С. С. Наметкин айтып кеткендей, крекинг процесінің мағынасы мұнайды өңдеу арқылы алынатын негізгі өнім бензинмен тоқтап қалған жоқ. Осы мәселені шешумен қатар крекинг процесінің дамуы химиялық өңдеудің өнімін ғылы
бірінші- шикізатты химиялық өңдеуге дайындық: A’→A; B’→B (1.1) мұнда A’, B’ дайындыққа дейін өнім, A, B-дайын шикізат. екінші
жүктеу/скачать 3,34 Mb.
|
Органикалық синтез химия технология теориясының методикалық оқу құралы
| бірінші- шикізатты химиялық өңдеуге дайындық:
A’→A; B’→B (1.1) мұнда A’, B’ дайындыққа дейін өнім, A, B-дайын шикізат. екінші-дайын шикізатты реакция өніміне химиялық айналуы, мысалы, екі сызба арқылы жүреді: A+B→C (негізгі реакция) A+B→P (қосымша реакция) (1.2) мұнда C-реакцияның мақсатты өнімі,P- реакцияның аралық өнімі. үшінші-реакциялық қоспа құрамынан мақсатты өнімді бөлу және оны тазарту. C→C’, P→P’ (1.3) мұнда C’- бөлінген мақсатты өнім,P’- бөлінген қосымша өнім. Химико-технологиялық процестің принципиалды сызбасы. Мұнда A’,B’- дайындыққа дейін шикізат, A,B- дайын шикізат, C,P- реакция өнімі (мақсатты және аралық), C’- бөлінген мақсатты өнім, P’-бөлінген аралық өнім, A”,B”-рециркулиряцияланған шикізат. Әрбір нақты ХТП үшін оның тұрақты және максималды тиімді жүргізуін қамтамасыз ететін параметрлердің жиынтығынан тұратын технологиялық режим анықталады. ХТП негізгі параметрлері: температура, қысым, реагенттердің концентрациясы, катализатордың сипаттамасы, реагенттердің контактілеу уақыты, реагент ағынының көлемдік жылдамдығы және т.б. Заттардың химиялық айналуларының негізгі сипаттамалары: Жүргізілетін реакциялардың күрделілену дәрежесі, олардың мөлшері және стехиометриясы, яғни химизмі; Термодинамиканың ерекшелігі; ХТП өтудің кинетикалық заңдылықтары; ХТП фазалық сипаттамасы. Химизм жағынан ХТП екіге жай және күрделі болып бөлінеді. Жай ХТП бастапқы реагенттердің айналуы бір ғана стехеометриялық теңдеумен сипатталады, мысалы А мен В С мен Р өнімдеріне айналуы. аА +вВ = сС + рР мұнда а, в, с, р-стехеометриялық коэффициенттер. Негізгі реакцияның барлық өнімдері бірдей практикалық құндылыққа ие болмайды, сол себепті оларды мақсатты мен аралық өнімдер деп бөлінеді. Күрделі ХТП бір емес, екі немесе одан да көп стехеометриялық теңдеумен сипатталады, яғни негізі реакциядан басқа параллель, кезекті немесе паралллель кезекті реагенттер мен өнімнің айналуы жүреді. Бұл аралық өнімнің түзілуіне әкеледі. Сонымен, күрделі ХТП мақсатты өнім беретін (кейде аралық өніммен қоса) негізгі реакциядан және аралық өнім түзілетін аралық реакциялардан тұрады. ХТП тиімділігінің негізгі технологиялық критерийлері. ХТП сапасын бағалауда төмендегі сапалық технологиялық көрсеткіштермен сипатталады: 1) Шикізаттың айналу дәрежесі; 2) Өнім шығымы мен түзілу селективтілігі (талғампаздылығы); 3) Қондырғы немесе реактордың өнімділігі; 4) Катализатор немесе реактордың интенсивтілігі; 5) Энергия және басқа заттардың, реагенттердің шығын коэффициенттері. Осы көрсеткіштер ХТП сапа дәрежесін сипаттайды.Оларды ХТП негізгі реакциясы деп санап, келесі реакция мысалында қарастырайық: аА + вВ = рР (1) 1.Реагенттің айналу дәрежесі (конверсия дәрежесі) (Х) бұл реакцияға түскен реагент мөлшерінің алғашқы реагент мөлшеріне қатынасы. Айналу дәрежесі масса бірлігінде, мольдік үлеспен (заттың реакторға кіретін немесе шығатын моль мөлшерінің уақытқа қатынасы), сонымен қатар бірдей жағдайда (температура және қысым) алынған көлем бірлігінде өрнектеледі. Бастапқы реагенттің айналу дәрежесі (конверсиясы) келесі формуламен анықталады: мұндағы G Ao және G A -кіргізген және реакцияласпаған А реагентінің массалары, сәйкесінше N Ao және N A -мольмен өрнектелген сол шамалар. Егер ХТП барысында реакциялық жүйенің көлемі тұрақты болса, онда барлық есептеулерде заттардың мөлшері олардың молярлық концентрацияларымен алмастыруға болады. (2) формуласын қолданған кезде анықталған айналу дәрежесін 100 % көбейтіп, Х шамасын процентпен алуға болады. 2. Өнім шығымы мақсатты өнім мөлшерінің, оның стехеометриялық теңдеу бойынша алынуға тиісті мөлшеріне қатынасы. Эквиваленттік тұжырымдасы: берілген реагент бойынша өнім шығымы практика жүзінде алынған өнім мөлшерінің реакция теңдеуіне сәйкес алынатын өнім мөлшеріне қатынасы. (1) теңдеуі үшін өнім шығымын А және В реагентерінен Р өнімін алудағы өнім шығымын (3) формула арқылы есептейді. η PA = ηPB = мұндағы (1) реакциядан А және В реагенттерден алынған Р өнімінің моль мөлшері; а, в және p- стехеометриялық коэффициенттер. Өнім шығымының екі анықтамасын (3) формуламен байланыстыру үшін А реагенті үшін (4) бірінші анықтама, ал (5) екінші анықтама үшін анықталады: (4) формуладағы өрнегі (1) теңдеуі бойынша N p моль Р өнімі түзілетін А реагентінің моль саны. Шығымды кез келген реагенттен түзілетін өнім үшін (негізгі реакцияның барлық реагенттері үшін) есептеуге болады. Көбіне өнім шығымын аса бағалы реагенттен түзілетін мақсатты өнім үшін анықтайды. Мысалы, синтез газдан метанол синтезін жүргізгенде негізгі реакциялармен қатар қосымша реакциялардың жүруі ықтимал (7-9). CO + 2 H2 = CH3OH (6) 2 CO + 2 H2 = CH4 +CO2 (7) CO + 3 H2 = CH4 + H2 O (8) 2 CH3OH = CH3O CH3 + H2 O (9) Метанол шығымын (6) теңдеудің стехеометриясының көміртек оксиді (II) бойынша (10) формула арқылы , ал сутек бойынша есептегенде (11) формула арқылы анықтайды: мұндағы N CH3OH - түзілген метанолдың моль саны, N CO және N H2 - жүйеге енгізілген CO және H2 моль саны. Реагент бойынша өнімнің түзілу селективтілігі (φ) мақсатты өнімнің жалпы шыққан өнімге қатынасы. Өнім шығымына қарағанда, селективтілік өнімге айналмаған реагентті қарастырмағандықтан химиялық айналулардың түрлі бағыттарының қатынасына өте сезімтал болып келеді. (1) реакциясы үшін А және В реагенттерінен түзілген Р өнімінің селективтілігі (12) және (13) формулалары арқылы анықталады. N символы заттардың мольдік мөлшері немесе моль ағындары (стационарлы режимде өтетін ашық жүйелер үшін) белгіленген. Селективтіліктің шығым сияқты екінші анықтамасы бар, яғни селективтілік реакцияның стехеометриялық коэффиценттері бойынша реакцияласқан реагенттен түзілетін өнім мөлшерінің практикалық түзілген өнім мөлшеріне қатынасы. Егер өнім бірнеше реакциялары бойынша түзілсе, онда селективтілікті анықтауға болмайды. Органикалық шикізаттың негізгі көздері тас көмір, мұнай және газ болып табылады. Осы пайдалы қазбалардың негізгі үш түріне органикалық синтездің өндірісі негізделеді.
Көмір Мұнай Газ Ароматты көмірсутектер Синтез-газ Ацетилен олефиндер парафиндер Негізгі органикалық және мұнайхимиялық синтез Аралық өнімдер Еріткіштер, экстрагенттер БАЗ және жуғыш заттар Синтетикалық отын, майлар, қоспалар Органикалық пестицидтер Мономерлер, пластификаторлар және т.б. Басқа өнімдер Химиялық технологияның халық шаруашылығы және тұтыну химиялық әр түрлі салалары технологияның әр түрлі салалары Сурет 4 - негізгі органикалық және мұнайхимиялық синтездің шикізат көздері мен өнімдері. Оларды физикалық бөлу процестерінде (крекинг, пиролиз, риформинг, конверсия) , яғни термиялық немесе каталикалық бөлшектерде, мыңдаған басқа заттарды синтездеуде қолданылатын бастапқы заттардың бес негізгі тобын алады: Ароматты көмірсутектерді (бензол, толуол, кислол, нафталин) Көміртек оксиді және синтез газ (CO және H2 қоспасы) Ацетилен Олифендер (этилен C 2 H 4, пропилен C 3 H 6, бутен C 4 H 8, пентен немесе амилендер C 5 H10) Парафиндер (метаннан бастап C 15 –C 40 көмірсутектеріне дейін) Негізгі органикалық және мұнайхимиялық синтездің өнімдері өздерінің қасиеттері мен құрылыстарының, қолдану аясының алуан түрлілігімен ерекшеленеді. Бұл түрлі көмірсутектер, хлор және фтортуындылары, спирттер мен фенолдар, жай эфирлер, альдегидтер мен кетондар, карбон қышқылдары мен оның туындылары (күрделі эфирлер, ангидридтер, нитрилдер және т.б.), аминдер мен нитроқосылыстар, құрамында күкірт пен фосфор бар заттар және т.б. болып табылады. Мақсатты қолдануына байланысты олар басқа заттар синтезі мен органикалық технологияның басқа салаларында қолданылатын аралық өнімдер және халық шаруашылығының түрлі салаларында мақсатты қолдансқа ие негізгі өнімдер болып екіге бөлінеді. жүктеу/скачать 3,34 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|