Butanın dehidrogenləşdirilməsi xrom və alüminium katalizatorunun mayeləşdirilmiş və ya hərəkət edən yatağında aparılır. Proses 550 ilə 575 dərəcə arasında olan bir temperaturda həyata keçirilir. Reaksiya xüsusiyyətləri arasında biz texnoloji zəncirin davamlılığını qeyd edirik.
Texnologiya Xüsusiyyətləri
Butan dehidrogenləşdirilməsi əsasən kontakt adiabatik reaktorlarda aparılır. Reaksiya su buxarının iştirakı ilə həyata keçirilir ki, bu da qarşılıqlı təsir edən qazlı maddələrin qismən təzyiqini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Səth reaksiya aparatlarında endotermik istilik effekti üçün kompensasiya tüstü qazları ilə səth vasitəsilə istiliklə təmin edilir.
Sadələşdirilmiş versiya
Butanın ən sadə şəkildə dehidrogenləşdirilməsi alüminium oksidin xrom anhidrid və ya kalium xromatın məhlulu ilə hopdurulmasını nəzərdə tutur.
Nəticədə katalizator sürətli və yüksək keyfiyyətli prosesə kömək edir. Bu kimyəvi proses sürətləndirici qiymət intervalında münasibdir.
İstehsal sxemi
Butan dehidrogenləşməsi əhəmiyyətli katalizator istehlakının gözlənilmədiyi reaksiyadır. Məhsullarbaşlanğıc materialın dehidrogenləşdirilməsi tələb olunan olefin fraksiyasının təcrid olunduğu ekstraktiv distillə qurğusuna aparılır. Xarici isitmə variantı olan boru reaktorunda butanın butadienə dehidrogenləşdirilməsi yaxşı məhsul əldə etməyə imkan verir.
Reaksiyanın spesifikliyi onun nisbi təhlükəsizliyində, eləcə də mürəkkəb avtomatik sistem və cihazların minimal istifadəsindədir. Bu texnologiyanın üstünlükləri arasında dizaynın sadəliyini, eləcə də ucuz katalizatorun az istehlakını qeyd etmək olar.
Proses Xüsusiyyətləri
Butanın dehidrogenləşməsi geri dönən prosesdir və qarışığın həcmində artım müşahidə olunur. Le Chatelier prinsipinə görə, bu prosesdə kimyəvi tarazlığı qarşılıqlı təsir məhsullarının əldə edilməsi istiqamətində dəyişmək üçün reaksiya qarışığında təzyiqi az altmaq lazımdır.
Optimal, qarışıq xrom-alüminium katalizatoru istifadə edərkən, 575 dərəcəyə qədər olan temperaturda atmosfer təzyiqidir. Kimyəvi prosesin sürətləndiricisi ilkin karbohidrogenin dərin məhvinin yan reaksiyaları zamanı əmələ gələn karbon tərkibli maddələrin səthinə çökdüyündən onun aktivliyi azalır. İlkin fəaliyyətini bərpa etmək üçün katalizator tüstü qazları ilə qarışan hava ilə üfürülməklə bərpa olunur.
Axış Şərtləri
Butanın dehidrogenləşməsi zamanı silindrik reaktorlarda doymamış buten əmələ gəlir. Reaktorda xüsusi qazpaylayıcı şəbəkələr quraşdırılıbqaz axını ilə daşınan katalizator tozunu tutan siklonlar.
Butanın butenlərə dehidrogenləşdirilməsi doymamış karbohidrogenlərin istehsalı üçün sənaye proseslərinin modernləşdirilməsi üçün əsasdır. Bu qarşılıqlı təsirə əlavə olaraq, parafinlər üçün digər variantları əldə etmək üçün oxşar texnologiya istifadə olunur. n-butanın dehidrogenləşdirilməsi izobutan, n-butilen, etilbenzol istehsalı üçün əsas olmuşdur.
Texnoloji proseslər arasında bəzi fərqlər var, məsələn, bir sıra parafinlərin bütün karbohidrogenlərini dehidrogenləşdirərkən oxşar katalizatorlardan istifadə olunur. Etilbenzol və olefin istehsalı arasındakı analoji təkcə bir proses sürətləndiricisinin istifadəsində deyil, həm də oxşar avadanlıqların istifadəsindədir.
Katalizatordan istifadə vaxtı
Butanın dehidrogenləşməsi nə ilə xarakterizə olunur? Bu proses üçün istifadə olunan katalizatorun düsturu xrom oksiddir (3). Amfoter alüminium oksidi üzərində çökür. Proses sürətləndiricisinin sabitliyini və seçiciliyini artırmaq üçün kalium oksidi ilə təqlid ediləcək. Düzgün istifadə ilə katalizatorun tam hüquqlu işləməsinin orta müddəti bir ildir.
İstifadə edildiyi kimi, oksidlərin qarışığı üzərində bərk birləşmələrin tədricən çökməsi müşahidə olunur. Onlar xüsusi kimyəvi proseslərdən istifadə etməklə vaxtında yandırılmalıdır.
Katalizator zəhərlənməsi su buxarı ilə baş verir. Məhz bu katalizator qarışığında butanın dehidrogenləşməsi baş verir. Məktəbdə üzvi kursda reaksiya tənliyinə baxılırkimya.
Temperaturun artması halında kimyəvi prosesin sürətlənməsi müşahidə olunur. Lakin eyni zamanda prosesin seçiciliyi də azalır və katalizatorun üzərinə koks təbəqəsi çökür. Bundan əlavə, orta məktəbdə tez-tez aşağıdakı tapşırıq təklif olunur: butanın dehidrogenləşməsi, etanın yanması reaksiyası üçün tənlik yazın. Bu proseslər heç bir xüsusi çətinlik çəkmir.
Dehidrogenləşmə reaksiyasının tənliyini yazın və siz başa düşəcəksiniz ki, bu reaksiya iki qarşılıqlı əks istiqamətdə gedir. Reaksiya sürətləndiricisinin həcminin bir litri üçün saatda təxminən 1000 litr butan qaz şəklində olur, butanın dehidrogenləşməsi belə baş verir. Doymamış butanın hidrogenlə birləşmə reaksiyası normal butanın dehidrogenləşməsinin əks prosesidir. Birbaşa reaksiyada butilen məhsulu orta hesabla 50 faizdir. Proses atmosfer təzyiqində və təxminən 60 dərəcə temperaturda aparılarsa, dehidrogenləşmədən sonra 100 kiloqram başlanğıc alkandan təxminən 90 kiloqram butilen əmələ gəlir.
İstehsal üçün xammal
Butanın dehidrogenləşməsinə daha yaxından nəzər salaq. Proses tənliyi neft emalı zamanı əmələ gələn xammaldan (qazların qarışığından) istifadəsinə əsaslanır. İlkin mərhələdə butan fraksiyası dehidrogenləşmə reaksiyasının normal gedişatına mane olan pentenlərdən və izobütenlərdən hərtərəfli təmizlənir.
Butan necə dehidrogenləşir? Bu proses üçün tənlik bir neçə addımı əhatə edir. Təmizləndikdən sonra təmizlənmişin dehidrogenləşdirilməsibutenlərdən butadien 1, 3-ə qədər. N-butanın katalitik dehidrogenləşməsi zamanı əldə edilən dörd karbon atomu olan konsentratın tərkibində buten-1, n-butan və butenlər-2 var.
Qarışığın ideal ayrılmasını həyata keçirmək kifayət qədər problemlidir. Həlledici ilə ekstraktiv və fraksiya distilləsindən istifadə etməklə belə bir ayırma həyata keçirilə bilər və bu ayırmanın səmərəliliyi yaxşılaşdırıla bilər.
Böyük ayırma qabiliyyəti olan aparatlarda fraksiya distilləsi aparılarkən normal butanı buten-1, həmçinin buten-2-dən tam ayırmaq mümkün olur.
İqtisadi nöqteyi-nəzərdən butanın doymamış karbohidrogenlərə dehidrogenləşdirilməsi prosesi ucuz istehsal hesab olunur. Bu texnologiya motor benzini, eləcə də çoxlu kimyəvi məhsullar əldə etməyə imkan verir.
Ümumiyyətlə, bu proses yalnız doymamış alkenin lazım olduğu yerlərdə həyata keçirilir və butan aşağı qiymətə malikdir. Xərclərin azaldılması və butanın dehidrogenləşdirilməsi prosedurunun təkmilləşdirilməsi hesabına diolefinlərin və monolefinlərin istifadə dairəsi xeyli genişlənmişdir.
Butan dehidrogenləşdirmə proseduru bir və ya iki mərhələdə həyata keçirilir, reaksiyaya girməmiş xammal reaktora qaytarılır. Sovet İttifaqında ilk dəfə olaraq butanın dehidrogenləşdirilməsi katalizator yatağında həyata keçirilmişdir.
Butanın kimyəvi xassələri
Polimerləşmə prosesinə əlavə olaraq, butanın yanma reaksiyası var. Etan, propan və sTəbii qazda doymuş karbohidrogenlərin kifayət qədər nümayəndəsi var, ona görə də o, bütün transformasiyalar, o cümlədən yanma üçün xammaldır.
Butanda karbon atomları sp3-hibrid vəziyyətdədir, ona görə də bütün bağlar tək, sadədir. Bu struktur (tetraedral forma) butanın kimyəvi xassələrini müəyyən edir.
Əlavə reaksiyalarına girmək iqtidarında deyil, yalnız izomerləşmə, əvəzetmə, dehidrogenləşmə prosesləri ilə xarakterizə olunur.
İki atomlu halogen molekulları ilə əvəzetmə radikal mexanizmə uyğun olaraq həyata keçirilir və bu kimyəvi qarşılıqlı əlaqənin həyata keçirilməsi üçün kifayət qədər ağır şərtlər (ultrabənövşəyi şüalanma) lazımdır. Butanın bütün xassələrindən onun kifayət qədər istiliyin ayrılması ilə müşayiət olunan yanması praktik əhəmiyyət kəsb edir. Bundan əlavə, doymuş karbohidrogenlərin dehidrogenləşdirilməsi prosesi istehsal üçün xüsusi maraq kəsb edir.
Dehidrogenləşmə xüsusiyyətləri
Butan dehidrogenləşdirmə proseduru sabit katalizatorda xarici qızdırılan boruvari reaktorda həyata keçirilir. Bu halda butilen məhsuldarlığı artır, istehsalın avtomatlaşdırılması sadələşdirilir.
Bu prosesin əsas üstünlükləri arasında minimum katalizator sərfiyyatı var. Çatışmazlıqlar arasında alaşımlı poladların əhəmiyyətli istehlakı, yüksək kapital qoyuluşları qeyd olunur. Bundan əlavə, butanın katalitik dehidratasiyası əhəmiyyətli sayda vahidlərin istifadəsini nəzərdə tutur, çünki onların məhsuldarlığı aşağıdır.
İstehsal aşağı məhsuldarlığa malikdir, ona görə dəreaktorların bir hissəsi kimi dehidrogenləşməyə, ikinci hissəsi isə regenerasiyaya əsaslanır. Bundan əlavə, istehsalatda çoxlu sayda işçilərin olması da bu texnoloji zəncirin mənfi cəhəti hesab olunur. Yadda saxlamaq lazımdır ki, reaksiya endotermikdir, ona görə də proses yüksək temperaturda, inert maddənin iştirakı ilə gedir.
Ancaq belə bir vəziyyətdə qəza riski var. Avadanlıqdakı möhürlər qırıldıqda bu mümkündür. Reaktora daxil olan hava karbohidrogenlərlə qarışdıqda partlayıcı qarışıq əmələ gətirir. Belə bir vəziyyətin qarşısını almaq üçün reaksiya qarışığına su buxarı daxil edilərək kimyəvi tarazlıq sağa keçirilir.
Bir addımlı proses variantı
Məsələn, üzvi kimya kursunda aşağıdakı tapşırıq təklif olunur: butanın dehidrogenləşməsi reaksiyası üçün tənlik yazın. Belə bir vəzifənin öhdəsindən gəlmək üçün doymuş karbohidrogenlər sinfinə aid karbohidrogenlərin əsas kimyəvi xassələrini xatırlamaq kifayətdir. Bütan dehidrogenləşməsinin bir mərhələli prosesi ilə butadienin əldə edilməsinin xüsusiyyətlərini təhlil edək.
Butan dehidrogenləşdirmə akkumulyatoruna bir neçə ayrıca reaktor daxildir, onların sayı iş dövründən, həmçinin bölmələrin həcmindən asılıdır. Əsasən, batareyaya beş-səkkiz reaktor daxildir.
Dehidrogenləşmə və regenerasiya prosesi 5-9 dəqiqə, buxar üfürmə mərhələsi 5-20 dəqiqə çəkir.
Dehidrogenləşmə faktına görəbutan davamlı hərəkət edən təbəqədə aparılır, proses sabitdir. Bu, istehsalın əməliyyat göstəricilərinin yaxşılaşdırılmasına kömək edir, reaktorun məhsuldarlığını artırır.
N-butanın bir mərhələli dehidrogenləşdirilməsi prosesi alüminium-xrom katalizatorunda istehsal üçün istifadə ediləndən yüksək temperaturda aşağı təzyiqdə (0,72 MPa-a qədər) həyata keçirilir.
Texnologiya regenerativ tipli reaktorun istifadəsini nəzərdə tutduğundan buxardan istifadə istisna edilir. Qarışıqda butadienlə yanaşı butenlər əmələ gəlir, onlar yenidən reaksiya qarışığına daxil edilir.
Bir mərhələ kontakt qazındakı butanların reaktor yükündəki sayına nisbəti ilə hesablanır.
Butan dehidrogenləşdirilməsinin bu üsulunun üstünlükləri arasında biz istehsalın sadələşdirilmiş texnoloji sxemini, xammal sərfinin azalmasını, həmçinin proses üçün elektrik enerjisinin maya dəyərinin azaldılmasını qeyd edirik.
Bu texnologiyanın mənfi parametrləri reaksiya verən komponentlərin qısa təması ilə təmsil olunur. Bu problemi düzəltmək üçün mürəkkəb avtomatlaşdırma tələb olunur. Hətta belə problemlərlə belə, birpilləli butanın dehidrogenləşdirilməsi iki mərhələli istehsaldan daha əlverişli prosesdir.
Butan bir mərhələdə dehidrogenləşdirilərkən, xammal 620 dərəcə temperatura qədər qızdırılır. Qarışıq reaktora göndərilir, o, katalizatorla birbaşa təmasdadır.
Reaktorlarda seyrəklik yaratmaq üçün,vakuum kompressorlarından istifadə olunur. Kontakt qazı reaktoru soyutmaq üçün tərk edir, sonra ayrılmağa göndərilir. Dehidrogenləşmə dövrü başa çatdıqdan sonra xammal növbəti reaktorlara ötürülür, kimyəvi proses artıq keçdiyi yerlərdən isə karbohidrogen buxarları üfürülməklə çıxarılır. Məhsullar boşaldılır və reaktorlar butanın dehidrogenləşdirilməsi üçün təkrar istifadə olunur.
Nəticə
Normal butanın əsas dehidrogenləşmə reaksiyası hidrogen və butenlərin qarışığının katalitik istehsalıdır. Əsas prosesə əlavə olaraq, texnoloji zənciri əhəmiyyətli dərəcədə çətinləşdirən bir çox yan proseslər ola bilər. Dehidrogenləşmə nəticəsində alınan məhsul qiymətli kimyəvi xammal hesab olunur. Məhz istehsala olan tələbat məhdudlaşdırıcı seriyalı karbohidrogenlərin alkenlərə çevrilməsi üçün yeni texnoloji zəncirlərin axtarışının əsas səbəbidir.