Dehydrogenation của butan để butenes

Dehydrogenation butan được thực hiện trong lớp sôi hoặc chuyển động của chất xúc tác crom và nhôm. Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ trong khoảng từ 550 đến 575 độ. Trong số các tính năng của phản ứng, chúng ta lưu ý sự liên tục của chuỗi công nghệ.

Tính năng công nghệ

Dehydrogenation của butan chủ yếu được thực hiện trong các lò phản ứng Adiabatic liên lạc. Phản ứng được thực hiện trong sự có mặt của hơi nước, làm giảm đáng kể áp suất từng phần của các chất khí tương tác. Bồi thường trong các thiết bị phản ứng bề mặt của hiệu ứng nhiệt thu nhiệt được thực hiện bằng việc cung cấp khí lò qua bề mặt của nhiệt.

Phiên bản giản thể

Dehydrogenation của butan theo cách đơn giản nhất liên quan đến việc ngâm tẩm alumina bằng dung dịch anhydrit chromic hoặc với kali cromat.

Các chất xúc tác kết quả thúc đẩy một dòng chảy nhanh chóng và chất lượng của quá trình. Máy gia tốc quá trình hóa học này có sẵn trong phạm vi giá.

Kế hoạch sản xuất

Dehydrogenation của butan là một phản ứng, trong đó không tiêu thụ đáng kể chất xúc tác dự kiến. Các sản phẩm khử hyđrô hoá của vật liệu ban đầu đi vào đơn vị chiết xuất, nơi mà phần olefin cần thiết được phục hồi. Dehydrogenation của butan để butadiene trong một lò phản ứng hình ống có một lựa chọn sưởi ấm bên ngoài cho phép một năng suất tốt của sản phẩm.

Sự đặc trưng của phản ứng trong độ an toàn tương đối, cũng như trong việc áp dụng tối thiểu các hệ thống và thiết bị tự động phức tạp. Trong số những lợi thế của công nghệ này, người ta có thể đề cập đến sự đơn giản của thiết kế, cũng như tiêu thụ thấp của một chất xúc tác không tốn kém.

Tính năng quy trình

Dehydrogenation của butan là một quá trình đảo ngược, với sự gia tăng khối lượng của hỗn hợp. Theo nguyên tắc Le Chatelier, để thay đổi sự cân bằng hóa học trong quá trình này đối với sản xuất các sản phẩm phản ứng, cần giảm áp suất trong hỗn hợp phản ứng.

Tối ưu được coi là áp suất khí quyển ở nhiệt độ lên đến 575 độ, sử dụng chất xúc tác nhôm và crom hỗn hợp. Khi máy gia tốc của quá trình hóa học trầm tích trên bề mặt các chất chứa carbon được hình thành trong quá trình phản ứng phụ của quá trình phân hủy sâu của hydrocarbon ban đầu, hoạt động của nó sẽ giảm. Để khôi phục lại hoạt động ban đầu của nó, chất xúc tác được tạo ra bằng cách thổi nó bằng không khí, được trộn với khí lò.

Điều kiện dòng chảy

Trong dehydrogenation của butan, một butene không giới hạn được hình thành trong lò phản ứng hình trụ. Trong lò phản ứng có những lưới phân phối khí đặc biệt, các lốc xoáy được lắp đặt, cho phép bắt bụi bám xúc tác đi qua dòng khí.

Dehydrogenation butan thành butenes là cơ sở để hiện đại hoá các quá trình công nghiệp để có được hydrocacbon chưa bão hòa. Ngoài sự tương tác này, công nghệ này được sử dụng để có được các biến thể khác của parafin. Dehydrogenation của n-butan đã trở thành cơ sở cho việc sản xuất isobutan, n-butylen, ethylbenzene.

Có một số khác biệt giữa các quá trình công nghệ, ví dụ, khi dehydrogenating tất cả các hydrocarbon của một số parafin, các chất xúc tác tương tự được sử dụng. Sự tương tự giữa sản xuất ethylbenzene và olefin không chỉ trong việc sử dụng một máy gia tốc quy trình, mà còn trong việc sử dụng các thiết bị tương tự.

Thời gian sử dụng chất xúc tác

Đặc tính dehydrogenation của butan là gì? Công thức của chất xúc tác được sử dụng cho quá trình này là oxit crom (3). Nó được lắng đọng trên alumina amphoteric. Để tăng tính ổn định và tính chọn lọc của máy gia tốc quá trình, nó được mô phỏng với oxit kali. Với việc sử dụng hợp lý, thời gian trung bình của một công việc xúc tác toàn thời gian là một năm.

Khi nó được sử dụng, một sự lắng đọng dần dần của một hỗn hợp oxit các hợp chất rắn được quan sát thấy. Chúng phải được đốt đúng lúc bằng các quy trình hóa học đặc biệt.

Sự ngộ độc của chất xúc tác là bằng hơi nước. Đó là trên hỗn hợp chất xúc tác đó dehydrogenation butan xảy ra. Phương trình phản ứng được xem xét tại trường trong quá trình hóa học hữu cơ.

Trong trường hợp tăng nhiệt độ, quá trình hóa học sẽ nhanh hơn. Nhưng đồng thời, sự chọn lọc của quá trình làm giảm và trầm tích của lớp than coke trên chất xúc tác được quan sát thấy. Ngoài ra, ở trường trung học, công việc này thường được đề xuất: viết phương trình phản ứng dehydrogen hóa butan, đốt etan. Các quy trình này không phải là sự phức tạp đặc biệt.

Viết phương trình của phản ứng dehydrogen hóa, và bạn sẽ hiểu rằng phản ứng này tiến hành theo hai hướng đối nghịch nhau. Một lít thể tích của máy gia tốc phản ứng chiếm khoảng 1000 lít butan dưới dạng khí mỗi giờ, đây là cách dehydrogenation của butan xảy ra. Phản ứng của hợp chất của buten không no với hydro là quá trình đảo ngược đối với quá trình khử hydro của butan thông thường. Năng suất butylen trong phản ứng trực tiếp trung bình 50%. Trong số 100 kg kiềm ban đầu, sau khi khử hydrat hóa, khoảng 90 kg butylen được hình thành trong trường hợp quá trình được tiến hành ở áp suất khí quyển và ở nhiệt độ khoảng 60 độ.

Nguyên liệu để sản xuất

Chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn việc khử hydrogen của butan. Phương trình của quá trình này dựa trên việc sử dụng nguyên liệu (hỗn hợp khí) được hình thành trong quá trình tinh chế dầu. Ở giai đoạn ban đầu, các phần butan được tinh chế hoàn toàn từ pentenes và isobutenes, mà can thiệp vào quá trình bình thường của phản ứng dehydrogenation.

Làm thế nào dehydrogenation của butan xảy ra? Phương trình của quá trình này giả định một vài giai đoạn. Sau khi tinh chế các buten dehydua hóa được khử nước để butadiene 1, 3. Butene-1, n-butan và buten-2 có mặt trong tập trung có chứa bốn nguyên tử cacbon, được lấy trong trường hợp xúc tác dehydrogenation của n-butan.

Để thực hiện một sự tách biệt lý tưởng của một hỗn hợp là vấn đề đủ. Với việc chiết xuất và chưng cất phân đoạn với dung môi, sự phân tách này có thể được thực hiện, và hiệu quả của sự phân tách này có thể tăng lên.

Khi chưng cất phân đoạn được thực hiện trên thiết bị có dung lượng tách lớn, có thể tách hoàn toàn butan-1 từ butan thông thường cũng như butene-2.

Theo quan điểm kinh tế, quá trình dehydrogen hóa butan thành hydrocarbon chưa bão hòa được coi là một sản phẩm không đắt tiền. Công nghệ này cho phép bạn có được xăng dầu động cơ, cũng như một loạt rất lớn các sản phẩm hóa học.

Quá trình này chủ yếu chỉ được tiến hành ở những khu vực mà ở đó cần có alkene không bão hòa, và butan có chi phí thấp. Nhờ có quy trình dehydrogenation butan rẻ hơn và cải tiến, phạm vi sử dụng diolefins và mono-olefins đã mở rộng đáng kể.

Quá trình khử hydro butan được thực hiện trong một hoặc hai giai đoạn, nguyên liệu thô chưa được phản ứng quay trở lại lò phản ứng. Lần đầu tiên ở Liên Xô, butan được khử hydro trong buồng xúc tác.

Tính chất hóa học của butan

Ngoài quá trình trùng hợp, butan có phản ứng đốt cháy. Ethan, propan, đại diện khác của hydrocacbon bão hòa có trong khí tự nhiên, do đó, nó là nguyên liệu thô cho tất cả các phép biến đổi, kể cả quá trình đốt.

Trong butan, các nguyên tử cacbon nằm trong trạng thái spin-sp3, vì thế tất cả các liên kết đều đơn, đơn giản. Một cấu trúc tương tự (dạng tứ diện) xác định tính chất hóa học của butan.

Nó không có khả năng tham gia vào các phản ứng cộng, chỉ có các quá trình đồng phân, thay thế, khử hyđrô hoá là đặc trưng cho nó.

Thay thế bằng các phân tử điatomic halogen được thực hiện bởi một cơ chế triệt để, và đối với sự tương tác hóa học này, các điều kiện khắc nghiệt (bức xạ cực tím) là cần thiết. Giá trị thực tế của tất cả các tính chất của butan là sự đốt cháy của nó, kèm theo sự phân bổ một lượng nhiệt đủ. Ngoài ra, quá trình khử hyđrô hoá của hydrocarbon cuối cùng là đặc biệt quan tâm đến sản xuất.

Tính đặc hiệu của việc mất nước

Thủ tục khử hyđrane butan được thực hiện trong một lò phản ứng hình ống có nhiệt độ nóng bên ngoài trên một chất xúc tác cố định. Trong trường hợp này, năng suất tăng butylen, tự động hoá sản xuất được đơn giản hóa.

Trong số những ưu điểm chính của quá trình này là tiêu thụ tối thiểu chất xúc tác. Trong số những thiếu sót ghi nhận sự tiêu thụ đáng kể của thép hợp kim, đầu tư vốn cao. Ngoài ra, mất nước xúc tác của butan liên quan đến việc sử dụng một số lượng đáng kể các cốt liệu, vì chúng có năng suất thấp.

Sản xuất có năng suất thấp, vì một số lò phản ứng được định hướng để khử hyđrô hoá và phần thứ hai dựa trên sự tái sinh. Ngoài ra, trừ đi dây chuyền công nghệ này được xem xét và số lượng nhân viên trong sản xuất. Cần phải nhớ rằng phản ứng là cực kỳ nóng, vì vậy quá trình tiến hành ở nhiệt độ cao, với sự có mặt của một chất trơ.

Nhưng trong trường hợp như vậy có nguy cơ xảy ra tai nạn. Điều này có thể xảy ra trong trường hợp các con dấu trong thiết bị bị hỏng. Không khí xâm nhập vào lò phản ứng, khi trộn với hydrocarbon, tạo thành hỗn hợp nổ. Để tránh tình trạng như vậy, sự cân bằng hóa học được chuyển sang bên phải bằng cách đưa hơi nước vào hỗn hợp phản ứng.

Phiên bản quy trình một giai đoạn

Ví dụ, trong quá trình hóa học hữu cơ, nhiệm vụ sau được đề xuất: làm cho phương trình của phản ứng dehydrogenation của butan. Để đối phó với nhiệm vụ này, chúng ta phải nhớ lại các tính chất hóa học chính của hydrocarbon trong lớp hạn chế hydrocarbon. Chúng ta hãy phân tích các tính năng của sản xuất butadiene bằng một quá trình khử hydro butan một giai đoạn.

Pin giải phóng butan bao gồm một số lò phản ứng riêng biệt, số của chúng phụ thuộc vào chu kỳ hoạt động, và cả khối lượng của các bộ phận. Nói chung, pin bao gồm 5 đến 8 lò phản ứng.

Quá trình khử hydro và tái sinh ngược là 5-9 phút, giai đoạn thanh lọc mất 5 đến 20 phút.

Do thực tế dehydrogenation của butan được thực hiện trong một giường liên tục di chuyển, quá trình này là ổn định. Điều này góp phần nâng cao hiệu suất sản xuất, cải thiện năng suất lò phản ứng.

Quá trình khử hydro một bậc của n-butan ở áp suất thấp (lên đến 0,72 Mpa) được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sử dụng cho quá trình sản xuất được thực hiện trên một chất xúc tác bằng nhôm crom.

Vì công nghệ này liên quan đến việc sử dụng lò phản ứng tái tạo nên việc sử dụng hơi nước bị loại trừ. Ngoài butadiene, buten được hình thành trong hỗn hợp, chúng được đưa trở lại vào hỗn hợp phản ứng.

Một giai đoạn được tính qua tỷ lệ của butan trong khí tiếp xúc với số của chúng trong phí lò phản ứng.

Trong số các phương pháp dehydrogenation butan này, chúng ta lưu ý đến một kế hoạch sản xuất công nghệ đơn giản, giảm lượng tiêu hao nguyên vật liệu cũng như giảm chi phí năng lượng điện cho quá trình này.

Các thông số tiêu cực của công nghệ này được thể hiện bởi thời gian tiếp xúc ngắn với các thành phần phản ứng. Để khắc phục sự cố này yêu cầu phải tự động hóa phức tạp. Ngay cả với những vấn đề này trong tâm trí, dehydrogenation một giai đoạn của butan là thuận lợi hơn so với sản xuất hai giai đoạn.

Khi butan được khử hydro trong một giai đoạn, nguyên liệu được nung ở nhiệt độ 620 độ. Hỗn hợp được đưa đến lò phản ứng, tiếp xúc trực tiếp với chất xúc tác được thực hiện.

Để tạo ra chân không trong lò phản ứng, máy nén chân không được sử dụng. Các khí tiếp xúc đi từ lò phản ứng đến làm mát, sau đó nó đi đến sự tách biệt. Sau khi hoàn thành chu trình khử hyđrô hoá, nguyên liệu được chuyển tới các lò phản ứng sau và từ những nơi quá trình hoá học đã qua, các dung môi hydrocarbon sẽ được loại bỏ bằng cách tẩy. Các sản phẩm được sơ tán, và các lò phản ứng lại được sử dụng cho việc dehydrogen hóa butan.

Kết luận

Phản ứng chính của dehydrogenation butan của cấu trúc thông thường là sự chuẩn bị xúc tác của một hỗn hợp của hydro và butenes. Ngoài quy trình chính, có thể có nhiều quy trình phụ cản trở đáng kể dây chuyền công nghệ. Các sản phẩm thu được như là một kết quả của dehydrogenation được coi là một nguyên liệu hóa học có giá trị. Đó là nhu cầu về sản xuất là lý do chính để tìm kiếm những dây chuyền công nghệ mới để chuyển đổi các hydrocacbon của loạt thiết bị đầu cuối sang alken.