Dehidrogenacija butana do buten

Dehidrogeniranje butana se izvede v vreli ali premični plasti kromovega in aluminijevega katalizatorja. Proces se izvaja pri temperaturi v območju od 550 do 575 stopinj. Med značilnostmi poteka reakcije opažamo kontinuiteto tehnološke verige.

Tehnološke značilnosti

Dehidrogeniranje butana se večinoma izvaja v kontaktnih adiabatskih reaktorjih. Reakcija poteka v prisotnosti vodne pare, kar bistveno zmanjša delni tlak medsebojno delujočih plinastih snovi. Nadomestilo v površinski reakcijski aparatu endotermičnega toplotnega učinka se doseže z dovajanjem dimnih plinov skozi površino toplote.

Poenostavljena različica

Dehidrogeniranje butana na najenostavnejši način vključuje impregnacijo glinice z raztopino kromovega anhidrida ali s kalijevim kromatom.

Nastali katalizator spodbuja hiter in kakovosten pretok procesa. Ta pospeševalec kemični proces je cenovno dostopen.

Produkcijska shema

Dehidrogenacija butana je reakcija, pri kateri ni pričakovati pomembne porabe katalizatorja. Produkti dehidrogenacije izhodnega materiala vstopijo v enoto za ekstrakcijsko rektifikacijo, kjer se pridobi potrebna oleinska frakcija. Dehidrogenacija butana v butadien v cevnem reaktorju, ki ima zunanjo možnost ogrevanja, omogoča dober izkoristek proizvoda.

Posebnost reakcije v njegovi relativni varnosti, pa tudi pri minimalni uporabi kompleksnih avtomatskih sistemov in naprav. Med prednostmi te tehnologije lahko omenjamo preprostost modelov in nizko porabo poceni katalizatorja.

Procesne funkcije

Dehidrogenacija butana je reverzibilen proces, s povečanjem volumna mešanice. V skladu s principom Le Chatelier, da bi premaknili kemijsko ravnotežje v tem procesu v smeri proizvodnje reakcijskih produktov, je treba znižati tlak v reakcijski mešanici.

Optimalni atmosferski tlak se upošteva pri temperaturi do 575 stopinj z uporabo mešanega kromovega aluminija katalizatorja. Kot pospeševalnik kemijskih procesov na površini snovi, ki vsebujejo ogljik, ki nastanejo med stranskimi reakcijami globoke degradacije začetnega ogljikovodika, se njegova aktivnost zmanjšuje. Za obnovitev svoje prvotne aktivnosti se katalizator regenerira tako, da ga piha z zrakom, ki se pomeša z dimnimi plini.

Pretočni pogoji

Pri dehidrogenaciji butana se v valjastih reaktorjih oblikuje neomejen buten. V reaktorju obstajajo posebne distribucijske rešitve za plin, nameščeni so cikloni, ki omogočajo ujeti katalizatorski prah, ki ga prenaša plinski tok.

Dehidrogenacija butana na butene je osnova za posodobitev industrijskih procesov za pridobivanje nenasičenih ogljikovodikov. Poleg te interakcije se ta tehnologija uporablja tudi za pridobivanje drugih variant parafinov. Dehidrogenacija n-butana je postala osnova za proizvodnjo izobutana, n-butilena, etilbenzena.

Obstajajo nekatere razlike med tehnološkimi procesi, na primer, ko dehidriramo vse ogljikovodike iz več parafinov, uporabljamo analogne katalizatorje. Analogija med proizvodnjo etilbenzena in olefinov ni le pri uporabi enega procesnega pospeševalca, ampak tudi pri uporabi podobne opreme.

Trajanje uporabe katalizatorja

Kakšna je značilnost dehidrogenacije butana? Formula katalizatorja, uporabljenega za ta postopek, je kromov oksid (3). Odloži se na amfoterni glinici. Za povečanje stabilnosti in selektivnosti pospeševalnika procesa simulira kalijev oksid. Pri pravilni uporabi je povprečno trajanje katalizatorja s polnim delovnim časom leto.

Kot se uporablja, opazimo postopno odlaganje mešanice oksidov trdnih spojin. Morajo biti pravočasno zgoreli, z uporabo posebnih kemičnih procesov.

Zastrupitev katalizatorja nastane z vodno paro. Na tej mešanici katalizatorja pride do dehidrogenacije butana. Reakcijska enačba se upošteva na šoli v organski kemiji.

V primeru zvišanja temperature se kemični proces pospeši. Ampak istočasno se selektivnost postopka zmanjša, sloj koksa pa se naseli na katalizatorju. Poleg tega se v srednji šoli pogosto predlaga ta naloga: napišite enačbo reakcije dehidrogenacije butana, zgorevanje etana. Pričakuje se, da teh procesov ne bodo posebej zapletene.

Napišite enačbo reakcije dehidrogenacije in razumeli boste, da ta reakcija poteka v dveh medsebojno nasprotnih smereh. En liter prostornine reakcijskega pospeševalnika znaša približno 1 000 litrov butana v plinasti obliki na uro, tako se pojavi dehidrogenacija butana. Reakcija spojine nenasičen buten z vodikom je obraten proces dehidrogenacije normalnega butana. Donos butilena v neposredni reakciji v povprečju znaša 50 odstotkov. Od 100 kilogramov začetnega alkana se po dehidrogenaciji oblikuje okoli 90 kilogramov butilena, če se postopek izvaja pri atmosferskem tlaku in temperaturi približno 60 stopinj.

Surovine za proizvodnjo

Podrobneje razmislimo o dehidrogenaciji butana. Enačba postopka temelji na uporabi surovin (mešanice plinov), nastalih med rafiniranjem olja. V začetni fazi frakcija butana temeljito očistimo iz pentenov in izobutenov, ki ovirajo običajno potek reakcije dehidrogenacije.

Kako se pojavi dehidrogenacija butana? Enačba tega procesa prevzema več stopenj. S čiščenjem pojavi dehidrogenacija očiščenega butadiena za butenov 1 in 3. Koncentrat, ki vsebuje štiri atome ogljika, ki ga dobimo v primeru katalitsko dehidrogenacijo n-butana, buten-1 je prisoten, n-butana in butenov-2.

Izvedba idealne ločitve mešanice je dovolj problematična. Z uporabo ekstrakcije in frakcionirne destilacije s topilom lahko to ločitev izvedemo in učinkovitost te ločitve lahko povečamo.

Pri delni destilaciji na napravah z veliko ločilno zmogljivostjo postane možno popolnoma ločiti butan-1 iz normalnega butana in tudi butena-2.

Z ekonomskega vidika se postopek dehidrogenacije butana do nenasičenih ogljikovodikov šteje za poceni proizvodnjo. Ta tehnologija vam omogoča, da dobite motorni bencin, pa tudi veliko različnih kemičnih izdelkov.

Ta postopek se večinoma izvaja le na tistih področjih, kjer je potrebna nenasičena alkena, in ima butan nizke stroške. Zaradi cenejšega in izboljšanega postopka dehidrogenacije butana se je obseg uporabe diolefinov in mono-olefinov močno povečal.

Postopek dehidrogenacije butana se izvede v eni ali dveh stopnjah, nereagirana surovina se vrne v reaktor. Prvič v Sovjetski zvezi je bil butan dehidrogeniran v katalizatorski postelji.

Kemijske lastnosti butana

Poleg postopka polimerizacije se v butanu pojavijo tudi pekoče reakcije. Etan, propan, drugi predstavniki nasičeni ogljikovodiki je v zemeljskem plinu, zato je surovina za vse transformacije, vključno z zgorevanjem.

V butanu so atomi ogljika v sp3-hibridnem stanju, zato so vse vezi enojne, enostavne. Podobna struktura (tetraedična oblika) določa kemijske lastnosti butana.

Ne more se pridružiti adicijskim reakcijam, ampak ga karakterizirajo le procesi izomerizacije, substitucije, dehidrogenacije.

Zamenjava z diatomskimi halogenskimi molekulami opravlja radikalni mehanizem, za to kemično interakcijo pa so potrebni precej strogi pogoji (ultravijolično obsevanje). Praktična vrednost vseh lastnosti butana je njeno zgorevanje, skupaj s sproščanjem zadostne količine toplote. Poleg tega je proces dehidrogenacije končnega ogljikovodika posebnega pomena za proizvodnjo.

Specifičnost dehidrogenacije

Postopek dehidrogenacije butana se izvede v cevnem reaktorju z zunanjim segrevanjem na fiksnem katalizatorju. V tem primeru se poveča donos butilena, avtomatizacija proizvodnje je poenostavljena.

Med glavne prednosti tega procesa je minimalna poraba katalizatorja. Med pomanjkljivostmi je bila ugotovljena velika poraba legiranih jekel, visoke kapitalske naložbe. Poleg tega katalitična dehidracija butana vključuje uporabo velikega števila agregatov, saj imajo nizko produktivnost.

Proizvodnja ima nizko produktivnost, saj so nekateri reaktorji usmerjeni na dehidrogenacijo, drugi del pa temelji na regeneraciji. Poleg tega se upošteva minus te tehnološke verige in število zaposlenih v proizvodnji. Ne smemo pozabiti, da je reakcija endotermna, zato se proces nadaljuje pri povišani temperaturi v prisotnosti inertne snovi.

Toda v takšni situaciji obstaja nevarnost nesreč. To je mogoče, če so tesnila v napravi prekinjena. Zrak, ki prodira v reaktor, se ob mešanju z ogljikovodiki tvori eksplozivno zmes. Da bi preprečili takšno situacijo, se kemijsko ravnotežje premakne v desno tako, da se v reakcijsko zmes uvaja vodna para.

Enostopenjska različica postopka

Na primer, v organski kemiji predlagamo naslednjo nalogo: naredimo enačbo reakcije dehidrogenacije butana. Da bi se spopadli s to nalogo, je dovolj opozoriti na glavne kemijske lastnosti ogljikovodikov razreda mejnih ogljikovodikov. Analiziramo značilnosti proizvodnje butadiena z enostopenjskim postopkom dehidrogenacije butana.

Butanova dehidrogenacijska baterija vključuje več ločenih reaktorjev, njihovo število je odvisno od cikla delovanja, pa tudi od količine odsekov. Na splošno je v baterijo vključenih pet do osem reaktorjev.

Postopek dehidrogenacije in povratne regeneracije je 5-9 minut, v fazi čiščenja s paro traja od 5 do 20 minut.

Ker dehidrogenacija butana poteka v stalno premikajočo se dno, je proces stabilen. To prispeva k izboljšanju proizvodne zmogljivosti, izboljša produktivnost reaktorja.

Postopek enostopenjske dehidrogenacije n-butana pri nizkem tlaku (do 0,72 Mpa) izvedemo pri temperaturi, ki je višja od tiste, ki se uporablja pri proizvodnji na aluminijevem kromovem katalizatorju.

Ker tehnologija vključuje uporabo reaktorja regenerativnega tipa, je izključena uporaba vodne pare. Poleg zmesi butadiena v mešanici nastajajo tudi butene, ki se ponovno vključijo v reakcijsko zmes.

Ena faza se izračuna s pomočjo razmerja med butanami v kontaktnem plinu in njihovim številom v polnjenju reaktorja.

Med prednostmi te metode dehidrogenacije butana opazimo poenostavljeno diagram poteka proizvodnjo, zniževanje potrošne količine surovin in zmanjšanje stroškov električne energije za proces.

Negativne parametre te tehnologije predstavljajo kratka stika z reakcijskimi komponentami. Za odpravo tega problema je potrebna kompleksna avtomatizacija. Tudi pri takih težavah je enostopenjska dehidrogenacija butana ugodnejša od dvostopenjske proizvodnje.

S dehidrogenacijo butana v eni stopnji se surovina segreje na temperaturo 620 stopinj. Zmes se pošlje v reaktor, izvede se njegov neposredni stik s katalizatorjem.

Za ustvarjanje vakuuma v reaktorjih se uporabljajo vakuumski kompresorji. Kontaktni plin preide iz reaktorja v ohlajevanje, nato pa gre za ločitev. Po zaključku cikla dehidrogenacije se krma prenese v naslednje reaktorje, od tistih, kjer je kemijski postopek že minil, se hlapi ogljikovodikov odstranijo s čiščenjem. Produkti so evakuirani in reaktorji se ponovno uporabijo za dehidrogenacijo butana.

Zaključek

Glavna reakcija dehidrogenacije butana normalne strukture je katalitični pripravek zmesi vodika in butena. Poleg glavnega procesa lahko obstaja veliko stranskih linij, ki znatno ovirajo tehnološko verigo. Produkt, ki ga dobimo kot rezultat dehidrogenacije, velja za dragoceno kemično surovino. To je povpraševanje po proizvodnji, ki je glavni razlog za iskanje novih tehnoloških verig preoblikovanja ogljikovodikov omejevalnih serij v alkene.