Дріс 11. Кмірді сйылту процесі. Процесті физика-химиялы негіздері. Процесс катализаторы.

Дрісті масаты:Кмірді гидрогендеу процесі жайлы тсінік беру. Процесс химизмін арастыру. Катализаторлары.

Кілт сздер: гидрогендеу, кмір, катализаторлар.

Дріс мазмны: Кмірді гидрогендеу.Кмірден химиялы німдер алу шін оларды ыдырату ажет. Мндай ыдырату термиялы деу (жартылай кокстеу, кокстеу) немесе ысымда, сутек атысындаы термиялы деу жолдарымен жзеге асырылады.

Термиялы ыдырау нтижесінде кокс, шайыр, коксті бензол жне газдар алынады. Кокстеу жне жартылай кокстеу арылы алынатын негізгі нім – кокс.

Сутек атысында кмірді термиялы деу арылы кмірді толыымен сйы жне газ трізді німдерге айналады.

Процесті химиялы негізі.Кмірді органикалы блігіні гетероатомды компоненттері гидрогенизациялау барысында кмірсутектеріне теді. Процесс барысында су жне кмірді бейорганикалы блігі згеріссіз алады. Олар гидрогендеу процесіне дейін немесе кейін алынып тасталады. Оттек кмірді негізгі блігін райтын ышылдарыны жне оны німдеріні рамына кіретін, негізгі байланыстырыш элемент болып табылады. Кмірді негізгі элементтері.

 

 

I – рылымды элемент, II – «димер» формасы.

 

Гидрогенизациялау барысында оттекті жоалуынан молекулалар айта іріленіп, ыдырайды. Сондытанда дестуктивті гидрогенизациялау процесіні мні кмірді рамды бліктеріні нерлым са німдерге ыдрауына негізделсе, ал сутек атысындаы дестуктивті гидрогенизациялау процесінде сутекті німге осылуынан негізгі компоненттеріні алыптасуы жзеге асады.

 

 

Кмірді органикалы массасы Асфальтен Майлар

 

BF₃ катализаторында фенол атысында кмірді деструкциялы сйылту процесі жадайында алкиль орынбасарларды згерісі келесі сызба-нса трінде крсетіледі.

КФ - Бастапы кмірді органикалы массасыны рылымды фрагменті

 

Термиялы деу німдері: Кокс, майлар: жеіл майлар 215⁰С дейін, орташа майлар 215-325⁰С, ауыр майлар 325-450⁰С, шайыр, газ

Кмірді сйы фазада гидрогендеу німдері: ауыр май 325-450⁰С, орташа май 200-325⁰С, бензин 30-200⁰С, газдар

 

Процесс катализаторы. Кмірді гидрогенизациялау процесінде молибден жне вольфрам жоары активтілік крсетеді. Бл металдарды сульфидті формаларыны активтілігі жоары.

Кмірсутектік байланыстарды ыдырауы жне сутекті осылуы арылы жоары температура жне сутек ысымында жретін реакциялар комплексі.

Жасанды сйы отынды атты жаныш азбаларды тікелей гидрогендеу дісі – сйылту арылы алады. 1830-1840 жылдары германия жне т.б. елдерде жасанды сйы німдерді кмірден алу нерксіптік ндірісі іске осылып, теориясы жасалан. Кмірді органикалы массасын сйы німге згерту масатында 480-490 С температура жне сутекті жоары ысымы олданылады. Сйы німдер шыымы 55-61 пайызды райды. азіргі кезде Германия, Англия жне Ресей елдерінде кмірді гидрогендеуді жаа ондырылары іске осылан.

Алюминий-никель-молибден катализаторы атысында процесс ысымын 10 МПа тмендетуге ммкіндік береді. Кмірді оргнаникалы массасыны химиялы рамыны трасыздыына байланысты деструктивті гидрогендеу процесіні механизмі крделі. азіргі кездегі кмірді химиялы рамы жайлы тсініктер гидрогендеу процесі барысындаы химиялы реакциялар жиынтыын крсетуге ммкіндік берді.

Гидрогендеу процесі 380-550 температурада жне 200-700 атм жргізіледі. Процесті згеріс тередігіне жне олданылатын катализаторына байланысты процесс химиялы німдер немесе мотор отындарын алу баытында олданылады.

Процеске затты сйы немесе газтрізді трде берілуіне байланысты сйы фазалы жне бу фазалы болып блінеді. Сйы фазалы гидрогендеу процесінде бастапы шикізат, катализатор жне сутек оспасы реакциялы камераа жоары ысым жне жоары температурада беріледі. Бу фазалы гидрогендеу процесінде гидрленетін зат булары сутекпен бірге реакциялы камераа озалмайтын катализатор абаты арылы жіберледі. Бастапы делетін отынны табиатына, соы німні сапасына арай температура, катализатор жне рекеттесетін заттарды концентрациясы тадалады.

Тас кмірді деструктивті гидрогендеу процесінде оттекті осылыстар жоары ысым жне температурада сутекпен гидрленумен атар, ары арай молекулалы массасы жоары нім тзілетін гидрлену реакциялары атар жреді. Азот рамды осылыстар, рамында азоты бар газтрізді жне баса німдер тзе ыдырайды, ккіртрамды осылыстар процесс барысында ккіртрамды осылыстар тзе ыдырайды.

Деструктивті гидрогендеу процесіні жанама реакцияларына арапайым осылыстарды конденсирленуі жне полимерленуі жатады.

 

1. Ароматты саинаны гидрлену:

2. Бициклді осылыстарды гидрлеу:

 

3. ш циклді осылыстарды гидрлеу:

 

 

 

Кмірді органикалы масассыны рамындаы сутекті лесі 4-5 пайыз, кміртек 80-85 пайызды райды.

Процесс барысында кмір заттарыны крделі молекулалары деполимерленіп, ыдырау німдеріні рамынан ккірт, азот жне оттекті блінуіні нтижесінде сутекпен аныып, жеіл кмірсутектер оспасын тзеді.

 

Кмірді гидрогендеу ондырысыны принципиалды технологиялы сызба-нсасы

1 – кмірді нтатау; 2 – блшек млшері бойынша блу жне сатау бункері; 3- паста дайындау; 4 – паста насосы; 5 – ыздырыш; 6 – реактор; 7 – ысты сеператор; 8 – суы сеператор; 9- атты блшектерді блу; 10- айдау колоннасы; 11 – сутек компрессоры; 12 – ораыш аптама.

 

Майда ергіштігін амтамасыз ету масатында кмір 1 мм ірілікпен нтаталады. саталан кмір 125 температурада ысты газ аынында кептіріледі. Осылайша кептірілген кмір паста дайындау ондырысына келіп тседі. Осылай дайындалан кмір массасын 420 атм. Насос арылы гидрогендеуге жіберіледі. Паста температурасы 150-250 С. Реактора тсер алдында кмір толыымен майда ериді.

Реактордаы кмір пастасына арты млшерде сутек беріледі. Бл реакторда кокс тзілуін тмендетіп, гидрогендеу процесін жылдамдатады.

Насоса жібере алдында пастаа катализатор осады. осылатын темір катализаторыны млшері 0,1-0,5 пайызды райды. Ары арай кмір пастасын насос кмегімен ыздырыша жібереді. ыздырыша жаа жне циркулирленетін сутек жіберіліп трады. Ары арай пастаны реактора жібереді. Реактор ыстыа тзімді хром-молибден-ванадий алайысынан жасалады. Сйы жне газды аын реакторды жоары жаынан беріліп, тменгі жаынан шыарылады.

Реактордаы температура 440-520, ысым 280-420 атм. Реакторда шикізатты болу уаыты 45 мин. Реактордаы німдер оспасы ысты сеператора жіберіледі. Сеператорда шлам булы-газды оспадан блінеді. Шламны сйы блігі пастатзгіш ретінде олданылады. Ысты сеператордан блінген булы-газды оспа тоазытыыш сеператора келіп тседі, тоазытыш сеператордан газ циркулирлеуші жйеге жіберіледі. Газды бір блігі фракционирлеуші ондырыа жіберіледі. ысым алыптандырылан кейін сйы нім ары деуге жіберіледі.

 

Гидрогендеу процесіні эффективтілігі:

1. Шикізатты органикаы массасына шаандаы гидрогенизат шыымы;

2. Гидрогендеу ондырысыны німділігін анытайтын бірлік клем аппараттаы бірлік уаытта делетін шикізат млшері – гидрогендеу процесіні клемдік жылдамдыы;

3. Кмірді рамына арай сутек шыымы.

Кп ядролы ароматты осылыстар сутек ысымында 450 температурада алдымен сутекті осып гидрлеу німдерін тзеді. Бл німдер ары арай гидрлеу німдерін жне бензол гомологтарын тзе ыдырайды. Мысалы катализатор атысында жне жоары температурада нафталинді гидрогендеу процесі келесі баытта жреді. Тетралин – -бутилбензол-толуол жне бензол.

 

Кмірді гидрогендеу процесіні сызба-нсасы: