Бутаныг усгүйжүүлэх нь хром, хөнгөн цагааны катализаторын шингэрүүлсэн эсвэл хөдөлж буй давхаргад хийгддэг. Уг процессыг 550-аас 575 градусын температурт гүйцэтгэдэг. Урвалын онцлогуудын дунд бид технологийн гинжин хэлхээний тасралтгүй байдлыг тэмдэглэж байна.
Технологийн онцлог
Бутаныг усгүйжүүлэх ажлыг голчлон контакт адиабат реакторт хийдэг. Урвал нь усны уурын дэргэд явагддаг бөгөөд энэ нь харилцан үйлчлэлцдэг хийн бодисын хэсэгчилсэн даралтыг мэдэгдэхүйц бууруулдаг. Гадаргуугийн урвалын аппаратын дотоод дулааны нөлөөг нөхөх нь яндангийн хий бүхий гадаргуугаар дамжин дулааныг хангах замаар хийгддэг.
Хялбаршуулсан хувилбар
Бутаныг усгүйжүүлэхэд хөнгөн цагааны ислийг хромын ангидрид эсвэл калийн хроматын уусмалаар шингээх үйлдлийг хамгийн энгийн аргаар хийдэг.
Үйлдвэрлэсэн катализатор нь процессыг хурдан бөгөөд чанартай хийхэд хувь нэмэр оруулдаг. Энэхүү химийн процессын хурдасгуур нь үнийн хувьд боломжийн байна.
Үйлдвэрлэлийн схем
Бутаныг усгүйжүүлэх нь катализаторын мэдэгдэхүйц хэрэглээгүй урвал юм. БүтээгдэхүүнЭхлэх материалын усгүйжүүлэлт нь шаардлагатай олефиний фракцыг тусгаарлаж, олборлох нэрэх төхөөрөмжид аваачна. Гаднах халаалттай хоолойн реакторт бутаныг бутадиен болгон усгүйжүүлэх нь бүтээгдэхүүний сайн гарцыг бий болгодог.
Урвалын онцлог нь харьцангуй аюулгүй байдал, түүнчлэн нарийн төвөгтэй автомат систем, төхөөрөмжийг хамгийн бага ашиглах явдал юм. Энэхүү технологийн давуу талуудын дунд дизайны энгийн байдал, мөн хямд катализаторын бага хэрэглээг дурдаж болно.
Процессын онцлогууд
Бутаныг усгүйжүүлэх нь буцаах процесс бөгөөд хольцын хэмжээ ихсэх нь ажиглагддаг. Ле Шателье зарчмын дагуу энэ үйл явц дахь химийн тэнцвэрийг харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүнийг олж авахын тулд урвалын хольц дахь даралтыг бууруулах шаардлагатай.
Хром-хөнгөн цагааны холимог катализаторыг ашиглах үед 575 хэм хүртэлх температурт атмосферийн даралт хамгийн тохиромжтой. Химийн процессын хурдасгуур нь анхны нүүрсустөрөгчийг гүн устгах гаж урвалын үед үүссэн нүүрстөрөгч агуулсан бодисуудын гадаргуу дээр хуримтлагддаг тул түүний идэвхжил буурдаг. Анхны үйл ажиллагаагаа сэргээхийн тулд катализаторыг утаатай холилдсон агаараар үлээж сэргээдэг.
Урсгалын нөхцөл
Бутаныг усгүйжүүлэх явцад цилиндр реакторт ханаагүй бутен үүсдэг. Реактор нь хийн хуваарилах тусгай сүлжээтэй, суурилуулсанхийн урсгалаар зөөгдсөн катализаторын тоосыг барьж авдаг циклонууд.
Бутаныг бутен болгон усгүйжүүлэх нь ханаагүй нүүрсустөрөгчийг үйлдвэрлэх үйлдвэрлэлийн процессыг шинэчлэх үндэс суурь юм. Энэхүү харилцан үйлчлэлийн зэрэгцээ парафины бусад сонголтыг олж авахад ижил төстэй технологийг ашигладаг. Н-бутаныг усгүйжүүлэх нь изобутан, n-бутилен, этилбензол үйлдвэрлэх үндэс болсон.
Технологийн процессуудын хооронд зарим ялгаа байдаг, жишээлбэл, хэд хэдэн парафины бүх нүүрсустөрөгчийг усгүйжүүлэх үед ижил төрлийн катализаторыг ашигладаг. Этилбензол ба олефин үйлдвэрлэх хоёрын ижил төстэй байдал нь зөвхөн нэг процессын хурдасгуурыг ашиглахаас гадна ижил төстэй төхөөрөмжийг ашиглах явдал юм.
Катализаторын ашиглалтын хугацаа
Бутаныг усгүйжүүлэх нь юугаараа онцлог вэ? Энэ процесст ашигласан катализаторын томъёо нь хромын исэл (3) юм. Энэ нь амфотер хөнгөн цагааны исэлд тунадасждаг. Процессын хурдасгуурын тогтвортой байдал, сонгомол чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд калийн ислээр дуурайлган хийнэ. Зөв зохистой ашигласнаар катализаторын бүрэн ашиглалтын дундаж хугацаа нэг жил байна.
Үүнийг хэрэглэх үед оксидын хольц дээр хатуу нэгдлүүд аажмаар хуримтлагдах нь ажиглагддаг. Тэдгээрийг тусгай химийн процесс ашиглан цаг тухайд нь шатаах шаардлагатай.
Усны уураар катализаторын хордлого үүсдэг. Энэ нь катализаторын холимог дээр бутаны усгүйжүүлэлт явагддаг. Урвалын тэгшитгэлийг сургуульд органик хэлбэрээр авч үздэгхими.
Температурын өсөлтийн үед химийн процессын хурдатгал ажиглагдаж байна. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн үйл явцын сонгомол чанар буурч, катализатор дээр коксын давхарга хуримтлагддаг. Үүнээс гадна ахлах сургуульд дараахь даалгаврыг ихэвчлэн санал болгодог: бутаныг усгүйжүүлэх, этан шатаах урвалын тэгшитгэлийг бич. Эдгээр үйл явц нь ямар нэгэн онцгой хүндрэл учруулдаггүй.
Усгүйжүүлэх урвалын тэгшитгэлийг бичвэл энэ урвал нь хоёр эсрэг чиглэлд явагддагийг ойлгох болно. Урвалын хурдасгуурын нэг литр эзэлхүүний хувьд цагт ойролцоогоор 1000 литр бутан хийн хэлбэрээр агуулагддаг тул бутаны усгүйжүүлэлт ийм байдлаар явагддаг. Ханаагүй бутеныг устөрөгчтэй хослуулах урвал нь хэвийн бутаныг усгүйжүүлэх урвуу үйл явц юм. Шууд урвалд бутиленийн гарц дунджаар 50 хувь байна. Усгүйжүүлэлтийн дараа 100 кг эхлэлийн алканаас 90 кг бутилен үүснэ, хэрэв процессыг агаар мандлын даралт, 60 градусын температурт явуулбал.
Үйлдвэрлэлийн түүхий эд
Бутаныг усгүйжүүлэх үйл явцыг нарийвчлан авч үзье. Технологийн тэгшитгэл нь газрын тос боловсруулах явцад үүссэн түүхий эдийг (хийн хольц) ашиглахад суурилдаг. Эхний шатанд бутаны фракц нь усгүйжүүлэх урвалын хэвийн үйл явцад саад учруулдаг пентен ба изобутенээс сайтар цэвэрлэгддэг.
Бутан хэрхэн дегидрогенжүүлдэг вэ? Энэ үйл явцын тэгшитгэл нь хэд хэдэн үе шатыг агуулдаг. Цэвэршүүлсний дараа цэвэршүүлсэн бодисыг усгүйжүүлнэбутенаас бутадиен 1, 3. n-бутаныг катализатороор усгүйжүүлэх үед гаргаж авсан дөрвөн нүүрстөрөгчийн атом агуулсан баяжмал нь бутен-1, n-бутан, бутен-2 агуулдаг.
Холимог хамгийн тохиромжтой салгах нь нэлээд асуудалтай байдаг. Уусгагчтай экстракцийн болон бутархай нэрэлтийг ашигласнаар ийм ялгалтыг хийж, уг салгах үр ашгийг дээшлүүлж болно.
Их хэмжээний ялгах хүчин чадалтай төхөөрөмж дээр фракц нэрэх үйл ажиллагаа явуулахад бутен-1, мөн бутен-2-оос хэвийн бутаныг бүрэн ялгах боломжтой болно.
Эдийн засгийн үүднээс авч үзвэл бутаныг ханаагүй нүүрсустөрөгчид усгүйжүүлэх процессыг хямд үйлдвэрлэл гэж үздэг. Энэхүү технологи нь моторын бензин, түүнчлэн асар олон төрлийн химийн бүтээгдэхүүн авах боломжтой.
Ерөнхийдөө энэ процессыг зөвхөн ханаагүй алкен шаардлагатай, бутаны өртөг багатай газруудад л хийдэг. Бутаныг усгүйжүүлэх аргачлалыг сайжруулж, өртгийг бууруулснаар диолефин ба монолефины хэрэглээний хамрах хүрээ ихээхэн өргөжиж байна.
Бутаныг усгүйжүүлэх процедур нь нэг эсвэл хоёр үе шаттайгаар явагддаг бөгөөд урвалд ороогүй түүхий эдийг реактор руу буцаана. ЗХУ-д анх удаа бутаныг усгүйжүүлэх ажлыг катализаторын давхаргад хийжээ.
Бутаны химийн шинж чанар
Полимержих процессоос гадна бутан нь шаталтын урвалтай. Этан, пропан, бусадБайгалийн хийд ханасан нүүрсустөрөгчийн хангалттай төлөөлөл байдаг тул энэ нь шаталт зэрэг бүх өөрчлөлтийн түүхий эд болдог.
Бутан дахь нүүрстөрөгчийн атомууд sp3-эрлийз төлөвт байдаг тул бүх холбоо нь дан, энгийн байдаг. Энэхүү бүтэц нь (тетраэдр хэлбэр) бутаны химийн шинж чанарыг тодорхойлдог.
Нэмэлт урвалд орох чадваргүй, зөвхөн изомержих, орлуулах, усгүйжүүлэх үйл явцаар тодорхойлогддог.
Хоёр атомт галоген молекулуудаар орлуулах нь радикал механизмын дагуу явагддаг бөгөөд энэхүү химийн харилцан үйлчлэлийг хэрэгжүүлэхэд нэлээд хүнд нөхцөл (хэт ягаан туяа) шаардлагатай байдаг. Бутаны бүх шинж чанаруудаас түүний шаталт нь хангалттай хэмжээний дулаан ялгаруулах нь практик ач холбогдолтой юм. Үүнээс гадна ханасан нүүрсустөрөгчийг усгүйжүүлэх үйл явц нь үйлдвэрлэлд онцгой ач холбогдолтой юм.
Усгүйжүүлэх онцлог
Бутаныг усгүйжүүлэх процедурыг тогтмол катализатор дээр гадны халаалттай хоолой хэлбэрийн реакторт гүйцэтгэдэг. Энэ тохиолдолд бутиленийн гарц нэмэгдэж, үйлдвэрлэлийн автоматжуулалт хялбаршсан.
Энэ процессын гол давуу талуудын нэг бол катализаторын хамгийн бага хэрэглээ юм. Алдаа дутагдлуудын дунд хайлштай гангийн ихээхэн хэрэглээ, их хэмжээний хөрөнгө оруулалтыг тэмдэглэв. Нэмж дурдахад бутаны катализаторын усгүйжүүлэлт нь бүтээмж багатай тул нэлээд олон нэгжийг ашигладаг.
Үйлдвэрлэлийн бүтээмж багатай тулреакторуудын нэг хэсэг нь усгүйжүүлэхэд чиглэгддэг бөгөөд хоёр дахь хэсэг нь нөхөн сэргэлтэд суурилдаг. Нэмж дурдахад үйлдвэрлэлд олон тооны ажилчид байгаа нь энэ технологийн гинжин хэлхээний сул тал гэж тооцогддог. Урвал нь эндотермик шинж чанартай байдаг тул процесс нь идэвхгүй бодис байгаа нөхцөлд өндөр температурт явагддаг гэдгийг санах нь зүйтэй.
Гэхдээ ийм нөхцөлд осол гарах эрсдэлтэй. Тоног төхөөрөмжийн лац эвдэрсэн тохиолдолд энэ нь боломжтой юм. Реакторт орж буй агаар нь нүүрсустөрөгчтэй холилдоход тэсрэх хольц үүсгэдэг. Ийм нөхцөл байдлаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд урвалын хольцод усны уур оруулах замаар химийн тэнцвэрт байдлыг баруун тийш шилжүүлдэг.
Нэг алхамт процессын хувилбар
Жишээ нь органик химийн хичээлд дараах даалгавар санал болгож байна: бутаныг усгүйжүүлэх урвалын тэгшитгэлийг бич. Ийм ажлыг даван туулахын тулд ханасан нүүрсустөрөгчийн ангиллын нүүрсустөрөгчийн үндсэн химийн шинж чанарыг эргэн санахад хангалттай. Бутаныг усгүйжүүлэх нэг үе шаттай процессоор бутадиен олж авах онцлог шинж чанаруудад дүн шинжилгээ хийцгээе.
Бутаныг усгүйжүүлэх батерей нь хэд хэдэн тусдаа реакторуудыг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн тоо нь ашиглалтын мөчлөг, түүнчлэн хэсгүүдийн эзэлхүүнээс хамаарна. Үндсэндээ батерейнд таваас найман реактор багтдаг.
Усгүйжүүлэлт, нөхөн төлжих процесс 5-9 минут, уураар үлээх үе шат 5-20 минут болно.
Усгүйжүүлсэнтэй холбоотойбутан нь тасралтгүй хөдөлж буй давхаргад явагддаг, процесс нь тогтвортой байдаг. Энэ нь үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагааны гүйцэтгэлийг сайжруулахад хувь нэмэр оруулж, реакторын бүтээмжийг нэмэгдүүлдэг.
Н-бутаныг нэг үе шаттай усгүйжүүлэх үйл явц нь хөнгөн цагаан-хромын катализатор дээр үйлдвэрлэхэд ашигладаг температураас өндөр температурт бага даралт (0.72 МПа хүртэл) дээр явагддаг.
Технологи нь нөхөн сэргээгдэх төрлийн реактор ашиглахтай холбоотой тул уурын хэрэглээг хассан. Холимогт бутадиенээс гадна бутенууд үүсдэг ба тэдгээрийг урвалын хольц руу дахин оруулдаг.
Нэг үе шатыг реакторын цэнэг дэх контактын хий дэх бутануудын тоонд харьцуулан тооцдог.
Бутаныг усгүйжүүлэх энэ аргын давуу талуудын дотроос бид үйлдвэрлэлийн хялбаршуулсан технологийн схем, түүхий эдийн хэрэглээ багассан, түүнчлэн процессын цахилгаан эрчим хүчний зардлыг бууруулж байгааг тэмдэглэж байна.
Энэ технологийн сөрөг үзүүлэлтүүд нь урвалд орж буй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн богино хугацааны холбоогоор илэрхийлэгддэг. Энэ асуудлыг засахын тулд нарийн төвөгтэй автоматжуулалт шаардлагатай. Ийм асуудалтай байсан ч нэг үе шаттай бутан усгүйжүүлэх нь хоёр үе шаттай үйлдвэрлэлээс илүү таатай үйл явц юм.
Бутаныг нэг үе шатанд усгүйжүүлэхэд түүхий эдийг 620 градус хүртэл халаана. Холимог реактор руу илгээгдэж, катализатортой шууд харьцдаг.
Реакторуудад ховор тохиолдлыг бий болгохын тулд,вакуум компрессорыг ашигладаг. Холбоо барих хий нь реакторыг хөргөхөөр орхиж, дараа нь салгахад илгээгддэг. Усгүйжүүлэх мөчлөг дууссаны дараа түүхий эдийг дараагийн реакторууд руу шилжүүлж, химийн процесс аль хэдийн явагдсан газруудаас нүүрсустөрөгчийн уурыг үлээлгэх замаар зайлуулдаг. Бүтээгдэхүүнийг нүүлгэн шилжүүлж, реакторуудыг бутан усгүйжүүлэхэд дахин ашигладаг.
Дүгнэлт
Хэвийн бутаныг усгүйжүүлэх гол урвал нь устөрөгч ба бутений холимогийг катализатороор үйлдвэрлэх явдал юм. Үндсэн процессоос гадна технологийн гинжийг ихээхэн хүндрүүлдэг олон талын процессууд байж болно. Усгүйжүүлэлтийн үр дүнд олж авсан бүтээгдэхүүнийг химийн үнэ цэнэтэй түүхий эд гэж үздэг. Чухамхүү үйлдвэрлэлийн эрэлт хэрэгцээ нь хязгаарлагдмал цувралын нүүрсустөрөгчийг алкен болгон хувиргах технологийн шинэ гинж хайх гол шалтгаан юм.
