La deshidrogenació del butà es realitza en un llit fluiditzat o mòbil de crom i catalitzador d'alumini. El procés es porta a terme a una temperatura entre 550 i 575 graus. Entre les característiques de la reacció, destaquem la continuïtat de la cadena tecnològica.
Funcions tecnològiques
La deshidrogenació del butà es realitza principalment en reactors adiabàtics de contacte. La reacció es porta a terme en presència de vapor d'aigua, que redueix significativament la pressió parcial de les substàncies gasoses que interaccionen. La compensació de l'efecte tèrmic endotèrmic en els aparells de reacció superficial es realitza aportant calor a través de la superfície amb gasos de combustió.
Versió simplificada
La deshidrogenació del butà de la manera més senzilla implica la impregnació d'òxid d'alumini amb una solució d'anhídrid cròmic o cromat de potassi.
El catalitzador resultant contribueix a un procés ràpid i d' alta qualitat. Aquest accelerador de processos químics és assequible en un rang de preus.
Esquema de producció
La deshidrogenació del butà és una reacció en la qual no s'espera un consum significatiu de catalitzador. ProductesLa deshidrogenació del material de partida es porta a la unitat de destil·lació extractiva, on s'aïlla la fracció olefínica requerida. La deshidrogenació del butà a butadiè en un reactor tubular amb una opció de calefacció externa permet un bon rendiment del producte.
L'especificitat de la reacció està en la seva relativa seguretat, així com en l'ús mínim de sistemes i dispositius automàtics complexos. Entre els avantatges d'aquesta tecnologia, es pot esmentar la senzillesa dels dissenys, així com el baix consum d'un catalitzador econòmic.
Funcions del procés
La deshidrogenació del butà és un procés reversible, i s'observa un augment del volum de la mescla. Segons el principi de Le Chatelier, per tal de desplaçar l'equilibri químic en aquest procés cap a l'obtenció de productes d'interacció, cal baixar la pressió a la mescla de reacció.
La pressió òptima és la pressió atmosfèrica a temperatures de fins a 575 graus, quan s'utilitza un catalitzador mixt de crom i alumini. A mesura que l'accelerador del procés químic es diposita a la superfície de les substàncies que contenen carboni, que es formen durant les reaccions secundaries de la destrucció profunda de l'hidrocarbur original, la seva activitat disminueix. Per recuperar la seva activitat original, el catalitzador es regenera bufant-lo amb aire, que es barreja amb els gasos de combustió.
Condicions de flux
Durant la deshidrogenació del butà, es forma butè insaturat en reactors cilíndrics. El reactor disposa de xarxes especials de distribució de gas, instal·ladesciclons que capturen la pols del catalitzador endut pel corrent de gas.
La deshidrogenació del butà a butens és la base per a la modernització dels processos industrials per a la producció d'hidrocarburs insaturats. A més d'aquesta interacció, s'utilitza una tecnologia similar per obtenir altres opcions per a parafines. La deshidrogenació de n-butà s'ha convertit en la base per a la producció d'isobutà, n-butilè, etilbenzè.
Hi ha algunes diferències entre els processos tecnològics, per exemple, quan es deshidrogenen tots els hidrocarburs d'una sèrie de parafines, s'utilitzen catalitzadors similars. L'analogia entre la producció d'etilbenzè i olefines no es troba només en l'ús d'un accelerador de procés, sinó també en l'ús d'equips similars.
Temps d'ús del catalitzador
Què caracteritza la deshidrogenació del butà? La fórmula del catalitzador utilitzat per a aquest procés és l'òxid de crom (3). Es precipita sobre alúmina amfòtera. Per augmentar l'estabilitat i la selectivitat de l'accelerador de procés, s'imitarà amb òxid de potassi. Amb un ús adequat, la durada mitjana d'una operació completa del catalitzador és d'un any.
A mesura que s'utilitza, s'observa una deposició gradual de compostos sòlids sobre la mescla d'òxids. S'han de cremar de manera oportuna mitjançant processos químics especials.
L'enverinament del catalitzador es produeix amb vapor d'aigua. És sobre aquesta barreja de catalitzadors on es produeix la deshidrogenació del butà. L'equació de la reacció es considera a l'escola en el curs d'orgànicaquímica.
En el cas d'un augment de la temperatura, s'observa una acceleració del procés químic. Però, al mateix temps, també disminueix la selectivitat del procés i es diposita una capa de coc sobre el catalitzador. A més, a l'institut sovint s'ofereix la següent tasca: escriure una equació per a la reacció de deshidrogenació del butà, combustió de l'etan. Aquests processos no impliquen cap dificultat particular.
Escriu l'equació de la reacció de deshidrogenació i entendràs que aquesta reacció transcorre en dues direccions mútuament oposades. Per a un litre del volum de l'accelerador de reacció hi ha aproximadament 1000 litres de butà en forma gasosa per hora, així es produeix la deshidrogenació del butà. La reacció de combinar butè insaturat amb hidrogen és el procés invers a la deshidrogenació del butà normal. El rendiment de butilè en la reacció directa és de mitjana del 50 per cent. Uns 90 quilos de butilè es formen a partir de 100 quilos de l'alcà inicial després de la deshidrogenació si el procés es porta a terme a pressió atmosfèrica i una temperatura d'uns 60 graus.
Matèries primeres per a la producció
Fem una ullada més de prop a la deshidrogenació del butà. L'equació del procés es basa en l'ús de la matèria primera (mescla de gasos) formada durant el refinament del petroli. En l'etapa inicial, la fracció butà es purifica a fons dels pentens i isobutens, que interfereixen amb el curs normal de la reacció de deshidrogenació.
Com es deshidrogena el butà? L'equació d'aquest procés inclou diversos passos. Després de la purificació, deshidrogenació del purificatbutens a butadiè 1, 3. El concentrat que conté quatre àtoms de carboni, que es va obtenir en el cas de la deshidrogenació catalítica de n-butà, conté butè-1, n-butà i butens-2.
És força problemàtic dur a terme la separació ideal de la mescla. Mitjançant la destil·lació extractiva i fraccionada amb un dissolvent, es pot dur a terme aquesta separació i es pot millorar l'eficiència d'aquesta separació.
Quan es realitza una destil·lació fraccionada en aparells amb una gran capacitat de separació, és possible separar completament el butà normal del butè-1, així com del butè-2.
Des del punt de vista econòmic, el procés de deshidrogenació del butà a hidrocarburs insaturats es considera una producció econòmica. Aquesta tecnologia permet obtenir gasolina per a motors, així com una gran varietat de productes químics.
En general, aquest procés només es realitza en aquelles zones on es necessita un alquè insaturat, i el butà té un baix cost. A causa de la reducció del cost i la millora del procediment de deshidrogenació del butà, l'àmbit d'ús de diolefines i monolefines s'ha ampliat significativament.
El procediment de deshidrogenació del butà es realitza en una o dues etapes, hi ha un retorn de la matèria primera no reaccionada al reactor. Per primera vegada a la Unió Soviètica, la deshidrogenació del butà es va dur a terme en un llit de catalitzador.
Propietats químiques del butà
A més del procés de polimerització, el butà té una reacció de combustió. Eta, propà, altresHi ha prou representants d'hidrocarburs saturats al gas natural, per la qual cosa és la matèria primera per a totes les transformacions, inclosa la combustió.
En el butà, els àtoms de carboni es troben en estat híbrid sp3, de manera que tots els enllaços són senzills. Aquesta estructura (forma tetraèdrica) determina les propietats químiques del butà.
No és capaç d'entrar en reaccions d'addició, només es caracteritza pels processos d'isomerització, substitució, deshidrogenació.
La substitució per molècules d'halògens diatòmics es realitza segons un mecanisme radical, i són necessàries condicions força severes (irradiació ultraviolada) per a la implementació d'aquesta interacció química. De totes les propietats del butà, la seva combustió, acompanyada de l'alliberament d'una quantitat suficient de calor, és d'importància pràctica. A més, el procés de deshidrogenació d'hidrocarburs saturats és de particular interès per a la producció.
Especificitats de deshidrogenació
El procediment de deshidrogenació del butà es realitza en un reactor tubular amb calefacció externa sobre un catalitzador fix. En aquest cas, el rendiment de butilè augmenta, l'automatització de la producció es simplifica.
Entre els principals avantatges d'aquest procés hi ha el mínim consum de catalitzador. Entre les deficiències, s'observen un consum important d'acers aliats, altes inversions de capital. A més, la deshidratació catalítica del butà implica l'ús d'un nombre important d'unitats, ja que tenen una productivitat baixa.
La producció té una productivitat baixa, per tantcom a part dels reactors es centra en la deshidrogenació, i la segona part es basa en la regeneració. A més, el gran nombre d'empleats en producció també es considera un desavantatge d'aquesta cadena tecnològica. Cal recordar que la reacció és endotèrmica, de manera que el procés transcorre a una temperatura elevada, en presència d'una substància inert.
Però en aquesta situació hi ha risc d'accidents. Això és possible si els segells de l'equip estan trencats. L'aire que entra al reactor, quan es barreja amb hidrocarburs, forma una mescla explosiva. Per evitar aquesta situació, l'equilibri químic es desplaça cap a la dreta introduint vapor d'aigua a la mescla de reacció.
Variant del procés d'un sol pas
Per exemple, en el curs de química orgànica, s'ofereix la tasca següent: escriure una equació per a la reacció de deshidrogenació del butà. Per fer front a aquesta tasca, n'hi ha prou amb recordar les propietats químiques bàsiques dels hidrocarburs de la classe dels hidrocarburs saturats. Analitzem les característiques de l'obtenció de butadiè mitjançant un procés d'una sola etapa de deshidrogenació del butà.
La bateria de deshidrogenació de butà inclou diversos reactors separats, el seu nombre depèn del cicle de funcionament, així com del volum de les seccions. Bàsicament, s'inclouen de cinc a vuit reactors a la bateria.
El procés de deshidrogenació i regeneració és de 5-9 minuts, l'etapa de bufat de vapor triga de 5 a 20 minuts.
A causa del fet que la deshidrogenacióEl butà es porta a terme en una capa en moviment continu, el procés és estable. Això contribueix a la millora del rendiment operatiu de la producció, augmenta la productivitat del reactor.
El procés de deshidrogenació en una sola etapa del n-butà es porta a terme a baixa pressió (fins a 0,72 MPa), a una temperatura superior a la que s'utilitza per a la producció realitzada amb un catalitzador d'alumini-crom.
Com que la tecnologia implica l'ús d'un reactor de tipus regeneratiu, s'exclou l'ús de vapor. A més del butadiè, es formen butens a la mescla, es reintrodueixen a la mescla de reacció.
Una etapa es calcula mitjançant la proporció de butans del gas de contacte i el seu nombre a la càrrega del reactor.
Entre els avantatges d'aquest mètode de deshidrogenació del butà, destaquem un esquema tecnològic simplificat de producció, una disminució del consum de matèries primeres, així com una reducció del cost de l'energia elèctrica per al procés.
Els paràmetres negatius d'aquesta tecnologia estan representats per períodes curts de contacte dels components que reaccionen. Es requereix una automatització sofisticada per corregir aquest problema. Fins i tot amb aquests problemes, la deshidrogenació de butà en una sola etapa és un procés més favorable que la producció en dues etapes.
Quan es deshidrogena el butà en una etapa, la matèria primera s'escalfa a una temperatura de 620 graus. La mescla s'envia al reactor, està en contacte directe amb el catalitzador.
Per crear rarefacció als reactors,s'utilitzen compressors de buit. El gas de contacte surt del reactor per refredar-se i després s'envia a la separació. Un cop finalitzat el cicle de deshidrogenació, la matèria primera es transfereix als reactors següents, i d'aquells on ja ha passat el procés químic, els vapors d'hidrocarburs s'eliminen per bufat. Els productes s'evacuen i els reactors es reutilitzen per a la deshidrogenació del butà.
Conclusió
La principal reacció de deshidrogenació del butà normal és la producció catalítica d'una barreja d'hidrogen i butens. A més del procés principal, hi pot haver molts processos secundaris que compliquin significativament la cadena tecnològica. El producte obtingut com a resultat de la deshidrogenació es considera una matèria primera química valuosa. És la demanda de producció el principal motiu de la recerca de noves cadenes tecnològiques per a la conversió d'hidrocarburs de sèrie limitant en alquens.
