Dehydrogenering av butan utføres i et fluidisert eller bevegelig sjikt av krom- og aluminiumkatalysator. Prosessen utføres ved en temperatur i området fra 550 til 575 grader. Blant funksjonene i reaksjonen, merker vi kontinuiteten i den teknologiske kjeden.
Teknologifunksjoner
Butandehydrogenering utføres hovedsakelig i adiabatiske kontaktreaktorer. Reaksjonen utføres i nærvær av vanndamp, noe som reduserer parti altrykket til de interagerende gassformige stoffene betydelig. Kompensasjon i overflatereaksjonsapparater for den endotermiske termiske effekten utføres ved å tilføre varme gjennom overflaten med røykgasser.
Forenklet versjon
Dehydrogenering av butan på enkleste måte innebærer impregnering av aluminiumoksid med en løsning av kromsyreanhydrid eller kaliumkromat.
Den resulterende katalysatoren bidrar til en rask prosess av høy kvalitet. Denne kjemiske prosessakseleratoren er rimelig i en prisklasse.
Produksjonsopplegg
Butandehydrogenering er en reaksjon der det ikke forventes noe betydelig katalysatorforbruk. Produkterdehydrogenering av utgangsmaterialet føres til den ekstraktive destillasjonsenheten, hvor den nødvendige olefinfraksjonen isoleres. Dehydrogenering av butan til butadien i en rørreaktor med ekstern oppvarmingsmulighet gir et godt produktutbytte.
Reaksjonens spesifisitet ligger i dens relative sikkerhet, så vel som i minimal bruk av komplekse automatiske systemer og enheter. Blant fordelene med denne teknologien kan man nevne designens enkle design, samt det lave forbruket av en rimelig katalysator.
Prosessfunksjoner
Dehydrogenering av butan er en reversibel prosess, og det observeres en økning i volumet av blandingen. I henhold til Le Chatelier-prinsippet er det nødvendig å senke trykket i reaksjonsblandingen for å skifte den kjemiske likevekten i denne prosessen mot å oppnå interaksjonsprodukter.
Optim alt er atmosfærisk trykk ved temperaturer opp til 575 grader, ved bruk av en blandet krom-aluminium-katalysator. Ettersom akseleratoren til den kjemiske prosessen avsettes på overflaten av karbonholdige stoffer, som dannes under sidereaksjoner av den dype ødeleggelsen av det opprinnelige hydrokarbonet, reduseres aktiviteten. For å gjenopprette sin opprinnelige aktivitet, regenereres katalysatoren ved å blåse den med luft, som er blandet med røykgasser.
Flowbetingelser
Under dehydrogeneringen av butan dannes umettet buten i sylindriske reaktorer. Reaktoren har spesielle gassdistribusjonsnett installertsykloner som fanger opp katalysatorstøv båret bort av gasstrømmen.
Dehydrogenering av butan til butener er grunnlaget for modernisering av industrielle prosesser for produksjon av umettede hydrokarboner. I tillegg til denne interaksjonen brukes en lignende teknologi for å få andre alternativer for parafiner. Dehydrogenering av n-butan har blitt grunnlaget for produksjon av isobutan, n-butylen, etylbenzen.
Det er noen forskjeller mellom teknologiske prosesser, for eksempel ved dehydrogenering av alle hydrokarboner av en rekke parafiner, brukes lignende katalysatorer. Analogien mellom produksjon av etylbenzen og olefiner er ikke bare i bruken av én prosessakselerator, men også i bruken av lignende utstyr.
Katalysatorbrukstid
Hva kjennetegner dehydrogeneringen av butan? Formelen til katalysatoren som brukes til denne prosessen er kromoksid (3). Det utfelles på amfotert alumina. For å øke stabiliteten og selektiviteten til prosessakseleratoren, vil den bli imitert med kaliumoksid. Med riktig bruk er gjennomsnittlig varighet for en fullverdig drift av katalysatoren ett år.
Når den brukes, observeres en gradvis avsetning av faste forbindelser på blandingen av oksider. De må brennes ut i tide ved hjelp av spesielle kjemiske prosesser.
Katalysatorforgiftning oppstår med vanndamp. Det er på denne blandingen av katalysatorer at dehydrogeneringen av butan skjer. Reaksjonsligningen vurderes på skolen i løpet av organiskkjemi.
Ved temperaturøkning observeres en akselerasjon av den kjemiske prosessen. Men samtidig reduseres også selektiviteten til prosessen, og et lag med koks avsettes på katalysatoren. I tillegg, på videregående, tilbys ofte følgende oppgave: skrive en ligning for reaksjonen av dehydrogenering av butan, forbrenning av etan. Disse prosessene innebærer ingen spesielle vanskeligheter.
Skriv ligningen for dehydrogeneringsreaksjonen, og du vil forstå at denne reaksjonen går i to motsatte retninger. For en liter av volumet til reaksjonsakseleratoren er det omtrent 1000 liter butan i gassform per time, slik skjer dehydrogeneringen av butan. Reaksjonen med å kombinere umettet buten med hydrogen er den omvendte prosessen med dehydrogenering av normal butan. Utbyttet av butylen i den direkte reaksjonen er i gjennomsnitt 50 prosent. Omtrent 90 kilo butylen dannes av 100 kilo av utgangsalkanen etter dehydrogenering dersom prosessen utføres ved atmosfæretrykk og en temperatur på ca. 60 grader.
Råvarer for produksjon
La oss se nærmere på dehydrogeneringen av butan. Prosessligningen er basert på bruken av råstoff (blanding av gasser) som dannes under oljeraffinering. I det innledende stadiet blir butanfraksjonen grundig renset fra pentener og isobutener, som forstyrrer det normale forløpet av dehydrogeneringsreaksjonen.
Hvordan dehydrogenerer butan? Ligningen for denne prosessen involverer flere trinn. Etter rensing, dehydrogenering av det rensedebutener til butadien 1, 3. Konsentratet som inneholder fire karbonatomer, som ble oppnådd ved katalytisk dehydrogenering av n-butan, inneholder buten-1, n-butan og butener-2.
Det er ganske problematisk å gjennomføre den ideelle separasjonen av blandingen. Ved å bruke ekstraktiv og fraksjonert destillasjon med et løsningsmiddel kan en slik separasjon utføres, og effektiviteten til denne separasjonen kan forbedres.
Ved gjennomføring av fraksjonert destillasjon på apparater med stor separasjonskapasitet, blir det mulig å fullstendig separere normal butan fra buten-1, samt buten-2.
Fra et økonomisk synspunkt anses prosessen med dehydrogenering av butan til umettede hydrokarboner som en rimelig produksjon. Denne teknologien gjør det mulig å få tak i motorbensin, samt et stort utvalg av kjemiske produkter.
Generelt utføres denne prosessen bare i de områdene der det er behov for en umettet alken, og butan har en lav kostnad. På grunn av reduksjonen i kostnadene og forbedringen av prosedyren for dehydrogenering av butan, har bruksomfanget av diolefiner og monolefiner utvidet seg betydelig.
Prosedyren for butandehydrogenering utføres i ett eller to trinn, det er en retur av ureagert råstoff til reaktoren. For første gang i Sovjetunionen ble butandehydrogenering utført i et katalysatorsjikt.
Butans kjemiske egenskaper
I tillegg til polymerisasjonsprosessen har butan en forbrenningsreaksjon. Etan, propan, andreDet er nok representanter for mettede hydrokarboner i naturgass, så det er råstoffet for alle transformasjoner, inkludert forbrenning.
I butan er karbonatomer i sp3-hybrid tilstand, så alle bindinger er enkle, enkle. Denne strukturen (tetraedrisk form) bestemmer de kjemiske egenskapene til butan.
Den er ikke i stand til å inngå addisjonsreaksjoner, den er bare preget av prosessene isomerisering, substitusjon, dehydrogenering.
Substitusjon med diatomiske halogenmolekyler utføres i henhold til en radikal mekanisme, og ganske alvorlige forhold (ultrafiolett bestråling) er nødvendig for gjennomføringen av denne kjemiske interaksjonen. Av alle egenskapene til butan er dets forbrenning, ledsaget av frigjøring av en tilstrekkelig mengde varme, av praktisk betydning. I tillegg er prosessen med dehydrogenering av mettet hydrokarbon av spesiell interesse for produksjon.
Dehydrogeneringsspesifikasjoner
Butandehydrogeneringsprosedyren utføres i en rørreaktor med ekstern oppvarming på en fast katalysator. I dette tilfellet øker butylenutbyttet, produksjonsautomatisering er forenklet.
Blant hovedfordelene med denne prosessen er minimum katalysatorforbruk. Blant manglene er et betydelig forbruk av legert stål, høye kapitalinvesteringer notert. I tillegg innebærer katalytisk dehydrering av butan bruk av et betydelig antall enheter, siden de har lav produktivitet.
Produksjonen har lav produktivitet, såsom en del av reaktorene er fokusert på dehydrogenering, og den andre delen er basert på regenerering. I tillegg anses det store antallet ansatte i produksjonen også som en ulempe ved denne teknologiske kjeden. Det må huskes at reaksjonen er endoterm, så prosessen fortsetter ved forhøyet temperatur, i nærvær av et inert stoff.
Men i en slik situasjon er det fare for ulykker. Dette er mulig hvis forseglingen i utstyret er brutt. Luften som kommer inn i reaktoren, når den blandes med hydrokarboner, danner en eksplosiv blanding. For å forhindre en slik situasjon forskyves den kjemiske likevekten til høyre ved å innføre vanndamp i reaksjonsblandingen.
Et-trinns prosessvariant
For eksempel, i løpet av organisk kjemi, tilbys følgende oppgave: skrive en ligning for reaksjonen ved butandehydrogenering. For å takle en slik oppgave er det nok å huske de grunnleggende kjemiske egenskapene til hydrokarboner i klassen mettede hydrokarboner. La oss analysere egenskapene til å oppnå butadien ved en ett-trinns prosess med butandehydrogenering.
Butandehydrogeneringsbatteriet inkluderer flere separate reaktorer, antallet avhenger av driftssyklusen, så vel som av seksjonsvolumet. I utgangspunktet er fem til åtte reaktorer inkludert i batteriet.
Prosessen med dehydrogenering og regenerering er 5-9 minutter, dampblåsetrinnet tar 5 til 20 minutter.
På grunn av at dehydrogeneringbutan utføres i et lag i kontinuerlig bevegelse, prosessen er stabil. Dette bidrar til å forbedre driftsytelsen til produksjonen, øker produktiviteten til reaktoren.
Prosessen med ett-trinns dehydrogenering av n-butan utføres ved lavt trykk (opptil 0,72 MPa), ved en temperatur høyere enn den som brukes for produksjon utført på en aluminium-krom-katalysator.
Siden teknologien innebærer bruk av en reaktor av regenerativ type, er bruk av damp utelukket. I tillegg til butadien dannes det butener i blandingen, de blir gjeninnført i reaksjonsblandingen.
Ett trinn beregnes gjennom forholdet mellom butaner i kontaktgassen og antallet i reaktorladningen.
Blant fordelene med denne metoden for butandehydrogenering, merker vi et forenklet teknologisk produksjonsskjema, en reduksjon i forbruket av råvarer, samt en reduksjon i kostnadene for elektrisk energi for prosessen.
De negative parameterne til denne teknologien er representert ved korte perioder med kontakt mellom de reagerende komponentene. Sofistikert automatisering er nødvendig for å rette opp dette problemet. Selv med slike problemer er enkelt-trinns butandehydrogenering en mer gunstig prosess enn totrinns produksjon.
Når du dehydrogenerer butan i ett trinn, varmes råstoffet opp til en temperatur på 620 grader. Blandingen sendes til reaktoren, den er i direkte kontakt med katalysatoren.
For å skape sjeldenhet i reaktorer,vakuumkompressorer brukes. Kontaktgassen forlater reaktoren for avkjøling, deretter sendes den til separasjon. Etter at dehydrogeneringssyklusen er fullført, overføres råstoffet til de neste reaktorene, og fra de der den kjemiske prosessen allerede har passert, fjernes hydrokarbondampene ved å blåse. Produktene evakueres og reaktorene gjenbrukes til butandehydrogenering.
Konklusjon
Den viktigste dehydrogeneringsreaksjonen til normal butan er den katalytiske produksjonen av en blanding av hydrogen og butener. I tillegg til hovedprosessen kan det være mange sideprosesser som kompliserer den teknologiske kjeden betydelig. Produktet oppnådd som et resultat av dehydrogenering anses som et verdifullt kjemisk råmateriale. Det er etterspørselen etter produksjon som er hovedårsaken til letingen etter nye teknologiske kjeder for konvertering av hydrokarboner i den begrensende serien til alkener.
