ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Органикалық заттар технологиясының теориялық негіздері» 5В072100 – Органикалық заттардың химиялық технологиясы мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары


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



бет4/22
Дата01.04.2017
өлшемі2,95 Mb.
#13013
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22

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


2.1 Пиролиз шикізаты

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.



2.2 Пиролиз өнімдері

  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.

2. 3 Пиролиз процесінің химизмі

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.



Пиролиз процесінде парафинді көмірсутектер айналуы. Сызықты құрылымды парафиндер пиролиз кезінде Н2, СН4, этилен, пропилен және т.б. береді, яғни сутектің дегидрлену және диспропорциялануымен жүретін радикалды тізбекті емес механизм бойынша крекинг реакциясы жүреді. Алкандар ыдырауы барлық С-С байланыстары бойынша жүруі мүмкін. Неғурлым температура жоғары және қысым төмен болса, көміртекті тізбектің үзілуі соғурлым оның соңына қарай ығысады және газ тәрізді өнімдердің шығымы өседі. Мысал ретінде н-гексан С6Н14 пиролизінде өтетін айналуларды қарастырамыз.

Біріншілік реакциялар:



Екіншілік реакциялар:



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





Бұл кезде алкендер түзіледі және радикалдан регенерацияланады.

Пиролиз кезінде қанықпаған көмірсутектердің айналуы. Пиролиз шикізатында қанықпаған көмірсутектер жоқ, бірақ олар әрқашан басқа класс көмірсутектері ыдырағанда түзіледі. Ең төмен диссоциация энергиясы қос байланысқа қатысты β-орында орналасқан С-С байланыста болады:

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:



СН3 – СН = СН2 → СН2 = СН + СН3

СН3 – СН = СН2 + Н = СН2 → СН2 = СН2 + Н2 – СН = СН2

Түзілген радикалдар реакцияға түседі:



СН3 – СН = СН2 + СН3 → СН4 + Н2 – СН = СН2

аллильный



радикал

Н2 – СН = СН2 + Н2 – СН = СН2 → СН2 = СН – СН2 -СН2 – СН = СН2

диаллил


Қосынды: 3С3Н6 → СН4 + СН2 = СН2 + С6Н10

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°С-тан жоғары температурада диендер циклдік көмірсутектер түзіп алкендермен полимерлену (1) және конденсациялану (2) жолымен тығыздалуға қабілетті:



Арендер мен циклоалкандар айналуы

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

Ұсынылған әдебиеттер:

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.



Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет