Ang dehydrogenation ng butane ay isinasagawa sa isang fluidized o gumagalaw na kama ng chromium at aluminum catalyst. Ang proseso ay isinasagawa sa isang temperatura sa hanay mula 550 hanggang 575 degrees. Kabilang sa mga tampok ng reaksyon, napapansin namin ang pagpapatuloy ng teknolohikal na chain.
Mga Tampok ng Teknolohiya
Ang Butane dehydrogenation ay pangunahing isinasagawa sa contact adiabatic reactors. Ang reaksyon ay isinasagawa sa pagkakaroon ng singaw ng tubig, na makabuluhang nagpapababa sa bahagyang presyon ng mga nakikipag-ugnay na gas na sangkap. Ang kompensasyon sa mga surface reaction apparatus para sa endothermic thermal effect ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagbibigay ng init sa ibabaw gamit ang mga flue gas.
Pinasimpleng bersyon
Ang dehydrogenation ng butane sa pinakasimpleng paraan ay kinabibilangan ng impregnation ng aluminum oxide na may solusyon ng chromic anhydride o potassium chromate.
Ang resultang catalyst ay nag-aambag sa isang mabilis at mataas na kalidad na proseso. Ang chemical process accelerator na ito ay abot-kaya sa hanay ng presyo.
Skema ng produksyon
Ang Butane dehydrogenation ay isang reaksyon kung saan walang inaasahang pagkonsumo ng katalista. Mga produktoAng dehydrogenation ng panimulang materyal ay dinadala sa extractive distillation unit, kung saan ang kinakailangang olefinic fraction ay nakahiwalay. Ang dehydrogenation ng butane sa butadiene sa isang tubular reactor na may opsyon sa panlabas na pagpainit ay nagbibigay-daan para sa magandang ani ng produkto.
Ang pagiging tiyak ng reaksyon ay nasa relatibong kaligtasan nito, gayundin sa kaunting paggamit ng mga kumplikadong awtomatikong system at device. Kabilang sa mga pakinabang ng teknolohiyang ito, maaaring banggitin ang pagiging simple ng mga disenyo, pati na rin ang mababang pagkonsumo ng murang katalista.
Mga Tampok ng Proseso
Ang Dehydrogenation ng butane ay isang reversible na proseso, at ang pagtaas sa volume ng mixture ay sinusunod. Ayon sa prinsipyo ng Le Chatelier, upang mailipat ang equilibrium ng kemikal sa prosesong ito tungo sa pagkuha ng mga produkto ng pakikipag-ugnayan, kinakailangang babaan ang presyon sa pinaghalong reaksyon.
Ang pinakamainam ay atmospheric pressure sa mga temperaturang hanggang 575 degrees, kapag gumagamit ng mixed chromium-aluminum catalyst. Habang ang accelerator ng proseso ng kemikal ay idineposito sa ibabaw ng mga sangkap na naglalaman ng carbon, na nabuo sa panahon ng mga side reaction ng malalim na pagkasira ng orihinal na hydrocarbon, bumababa ang aktibidad nito. Upang maibalik ang orihinal nitong aktibidad, ang catalyst ay muling nabuo sa pamamagitan ng pag-ihip nito gamit ang hangin, na hinaluan ng mga flue gas.
Mga Kundisyon ng Daloy
Sa panahon ng dehydrogenation ng butane, ang unsaturated butene ay nabubuo sa mga cylindrical reactor. Ang reaktor ay may mga espesyal na grid ng pamamahagi ng gas, na naka-installmga cyclone na kumukuha ng catalyst dust na dinadala ng gas stream.
Ang Dehydrogenation ng butane sa butenes ay ang batayan para sa modernisasyon ng mga prosesong pang-industriya para sa produksyon ng mga unsaturated hydrocarbon. Bilang karagdagan sa pakikipag-ugnayan na ito, ang isang katulad na teknolohiya ay ginagamit upang makakuha ng iba pang mga opsyon para sa mga paraffin. Ang dehydrogenation ng n-butane ay naging batayan para sa paggawa ng isobutane, n-butylene, ethylbenzene.
May ilang pagkakaiba sa pagitan ng mga teknolohikal na proseso, halimbawa, kapag nagde-dehydrogenate ng lahat ng hydrocarbon ng isang bilang ng mga paraffin, ginagamit ang mga katulad na catalyst. Ang pagkakatulad sa pagitan ng paggawa ng ethylbenzene at olefins ay hindi lamang sa paggamit ng isang process accelerator, kundi pati na rin sa paggamit ng mga katulad na kagamitan.
oras ng paggamit ng Catalyst
Ano ang katangian ng dehydrogenation ng butane? Ang formula ng katalista na ginamit para sa prosesong ito ay chromium oxide (3). Ito ay namuo sa amphoteric alumina. Upang mapataas ang katatagan at selectivity ng process accelerator, ito ay gagayahin ng potassium oxide. Sa wastong paggamit, ang average na tagal ng isang ganap na operasyon ng catalyst ay isang taon.
Habang ginagamit ito, ang unti-unting pagdeposito ng mga solidong compound sa pinaghalong mga oxide ay sinusunod. Dapat silang masunog sa isang napapanahong paraan gamit ang mga espesyal na proseso ng kemikal.
Ang catalyst poisoning ay nangyayari sa water vapor. Sa pinaghalong mga catalyst na ito nangyayari ang dehydrogenation ng butane. Ang equation ng reaksyon ay isinasaalang-alang sa paaralan sa kurso ng organickimika.
Sa kaso ng pagtaas ng temperatura, ang isang acceleration ng proseso ng kemikal ay sinusunod. Ngunit sa parehong oras, ang selectivity ng proseso ay bumababa din, at isang layer ng coke ay idineposito sa katalista. Bilang karagdagan, sa mataas na paaralan, ang sumusunod na gawain ay madalas na inaalok: sumulat ng isang equation para sa reaksyon ng dehydrogenation ng butane, pagkasunog ng ethane. Ang mga prosesong ito ay walang anumang partikular na paghihirap.
Isulat ang equation para sa reaksyon ng dehydrogenation, at mauunawaan mo na ang reaksyong ito ay nagpapatuloy sa dalawang magkasalungat na direksyon. Para sa isang litro ng dami ng accelerator ng reaksyon, mayroong humigit-kumulang 1000 litro ng butane sa gaseous form bawat oras, ito ay kung paano nangyayari ang dehydrogenation ng butane. Ang reaksyon ng pagsasama ng unsaturated butene sa hydrogen ay ang reverse process ng dehydrogenation ng normal na butane. Ang ani ng butylene sa direktang reaksyon ay nasa average na 50 porsyento. Humigit-kumulang 90 kilo ng butylene ang nabubuo mula sa 100 kilo ng panimulang alkane pagkatapos ng dehydrogenation kung ang proseso ay isinasagawa sa atmospheric pressure at sa temperatura na humigit-kumulang 60 degrees.
Mga hilaw na materyales para sa produksyon
Suriin natin ang dehydrogenation ng butane. Ang equation ng proseso ay batay sa paggamit ng feedstock (halo ng mga gas) na nabuo sa panahon ng pagdadalisay ng langis. Sa paunang yugto, ang butane fraction ay lubusang nililinis mula sa mga pentene at isobutene, na nakakasagabal sa normal na kurso ng reaksyon ng dehydrogenation.
Paano nagde-dehydrogenate ang butane? Ang equation para sa prosesong ito ay nagsasangkot ng ilang mga hakbang. Pagkatapos ng paglilinis, dehydrogenation ng purifiedbutenes hanggang butadiene 1, 3. Ang concentrate na naglalaman ng apat na carbon atoms, na nakuha sa kaso ng catalytic dehydrogenation ng n-butane, ay naglalaman ng butene-1, n-butane, at butenes-2.
Ito ay medyo may problema upang isagawa ang perpektong paghihiwalay ng pinaghalong. Sa pamamagitan ng paggamit ng extractive at fractional distillation na may solvent, maaaring isagawa ang naturang paghihiwalay, at mapapabuti ang kahusayan ng paghihiwalay na ito.
Kapag nagsasagawa ng fractional distillation sa mga apparatus na may malaking separating capacity, nagiging posible na ganap na ihiwalay ang normal na butane sa butene-1, gayundin ang butene-2.
Mula sa isang pang-ekonomiyang punto ng view, ang proseso ng dehydrogenation ng butane sa unsaturated hydrocarbons ay itinuturing na isang murang produksyon. Ginagawang posible ng teknolohiyang ito na makakuha ng motor na gasolina, gayundin ang napakaraming uri ng mga produktong kemikal.
Sa pangkalahatan, ang prosesong ito ay isinasagawa lamang sa mga lugar kung saan kailangan ang unsaturated alkene, at ang butane ay may mababang halaga. Dahil sa pagbawas sa gastos at pagpapabuti ng pamamaraan para sa dehydrogenation ng butane, ang saklaw ng paggamit ng diolefins at monolefins ay makabuluhang lumawak.
Ang pamamaraan ng butane dehydrogenation ay isinasagawa sa isa o dalawang yugto, mayroong pagbabalik ng hindi na-react na feedstock sa reactor. Sa unang pagkakataon sa Unyong Sobyet, isinagawa ang butane dehydrogenation sa isang catalyst bed.
Mga kemikal na katangian ng butane
Bilang karagdagan sa proseso ng polymerization, ang butane ay may combustion reaction. Ethane, propane, iba paMay sapat na mga kinatawan ng saturated hydrocarbons sa natural gas, kaya ito ang hilaw na materyal para sa lahat ng pagbabago, kabilang ang pagkasunog.
Sa butane, ang mga carbon atom ay nasa sp3-hybrid na estado, kaya ang lahat ng mga bono ay single, simple. Tinutukoy ng istrukturang ito (hugis na tetrahedral) ang mga kemikal na katangian ng butane.
Hindi ito may kakayahang pumasok sa mga reaksyon ng karagdagan, ito ay nailalarawan lamang sa pamamagitan ng mga proseso ng isomerization, substitution, dehydrogenation.
Ang pagpapalit ng mga diatomic halogen molecule ay isinasagawa ayon sa isang radikal na mekanismo, at sa halip ay matitinding kondisyon (ultraviolet irradiation) ang kinakailangan para sa pagpapatupad ng pakikipag-ugnayang kemikal na ito. Sa lahat ng mga katangian ng butane, ang pagkasunog nito, na sinamahan ng pagpapalabas ng sapat na dami ng init, ay praktikal na kahalagahan. Bilang karagdagan, ang proseso ng dehydrogenation ng saturated hydrocarbon ay partikular na interes para sa produksyon.
Dehydrogenation specifics
Butane dehydrogenation procedure ay isinasagawa sa isang tubular reactor na may panlabas na pag-init sa isang nakapirming catalyst. Sa kasong ito, tumataas ang butylene yield, pinasimple ang production automation.
Kabilang sa mga pangunahing bentahe ng prosesong ito ay ang pinakamababang pagkonsumo ng catalyst. Kabilang sa mga pagkukulang, ang isang makabuluhang pagkonsumo ng mga haluang metal na bakal, ang mataas na pamumuhunan sa kapital ay nabanggit. Bilang karagdagan, ang catalytic dehydration ng butane ay kinabibilangan ng paggamit ng malaking bilang ng mga unit, dahil mababa ang produktibidad ng mga ito.
Ang produksyon ay may mababang produktibidad, kayabilang bahagi ng mga reactor ay nakatuon sa dehydrogenation, at ang pangalawang bahagi ay batay sa pagbabagong-buhay. Bilang karagdagan, ang malaking bilang ng mga empleyado sa produksyon ay itinuturing din na isang kawalan ng teknolohikal na kadena na ito. Dapat tandaan na ang reaksyon ay endothermic, kaya ang proseso ay nagpapatuloy sa isang mataas na temperatura, sa pagkakaroon ng isang inert substance.
Ngunit sa ganoong sitwasyon ay may panganib ng mga aksidente. Posible ito kung nasira ang mga seal sa kagamitan. Ang hangin na pumapasok sa reaktor, kapag hinaluan ng mga hydrocarbon, ay bumubuo ng isang paputok na timpla. Upang maiwasan ang ganoong sitwasyon, inililipat ang balanse ng kemikal sa kanan sa pamamagitan ng pagpasok ng singaw ng tubig sa pinaghalong reaksyon.
One-step na variant ng proseso
Halimbawa, sa kurso ng organic chemistry, ang sumusunod na gawain ay inaalok: sumulat ng equation para sa reaksyon ng butane dehydrogenation. Upang makayanan ang gayong gawain, sapat na maalala ang mga pangunahing katangian ng kemikal ng mga hydrocarbon ng klase ng mga saturated hydrocarbon. Suriin natin ang mga tampok ng pagkuha ng butadiene sa pamamagitan ng isang yugto ng proseso ng butane dehydrogenation.
Ang butane dehydrogenation na baterya ay may kasamang ilang magkakahiwalay na reactor, ang kanilang bilang ay depende sa ikot ng operasyon, gayundin sa dami ng mga seksyon. Karaniwan, lima hanggang walong reactor ang kasama sa baterya.
Ang proseso ng dehydrogenation at regeneration ay 5-9 minuto, ang yugto ng steam blowing ay tumatagal ng 5 hanggang 20 minuto.
Dahil sa katotohanan na ang dehydrogenationAng butane ay isinasagawa sa isang patuloy na gumagalaw na layer, ang proseso ay matatag. Nag-aambag ito sa pagpapabuti ng pagganap ng pagpapatakbo ng produksyon, pinatataas ang pagiging produktibo ng reaktor.
Ang proseso ng one-stage dehydrogenation ng n-butane ay isinasagawa sa mababang presyon (hanggang sa 0.72 MPa), sa isang temperatura na mas mataas kaysa sa ginamit para sa produksyon na isinasagawa sa isang aluminum-chromium catalyst.
Dahil ang teknolohiya ay nagsasangkot ng paggamit ng regenerative type reactor, ang paggamit ng steam ay hindi kasama. Bilang karagdagan sa butadiene, ang mga butene ay nabuo sa pinaghalong, ang mga ito ay muling ipinapasok sa pinaghalong reaksyon.
Ang isang yugto ay kinakalkula sa pamamagitan ng ratio ng mga butane sa contact gas sa kanilang numero sa singil ng reactor.
Kabilang sa mga bentahe ng pamamaraang ito ng butane dehydrogenation, napapansin namin ang isang pinasimple na teknolohikal na pamamaraan ng produksyon, isang pagbaba sa pagkonsumo ng mga hilaw na materyales, pati na rin ang pagbawas sa gastos ng elektrikal na enerhiya para sa proseso.
Ang mga negatibong parameter ng teknolohiyang ito ay kinakatawan ng mga maikling panahon ng pakikipag-ugnay ng mga tumutugon na bahagi. Ang sopistikadong automation ay kinakailangan upang itama ang problemang ito. Kahit na may ganitong mga problema, ang single-stage butane dehydrogenation ay isang mas kanais-nais na proseso kaysa sa dalawang yugto ng produksyon.
Kapag nagde-dehydrogenate ng butane sa isang yugto, ang feedstock ay pinainit sa temperaturang 620 degrees. Ang timpla ay ipinapadala sa reactor, ito ay direktang nakikipag-ugnayan sa catalyst.
Upang lumikha ng rarefaction sa mga reactor,ginagamit ang mga vacuum compressor. Ang contact gas ay umalis sa reactor para sa paglamig, pagkatapos ay ipinadala ito sa paghihiwalay. Matapos makumpleto ang siklo ng dehydrogenation, ang hilaw na materyal ay inililipat sa susunod na mga reaktor, at mula sa mga kung saan lumipas na ang proseso ng kemikal, ang mga singaw ng hydrocarbon ay tinanggal sa pamamagitan ng pamumulaklak. Ang mga produkto ay inilikas at ang mga reactor ay muling ginagamit para sa butane dehydrogenation.
Konklusyon
Ang pangunahing dehydrogenation reaction ng normal na butane ay ang catalytic production ng pinaghalong hydrogen at butenes. Bilang karagdagan sa pangunahing proseso, maaaring mayroong maraming mga side process na makabuluhang nagpapalubha sa teknolohikal na kadena. Ang produktong nakuha bilang resulta ng dehydrogenation ay itinuturing na isang mahalagang kemikal na hilaw na materyal. Ang pangangailangan para sa produksyon ang pangunahing dahilan ng paghahanap ng mga bagong teknolohikal na kadena para sa conversion ng mga hydrocarbon ng naglilimitang serye sa mga alkenes.