Dehidrogenering van butaan word uitgevoer in 'n gefluïdiseerde of bewegende bed van chroom en aluminium katalisator. Die proses word uitgevoer by 'n temperatuur in die reeks van 550 tot 575 grade. Onder die kenmerke van die reaksie let ons op die kontinuïteit van die tegnologiese ketting.
Tegnologiekenmerke
Butaan-dehidrogenering word hoofsaaklik in kontak-adiabatiese reaktore uitgevoer. Die reaksie word uitgevoer in die teenwoordigheid van waterdamp, wat die gedeeltelike druk van die interaksie gasvormige stowwe aansienlik verlaag. Kompensasie in oppervlakreaksie-apparate vir die endotermiese termiese effek word uitgevoer deur hitte deur die oppervlak met rookgasse te voorsien.
Vereenvoudigde weergawe
Dehidrogenering van butaan op die eenvoudigste manier behels die bevrugting van aluminiumoksied met 'n oplossing van chroomanhidried of kaliumchromaat.
Die resulterende katalisator dra by tot 'n vinnige en hoë-geh alte proses. Hierdie chemiese prosesversneller is bekostigbaar in 'n prysklas.
Produksieskema
Butaan-dehidrogenering is 'n reaksie waarin geen noemenswaardige katalisatorverbruik verwag word nie. Produktedehidrogenering van die beginmateriaal word na die ekstraktiewe distillasie-eenheid geneem, waar die vereiste olefiniese fraksie geïsoleer word. Dehidrogenering van butaan tot butadieen in 'n buisreaktor met 'n eksterne verhittingsopsie maak voorsiening vir 'n goeie produkopbrengs.
Die spesifisiteit van die reaksie is in die relatiewe veiligheid daarvan, sowel as in die minimale gebruik van komplekse outomatiese stelsels en toestelle. Onder die voordele van hierdie tegnologie kan 'n mens die eenvoud van ontwerpe noem, asook die lae verbruik van 'n goedkoop katalisator.
Proseskenmerke
Dehidrogenering van butaan is 'n omkeerbare proses, en 'n toename in die volume van die mengsel word waargeneem. Volgens die Le Chatelier-beginsel is dit nodig om die druk in die reaksiemengsel te verlaag om die chemiese ekwilibrium in hierdie proses na die verkryging van interaksieprodukte te verskuif.
Optimum is atmosferiese druk by temperature tot 575 grade, wanneer 'n gemengde chroom-aluminium katalisator gebruik word. Aangesien die versneller van die chemiese proses op die oppervlak van koolstofbevattende stowwe neergelê word, wat tydens newereaksies van die diep vernietiging van die oorspronklike koolwaterstof gevorm word, neem die aktiwiteit daarvan af. Om sy oorspronklike aktiwiteit te herstel, word die katalisator regenereer deur dit met lug te blaas, wat met rookgasse gemeng is.
Vloeivoorwaardes
Tydens die dehidrogenering van butaan word onversadigde buteen in silindriese reaktore gevorm. Die reaktor het spesiale gasverspreidingsroosters, geïnstalleersiklone wat katalisatorstof opvang wat deur die gasstroom weggevoer word.
Dehidrogenering van butaan tot butene is die basis vir die modernisering van industriële prosesse vir die vervaardiging van onversadigde koolwaterstowwe. Benewens hierdie interaksie word 'n soortgelyke tegnologie gebruik om ander opsies vir paraffiene te verkry. Dehidrogenering van n-butaan het die basis geword vir die produksie van isobutaan, n-butileen, etielbenseen.
Daar is 'n paar verskille tussen tegnologiese prosesse, byvoorbeeld, wanneer alle koolwaterstowwe van 'n aantal paraffiene gedehidreer word, word soortgelyke katalisators gebruik. Die analogie tussen die produksie van etielbenseen en olefiene is nie net in die gebruik van een prosesversneller nie, maar ook in die gebruik van soortgelyke toerusting.
Katalisatorgebruiktyd
Wat kenmerk die dehidrogenering van butaan? Die formule van die katalisator wat vir hierdie proses gebruik word, is chroomoksied (3). Dit word op amfoteriese alumina neerslag. Om die stabiliteit en selektiwiteit van die prosesversneller te verhoog, sal dit met kaliumoksied nageboots word. Met behoorlike gebruik is die gemiddelde duur van 'n volwaardige werking van die katalisator 'n jaar.
Soos dit gebruik word, word 'n geleidelike afsetting van vaste verbindings op die mengsel van oksiede waargeneem. Hulle moet betyds met spesiale chemiese prosesse uitgebrand word.
Katalisatorvergiftiging vind plaas met waterdamp. Dit is op hierdie mengsel van katalisators dat die dehidrogenering van butaan plaasvind. Die reaksievergelyking word op skool in die loop van organiese oorweegchemie.
In die geval van 'n toename in temperatuur, word 'n versnelling van die chemiese proses waargeneem. Maar terselfdertyd neem die selektiwiteit van die proses ook af, en 'n laag kooks word op die katalisator neergelê. Daarbenewens word die volgende taak op hoërskool dikwels aangebied: skryf 'n vergelyking vir die reaksie van dehidrogenering van butaan, verbranding van etaan. Hierdie prosesse behels geen spesifieke probleme nie.
Skryf die vergelyking vir die dehidrogeneringsreaksie, en jy sal verstaan dat hierdie reaksie in twee teenoorgestelde rigtings verloop. Vir een liter van die volume van die reaksieversneller is daar ongeveer 1000 liter butaan in gasvorm per uur, dit is hoe die dehidrogenering van butaan plaasvind. Die reaksie van die kombinasie van onversadigde buteen met waterstof is die omgekeerde proses van die dehidrogenering van normale butaan. Die opbrengs van butileen in die direkte reaksie is gemiddeld 50 persent. Ongeveer 90 kilogram butileen word gevorm uit 100 kilogram van die aanvangsalkaan ná dehidrogenering as die proses by atmosferiese druk en’n temperatuur van sowat 60 grade uitgevoer word.
Grondstowwe vir produksie
Kom ons kyk van naderby na die dehidrogenering van butaan. Die prosesvergelyking is gebaseer op die gebruik van grondstof (mengsel van gasse) wat tydens olieraffinering gevorm word. By die aanvanklike stadium word die butaanfraksie deeglik gesuiwer van penteene en isobuteene, wat inmeng met die normale verloop van die dehidrogeneringsreaksie.
Hoe dehidrogeneer butaan? Die vergelyking vir hierdie proses behels verskeie stappe. Na suiwering, dehidrogenering van die gesuiwerdebutene tot butadieen 1, 3. Die konsentraat wat vier koolstofatome bevat, wat verkry is in die geval van katalitiese dehidrogenering van n-butaan, bevat buteen-1, n-butaan en butene-2.
Dit is nogal problematies om die ideale skeiding van die mengsel uit te voer. Deur ekstraktiewe en fraksionele distillasie met 'n oplosmiddel te gebruik, kan so 'n skeiding uitgevoer word, en die doeltreffendheid van hierdie skeiding kan verbeter word.
Wanneer fraksionele distillasie op apparate met 'n groot skeidingskapasiteit uitgevoer word, word dit moontlik om normale butaan volledig van buteen-1, sowel as buteen-2 te skei.
Vanuit 'n ekonomiese oogpunt word die proses van dehidrogenering van butaan tot onversadigde koolwaterstowwe as 'n goedkoop produksie beskou. Hierdie tegnologie maak dit moontlik om motorpetrol te bekom, sowel as 'n groot verskeidenheid chemiese produkte.
In die algemeen word hierdie proses slegs uitgevoer in daardie gebiede waar 'n onversadigde alkeen nodig is, en butaan het 'n lae koste. As gevolg van die vermindering in koste en verbetering van die prosedure vir dehidrogenering van butaan, het die omvang van die gebruik van diolefiene en monolefiene aansienlik uitgebrei.
Die prosedure van butaan-dehidrogenering word in een of twee fases uitgevoer, daar is 'n terugkeer van ongereageerde grondstof na die reaktor. Vir die eerste keer in die Sowjetunie is butaan-dehidrogenering in 'n katalisatorbed uitgevoer.
Chemiese eienskappe van butaan
Benewens die polimerisasieproses, het butaan 'n verbrandingsreaksie. Etaan, propaan, anderDaar is genoeg verteenwoordigers van versadigde koolwaterstowwe in aardgas, so dit is die grondstof vir alle transformasies, insluitend verbranding.
In butaan is koolstofatome in die sp3-hibriede toestand, so alle bindings is enkelvoudig, eenvoudig. Hierdie struktuur (tetraëdriese vorm) bepaal die chemiese eienskappe van butaan.
Dit is nie in staat om addisiereaksies aan te gaan nie, dit word slegs gekenmerk deur die prosesse van isomerisering, substitusie, dehidrogenering.
Vervanging met diatomiese halogeenmolekules word volgens 'n radikale meganisme uitgevoer, en taamlik ernstige toestande (ultravioletbestraling) is nodig vir die implementering van hierdie chemiese interaksie. Van al die eienskappe van butaan is die verbranding daarvan, gepaardgaande met die vrystelling van 'n voldoende hoeveelheid hitte, van praktiese belang. Daarbenewens is die proses van dehidrogenering van versadigde koolwaterstof van besondere belang vir produksie.
Dehidrogenering besonderhede
Butaan-dehidrogeneringsprosedure word uitgevoer in 'n buisreaktor met eksterne verhitting op 'n vaste katalisator. In hierdie geval neem die butileenopbrengs toe, produksie-outomatisering word vereenvoudig.
Onder die belangrikste voordele van hierdie proses is die minimum katalisatorverbruik. Onder die tekortkominge word 'n aansienlike verbruik van gelegeerde staal, hoë kapitaalbeleggings opgemerk. Daarbenewens behels die katalitiese dehidrasie van butaan die gebruik van 'n aansienlike aantal eenhede, aangesien hulle lae produktiwiteit het.
Produksie het lae produktiwiteit, dusas deel van die reaktore is gefokus op dehidrogenering, en die tweede deel is gebaseer op regenerasie. Daarbenewens word die groot aantal werknemers in produksie ook as 'n nadeel van hierdie tegnologiese ketting beskou. Daar moet onthou word dat die reaksie endotermies is, dus verloop die proses by 'n verhoogde temperatuur, in die teenwoordigheid van 'n inerte stof.
Maar in so 'n situasie is daar 'n risiko van ongelukke. Dit is moontlik as die seëls in die toerusting gebreek is. Die lug wat die reaktor binnegaan, wanneer dit met koolwaterstowwe gemeng word, vorm 'n plofbare mengsel. Om so 'n situasie te voorkom, word die chemiese ewewig na regs verskuif deur waterdamp in die reaksiemengsel in te voer.
Eenstap-prosesvariant
Byvoorbeeld, in die loop van organiese chemie word die volgende taak aangebied: skryf 'n vergelyking vir die reaksie van butaan-dehidrogenering. Om so 'n taak te hanteer, is dit genoeg om die basiese chemiese eienskappe van koolwaterstowwe van die klas versadigde koolwaterstowwe te onthou. Kom ons ontleed die kenmerke van die verkryging van butadieen deur 'n een-fase proses van butaan dehidrogenering.
Die butaan-dehidrogeneringsbattery bevat verskeie afsonderlike reaktore, hul aantal hang af van die bedryfsiklus, sowel as van die volume van seksies. Basies is vyf tot agt reaktors by die battery ingesluit.
Die proses van dehidrogenering en regenerasie is 5-9 minute, die stoomblaasfase neem 5 tot 20 minute.
As gevolg van die feit dat dehidrogeneringbutaan word uitgevoer in 'n voortdurend bewegende laag, die proses is stabiel. Dit dra by tot die verbetering van operasionele prestasie van produksie, verhoog die produktiwiteit van die reaktor.
Die proses van een-fase dehidrogenering van n-butaan word uitgevoer teen lae druk (tot 0.72 MPa), by 'n temperatuur hoër as wat gebruik word vir produksie uitgevoer op 'n aluminium-chroom katalisator.
Aangesien die tegnologie die gebruik van 'n regeneratiewe tipe reaktor behels, is die gebruik van stoom uitgesluit. Benewens butadieen word butene in die mengsel gevorm, dit word weer in die reaksiemengsel ingebring.
Een stadium word bereken deur die verhouding van butane in die kontakgas tot hul getal in die reaktorlading.
Onder die voordele van hierdie metode van butaan-dehidrogenering, let ons op 'n vereenvoudigde tegnologiese produksieskema, 'n afname in die verbruik van grondstowwe, sowel as 'n vermindering in die koste van elektriese energie vir die proses.
Die negatiewe parameters van hierdie tegnologie word verteenwoordig deur kort periodes van kontak van die reagerende komponente. Gesofistikeerde outomatisering is nodig om hierdie probleem reg te stel. Selfs met sulke probleme is enkel-stadium butaan dehidrogenering 'n gunstiger proses as twee-stadium produksie.
Wanneer butaan in een stadium gedehidreer word, word die grondstof tot 'n temperatuur van 620 grade verhit. Die mengsel word na die reaktor gestuur, dit is in direkte kontak met die katalisator.
Om rarfaksie in reaktore te skep,vakuumkompressors word gebruik. Die kontakgas verlaat die reaktor vir afkoeling, dan word dit na skeiding gestuur. Nadat die dehidrogeneringsiklus voltooi is, word die grondstof na die volgende reaktore oorgedra, en van dié waar die chemiese proses reeds verby is, word koolwaterstofdampe verwyder deur te blaas. Die produkte word ontruim en die reaktors word hergebruik vir butaan-dehidrogenering.
Gevolgtrekking
Die belangrikste dehidrogeneringsreaksie van normale butaan is die katalitiese produksie van 'n mengsel van waterstof en butene. Benewens die hoofproses kan daar baie byprosesse wees wat die tegnologiese ketting aansienlik bemoeilik. Die produk wat as gevolg van dehidrogenering verkry word, word as 'n waardevolle chemiese grondstof beskou. Dit is die vraag na produksie wat die hoofrede is vir die soeke na nuwe tegnologiese kettings vir die omskakeling van koolwaterstowwe van die beperkende reeks in alkene.
