Dehydrering av butan utförs i en fluidiserad eller rörlig bädd av krom- och aluminiumkatalysator. Processen utförs vid en temperatur i intervallet från 550 till 575 grader. Bland funktionerna i reaktionen noterar vi kontinuiteten i den tekniska kedjan.
Teknikfunktioner
Butandehydrering utförs huvudsakligen i adiabatiska kontaktreaktorer. Reaktionen utförs i närvaro av vattenånga, vilket avsevärt sänker parti altrycket för de interagerande gasformiga ämnena. Kompensation i ytreaktionsapparater för den endotermiska termiska effekten utförs genom att tillföra värme genom ytan med rökgaser.
Förenklad version
Dehydrering av butan på enklaste sätt innebär impregnering av aluminiumoxid med en lösning av kromsyraanhydrid eller kaliumkromat.
Den resulterande katalysatorn bidrar till en snabb och högkvalitativ process. Denna kemiska processaccelerator är överkomlig i en prisklass.
Produktionsschema
Butandehydrering är en reaktion där ingen betydande katalysatorförbrukning förväntas. Produkterdehydrering av utgångsmaterialet tas till den extraktiva destillationsenheten, där den erforderliga olefinfraktionen isoleras. Dehydrering av butan till butadien i en rörformig reaktor med extern uppvärmningsmöjlighet möjliggör ett bra produktutbyte.
Reaktionens specificitet ligger i dess relativa säkerhet, såväl som i den minimala användningen av komplexa automatiska system och enheter. Bland fördelarna med denna teknik kan man nämna enkelheten i designen, liksom den låga förbrukningen av en billig katalysator.
Processfunktioner
Dehydrering av butan är en reversibel process och en ökning av blandningens volym observeras. Enligt Le Chatelier-principen är det nödvändigt att sänka trycket i reaktionsblandningen för att förskjuta den kemiska jämvikten i denna process mot att erhålla interaktionsprodukter.
Optim alt är atmosfärstryck vid temperaturer upp till 575 grader, när man använder en blandad krom-aluminiumkatalysator. När acceleratorn för den kemiska processen avsätts på ytan av kolh altiga ämnen, som bildas under sidoreaktioner av den djupa förstörelsen av det ursprungliga kolvätet, minskar dess aktivitet. För att återställa sin ursprungliga aktivitet regenereras katalysatorn genom att blåsa den med luft, som blandas med rökgaser.
Flödesvillkor
Under dehydreringen av butan bildas omättad buten i cylindriska reaktorer. Reaktorn har speciella gasdistributionsnät, installeradecykloner som fångar upp katalysatordamm som förs bort av gasströmmen.
Dehydrering av butan till butener är grunden för moderniseringen av industriella processer för framställning av omättade kolväten. Utöver denna interaktion används en liknande teknik för att erhålla andra alternativ för paraffiner. Dehydrering av n-butan har blivit grunden för framställning av isobutan, n-butylen, etylbensen.
Det finns vissa skillnader mellan tekniska processer, till exempel när alla kolväten av ett antal paraffiner dehydreras används liknande katalysatorer. Analogin mellan produktion av etylbensen och olefiner är inte bara i användningen av en processaccelerator, utan också i användningen av liknande utrustning.
Användningstid för katalysator
Vad kännetecknar dehydreringen av butan? Formeln för den katalysator som används för denna process är kromoxid (3). Det fälls ut på amfoter aluminiumoxid. För att öka stabiliteten och selektiviteten hos processacceleratorn kommer den att imiteras med kaliumoxid. Med korrekt användning är den genomsnittliga varaktigheten för en fullvärdig drift av katalysatorn ett år.
När det används, observeras en gradvis avsättning av fasta föreningar på blandningen av oxider. De måste brännas ut i tid med hjälp av speciella kemiska processer.
Katalysatorförgiftning sker med vattenånga. Det är på denna blandning av katalysatorer som dehydreringen av butan sker. Reaktionsekvationen beaktas i skolan under organiskkemi.
Vid en ökning av temperaturen observeras en acceleration av den kemiska processen. Men samtidigt minskar också processens selektivitet, och ett lager av koks avsätts på katalysatorn. På gymnasiet erbjuds dessutom ofta följande uppgift: skriv en ekvation för reaktionen av dehydrering av butan, förbränning av etan. Dessa processer innebär inga särskilda svårigheter.
Skriv ekvationen för dehydreringsreaktionen, så kommer du att förstå att denna reaktion fortskrider i två ömsesidigt motsatta riktningar. För en liter av reaktionsacceleratorns volym finns det cirka 1000 liter butan i gasform per timme, det är så dehydreringen av butan sker. Reaktionen av att kombinera omättad buten med väte är den omvända processen av dehydrering av normal butan. Utbytet av butylen i den direkta reaktionen är i genomsnitt 50 procent. Cirka 90 kg butylen bildas av 100 kg av utgångsalkanen efter dehydrering om processen utförs vid atmosfärstryck och en temperatur på cirka 60 grader.
Råvaror för produktion
Låt oss ta en närmare titt på dehydreringen av butan. Processekvationen är baserad på användningen av råmaterial (blandning av gaser) som bildas vid oljeraffinering. I det inledande skedet renas butanfraktionen grundligt från pentener och isobutener, som stör det normala förloppet av dehydreringsreaktionen.
Hur dehydreras butan? Ekvationen för denna process innefattar flera steg. Efter rening, dehydrering av det renadebutener till butadien 1, 3. Koncentratet innehållande fyra kolatomer, som erhölls vid katalytisk dehydrering av n-butan, innehåller buten-1, n-butan och butener-2.
Det är ganska problematiskt att utföra den ideala separationen av blandningen. Genom att använda extraktiv och fraktionerad destillation med ett lösningsmedel kan en sådan separation utföras och effektiviteten för denna separation kan förbättras.
När man utför fraktionerad destillation på apparater med stor separeringskapacitet blir det möjligt att helt separera normal butan från buten-1, såväl som buten-2.
Ur ekonomisk synvinkel anses processen för dehydrering av butan till omättade kolväten vara en billig produktion. Denna teknik gör det möjligt att få tag i motorbensin, såväl som ett stort utbud av kemiska produkter.
I allmänhet utförs denna process endast i de områden där en omättad alken behövs, och butan har en låg kostnad. På grund av kostnadsminskningen och förbättringen av proceduren för dehydrering av butan, har användningsområdet för diolefiner och monolefiner utökats avsevärt.
Förfarandet för butandehydrering utförs i ett eller två steg, det sker en återföring av oreagerat råmaterial till reaktorn. För första gången i Sovjetunionen genomfördes butandehydrering i en katalysatorbädd.
Kemiska egenskaper hos butan
Utöver polymerisationsprocessen har butan en förbränningsreaktion. Etan, propan, andraDet finns tillräckligt många representanter för mättade kolväten i naturgas, så det är råvaran för alla omvandlingar, inklusive förbränning.
I butan är kolatomer i sp3-hybridtillståndet, så alla bindningar är enkla. Denna struktur (tetraedrisk form) bestämmer butanens kemiska egenskaper.
Den är inte kapabel att ingå additionsreaktioner, den kännetecknas endast av processerna isomerisering, substitution, dehydrering.
Substitution med diatomiska halogenmolekyler utförs enligt en radikal mekanism, och ganska svåra förhållanden (ultraviolett bestrålning) är nödvändiga för implementeringen av denna kemiska interaktion. Av alla egenskaper hos butan är dess förbränning, åtföljd av frigörandet av en tillräcklig mängd värme, av praktisk betydelse. Dessutom är processen för dehydrering av mättat kolväte av särskilt intresse för produktion.
Dehydreringsspecifikationer
Butandehydreringsprocedur utförs i en rörformig reaktor med extern uppvärmning på en fixerad katalysator. I det här fallet ökar butylenutbytet, produktionsautomatiseringen förenklas.
En av de främsta fördelarna med denna process är den minsta katalysatorförbrukningen. Bland bristerna noteras en betydande förbrukning av legerade stål, höga kapitalinvesteringar. Dessutom innebär den katalytiska uttorkningen av butan användningen av ett betydande antal enheter, eftersom de har låg produktivitet.
Produktionen har låg produktivitet, såsom en del av reaktorerna är inriktad på dehydrering, och den andra delen är baserad på regenerering. Dessutom anses det stora antalet anställda i produktionen också vara en nackdel med denna tekniska kedja. Man måste komma ihåg att reaktionen är endoterm, så processen fortsätter vid en förhöjd temperatur, i närvaro av en inert substans.
Men i en sådan situation finns risk för olyckor. Detta är möjligt om tätningarna i utrustningen är brutna. Luften som kommer in i reaktorn, när den blandas med kolväten, bildar en explosiv blandning. För att förhindra en sådan situation förskjuts den kemiska jämvikten åt höger genom att vattenånga införs i reaktionsblandningen.
Enstegsprocessvariant
Till exempel, inom organisk kemi erbjuds följande uppgift: skriv en ekvation för reaktionen vid butandehydrering. För att klara av en sådan uppgift räcker det att komma ihåg de grundläggande kemiska egenskaperna hos kolväten i klassen mättade kolväten. Låt oss analysera egenskaperna för att erhålla butadien genom en enstegsprocess för butandehydrering.
Butandehydreringsbatteriet innehåller flera separata reaktorer, deras antal beror på driftcykeln, såväl som på sektionernas volym. I princip ingår fem till åtta reaktorer i batteriet.
Processen för dehydrering och regenerering är 5-9 minuter, ångblåsningssteget tar 5 till 20 minuter.
På grund av det faktum att dehydreringbutan utförs i ett kontinuerligt rörligt skikt, processen är stabil. Detta bidrar till att förbättra produktionsprestanda, ökar reaktorns produktivitet.
Förfarandet med enstegsdehydrering av n-butan utförs vid lågt tryck (upp till 0,72 MPa), vid en temperatur högre än den som används för produktion utförd på en aluminium-kromkatalysator.
Eftersom tekniken innebär användning av en reaktor av regenerativ typ, är användningen av ånga utesluten. Förutom butadien bildas butener i blandningen, de återinförs i reaktionsblandningen.
Ett steg beräknas genom förhållandet mellan butaner i kontaktgasen och deras antal i reaktorladdningen.
Bland fördelarna med denna metod för butandehydrering noterar vi ett förenklat tekniskt produktionsschema, en minskning av förbrukningen av råvaror samt en minskning av kostnaden för elektrisk energi för processen.
De negativa parametrarna för denna teknik representeras av korta kontaktperioder mellan de reagerande komponenterna. Sofistikerad automatisering krävs för att åtgärda detta problem. Även med sådana problem är enstegs butandehydrering en mer gynnsam process än tvåstegsproduktion.
När butan dehydreras i ett steg, värms råvaran till en temperatur på 620 grader. Blandningen skickas till reaktorn, den är i direkt kontakt med katalysatorn.
För att skapa sällsynthet i reaktorer,vakuumkompressorer används. Kontaktgasen lämnar reaktorn för kylning, sedan skickas den till separation. Efter att dehydreringscykeln är avslutad överförs råmaterialet till nästa reaktorer och från de där den kemiska processen redan har passerat avlägsnas kolväteångor genom blåsning. Produkterna evakueras och reaktorerna återanvänds för butandehydrering.
Slutsats
Den huvudsakliga dehydreringsreaktionen för normal butan är den katalytiska produktionen av en blandning av väte och butener. Utöver huvudprocessen kan det finnas många sidoprocesser som avsevärt komplicerar den tekniska kedjan. Produkten som erhålls som ett resultat av dehydrering anses vara en värdefull kemisk råvara. Det är efterfrågan på produktion som är huvudskälet till sökandet efter nya tekniska kedjor för omvandling av kolväten i den begränsande serien till alkener.
