlab chiqarishdan ko'ra qulayroq jarayondir.
Butanni bir bosqichda gidrogenlashda xom ashyo 620 daraja haroratgacha isitiladi. Aralash reaktorga yuboriladi, u katalizator bilan bevosita aloqada.
Reaktorlarda kam uchraydigan holatni yaratish uchun,vakuumli kompressorlar ishlatiladi. Aloqa gazi reaktorni sovutish uchun tark etadi, so'ngra u ajratishga yuboriladi. Dehidrogenatsiya jarayoni tugagandan so'ng, xom ashyo keyingi reaktorlarga o'tkaziladi va kimyoviy jarayon allaqachon o'tgan joylardan uglevodorod bug'lari puflash orqali chiqariladi. Mahsulotlar evakuatsiya qilinadi va reaktorlar butan dehidrogenatsiyasi uchun qayta ishlatiladi.
Xulosa
Oddiy butanning asosiy suvsizlanish reaksiyasi vodorod va butenlar aralashmasini katalitik ishlab chiqarishdir. Asosiy jarayonga qo'shimcha ravishda, texnologik zanjirni sezilarli darajada murakkablashtiradigan ko'plab yon jarayonlar bo'lishi mumkin. Suvsizlanish natijasida olingan mahsulot qimmatli kimyoviy xom ashyo hisoblanadi. Aynan ishlab chiqarishga bo'lgan talab cheklovchi qatordagi uglevodorodlarni alkenlarga aylantirish uchun yangi texnologik zanjirlarni izlashning asosiy sababi hisoblanadi.