Dehydrogenering af butan udføres i et fluidiseret eller bevægeligt leje af chrom- og aluminiumkatalysator. Processen udføres ved en temperatur i området fra 550 til 575 grader. Blandt reaktionens træk bemærker vi kontinuiteten i den teknologiske kæde.
Teknologiske funktioner
Butan-dehydrogenering udføres hovedsageligt i adiabatiske kontaktreaktorer. Reaktionen udføres i nærvær af vanddamp, hvilket væsentligt sænker parti altrykket af de interagerende gasformige stoffer. Kompensation i overfladereaktionsapparater for den endoterme termiske effekt udføres ved at tilføre varme gennem overfladen med røggasser.
Forenklet version
Dehydrogenering af butan på den enkleste måde involverer imprægnering af aluminiumoxid med en opløsning af chromsyreanhydrid eller kaliumchromat.
Den resulterende katalysator bidrager til en hurtig proces af høj kvalitet. Denne kemiske procesaccelerator er overkommelig i en prisklasse.
Produktionsordning
Butan-dehydrogenering er en reaktion, hvor der ikke forventes noget væsentligt katalysatorforbrug. Produkterdehydrogenering af udgangsmaterialet føres til den ekstraktive destillationsenhed, hvor den nødvendige olefiniske fraktion isoleres. Dehydrogenering af butan til butadien i en rørreaktor med ekstern opvarmningsmulighed giver et godt produktudbytte.
Reaktionens specificitet ligger i dens relative sikkerhed såvel som i den minimale brug af komplekse automatiske systemer og enheder. Blandt fordelene ved denne teknologi kan man nævne designens enkle design samt det lave forbrug af en billig katalysator.
Procesfunktioner
Dehydrogenering af butan er en reversibel proces, og der observeres en stigning i blandingens volumen. Ifølge Le Chatelier-princippet er det nødvendigt at sænke trykket i reaktionsblandingen for at flytte den kemiske ligevægt i denne proces mod opnåelse af interaktionsprodukter.
Optim alt er atmosfærisk tryk ved temperaturer op til 575 grader, når der bruges en blandet chrom-aluminium-katalysator. Da acceleratoren af den kemiske proces aflejres på overfladen af kulstofholdige stoffer, som dannes under sidereaktioner af den dybe ødelæggelse af det oprindelige kulbrinte, falder dets aktivitet. For at genoprette sin oprindelige aktivitet regenereres katalysatoren ved at blæse den med luft, som er blandet med røggasser.
Flowbetingelser
Under dehydrogeneringen af butan dannes umættet buten i cylindriske reaktorer. Reaktoren har specielle gasdistributionsnet installeretcykloner, der fanger katalysatorstøv, der føres væk af gasstrømmen.
Dehydrogenering af butan til butener er grundlaget for moderniseringen af industrielle processer til fremstilling af umættede kulbrinter. Ud over denne interaktion bruges en lignende teknologi til at opnå andre muligheder for paraffiner. Dehydrogenering af n-butan er blevet grundlaget for fremstilling af isobutan, n-butylen, ethylbenzen.
Der er nogle forskelle mellem teknologiske processer, f.eks. når alle kulbrinter fra en række paraffiner dehydrogeneres, bruges lignende katalysatorer. Analogien mellem produktionen af ethylbenzen og olefiner er ikke kun i brugen af én procesaccelerator, men også i brugen af lignende udstyr.
Katalysatorbrugstid
Hvad karakteriserer dehydrogeneringen af butan? Formlen for den anvendte katalysator til denne proces er chromoxid (3). Det udfældes på amfotert aluminiumoxid. For at øge stabiliteten og selektiviteten af procesacceleratoren vil den blive efterlignet med kaliumoxid. Ved korrekt brug er den gennemsnitlige varighed af en fuldgyldig drift af katalysatoren et år.
Når det bruges, observeres en gradvis aflejring af faste forbindelser på blandingen af oxider. De skal brændes ud i tide ved hjælp af specielle kemiske processer.
Katalysatorforgiftning forekommer med vanddamp. Det er på denne blanding af katalysatorer, at dehydrogeneringen af butan finder sted. Reaktionsligningen overvejes i skolen i løbet af organiskkemi.
I tilfælde af en stigning i temperaturen observeres en acceleration af den kemiske proces. Men samtidig falder processens selektivitet også, og et lag koks aflejres på katalysatoren. Derudover tilbydes i gymnasiet ofte følgende opgave: skriv en ligning for reaktionen ved dehydrogenering af butan, forbrænding af ethan. Disse processer involverer ikke særlige vanskeligheder.
Skriv ligningen for dehydrogeneringsreaktionen, og du vil forstå, at denne reaktion forløber i to indbyrdes modsatte retninger. For en liter af reaktionsacceleratorens rumfang er der cirka 1000 liter butan i gasform i timen, sådan foregår dehydrogeneringen af butan. Reaktionen med at kombinere umættet buten med hydrogen er den omvendte proces af dehydrogeneringen af normal butan. Udbyttet af butylen i den direkte reaktion er i gennemsnit 50 procent. Omkring 90 kg butylen dannes af 100 kg af udgangsalkanen efter dehydrogenering, hvis processen udføres ved atmosfærisk tryk og en temperatur på omkring 60 grader.
Råvarer til produktion
Lad os se nærmere på dehydrogeneringen af butan. Procesligningen er baseret på brugen af råmateriale (blanding af gasser), der dannes under olieraffinering. I det indledende trin renses butanfraktionen grundigt fra pentener og isobutener, som forstyrrer det normale forløb af dehydrogeneringsreaktionen.
Hvordan dehydrogenerer butan? Ligningen for denne proces involverer flere trin. Efter rensning, dehydrogenering af det rensedebutener til butadien 1, 3. Koncentratet indeholdende fire carbonatomer, som blev opnået i tilfælde af katalytisk dehydrogenering af n-butan, indeholder buten-1, n-butan og butener-2.
Det er ret problematisk at udføre den ideelle adskillelse af blandingen. Ved at anvende ekstraktiv og fraktioneret destillation med et opløsningsmiddel kan en sådan adskillelse udføres, og effektiviteten af denne adskillelse kan forbedres.
Når der udføres fraktioneret destillation på apparater med stor udskillelseskapacitet, bliver det muligt fuldt ud at adskille normal butan fra buten-1 samt buten-2.
Fra et økonomisk synspunkt betragtes processen med dehydrogenering af butan til umættede kulbrinter som en billig produktion. Denne teknologi gør det muligt at få motorbenzin såvel som et stort udvalg af kemiske produkter.
Generelt udføres denne proces kun i de områder, hvor der er behov for en umættet alken, og butan har en lav pris. På grund af reduktionen i omkostningerne og forbedringen af proceduren for dehydrogenering af butan er anvendelsesområdet for diolefiner og monolefiner udvidet betydeligt.
Proceduren med butandehydrogenering udføres i et eller to trin, der er en tilbageføring af uomsat råmateriale til reaktoren. For første gang i Sovjetunionen blev butandehydrogenering udført i et katalysatorleje.
Kemiske egenskaber ved butan
Ud over polymerisationsprocessen har butan en forbrændingsreaktion. Ethan, propan, andreDer er nok repræsentanter for mættede kulbrinter i naturgas, så det er råmaterialet til alle transformationer, inklusive forbrænding.
I butan er carbonatomer i sp3-hybridtilstanden, så alle bindinger er enkle, enkle. Denne struktur (tetraedrisk form) bestemmer butans kemiske egenskaber.
Den er ikke i stand til at indgå i additionsreaktioner, den er kun karakteriseret ved processerne isomerisering, substitution, dehydrogenering.
Substitution med diatomiske halogenmolekyler udføres i henhold til en radikal mekanisme, og temmelig alvorlige forhold (ultraviolet bestråling) er nødvendige for implementeringen af denne kemiske interaktion. Af alle butans egenskaber er dets forbrænding, ledsaget af frigivelsen af en tilstrækkelig mængde varme, af praktisk betydning. Derudover er processen med dehydrogenering af mættet kulbrinte af særlig interesse for produktionen.
Dehydrogeneringsspecifikationer
Butan-dehydrogeneringsproceduren udføres i en rørformet reaktor med ekstern opvarmning på en fast katalysator. I dette tilfælde øges butylenudbyttet, produktionsautomatisering forenkles.
Blandt de vigtigste fordele ved denne proces er det minimale katalysatorforbrug. Blandt manglerne bemærkes et betydeligt forbrug af legeret stål, høje kapitalinvesteringer. Derudover involverer den katalytiske dehydrering af butan brugen af et betydeligt antal enheder, da de har lav produktivitet.
Produktionen har lav produktivitet, såsom en del af reaktorerne er fokuseret på dehydrogenering, og den anden del er baseret på regenerering. Derudover anses det store antal ansatte i produktionen også som en ulempe ved denne teknologiske kæde. Det skal huskes, at reaktionen er endoterm, så processen forløber ved en forhøjet temperatur i nærværelse af et inert stof.
Men i sådan en situation er der risiko for ulykker. Dette er muligt, hvis forseglingerne i udstyret er brudt. Den luft, der kommer ind i reaktoren, danner, når den blandes med kulbrinter, en eksplosiv blanding. For at forhindre en sådan situation forskydes den kemiske ligevægt til højre ved at indføre vanddamp i reaktionsblandingen.
Et-trins procesvariant
For eksempel, i løbet af organisk kemi tilbydes følgende opgave: skriv en ligning for reaktionen ved butandehydrogenering. For at klare en sådan opgave er det nok at huske de grundlæggende kemiske egenskaber af kulbrinter i klassen af mættede kulbrinter. Lad os analysere funktionerne ved at opnå butadien ved en et-trins proces med butandehydrogenering.
Butan-dehydrogeneringsbatteriet inkluderer flere separate reaktorer, deres antal afhænger af driftscyklussen såvel som af sektionernes volumen. Grundlæggende er fem til otte reaktorer inkluderet i batteriet.
Processen med dehydrogenering og regenerering er 5-9 minutter, dampblæsningsfasen tager 5 til 20 minutter.
På grund af det faktum, at dehydrogeneringbutan udføres i et kontinuerligt bevægende lag, processen er stabil. Dette bidrager til forbedringen af den operationelle ydeevne af produktionen, øger reaktorens produktivitet.
Processen med et-trins dehydrogenering af n-butan udføres ved lavt tryk (op til 0,72 MPa) ved en temperatur, der er højere end den, der anvendes til produktion udført på en aluminium-chrom-katalysator.
Da teknologien involverer brugen af en reaktor af regenerativ type, er brugen af damp udelukket. Udover butadien dannes der butener i blandingen, de genindføres i reaktionsblandingen.
Et trin beregnes gennem forholdet mellem butaner i kontaktgassen og deres antal i reaktorladningen.
Blandt fordelene ved denne metode til butandehydrogenering bemærker vi et forenklet teknologisk produktionsskema, et fald i forbruget af råmaterialer samt en reduktion i omkostningerne til elektrisk energi til processen.
De negative parametre for denne teknologi er repræsenteret ved korte perioder med kontakt mellem de reagerende komponenter. Sofistikeret automatisering er påkrævet for at løse dette problem. Selv med sådanne problemer er et-trins butandehydrogenering en mere gunstig proces end to-trins produktion.
Når butan dehydrogeneres i ét trin, opvarmes råmaterialet til en temperatur på 620 grader. Blandingen sendes til reaktoren, den er i direkte kontakt med katalysatoren.
For at skabe sjældenhed i reaktorer,der anvendes vakuumkompressorer. Kontaktgassen forlader reaktoren til afkøling, hvorefter den sendes til separation. Efter at dehydrogeneringscyklussen er afsluttet, overføres råmaterialet til de næste reaktorer, og fra dem, hvor den kemiske proces allerede er passeret, fjernes kulbrintedampe ved at blæse. Produkterne evakueres, og reaktorerne genbruges til butandehydrogenering.
Konklusion
Den vigtigste dehydrogeneringsreaktion af normal butan er den katalytiske produktion af en blanding af hydrogen og butener. Ud over hovedprocessen kan der være mange sideprocesser, som komplicerer den teknologiske kæde væsentligt. Produktet opnået som følge af dehydrogenering betragtes som et værdifuldt kemisk råmateriale. Det er efterspørgslen efter produktion, der er hovedårsagen til jagten på nye teknologiske kæder til omdannelse af kulbrinter i den begrænsende serie til alkener.
