Контрольная работа: Процеси гідрування і дегідрування

Каталізатор виходить з реактора дезактивованим і надходить у регенератор, де повітрям випалюється кокс. За рахунок екзотермічності останньої реакції каталізатор розігрівається і знову надходить у реактор, де виконує додаткову роль теплоносія, що компенсує витрати тепла на ендотермічну реакцію дегідрування. У реакторах із псевдозрідженим каталізатором відбувається значне перемішування реакційної суміші, а це знижує продуктивність і селективність. Тому реактор постачають горизонтальними тарілками провального типу, що значно поліпшує показники процесу.

Регенерований каталізатор надають на верхні розподільні ґрати, і псевдозріджений шар каталізатору і реакційні гази рухаються протитоком друг до друга, що створює найбільш сприятливий режим процесу (більш гарячий каталізатор контактує з частково прореагувавшою сумішшю і навпаки, чим досягається вирівнювання швидкостей реакції по всьому об’єму). У верхній частині реактора мається «гартівний» змійовик, де реакційні гази прохолоджуються н-бутаном, який йде на дегідрування. Завдяки цьому температура газів швидко знижується до 450-500⁰ С и запобігається їх подальше розкладання.

Регенерацію закоксованого каталізатору здійснюють також у псевдозрідженому шарі при протитоці газу та окиснювача, що надходить під нижні розподільні ґрати регенератору. Оскільки необхідно уникнути перегрівів, що ведуть до дезактивації каталізатора, регенерацію проводять сумішшю повітря з газами згорання палива, що містить 2-3 % (об.) кисню. При цьому оксид хрому все-таки частково окиснюється в CrО₃ і, при відновленні останнього в реакторі, утворюється вода, що шкідливо впливає на властивості каталізатору. Щоб уникнути цього в десорбер регенератора надають топковий газ, що відновлює каталізатор, і ще нижче - азот, отдуваючий пари води і газу згорання. Після цього регенерований каталізатор при температурі 640-650⁰ С підхоплюється транспортуючим газом і повертається до реактору.

Технологічний процес дегідрування парафінів у відповідні олефіни складає три основні стадії:

1.Дегідрування парафінів з регенерацією каталізатора.

2.Виділення бутан-бутенової (або пентан-пентенової) фракції з продуктів реакції.

3.Поділ бутан-бутенової (або пентан-пентенової) фракції з одержанням бутенов (або ізопентенов).

6.2 Дегідрування вищих н-парафінів в олефины С₁₂ -С₁₈

Дегідрування вищих н-парафінов в олефины С₁₂ -С₁₈ сильно відрізняється за своєю технологією від розглянутого вище процесу. Алюмохромові каталізатори виявилися непридатними, і для проведення процесу були розроблені платинові каталізатори з добавками металів і лугів, нанесених на оксид алюмінію, цеоліти або силікагель. Інша відмінність складається в необхідності розведення суміші воднем, що запобігає швидке закоксовування каталізатора і розвитку послідовних реакцій дегідрування. Мольне відношення водню і н-парафінів складає (6¸8):1 і загальний тиск 0,2-0,4 МПа, що несприятливо позначається на рівноважному ступені конверсії. Тому практичний ступінь конверсії досягає лише 11-14 % при селективності рівної 89-93 %.

Дегідрування проводять у реакторі із суцільним стаціонарним шаром каталізатору в адіабатичних умовах при температурі 460-500⁰ С. Після відділення водню і продуктів крекінгу каталізат переробляють двома способами:

1.Направляють на алкілування бензолу з наступним виробництвом сульфонолу і поверненням неперетвореного парафіну на дегідрування.

2.Розділяють його на н-парафіни і н-олефіни за допомогою молекулярних сит, використовуючи н-олефіни для інших синтезів.

Одержання вищих н-олефінів з різним положенням подвійних зв'язків методом дегідрування виявилося економічно більш вигідним, чим термічним крекінгом парафинов.

6.3 Дегідрування олефінів

Дегідрування олефінів у термодинамічному відношенні настільки ж несприятливо, як і дегідрування алкілароматичних вуглеводнів. Тому і тут для підвищення рівноважного ступеня конверсії при допутимій температурі (600⁰ С) приходиться розбавляти реагуючу суміш водяною парою.

Н-бутени або н-ізопентени, що надходять на дегідрування, незалежно від їх походження (із продуктів піролизу, крекінгу або дегідрування відповідних парафінів) являють собою суміш ізомерів, дегідруються тільки a-олефіни:

СН₂ =СН-СН₂ -СН₃ СН₂ =СН-СН=СН₂

Для селективності ізомерів необхідна попередня ізомеризація з переміщенням подвійного зв'язку або утворенням поверхневого радикалу з делокалізованими електронами:

СН₂ =СН-СН₂ -СН₃

-H·

??₃ -??=??-??₃ CH₂ =CH-CH=CH₂

[CH₃ -CHLCHLCH₂ ]^·

Крім цих цільових реакцій при дегідруваннІ протікають побічні процеси крекінгу, скелетної ізомеризації і коксоутворення. У результаті крекінгу з олефінів виходять метан і вуглеводні С₂ і С₃ . Ізомеризація н-бутену веде до утворення ізобутена, але ця реакція особливо небажана для ізопентенів, коли отриманні пентени можуть далі дегідрувати у пентадієн-1,3 (пиперілен), а останній здатний заміняти цикл з утворенням циклопентадієну:

(СН₃ )₂ С=СН-СН₃ « СН₃ -СН₂ -СН=СН-СН₃ «