Төменгі олефиндердің, атап айтқанда, этилен өндірісінің негізгі мұнай химиялық процестерінің бірі - пиролиз

2. Төменгі олефиндердің, атап айтқанда, этилен өндірісінің негізгі мұнай химиялық процестерінің бірі - пиролиз.

Пиролиз шикізатын төрт негізгі топтарға бөледі:

1 Табиғи және серіктес газдардан бөлінетін этан, пропан, бутан және олардың қоспалары;

2 Қайнау шегі 200°С, тығыздығы 0,73 г/см³ дейін бензин типті мұнай фракциялары;

3 Қайнау шегі 380°С болатын ауыр дистиляттар;

4 Мұнай қалдықтары және шикі мұнайлар.

1. 
   Сутектік фракция – сутектің тазалығы 90 көлемдік % болуы тиіс
   
2. 
   Метандық фракция
   
3. 
   Ацетилен – тазалығы 99,8 көлемдік % дан жоғары болуы тиіс
   
4. 
   Этилен
   
5. 
   Пропилен.
   
6. 
   Бутадиен.
   
7. 
   Пиробензин.
   
8. 
   Жеңіл шайыр.
   

Пиролиз барысында көмірсутектердің химиялық айналулары екі категорияға бөлінеді: біріншілік және екіншілік. Біріншілік реакциялар нәтижесінде алкендер - этилен, пропилен, бутилен, бутадиен түзіледі. Екіншілік реакция барысында алкендер және диен көмірсутектері терең бөлінуімен қатар полимерлену, конденсация реакцияларына ұшырайды, нәтижесінде ароматты көмірсутектер: бензол, нафталин, дифенил түзіледі. Сонымен қатар кокс пен күйе түзіледі.

Біріншілік реакциялар:

Екіншілік реакциялар:

Ұзын радикалдардың ыдырауы бос валентті көмірсутекке байланысты β-орындағы байланыс арқылы жүреді:

Көмірсутек тізбегінің үзілуінің мүмкін болатын орынын β-ереже анықтайды. Әртүрлі реакцияларда көміртек атомынан сутегінің үзілуі жұптаспаған электроны бар көміртек атомына қарағанда β-байланыс бойынша оңай жүреді:

а) пиролиз кезінде этиленнен дивинил және сутек алынады:

СН₂ = СН₂ → СН₂ = СН^ + Н^ (1)

С=С байланыс С-Н байланысынан берігірек, сондықтан винил мен сутек радикалдары түзіледі.

СН₂ = СН₂ + СН₂ = СН^ → СН₂ = СН^ + СН₂ = СН₂ (2)

СН₂ = СН₂ + Н^ → СН₂ = СН^ + Н₂ (3)

Винил радикалдарының соқтығысу нәтижесінде дивинил түзіледі, немесе қосынды:

СН₂ = СН₂ + СН₂ = СН₂ → С₄Н₆ + Н₂ (4)

б) Пропилен мен бутиленнен алкан, алкен және алкадиен қоспасы алынады, себебі С=С байланысқа қарағанда С-С және С-Н байланыстары әлсіз:

Түзілген радикалдар реакцияға түседі:

аллильный

диаллил

Пиролиз өнімдерінде пайдалы өнімдер болып төмен алкандар: этилен және пропилен табылады. Айналудың терең дәрежесінде винил, аллил және басқа да қанықпаған радикалдар түзілетін, алкендерден сутегінің бөлінуі радикалды реакциялары орын алады. Олар бутадиен мен ароматты көмірсутектердің көзі болып табылады.

700-800°С және τ = 0,5 – 1,5с болғанда циклогексанның ыдырауының негізгі реакциялары - оның сақинасының үзіле отырып дегидрленуі, нәтижесінде этилен, сутек, пропилен және дивинил түзіледі:

Алкилароматты көмірсутектердің пиролизі кезінде бір ғана біріншілік реакция деалкилдеу реакциясы. Ароматты сақина өзгеріссіз қалады.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: термиялық крекинг, механизмі мен химизмі, пиролиз, шикізаты мен өнімдері, механизмі мен химизмі

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. 
   Термиялық процестердің механизмін түсіндірініз
   
2. 
   Қандай химиялық айналулармен термиялық крекинг сипатталады?
   
3. 
   Неліктен жоғарытемпературалық крекингте (600-700⁰С) төменгітемпературалықпен салыстарғанда газ тәрізді заттар көбірек түзіледі?
   
4. 
   Гептанның молекулалық массалары төмен екі көмірсутекке термиялық ыдырау теңдеуін жазыңыз
   

1 Г.Қ. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. Алматы: Бастау, 2007. 166-184 б.

2 Ы.Қ. Тойбаев, Қ.А. Жұбанов. Химиялық технология негіздері. Алматы. 2011. 93-99 б.

3 Каменева А.И. Платонов В.В. Теоретические основы химической технологии горючих ископаемых. –М.: Химия, 1990. 149-161 б.