Butano dehidrogenizavimas butenams

Butano dehidracija yra vykdoma chromo ir aliuminio katalizatoriaus virimo arba judančio sluoksnio. Procesas vykdomas esant temperatūrai nuo 550 iki 575 laipsnių. Tarp reakcijos ypatumų pažymime technologinės grandinės tęstinumą.

Technologijos ypatybės

Butano dehidrogenizavimas daugiausia atliekamas kontaktuojant adiabatinius reaktorius. Reakcija atliekama esant vandens garams, o tai žymiai sumažina dalinį dujų sąveikaujančių medžiagų slėgį . Endoterminio šilumos efekto paviršiaus reakcijos prietaisuose kompensuojamas dūmtakių dujų tiekimas per šilumos paviršių.

Supaprastinta versija

Paprasčiausias būdas dehidruoti butaną - tai aliuminio oksido įmirkymas chromo anhidrido arba kalio chromato tirpalu.

Gautas katalizatorius skatina greitą ir kokybišką proceso eigą. Šis cheminio proceso greitintuvas yra kainų diapazone.

Gamybos schema

Butano dehidrogenavimas yra reakcija, kurios metu nenumatomas reikšmingas katalizatoriaus sunaudojimas. Pradinės medžiagos dehidrogenizacijos produktai patenka į gavybos rektifikavimo įrenginį, kuriame išgaunama reikiama lefino frakcija. Butano dehidrogenavimas į butadieną kanaliniame reaktoriuje, turintis išorinį kaitinimo variantą, leidžia gerą produkto derlingumą.

Reakcijos ypatumai palyginti saugiai, taip pat minimaliai pritaikant sudėtingas automatines sistemas ir prietaisus. Tarp šios technologijos pranašumų galima paminėti dizaino paprastumą, taip pat mažą suvartojamą nebrangų katalizatorių.

Proceso ypatybės

Butano dehidrogenizavimas yra grįžtamasis procesas, padidinant mišinio kiekį. Remiantis Le Chatelier principu, norint, kad šiame procese vyktų cheminė pusiausvyra reakcijos produktų gamybai, slėgis reakcijos mišinyje turi būti sumažintas.

Optimalus atmosferinis slėgis laikomas iki 575 laipsnių temperatūros, naudojant mišrų chromo-aliuminio katalizatorių. Kadangi cheminio proceso greitintuvas susidaro ant anglis turinčių medžiagų paviršiaus, susidarantis gilios pirminio angliavandenilio skilimo šalutinių reakcijų metu, jo aktyvumas mažėja. Norint atkurti pradinę veiklą, katalizatorius regeneruojamas pūstant jį oru, kuris sumaišomas su dūmtakio dujomis.

Srauto sąlygos

Butano dehidrogenizacijoje neribotas butenas susidaro cilindriniame reaktoriuje. Reaktoriuje yra specialios dujų paskirstymo grotelės, sumontuoti ciklonai, leidžiantys sugauti katalizatoriaus dulkes, kurias užima dujų srautas.

Butano dehidrogenizavimas į butenes yra pramoninių procesų modernizavimas, siekiant gauti nesočiųjų angliavandenilių. Be šios sąveikos, ši technologija naudojama norint gauti kitus parafinų variantus. N-butano dehidrinimas tapo izobutano, n-butilo, etilbenzolo gamybos pagrindu.

Yra tam tikrų technologinių procesų skirtumų, pavyzdžiui, kai dehidrinant visus angliavandenilius iš daugybės parafinų, yra naudojami analogiški katalizatoriai. Etilbenzolo ir olefinų gamybos analogija yra ne tik vieno proceso greitintuvo naudojimas, bet ir panašios įrangos naudojimas.

Katalizatoriaus naudojimo trukmė

Kuo būdingas butano dehidrogenizavimas? Katalizatoriaus, naudojamo šiam procesui, formulė yra chromo oksidas (3). Jis dedamas ant amfoterinio aliuminio oksido. Siekiant padidinti proceso greitintuvo stabilumą ir selektyvumą, jis imituojamas su kalio oksidu. Naudojant tinkamą, vidutinė viso katalizatoriaus darbo trukmė yra metai.

Naudojant, stebimas laipsniškas kietų junginių oksidų mišinio nusėdimas. Jie turi būti laiku deginami naudojant specialius cheminius procesus.

Katalizatoriaus apsinuodijimas yra garu. Būtent šiuo katalizatoriaus mišiniu susidaro butiano dehidrogenizacija. Reakcijos lygtis yra laikoma mokykloje organinės chemijos metu.

Temperatūros padidėjimo atveju cheminis procesas pagreitėja. Tačiau tuo pačiu metu mažėja proceso selektyvumas ir pastebimas kokso sluoksnio nusėdimas ant katalizatoriaus. Be to, vidurinėje mokykloje ši užduotis dažnai siūloma: parašykite butano dehidrinimo reakcijos lygtį, deginant etaną. Manoma, kad šie procesai nėra ypač sudėtingi.

Parašykite dehidrogenacijos reakcijos lygtį, ir jūs suprasite, kad ši reakcija vyksta dviem viena kitai priešingas kryptis. Vienas litras reakcijos greitintuvo tūrio sudaro maždaug 1000 litrų butano per valandą, taigi būna dehidrogenizavimas butano. Nesočiųjo buteno junginio reakcija su vandeniliu yra atvirkštinis normaliojo butano dehidrogenizavimo procesas. Butilo išeiga tiesioginėje reakcijoje yra vidutiniškai 50 proc. Iš 100 kilogramų pradinio alkano po dehidrogenacijos susidaro apie 90 kilogramų butilo, jei procesas vyksta esant atmosferos slėgiui ir maždaug 60 laipsnių temperatūrai.

Žaliavos gamybai

Išsamiau aptarkime butano dehidrogenaciją. Proceso lygtis grindžiama žaliavos (dujų mišinio), susidariusio naftos perdirbimo procese, naudojimu. Pradiniame etape butano frakcija yra kruopščiai išgryninta iš pentenų ir izobutenų, kurie trukdo normaliai dehidrogenizacijos reakcijai.

Kaip atsiranda butiano dehidracija? Šio proceso lygtis priskiriama keliems etapams. Po valymo dehidrogenuoti butenai yra dehidruoti iki 1, 3 butadieno. 3. Buteenas-1, n-butanas ir butenai-2 yra koncentrato, kuriame yra keturi anglies atomai, kuris gaunamas n-butano katalizinio dehidrinimo atveju.

Idealus mišinio atskyrimas yra pakankamai problematiškas. Naudojant ekstrahavimą ir frakcinį distiliavimą tirpikliu, šis atskyrimas gali būti atliekamas, o šio atskyrimo efektyvumas gali būti padidintas.

Kai įrenginiuose, kuriuose yra didelė atskyrimo talpa, atliekamas frakcinis distiliavimas, galima visiškai atskirti butaną-1 nuo įprasto butano ir buteno-2.

Ekonominiu požiūriu butano ir nesočiųjų angliavandenilių dehidrogenizavimo procesas laikomas nebrangiu gamyba. Ši technologija leidžia jums gauti variklių benziną, taip pat didelę cheminių produktų įvairovę.

Šis procesas daugiausia atliekamas tik tose srityse, kur reikalingas nesočiųjų alkenas, o butanas yra mažas. Dėl pigesnės ir patobulintos butano dehidrogenizacijos procedūros, diolefinų ir monoolefinų naudojimas labai išaugo.

Butano dehidrogenizavimo procesas atliekamas vienu ar dviem etapais, negrįžtama žaliava grąžinama į reaktorių. Pirmą kartą Sovietų Sąjungoje butanas buvo dehidrintas katalizatoriaus lovoje.

Butano cheminės savybės

Be polimerizacijos proceso, butanas turi degimo reakciją. Etanas, propanas, kiti sočiųjų angliavandenilių atstovai yra gamtinėse dujose, todėl tai yra visų transformacijų, įskaitant deginimą, žaliava.

Butane anglies atomai yra sp3-hibridinėje būsenoje, taigi visos obligacijos yra vienos, paprastos. Panaši struktūra (tetraedrinė forma) lemia butiano chemines savybes.

Ji nesugeba prisijungti prie reakcijos, būdingos tik izomerizacijos, pakaitalo, dehidrogenizacijos procesai.

Replikacija dviazminėmis halogenų molekulėmis atliekama radikaliu mechanizmu, o šiam cheminiui sąveikai reikalingos gana griežtos sąlygos (ultravioletinis spinduliavimas). Visų butano savybių praktinė vertė yra jos deginimas kartu su pakankamo šilumos kiekio paskirstymu. Be to, didžiausias angliavandenilių dehidrinimo procesas yra ypač svarbus gamybai.

Dehidrogenizacijos ypatumai

Butano dehidrogenacijos procedūra atliekama vamzdiniame reaktoriuje, kurio išorinis kaitinimas yra fiksuotas katalizatorius. Šiuo atveju, butilo derlingumas padidėja, gamybos automatizavimas yra supaprastintas.

Tarp pagrindinių šio proceso privalumų yra minimalus katalizatoriaus sunaudojimas. Tarp trūkumų pastebėta didelis legiamųjų plieno suvartojimas, didelės kapitalo investicijos. Be to, butano katalizinis dehidracija susijusi su daugybe užpildų, nes jie yra mažai našūs.

Gamyba yra mažai našta, nes kai kurie reaktoriai yra orientuoti į dehidrogenaciją, o antroji dalis yra pagrįsta regeneracija. Be to, atsižvelgiama į šios technologinės grandies minusą ir į darbuotojų skaičių gamyboje. Reikia prisiminti, kad reakcija yra endoterminė, todėl procesas vyksta esant aukštai temperatūrai, esant inertiškajai medžiagai.

Tačiau tokioje situacijoje yra nelaimingų atsitikimų pavojus. Tai įmanoma, jei įrenginyje esantys plombos yra sugadintos. Oro, kuris prasiskverbia į reaktorių, sumaišant su angliavandeniliais, sudaro sprogstamą mišinį. Siekiant išvengti tokios situacijos, cheminė pusiausvyra perkeliama į dešinę, į reakcijos mišinį įvedant vandens garus.

Vieno etapo proceso variantas

Pavyzdžiui, organinės chemijos metu siūloma tokia užduotis: sudaryti butiano dehidrogenizacijos reakcijos lygtį. Norint išspręsti šią užduotį pakanka priminti pagrindines angliavandenilių klasės angliavandenilių chemines savybes. Išnagrinėsime butadieno gamybos ypatybes, atlikdami vieno etapo butiano dehidrinimo procesą.

Butano dehidrogenacijos baterija apima keletą atskirų reaktorių, jų skaičius priklauso nuo darbo ciklo, taip pat nuo sekcijų apimties. Apskritai baterija yra nuo penkių iki aštuonių reaktorių.

Dehidrinimo ir atvirkštinio regeneravimo procesas yra 5-9 minutės, valymo stadija trunka nuo 5 iki 20 minučių.

Dėl to, kad butianas dehidrogenizuojamas nuolat besikeičiančioje lova, procesas yra stabilus. Tai padeda gerinti gamybos našumą, pagerina reaktorių produktyvumą.

Vieno etapo n-butano dehidrogenizavimas esant žemam slėgiui (iki 0,72 Mpa) vyksta aukštesne temperatūra nei aliuminio chromo katalizatoriuje gaminama produkcija.

Kadangi technologija apima regeneracinio tipo reaktoriaus naudojimą, vandens garų naudojimas nėra taikomas. Be butadieno, mišinyje susidaro buteinai, jie vėl įvedami į reakcijos mišinį.

Vienas etapas apskaičiuojamas naudojant buteinų santykį kontaktinėse dujose su jų skaičiumi reaktoriaus įkrovoje.

Tarp šio buteinio dehidrogenizavimo metodo privalumų mes pastebime supaprastintą technologinę gamybos schemą , mažinančią sunaudojamą žaliavų kiekį, taip pat sumažinti elektros energijos sąnaudas procesui.

Neigiami šios technologijos parametrai yra trumpi kontaktiniai reaguoja komponentai. Norėdami išspręsti šią problemą reikia sudėtingos automatizacijos. Net ir esant tokioms problemoms, vienos pakopos dehidrinimas butanas yra palankesnis už dviejų etapų gamybą.

Kai butanas yra dehidrintas per vieną pakopą, žaliavos šildomas iki 620 laipsnių temperatūros. Mišinys siunčiamas į reaktorių, jo tiesioginis kontaktas su katalizatoriumi atliekamas.

Reaktoriuose sukuriamas vakuumas, naudojami vakuuminiai kompresoriai. Kontaktinės dujos iš reaktoriaus patenka į aušinimą, tada eina į atskyrimą. Baigus dehidrogenizacijos ciklą, pradinė medžiaga perduodama į šiuos reaktorius, o iš tų, kur cheminis procesas jau praėjo, angliavandenilių garai pašalinami išvalant. Produktai evakuojami, o reaktoriai vėl naudojami butanui dehidrogenizuoti.

Išvada

Pagrindinė normalios struktūros butano dehidrogenizacija yra katalizinis vandenilio ir butenų mišinio paruošimas. Be pagrindinio proceso, yra įmanoma, kad yra daug šalutinių procesų, kurie labai trukdo technologinei grandinei. Produktas, gautas dehidrogenizuojant, laikomas vertingu chemine žaliavine medžiaga. Tai yra gamybos paklausa, kuri yra pagrindinė naujų technologijų grandinių, skirtų galutinių serijų angliavandeniliams konvertuoti į alkenus, paiešką.