Dehidrogenacija butana u butene

Dehidrogenacija butana provodi se u kipućem ili pokretnom sloju kroma i aluminijskog katalizatora. Postupak se provodi pri temperaturi u rasponu od 550 do 575 stupnjeva. Među obilježjima tijeka reakcije, bilježimo kontinuitet tehnološkog lanca.

Tehnološke značajke

Dehidrogenacija butana vrši se uglavnom u kontaktnim adiabatskim reaktorima. Reakcija se provodi u prisutnosti vodene pare koja značajno smanjuje parcijalni tlak međusobno povezanih plinovitih tvari. Kompenzacija u površinskom reakcijskom aparatu endotermnog toplinskog učinka postiže se opskrbom dimnih plinova kroz površinu topline.

Pojednostavljena verzija

Dehidrogenacija butana na najjednostavniji način uključuje impregniranje aluminija s otopinom kromovog anhidrida ili kalijevim kromatom.

Dobiveni katalizator potiče brz i kvalitativni protok procesa. Ovaj akcelerator kemijski proces je pristupačan za cjenovni raspon.

Shema proizvodnje

Dehidrogenacija butana je reakcija u kojoj se ne očekuje značajna potrošnja katalizatora. Proizvodi dehidrogenacije polaznog materijala ulaze u ekstrakcijsku jedinicu za ispravljanje, gdje se dobiva potrebna olefinska frakcija. Dehidrogeniranje butana u butadiene u cijevnom reaktoru s vanjskom opcijom za zagrijavanje omogućava dobar prinos produkta.

Specifičnost reakcije u svojoj relativnoj sigurnosti, kao iu minimalnoj primjeni složenih automatskih sustava i uređaja. Među prednostima ove tehnologije može se spomenuti jednostavnost dizajna, kao i nisku potrošnju jeftinog katalizatora.

Značajke procesa

Dehidrogenacija butana je reverzibilni proces, uz povećanje volumena smjese. Prema načelu Le Chatelier, kako bi se u tom procesu prebacila kemijska ravnoteža u proizvodnju reakcijskih produkata, potrebno je smanjiti pritisak u reakcijskoj smjesi.

Optimalni atmosferski tlak se smatra pri temperaturi do 575 stupnjeva, korištenjem miješanog krom-aluminijskog katalizatora. Budući da se akcelerator kemijskog procesa nakuplja na površini tvari koje sadrže ugljik i nastaju tijekom bočnih reakcija duboke razgradnje početnog ugljikovodika, njegova aktivnost se smanjuje. Za vraćanje izvorne aktivnosti, katalizator se regenerira pušenjem zrakom, koji se miješa s dimnim plinovima.

Uvjeti protoka

U dehidrogenaciji butana, u cilindričnim reaktorima nastaje neograničen buten. U reaktoru postoje posebne rešetke za distribuciju plina, instalirane su ciklone, koje omogućuju hvatanje prašine katalizatora koje prolazi kroz protok plina.

Dehidrogenacija butana do butena temelj je za modernizaciju industrijskih procesa za dobivanje nezasićenih ugljikovodika. Osim ove interakcije, ova tehnologija se koristi za dobivanje drugih varijanti parafina. Dehidrogenacija n-butana postala je temelj za proizvodnju izobutana, n-butilena, etilbenzena.

Postoje neke razlike između tehnoloških procesa, na primjer, kada dehidrogeniziraju sve ugljikovodike brojnih parafina, koriste se analogni katalizatori. Analogija između proizvodnje etilbenzena i olefina nije samo u korištenju jednog procesnog akceleratora, već iu korištenju slične opreme.

Trajanje uporabe katalizatora

Koja je karakteristika dehidrogenacije butana? Formula katalizatora upotrijebljena za ovaj postupak je kromov oksid (3). Nanosi se na amfoterni aluminij. Da bi se povećala stabilnost i selektivnost procesnog akceleratora, simulira se s kalij oksidom. Pravilnom upotrebom, prosječno trajanje radnog vremena katalizatora je godinu dana.

Kao što se upotrebljava, opaženo je postupno taloženje smjese oksida krutih spojeva. Moraju se pravodobno spaliti, koristeći posebne kemijske procese.

Trovanje katalizatora javlja se vodenom parom. Na ovoj smjesi katalizatora dolazi do dehidrogenacije butana. Reakcijska jednadžba se razmatra u školi tijekom organske kemije.

U slučaju povećanja temperature kemijski proces se ubrzava. Istodobno, selektivnost procesa se smanjuje, a koksni sloj se smiri na katalizatoru. Osim toga, u srednjoj školi ovaj zadatak se često predlaže: napisati jednadžbu reakcije dehidrogeniranja butana, izgaranja etana. Očekuje se da ti procesi nisu posebno složeni.

Napišite jednadžbu reakcije dehidrogenacije, i shvatit ćete da ova reakcija nastavlja u dva međusobno suprotna smjera. Jedna litra volumena akceleratora reakcije iznosi približno 1.000 litara butana u plinovitom obliku po satu, tako se događa dehidrogeniranje butana. Reakcija spoja nezasićen buten s vodikom je obrnuto proces dehidrogenacije normalnog butana. Prinos butilena u izravnoj reakciji prosječno iznosi 50 posto. Od 100 kilograma početnog alkana, nakon dehidrogenacije nastaju oko 90 kilograma butilena ako se postupak odvija pri atmosferskom tlaku i temperaturi od oko 60 stupnjeva.

Sirovine za proizvodnju

Razmotrimo detaljnije dehidrogeniranje butana. Jednadžba procesa temelji se na korištenju sirovine (smjese plinova) nastalih tijekom prerade nafte. U početnoj fazi, frakcija butana temeljito se pročišćava iz pentena i izobutena, koji ometaju normalni tijek reakcije dehidrogenacije.

Kako se pojavljuje dehidrogenacija butana? Jednadžba ovog procesa podrazumijeva nekoliko faza. Pročišćavanje se javlja Dchidriranjc pročišćenog butadiena u butena 1 i 3. koncentrat sadrži četiri atoma ugljika, koji je dobiven u slučaju katalitičkom dehidrogenacijom n-butana, buten-1 je prisutan, n-butan i butena-2.

Za postizanje idealnog odjeljivanja mješavine dovoljno je problematično. Uz upotrebu ekstrakcije i frakcijske destilacije s otapalom, ovo se odvajanje može izvršiti, a učinkovitost tog razdvajanja može se povećati.

Kada se frakcijska destilacija provodi na uređajima koji imaju veliki kapacitet odvajanja, postaje moguće potpuno odvojiti butan-1 od normalnog butana i također butena-2.

S ekonomskog stajališta, proces dehidrogenacije butana prema nezasićenim ugljikovodicima smatra se jeftinom proizvodnjom. Ova tehnologija omogućuje vam da dobijete motorni benzin, kao i veliku raznolikost kemijskih proizvoda.

Taj se proces uglavnom provodi samo u onim područjima gdje je potreban nezasićeni alken, a butan ima nisku cijenu. Zahvaljujući jeftinijem i poboljšanom postupku dehidrogenacije butana, opseg uporabe diolefina i monoolefina značajno se proširio.

Postupak dehidrogenacije butana provodi se u jednoj ili dvije faze, a neizreagirana sirovina se vraća u reaktor. Po prvi puta u Sovjetskom savezu, butan je dehidrogeniran u krevetu katalizatora.

Kemijska svojstva butana

Pored procesa polimerizacije, dolazi do gori reakcije u butanu. Etana, propan, drugi predstavnici zasićene ugljikovodike sadrži prirodni plin, zato je sirovina za sve transformacije, uključujući izgaranje.

U butanu, ugljikovi atomi su u sp3-hibridnom stanju, pa su sve veze jednake, jednostavne. Slična struktura (tetraedarski oblik) određuje kemijska svojstva butana.

Nije sposoban pridružiti se reakcijama dodavanja, nego se karakterizira samo procesima izomerizacije, supstitucije, dehidrogenacije.

Zamjena molekulama diatomskih halogena provodi se radikalnim mehanizmom, a za tu kemijsku interakciju potrebni su vrlo strogi uvjeti (ultraljubičasto zračenje). Praktična vrijednost svih svojstava butana je njezino izgaranje, praćeno oslobađanjem dovoljne količine topline. Osim toga, proces dehidrogenacije krajnjeg ugljikovodika od posebnog su interesa za proizvodnju.

Specifičnost dehidrogenacije

Postupak dehidrogenacije butana provodi se u cijevnom reaktoru koji ima vanjsko zagrijavanje na fiksnom katalizatoru. U tom se slučaju povećava prinos butilena, automatizacija proizvodnje je pojednostavljena.

Među glavnim prednostima ovog procesa je minimalna potrošnja katalizatora. Među nedostatcima je zabilježena značajna potrošnja legiranih čelika, velika kapitalna ulaganja. Osim toga, katalitička dehidracija butana uključuje upotrebu značajnog broja agregata, budući da imaju nisku produktivnost.

Proizvodnja ima nisku produktivnost, budući da su neki reaktori usmjereni na dehidrogeniranje, a drugi dio temelji se na regeneraciji. Osim toga, smatra se minus ovog tehnološkog lanca i broj zaposlenih u proizvodnji. Treba imati na umu da je reakcija endotermna pa se postupak nastavlja na povišenoj temperaturi, u prisutnosti inertne tvari.

No, u takvoj situaciji postoji opasnost od nezgoda. To je moguće u slučaju da su pečati u opremi. Zrak koji prodire u reaktor, pomiješan s ugljikovodicima, stvara eksplozivnu smjesu. Kako bi se spriječila takva situacija, kemijska ravnoteža se pomakne udesno uvođenjem vodene pare u reakcijsku smjesu.

Jednostupanjska varijanta procesa

Na primjer, tijekom organske kemije predlaže se sljedeći zadatak: izraditi jednadžbu reakcije dehidrogenacije butana. Da bismo se borili s tim zadatkom, dovoljno se prisjetiti glavnih kemijskih svojstava ugljikovodika klase ograničavajućih ugljikovodika. Razmotrimo značajke butadiene proizvodnje jednostupanjskim postupkom dehidrogenacije butana.

Akumulatorska dehidrogenacijska baterija uključuje više odvojenih reaktora, njihov broj ovisi o ciklusu rada, kao i o volumenu sekcija. Općenito, u bateriju je uključeno pet do osam reaktora.

Proces dehidrogenacije i reverzne regeneracije je 5-9 minuta, u fazi čišćenja s parom traje od 5 do 20 minuta.

Zbog činjenice da se dehidrogenacija butana provodi u neprekidnom pokretnom sloju, postupak je stabilan. To doprinosi poboljšanju performansi proizvodnje, poboljšava produktivnost reaktora.

Postupak jednostupanjske dehidrogenacije n-butana pri niskom tlaku (do 0.72 Mpa) provodi se na višoj temperaturi nego što se koristi za proizvodnju koja se provodi na aluminijskom kromovom katalizatoru.

Budući da tehnologija uključuje uporabu regenerativnog reaktora, isključuje se uporaba vodene pare. Uz butadien, u smjesi nastaju buteni, koji se ponovno uvode u reakcijsku smjesu.

Jedna faza je izračunata omjerom butana u kontaktnom plinu na njihov broj u naboju reaktora.

Među prednostima ove metode dehidrogenacije butana, primijetili smo pojednostavljen dijagram toka proizvodnja, smanjenje potrošne količine sirovina, kao i smanjenje troškova električne energije za taj proces.

Negativni parametri ove tehnologije prikazani su kratkim vremenima kontakta komponenata koje reagiraju. Za ispravak ovog problema potrebno je složena automatizacija. Čak i kod takvih problema jednostupanjska dehidrogenacija butana je povoljnija od dvostupanjske proizvodnje.

S dehidrogeniranjem butana u jednoj fazi, sirovina se zagrijava na temperaturu od 620 stupnjeva. Smjesa se šalje u reaktor, provodi se izravni kontakt s katalizatorom.

Za stvaranje vakuuma u reaktorima koriste se vakumski kompresori. Kontaktni plin ide od reaktora do hlađenja, a zatim odlazi do odvajanja. Nakon završetka ciklusa dehidrogenacije, hrana se prenosi na sljedeće reaktore, a od onih u kojima je kemijski proces već prošao, pare ugljikovodika odstranjuju se čišćenjem. Proizvodi se evakuiraju, a reaktori se ponovno koriste za dehidrogeniranje butana.

zaključak

Glavna reakcija dehidrogenacije butana normalne strukture je katalitička priprava smjese vodika i butena. Pored glavnog procesa, može postojati i mnogo bočnih linija koje značajno ometaju tehnološki lanac. Proizvod koji se dobije kao rezultat dehidrogenacije smatra se vrijednom kemijskom sirovinom. Upravo je potražnja za proizvodnjom glavni razlog za traženje novih tehnoloških lanaca transformacije ugljikovodika serije koja ograničava u alkene.