Dehidrogjenimi i butanit kryhet në një shtrat të lëngshëm ose të lëvizshëm të katalizatorit të kromit dhe aluminit. Procesi kryhet në një temperaturë në rangun nga 550 në 575 gradë. Ndër veçoritë e reaksionit, vëmë re vazhdimësinë e zinxhirit teknologjik.
Veçoritë e teknologjisë
Dehidrogjenimi i butanit kryhet kryesisht në reaktorët adiabatikë të kontaktit. Reagimi kryhet në prani të avullit të ujit, i cili ul ndjeshëm presionin e pjesshëm të substancave të gazta që ndërveprojnë. Kompensimi në aparatet e reaksionit sipërfaqësor për efektin termik endotermik kryhet duke furnizuar nxehtësinë përmes sipërfaqes me gazra tymi.
Versioni i thjeshtuar
Dehidrogjenimi i butanit në mënyrën më të thjeshtë përfshin impregnimin e oksidit të aluminit me një tretësirë të anhidridit kromi ose kromatit të kaliumit.
Katalizatori që rezulton kontribuon në një proces të shpejtë dhe me cilësi të lartë. Ky përshpejtues i procesit kimik është i përballueshëm në një gamë çmimesh.
Skema e prodhimit
Dehidrogjenimi i butanit është një reaksion në të cilin nuk pritet konsumim domethënës i katalizatorit. Produktetdehidrogjenimi i lëndës fillestare çohet në njësinë e distilimit ekstraktues, ku izolohet fraksioni olefinik i kërkuar. Dehidrogjenimi i butanit në butadien në një reaktor tubular me një opsion ngrohjeje të jashtme lejon një rendiment të mirë produkti.
Specifikimi i reaksionit është në sigurinë e tij relative, si dhe në përdorimin minimal të sistemeve dhe pajisjeve komplekse automatike. Ndër avantazhet e kësaj teknologjie, mund të përmendet thjeshtësia e dizajnit, si dhe konsumi i ulët i një katalizatori të lirë.
Veçoritë e procesit
Dehidrogjenimi i butanit është një proces i kthyeshëm dhe vërehet një rritje në vëllimin e përzierjes. Sipas parimit Le Chatelier, për të zhvendosur ekuilibrin kimik në këtë proces drejt përftimit të produkteve të ndërveprimit, është e nevojshme të ulet presioni në përzierjen e reaksionit.
Optimumi është presioni atmosferik në temperatura deri në 575 gradë, kur përdoret një katalizator i përzier krom-alumin. Ndërsa përshpejtuesi i procesit kimik depozitohet në sipërfaqen e substancave që përmbajnë karbon, të cilat formohen gjatë reaksioneve anësore të shkatërrimit të thellë të hidrokarburit origjinal, aktiviteti i tij zvogëlohet. Për të rivendosur aktivitetin e tij origjinal, katalizatori rigjenerohet duke e fryrë me ajër, i cili është i përzier me gazrat e gripit.
Kushtet e rrjedhjes
Gjatë dehidrogjenizimit të butanit, buteni i pangopur formohet në reaktorët cilindrikë. Reaktori ka të instaluara rrjete të veçanta të shpërndarjes së gazitciklonet që kapin pluhurin katalizator të marrë nga rryma e gazit.
Dehidrogjenimi i butanit në butene është baza për modernizimin e proceseve industriale për prodhimin e hidrokarbureve të pangopura. Përveç këtij ndërveprimi, një teknologji e ngjashme përdoret për të marrë opsione të tjera për parafinat. Dehidrogjenimi i n-butanit është bërë baza për prodhimin e izobutanit, n-butilenit, etilbenzenit.
Ka disa ndryshime midis proceseve teknologjike, për shembull, kur dehidrogjenohen të gjitha hidrokarburet e një numri parafinash, përdoren katalizatorë të ngjashëm. Analogjia midis prodhimit të etilbenzenit dhe olefinave nuk është vetëm në përdorimin e një përshpejtuesi të procesit, por edhe në përdorimin e pajisjeve të ngjashme.
Koha e përdorimit të katalizatorit
Çfarë e karakterizon dehidrogjenizimin e butanit? Formula e katalizatorit të përdorur për këtë proces është oksidi i kromit (3). Precipitohet në alumin amfoterik. Për të rritur qëndrueshmërinë dhe selektivitetin e përshpejtuesit të procesit, ai do të imitohet me oksid kaliumi. Me përdorimin e duhur, kohëzgjatja mesatare e funksionimit të plotë të katalizatorit është një vit.
Ndërsa përdoret, vërehet një depozitim gradual i përbërjeve të ngurta në përzierjen e oksideve. Ato duhet të digjen në kohën e duhur duke përdorur procese të veçanta kimike.
Helmimi me katalizator ndodh me avujt e ujit. Pikërisht në këtë përzierje katalizatorësh ndodh dehidrogjenizimi i butanit. Ekuacioni i reagimit konsiderohet në shkollë në kursin e organikekimi.
Në rastin e rritjes së temperaturës vërehet një përshpejtim i procesit kimik. Por në të njëjtën kohë, selektiviteti i procesit gjithashtu zvogëlohet, dhe një shtresë koksi depozitohet në katalizator. Përveç kësaj, në shkollën e mesme, shpesh ofrohet detyra e mëposhtme: shkruani një ekuacion për reagimin e dehidrogjenimit të butanit, djegies së etanit. Këto procese nuk përfshijnë ndonjë vështirësi të veçantë.
Shkruani ekuacionin për reaksionin e dehidrogjenizimit dhe do të kuptoni se ky reaksion vazhdon në dy drejtime të kundërta. Për një litër të vëllimit të përshpejtuesit të reaksionit, ka afërsisht 1000 litra butan në formë të gaztë në orë, kështu ndodh dehidrogjenimi i butanit. Reagimi i kombinimit të butenit të pangopur me hidrogjenin është procesi i kundërt i dehidrogjenimit të butanit normal. Rendimenti i butilenit në reaksionin e drejtpërdrejtë është mesatarisht 50 përqind. Rreth 90 kilogramë butilen formohen nga 100 kilogramë alkani fillestar pas dehidrogjenimit nëse procesi kryhet në presion atmosferik dhe një temperaturë prej rreth 60 gradë.
Lëndët e para për prodhim
Le të hedhim një vështrim më të afërt në dehidrogjenizimin e butanit. Ekuacioni i procesit bazohet në përdorimin e lëndës së parë (përzierje gazesh) të formuar gjatë përpunimit të naftës. Në fazën fillestare, fraksioni i butanit pastrohet tërësisht nga pentenet dhe izobutenet, të cilat ndërhyjnë në rrjedhën normale të reaksionit të dehidrogjenizimit.
Si dehidrogjenohet butani? Ekuacioni për këtë proces përfshin disa hapa. Pas pastrimit, dehidrogjenimi i pastruarbutenet në butadien 1, 3. Koncentrati që përmban katër atome karboni, i cili është marrë në rastin e dehidrogjenizimit katalitik të n-butanit, përmban buten-1, n-butan dhe butene-2.
Është mjaft problematike të kryhet ndarja ideale e përzierjes. Duke përdorur distilimin ekstraktues dhe të pjesshëm me një tretës, një ndarje e tillë mund të kryhet dhe efikasiteti i kësaj ndarjeje mund të përmirësohet.
Kur kryhet distilimi i pjesshëm në aparate me kapacitet të madh ndarës, bëhet i mundur ndarja e plotë e butanit normal nga buteni-1, si dhe buteni-2.
Nga pikëpamja ekonomike, procesi i dehidrogjenizimit të butanit në hidrokarbure të pangopura konsiderohet një prodhim i lirë. Kjo teknologji bën të mundur marrjen e benzinës motorike, si dhe një larmi të madhe produktesh kimike.
Në përgjithësi, ky proces kryhet vetëm në ato zona ku nevojitet një alken i pangopur dhe butani ka një kosto të ulët. Për shkak të uljes së kostos dhe përmirësimit të procedurës për dehidrogjenizimin e butanit, fusha e përdorimit të diolefinave dhe monolefinave është zgjeruar ndjeshëm.
Procedura e dehidrogjenizimit të butanit kryhet në një ose dy faza, ka një kthim të lëndës së parë të pa reaguar në reaktor. Për herë të parë në Bashkimin Sovjetik, dehidrogjenimi i butanit u krye në një shtrat katalizator.
Vetitë kimike të butanit
Përveç procesit të polimerizimit, butani ka një reaksion djegieje. Etani, propani, të tjerëKa mjaft përfaqësues të hidrokarbureve të ngopura në gazin natyror, kështu që ai është lënda e parë për të gjitha transformimet, përfshirë djegien.
Në butan, atomet e karbonit janë në gjendjen sp3-hibride, kështu që të gjitha lidhjet janë të vetme, të thjeshta. Kjo strukturë (forma tetraedrale) përcakton vetitë kimike të butanit.
Nuk është i aftë të hyjë në reaksione shtimi, karakterizohet vetëm nga proceset e izomerizimit, zëvendësimit, dehidrogjenizimit.
Zëvendësimi me molekula halogjene diatomike kryhet sipas një mekanizmi radikal dhe kushte mjaft të rënda (rrezatimi ultravjollcë) janë të nevojshme për zbatimin e këtij ndërveprimi kimik. Nga të gjitha vetitë e butanit, djegia e tij, e shoqëruar me lëshimin e një sasie të mjaftueshme nxehtësie, ka një rëndësi praktike. Përveç kësaj, procesi i dehidrogjenizimit të hidrokarbureve të ngopur është me interes të veçantë për prodhim.
Specifikat e dehidrogjenizimit
Procedura e dehidrogjenizimit të butanit kryhet në një reaktor tubular me ngrohje të jashtme në një katalizator fiks. Në këtë rast, rendimenti i butilenit rritet, automatizimi i prodhimit thjeshtohet.
Ndër avantazhet kryesore të këtij procesi është konsumi minimal i katalizatorit. Ndër mangësitë, vërehet një konsum i konsiderueshëm i çeliqeve të aliazhuar, investime të larta kapitale. Përveç kësaj, dehidratimi katalitik i butanit përfshin përdorimin e një numri të konsiderueshëm njësish, pasi ato kanë produktivitet të ulët.
Prodhimi ka produktivitet të ulët, kështu qësi pjesë e reaktorëve fokusohet në dehidrogjenim, dhe pjesa e dytë bazohet në rigjenerim. Përveç kësaj, numri i madh i punonjësve në prodhim konsiderohet gjithashtu si një disavantazh i këtij zinxhiri teknologjik. Duhet mbajtur mend se reaksioni është endotermik, kështu që procesi vazhdon në një temperaturë të ngritur, në prani të një substance inerte.
Por në një situatë të tillë ekziston rreziku i aksidenteve. Kjo është e mundur nëse vulat në pajisje janë thyer. Ajri që hyn në reaktor, kur përzihet me hidrokarbure, formon një përzierje shpërthyese. Për të parandaluar një situatë të tillë, ekuilibri kimik zhvendoset djathtas duke futur avull uji në përzierjen e reaksionit.
Varianti i procesit me një hap
Për shembull, në lëndën e kimisë organike, ofrohet detyra e mëposhtme: shkruani një ekuacion për reaksionin e dehidrogjenizimit të butanit. Për të përballuar një detyrë të tillë, mjafton të kujtojmë vetitë themelore kimike të hidrokarbureve të klasës së hidrokarbureve të ngopura. Le të analizojmë veçoritë e përftimit të butadienit nga një proces njëfazor i dehidrogjenizimit të butanit.
Bateria e dehidrogjenimit të butanit përfshin disa reaktorë të veçantë, numri i tyre varet nga cikli i funksionimit, si dhe nga vëllimi i seksioneve. Në thelb, pesë deri në tetë reaktorë janë të përfshirë në bateri.
Procesi i dehidrogjenimit dhe rigjenerimit është 5-9 minuta, faza e fryrjes me avull zgjat 5 deri në 20 minuta.
Për faktin se dehidrogjenimibutani kryhet në një shtresë që lëviz vazhdimisht, procesi është i qëndrueshëm. Kjo kontribuon në përmirësimin e performancës operacionale të prodhimit, rrit produktivitetin e reaktorit.
Procesi i dehidrogjenizimit në një fazë të n-butanit kryhet në presion të ulët (deri në 0,72 MPa), në një temperaturë më të lartë se ajo e përdorur për prodhimin e kryer në një katalizator alumini-krom.
Meqenëse teknologjia përfshin përdorimin e një reaktori të tipit rigjenerues, përdorimi i avullit është i përjashtuar. Përveç butadienit, në përzierje formohen butenet, ato rifuten në përzierjen e reaksionit.
Një fazë llogaritet nëpërmjet raportit të butaneve në gazin e kontaktit me numrin e tyre në ngarkesën e reaktorit.
Ndër avantazhet e kësaj metode të dehidrogjenizimit të butanit, vëmë re një skemë të thjeshtuar teknologjike të prodhimit, një ulje të konsumit të lëndëve të para, si dhe një ulje të kostos së energjisë elektrike për procesin.
Parametrat negativë të kësaj teknologjie përfaqësohen nga periudha të shkurtra kontakti të komponentëve reagues. Për të korrigjuar këtë problem kërkohet një automatizim i sofistikuar. Edhe me probleme të tilla, dehidrogjenimi i butanit me një fazë është një proces më i favorshëm sesa prodhimi me dy faza.
Kur dehidrogjenohet butani në një fazë, lënda e parë nxehet në një temperaturë prej 620 gradë. Përzierja dërgohet në reaktor, është në kontakt të drejtpërdrejtë me katalizatorin.
Për të krijuar rrallim në reaktorë,përdoren kompresorë vakum. Gazi i kontaktit largohet nga reaktori për ftohje, pastaj dërgohet në ndarje. Pas përfundimit të ciklit të dehidrogjenizimit, lënda e parë transferohet në reaktorët e ardhshëm dhe nga ata ku tashmë ka kaluar procesi kimik, avujt e hidrokarbureve hiqen me fryrje. Produktet evakuohen dhe reaktorët ripërdoren për dehidrogjenizimin e butanit.
Përfundim
Reaksioni kryesor i dehidrogjenizimit të butanit normal është prodhimi katalitik i një përzierjeje hidrogjeni dhe butenesh. Përveç procesit kryesor, mund të ketë shumë procese anësore që ndërlikojnë ndjeshëm zinxhirin teknologjik. Produkti i marrë si rezultat i dehidrogjenizimit konsiderohet një lëndë e parë kimike e vlefshme. Është kërkesa për prodhim që është arsyeja kryesore për kërkimin e zinxhirëve të rinj teknologjikë për shndërrimin e hidrokarbureve të serisë kufizuese në alkene.
