Butano dehidrinimas atliekamas chromo ir aliuminio katalizatoriaus skystajame arba judančiame sluoksnyje. Procesas atliekamas nuo 550 iki 575 laipsnių temperatūroje. Tarp reakcijos ypatybių pažymime technologinės grandinės tęstinumą.
Technologijos funkcijos
Butano dehidrinimas daugiausia atliekamas kontaktiniuose adiabatiniuose reaktoriuose. Reakcija vykdoma esant vandens garams, kurie žymiai sumažina sąveikaujančių dujinių medžiagų dalinį slėgį. Endoterminis šiluminis efektas paviršiaus reakcijos aparatuose kompensuojamas tiekiant šilumą per paviršių dūmų dujomis.
Supaprastinta versija
Paprasčiausias butano dehidrogenavimas apima aliuminio oksido impregnavimą chromo anhidrido arba kalio chromato tirpalu.
Gautas katalizatorius prisideda prie greito ir kokybiško proceso. Šis cheminio proceso greitintuvas yra prieinamas tam tikromis kainomis.
Gamybos schema
Butano dehidrinimas yra reakcija, kurios metu didelio katalizatoriaus sunaudojimo nesitikima. Produktaipradinės medžiagos dehidrogenacija patenka į ekstrahavimo distiliavimo įrenginį, kuriame išskiriama reikalinga olefino frakcija. Butano dehidrinimas į butadieną vamzdiniame reaktoriuje su išoriniu kaitinimo būdu leidžia gauti gerą produkto išeigą.
Reakcijos specifiškumas yra jos santykinis saugumas, taip pat minimalus sudėtingų automatinių sistemų ir prietaisų naudojimas. Tarp šios technologijos pranašumų galima paminėti dizaino paprastumą, taip pat mažas nebrangaus katalizatoriaus sąnaudas.
Proceso funkcijos
Butano dehidrinimas yra grįžtamasis procesas, todėl pastebimas mišinio tūrio padidėjimas. Pagal Le Chatelier principą, norint pakeisti cheminę pusiausvyrą šiame procese sąveikos produktų gavimo link, būtina sumažinti slėgį reakcijos mišinyje.
Optimalus yra atmosferos slėgis iki 575 laipsnių temperatūroje, kai naudojamas mišrus chromo ir aliuminio katalizatorius. Kadangi cheminio proceso greitintuvas nusėda ant anglies turinčių medžiagų, kurios susidaro šalutinėse pirminio angliavandenilio naikinimo reakcijose, paviršiuje, jo aktyvumas mažėja. Norint atkurti pradinį katalizatoriaus aktyvumą, katalizatorius regeneruojamas pučiant jį oru, kuris sumaišomas su dūmų dujomis.
Srauto sąlygos
Dehidrogenuojant butaną cilindriniuose reaktoriuose susidaro nesotusis butenas. Reaktoriuje įrengti specialūs dujų skirstymo tinklaiciklonai, kurie sulaiko katalizatoriaus dulkes, kurias nuneša dujų srautas.
Butano dehidrogenavimas į butenus yra pramoninių nesočiųjų angliavandenilių gamybos procesų modernizavimo pagrindas. Be šios sąveikos, panaši technologija naudojama ir kitoms parafinų galimybėms gauti. N-butano dehidrogenavimas tapo izobutano, n-butileno, etilbenzeno gamybos pagrindu.
Technologiniai procesai turi tam tikrų skirtumų, pavyzdžiui, dehidrogenuojant visus kelių parafinų angliavandenilius, naudojami panašūs katalizatoriai. Etilbenzeno ir olefinų gamybos analogija yra ne tik naudojant vieną proceso greitintuvą, bet ir naudojant panašią įrangą.
Katalizatoriaus naudojimo laikas
Kas būdinga butano dehidrogenacijai? Šiam procesui naudojamo katalizatoriaus formulė yra chromo oksidas (3). Jis nusodinamas ant amfoterinio aliuminio oksido. Siekiant padidinti proceso greitintuvo stabilumą ir selektyvumą, jis bus imituojamas kalio oksidu. Tinkamai naudojant, vidutinė visaverčio katalizatoriaus veikimo trukmė yra metai.
Naudojant, stebimas laipsniškas kietų junginių nusėdimas ant oksidų mišinio. Jie turi būti laiku sudeginti naudojant specialius cheminius procesus.
Katalizatoriumi apsinuodijama vandens garais. Būtent ant šio katalizatorių mišinio įvyksta butano dehidrinimas. Reakcijų lygtis nagrinėjama mokykloje organinės eigojechemija.
Padidėjus temperatūrai, stebimas cheminio proceso pagreitis. Tačiau tuo pačiu metu proceso selektyvumas taip pat mažėja, o ant katalizatoriaus nusėda kokso sluoksnis. Be to, vidurinėje mokykloje dažnai siūloma užduotis: parašyti butano dehidrinimo, etano degimo reakcijos lygtį. Šie procesai nesukelia jokių ypatingų sunkumų.
Parašykite dehidrogenavimo reakcijos lygtį ir suprasite, kad ši reakcija vyksta dviem viena kitai priešingomis kryptimis. Vienam litrui reakcijos greitintuvo tūrio per valandą tenka apie 1000 litrų butano dujinio pavidalo, taip vyksta butano dehidrinimas. Nesočiojo buteno sujungimo su vandeniliu reakcija yra atvirkštinis normalaus butano dehidrinimo procesas. Butileno išeiga tiesioginėje reakcijoje yra vidutiniškai 50 proc. Iš 100 kilogramų pradinio alkano po dehidrinimo susidaro apie 90 kilogramų butileno, jei procesas vykdomas esant atmosferos slėgiui ir maždaug 60 laipsnių temperatūrai.
Žaliavos gamybai
Pažvelkime atidžiau į butano dehidrogenavimą. Proceso lygtis pagrįsta naftos perdirbimo metu susidariusios žaliavos (dujų mišinio) naudojimu. Pradiniame etape butano frakcija kruopščiai išvaloma iš pentenų ir izobutenų, kurie trukdo normaliai dehidrinimo reakcijai.
Kaip dehidrogenizuojasi butanas? Šio proceso lygtis apima kelis etapus. Po gryninimo išgrynintas dehidrinimasbutenai į butadieną 1, 3. Keturių anglies atomų koncentrate, gautame katalizinio n-butano dehidrogenavimo atveju, yra buteno-1, n-butano ir butenų-2.
Idealus mišinio atskyrimas yra gana sudėtingas. Naudojant ekstrahavimo ir frakcinį distiliavimą su tirpikliu, toks atskyrimas gali būti atliktas ir gali būti pagerintas atskyrimo efektyvumas.
Atliekant frakcinį distiliavimą didelės atskyrimo galios aparatais, įprastą butaną galima visiškai atskirti nuo buteno-1, taip pat buteno-2.
Ekonominiu požiūriu butano dehidrinimo į nesočiuosius angliavandenilius procesas laikomas nebrangia gamyba. Ši technologija leidžia gauti variklinį benziną, taip pat daugybę chemijos produktų.
Apskritai šis procesas atliekamas tik tose srityse, kuriose reikalingas nesočiųjų alkenų, o butano kaina yra nedidelė. Sumažėjus sąnaudoms ir patobulinus butano dehidrogenavimo procedūrą, diolefinų ir monolefinų panaudojimo sfera labai išsiplėtė.
Butano dehidrinimo procedūra atliekama vienu arba dviem etapais, į reaktorių grąžinama nesureagavusi žaliava. Pirmą kartą Sovietų Sąjungoje butano dehidrinimas buvo atliktas katalizatoriaus sluoksnyje.
Cheminės butano savybės
Be polimerizacijos proceso, butanas turi ir degimo reakciją. Etanas, propanas ir ktGamtinėse dujose yra pakankamai sočiųjų angliavandenilių atstovų, todėl tai yra visų virsmų, įskaitant degimą, žaliava.
Butane anglies atomai yra sp3 hibridinės būsenos, todėl visos jungtys yra pavienės, paprastos. Ši struktūra (tetraedrinė forma) lemia chemines butano savybes.
Jis negali įsitraukti į adityvines reakcijas, jam būdingi tik izomerizacijos, pakeitimo, dehidrogenavimo procesai.
Pakeitimas dviatominėmis halogenų molekulėmis vykdomas pagal radikalų mechanizmą, o šiai cheminei sąveikai įgyvendinti būtinos gana sunkios sąlygos (ultravioletinis švitinimas). Iš visų butano savybių praktinę reikšmę turi jo degimas, kartu išsiskiriantis pakankamu kiekiu šilumos. Be to, sočiųjų angliavandenilių dehidrogenavimo procesas yra ypač svarbus gamybai.
Dehidrogenavimo specifika
Butano dehidrinimo procedūra atliekama vamzdiniame reaktoriuje su išoriniu kaitinimu ant fiksuoto katalizatoriaus. Tokiu atveju padidėja butileno išeiga, supaprastėja gamybos automatizavimas.
Vienas pagrindinių šio proceso privalumų yra minimalios katalizatoriaus sąnaudos. Tarp trūkumų pastebimas didelis legiruotojo plieno suvartojimas, didelės kapitalo investicijos. Be to, kataliziniam butano dehidratavimui naudojamas didelis skaičius vienetų, nes jų produktyvumas mažas.
Gamybos našumas mažas, todėlnes dalis reaktorių yra orientuota į dehidrogenavimą, o antroji dalis yra pagrįsta regeneravimu. Be to, šios technologinės grandinės trūkumu laikomas ir didelis darbuotojų skaičius gamyboje. Reikia atsiminti, kad reakcija yra endoterminė, todėl procesas vyksta aukštesnėje temperatūroje, dalyvaujant inertinei medžiagai.
Tačiau tokioje situacijoje yra nelaimingų atsitikimų pavojus. Tai įmanoma, jei įrangos plombos sulaužytos. Į reaktorių patenkantis oras, susimaišęs su angliavandeniliais, sudaro sprogų mišinį. Siekiant išvengti tokios situacijos, cheminė pusiausvyra perkeliama į dešinę, į reakcijos mišinį įleidžiant vandens garų.
Vieno etapo proceso variantas
Pavyzdžiui, organinės chemijos metu siūloma tokia užduotis: parašyti butano dehidrinimo reakcijos lygtį. Norint susidoroti su tokia užduotimi, pakanka prisiminti pagrindines sočiųjų angliavandenilių klasės chemines savybes. Išanalizuokime butadieno gavimo vienos pakopos butano dehidrinimo būdu ypatybes.
Butano dehidrogenavimo akumuliatoriuje yra keli atskiri reaktoriai, jų skaičius priklauso nuo veikimo ciklo, taip pat nuo sekcijų tūrio. Iš esmės baterijoje yra nuo penkių iki aštuonių reaktorių.
Dehidrinimo ir regeneravimo procesas trunka 5–9 minutes, pūtimo garais etapas trunka nuo 5 iki 20 minučių.
Dėl dehidrogenavimobutanas yra atliekamas nuolat judančiame sluoksnyje, procesas yra stabilus. Tai prisideda prie gamybos eksploatacinių savybių gerinimo, padidina reaktoriaus našumą.
Nr.
Kadangi technologija apima regeneracinio tipo reaktorių, garo naudojimas neleidžiamas. Be butadieno, mišinyje susidaro butenai, jie vėl įtraukiami į reakcijos mišinį.
Viena pakopa apskaičiuojama pagal butanų santykį kontaktinėse dujose ir jų skaičių reaktoriaus įkrovoje.
Nr.
Neigiami šios technologijos parametrai yra trumpi reaguojančių komponentų sąlyčio laikotarpiai. Norint išspręsti šią problemą, reikalinga sudėtinga automatika. Net ir esant tokioms problemoms, vienos pakopos butano dehidrinimas yra palankesnis procesas nei dviejų etapų gamyba.
Dehidrogenuojant butaną vienu etapu, žaliava įkaitinama iki 620 laipsnių temperatūros. Mišinys siunčiamas į reaktorių, jis tiesiogiai liečiasi su katalizatoriumi.
Norėdami sukurti retėjimą reaktoriuose,naudojami vakuuminiai kompresoriai. Kontaktinės dujos išeina iš reaktoriaus aušinti, tada siunčiamos į atskyrimą. Pasibaigus dehidrogenavimo ciklui, žaliava perkeliama į kitus reaktorius, o iš tų, kuriuose cheminis procesas jau praėjo, angliavandenilių garai pašalinami pučiant. Produktai evakuojami, o reaktoriai pakartotinai naudojami butano dehidrinimui.
Išvada
Pagrindinė normalaus butano dehidrogenavimo reakcija yra katalizinis vandenilio ir butenų mišinio susidarymas. Be pagrindinio proceso, gali būti daug šalutinių procesų, kurie gerokai apsunkina technologinę grandinę. Produktas, gautas dehidrogenuojant, laikomas vertinga chemine žaliava. Būtent produkcijos paklausa yra pagrindinė priežastis ieškant naujų technologinių grandinių, skirtų ribojančios serijos angliavandenilius paversti alkenais.
