ब्यूटेन का डीहाइड्रोजनीकरण क्रोमियम और एल्युमिनियम उत्प्रेरक के द्रवीकृत या गतिशील तल में किया जाता है। प्रक्रिया 550 से 575 डिग्री के तापमान पर की जाती है। प्रतिक्रिया की विशेषताओं में, हम तकनीकी श्रृंखला की निरंतरता पर ध्यान देते हैं।
प्रौद्योगिकी सुविधाएँ
ब्यूटेन डीहाइड्रोजनीकरण मुख्य रूप से संपर्क रुद्धोष्म रिएक्टरों में किया जाता है। प्रतिक्रिया जल वाष्प की उपस्थिति में की जाती है, जो अंतःक्रियात्मक गैसीय पदार्थों के आंशिक दबाव को काफी कम करती है। एंडोथर्मिक थर्मल प्रभाव के लिए सतह प्रतिक्रिया उपकरण में मुआवजा ग्रिप गैसों के साथ सतह के माध्यम से गर्मी की आपूर्ति करके किया जाता है।
सरलीकृत संस्करण
सबसे सरल तरीके से ब्यूटेन के डिहाइड्रोजनीकरण में क्रोमिक एनहाइड्राइड या पोटेशियम क्रोमेट के घोल के साथ एल्यूमीनियम ऑक्साइड का संसेचन शामिल है।
परिणामी उत्प्रेरक एक तेज और उच्च गुणवत्ता वाली प्रक्रिया में योगदान देता है। यह रासायनिक प्रक्रिया त्वरक एक मूल्य सीमा में वहनीय है।
उत्पादन योजना
ब्यूटेन डिहाइड्रोजनीकरण एक प्रतिक्रिया है जिसमें कोई महत्वपूर्ण उत्प्रेरक खपत की उम्मीद नहीं है। उत्पादोंप्रारंभिक सामग्री के निर्जलीकरण को निकालने वाली आसवन इकाई में ले जाया जाता है, जहां आवश्यक ओलेफिनिक अंश पृथक होता है। एक बाहरी हीटिंग विकल्प के साथ एक ट्यूबलर रिएक्टर में ब्यूटेन से ब्यूटाडीन का डिहाइड्रोजनीकरण एक अच्छी उत्पाद उपज की अनुमति देता है।
प्रतिक्रिया की विशिष्टता इसकी सापेक्ष सुरक्षा के साथ-साथ जटिल स्वचालित प्रणालियों और उपकरणों के न्यूनतम उपयोग में है। इस तकनीक के फायदों में, डिजाइन की सादगी के साथ-साथ एक सस्ते उत्प्रेरक की कम खपत का उल्लेख किया जा सकता है।
प्रक्रिया सुविधाएँ
ब्यूटेन का निर्जलीकरण एक उत्क्रमणीय प्रक्रिया है, और मिश्रण के आयतन में वृद्धि देखी जाती है। ले चेटेलियर सिद्धांत के अनुसार, इस प्रक्रिया में रासायनिक संतुलन को अंतःक्रियात्मक उत्पादों को प्राप्त करने के लिए स्थानांतरित करने के लिए, प्रतिक्रिया मिश्रण में दबाव कम करना आवश्यक है।
मिश्रित क्रोमियम-एल्यूमीनियम उत्प्रेरक का उपयोग करते समय 575 डिग्री तक के तापमान पर वायुमंडलीय दबाव इष्टतम होता है। चूंकि रासायनिक प्रक्रिया का त्वरक कार्बन युक्त पदार्थों की सतह पर जमा होता है, जो मूल हाइड्रोकार्बन के गहरे विनाश की साइड प्रतिक्रियाओं के दौरान बनते हैं, इसकी गतिविधि कम हो जाती है। अपनी मूल गतिविधि को बहाल करने के लिए, उत्प्रेरक को हवा से उड़ाकर पुनर्जीवित किया जाता है, जो ग्रिप गैसों के साथ मिश्रित होता है।
प्रवाह की स्थिति
ब्यूटेन के डिहाइड्रोजनीकरण के दौरान बेलनाकार रिएक्टरों में असंतृप्त ब्यूटेन बनता है। रिएक्टर में विशेष गैस वितरण ग्रिड स्थापित हैंचक्रवात जो गैस की धारा द्वारा ले जाने वाली उत्प्रेरक धूल को पकड़ लेते हैं।
ब्यूटेन से ब्यूटेन का निर्जलीकरण असंतृप्त हाइड्रोकार्बन के उत्पादन के लिए औद्योगिक प्रक्रियाओं के आधुनिकीकरण का आधार है। इस इंटरैक्शन के अलावा, पैराफिन के लिए अन्य विकल्प प्राप्त करने के लिए एक समान तकनीक का उपयोग किया जाता है। एन-ब्यूटेन का डिहाइड्रोजनीकरण आइसोब्यूटेन, एन-ब्यूटिलीन, एथिलबेन्जीन के उत्पादन का आधार बन गया है।
प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं के बीच कुछ अंतर हैं, उदाहरण के लिए, जब कई पैराफिन के सभी हाइड्रोकार्बन को डीहाइड्रोजनेट करते हैं, तो समान उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है। एथिलबेंजीन और ओलेफिन के उत्पादन के बीच समानता न केवल एक प्रक्रिया त्वरक के उपयोग में है, बल्कि समान उपकरणों के उपयोग में भी है।
उत्प्रेरक उपयोग समय
ब्यूटेन के डिहाइड्रोजनीकरण की विशेषता क्या है? इस प्रक्रिया के लिए प्रयुक्त उत्प्रेरक का सूत्र क्रोमियम ऑक्साइड (3) है। यह उभयधर्मी एल्यूमिना पर अवक्षेपित होता है। प्रक्रिया त्वरक की स्थिरता और चयनात्मकता बढ़ाने के लिए, इसे पोटेशियम ऑक्साइड के साथ अनुकरण किया जाएगा। उचित उपयोग के साथ, उत्प्रेरक के पूर्ण संचालन की औसत अवधि एक वर्ष है।
जैसा कि इसका उपयोग किया जाता है, ऑक्साइड के मिश्रण पर ठोस यौगिकों का क्रमिक जमाव देखा जाता है। उन्हें विशेष रासायनिक प्रक्रियाओं का उपयोग करके समय पर ढंग से जला दिया जाना चाहिए।
जलवाष्प से उत्प्रेरक विषाक्तता होती है। उत्प्रेरकों के इस मिश्रण पर ब्यूटेन का निर्जलीकरण होता है। प्रतिक्रिया समीकरण को स्कूल में कार्बनिक के दौरान माना जाता हैरसायन शास्त्र।
तापमान में वृद्धि की स्थिति में रासायनिक प्रक्रिया का त्वरण देखा जाता है। लेकिन साथ ही, प्रक्रिया की चयनात्मकता भी कम हो जाती है, और उत्प्रेरक पर कोक की एक परत जमा हो जाती है। इसके अलावा, हाई स्कूल में, अक्सर निम्नलिखित कार्य की पेशकश की जाती है: ब्यूटेन के डिहाइड्रोजनीकरण की प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण लिखें, ईथेन का दहन। इन प्रक्रियाओं में कोई विशेष कठिनाई शामिल नहीं है।
डीहाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रिया के लिए समीकरण लिखें, और आप समझ जाएंगे कि यह प्रतिक्रिया दो परस्पर विपरीत दिशाओं में आगे बढ़ती है। प्रतिक्रिया त्वरक की मात्रा के एक लीटर के लिए, प्रति घंटे गैसीय रूप में लगभग 1000 लीटर ब्यूटेन होता है, इस प्रकार ब्यूटेन का निर्जलीकरण होता है। हाइड्रोजन के साथ असंतृप्त ब्यूटेन के संयोजन की प्रतिक्रिया सामान्य ब्यूटेन के डीहाइड्रोजनीकरण की विपरीत प्रक्रिया है। प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया में ब्यूटिलीन की उपज औसतन 50 प्रतिशत होती है। यदि प्रक्रिया वायुमंडलीय दबाव और लगभग 60 डिग्री के तापमान पर की जाती है, तो डिहाइड्रोजनीकरण के बाद 100 किलोग्राम प्रारंभिक एल्केन से लगभग 90 किलोग्राम ब्यूटाइलीन बनता है।
उत्पादन के लिए कच्चा माल
आइए ब्यूटेन के डिहाइड्रोजनेशन पर करीब से नज़र डालते हैं। प्रक्रिया समीकरण तेल शोधन के दौरान बनने वाले फीडस्टॉक (गैसों का मिश्रण) के उपयोग पर आधारित है। प्रारंभिक चरण में, ब्यूटेन अंश को पेंटीन और आइसोब्यूटेन से पूरी तरह से शुद्ध किया जाता है, जो डिहाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रिया के सामान्य पाठ्यक्रम में हस्तक्षेप करते हैं।
ब्यूटेन डिहाइड्रोजननेट कैसे होता है? इस प्रक्रिया के समीकरण में कई चरण शामिल हैं। शुद्धिकरण के बाद, शुद्धिकरण का निर्जलीकरणब्यूटेन से ब्यूटाडीन 1, 3. चार कार्बन परमाणुओं से युक्त सांद्रण, जो एन-ब्यूटेन के उत्प्रेरक डिहाइड्रोजनीकरण के मामले में प्राप्त किया गया था, में ब्यूटेन -1, एन-ब्यूटेन और ब्यूटेन -2 शामिल हैं।
मिश्रण का आदर्श पृथक्करण करना काफी समस्याग्रस्त है। एक विलायक के साथ निष्कर्षण और भिन्नात्मक आसवन का उपयोग करके, ऐसा पृथक्करण किया जा सकता है, और इस पृथक्करण की दक्षता में सुधार किया जा सकता है।
एक बड़ी पृथक्करण क्षमता वाले उपकरण पर भिन्नात्मक आसवन करते समय, सामान्य ब्यूटेन को ब्यूटेन-1, साथ ही ब्यूटेन-2 से पूरी तरह से अलग करना संभव हो जाता है।
आर्थिक दृष्टि से असंतृप्त हाइड्रोकार्बन में ब्यूटेन के डिहाइड्रोजनीकरण की प्रक्रिया को एक सस्ता उत्पादन माना जाता है। यह तकनीक मोटर गैसोलीन, साथ ही साथ विभिन्न प्रकार के रासायनिक उत्पादों को प्राप्त करना संभव बनाती है।
सामान्य तौर पर, यह प्रक्रिया केवल उन क्षेत्रों में की जाती है जहां एक असंतृप्त एल्कीन की आवश्यकता होती है, और ब्यूटेन की लागत कम होती है। लागत में कमी और ब्यूटेन के डीहाइड्रोजनीकरण की प्रक्रिया में सुधार के कारण, डायोलेफिन और मोनोलेफिन के उपयोग का दायरा काफी बढ़ गया है।
ब्यूटेन डिहाइड्रोजनीकरण की प्रक्रिया एक या दो चरणों में की जाती है, रिएक्टर में बिना प्रतिक्रिया वाले फीडस्टॉक की वापसी होती है। सोवियत संघ में पहली बार, उत्प्रेरक बिस्तर में ब्यूटेन डिहाइड्रोजनीकरण किया गया था।
ब्यूटेन के रासायनिक गुण
पोलीमराइजेशन प्रक्रिया के अलावा, ब्यूटेन में दहन प्रतिक्रिया होती है। ईथेन, प्रोपेन, अन्यप्राकृतिक गैस में संतृप्त हाइड्रोकार्बन के पर्याप्त प्रतिनिधि हैं, इसलिए यह दहन सहित सभी परिवर्तनों के लिए कच्चा माल है।
ब्यूटेन में, कार्बन परमाणु sp3-हाइब्रिड अवस्था में होते हैं, इसलिए सभी बंधन एकल, सरल होते हैं। यह संरचना (चतुष्फलकीय आकार) ब्यूटेन के रासायनिक गुणों को निर्धारित करती है।
यह जोड़ प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने में सक्षम नहीं है, यह केवल आइसोमेराइजेशन, प्रतिस्थापन, डीहाइड्रोजनीकरण की प्रक्रियाओं द्वारा विशेषता है।
डायटोमिक हलोजन अणुओं के साथ प्रतिस्थापन एक कट्टरपंथी तंत्र के अनुसार किया जाता है, और इस रासायनिक बातचीत के कार्यान्वयन के लिए गंभीर परिस्थितियों (पराबैंगनी विकिरण) की आवश्यकता होती है। ब्यूटेन के सभी गुणों में से, इसका दहन, पर्याप्त मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ, व्यावहारिक महत्व का है। इसके अलावा, संतृप्त हाइड्रोकार्बन के डिहाइड्रोजनीकरण की प्रक्रिया उत्पादन के लिए विशेष रुचि रखती है।
डीहाइड्रोजनीकरण की बारीकियां
ब्यूटेन डीहाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया एक ट्यूबलर रिएक्टर में एक निश्चित उत्प्रेरक पर बाहरी हीटिंग के साथ की जाती है। इस मामले में, ब्यूटिलीन की उपज बढ़ जाती है, उत्पादन स्वचालन सरल हो जाता है।
इस प्रक्रिया के मुख्य लाभों में से न्यूनतम उत्प्रेरक खपत है। कमियों के बीच, मिश्र धातु इस्पात की एक महत्वपूर्ण खपत, उच्च पूंजी निवेश का उल्लेख किया गया है। इसके अलावा, ब्यूटेन के उत्प्रेरक निर्जलीकरण में महत्वपूर्ण संख्या में इकाइयों का उपयोग शामिल है, क्योंकि उनकी उत्पादकता कम है।
उत्पादन की उत्पादकता कम है, इसलिएरिएक्टरों के हिस्से के रूप में डिहाइड्रोजनीकरण पर ध्यान केंद्रित किया जाता है, और दूसरा भाग पुनर्जनन पर आधारित होता है। इसके अलावा, उत्पादन में बड़ी संख्या में कर्मचारियों को भी इस तकनीकी श्रृंखला का नुकसान माना जाता है। यह याद रखना चाहिए कि प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक है, इसलिए प्रक्रिया एक उच्च तापमान पर एक निष्क्रिय पदार्थ की उपस्थिति में आगे बढ़ती है।
लेकिन ऐसे में हादसों का खतरा बना रहता है। यह संभव है अगर उपकरण में सील टूट गई है। हाइड्रोकार्बन के साथ मिश्रित होने पर रिएक्टर में प्रवेश करने वाली हवा एक विस्फोटक मिश्रण बनाती है। ऐसी स्थिति को रोकने के लिए, रासायनिक संतुलन को प्रतिक्रिया मिश्रण में जल वाष्प डालकर दाईं ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है।
एक-चरणीय प्रक्रिया प्रकार
उदाहरण के लिए, कार्बनिक रसायन विज्ञान के दौरान, निम्नलिखित कार्य की पेशकश की जाती है: ब्यूटेन डिहाइड्रोजनीकरण की प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण लिखें। इस तरह के कार्य से निपटने के लिए, संतृप्त हाइड्रोकार्बन के वर्ग के हाइड्रोकार्बन के मूल रासायनिक गुणों को याद करना पर्याप्त है। आइए ब्यूटेन डिहाइड्रोजनीकरण की एक-चरणीय प्रक्रिया द्वारा ब्यूटाडीन प्राप्त करने की विशेषताओं का विश्लेषण करें।
ब्यूटेन डिहाइड्रोजनेशन बैटरी में कई अलग-अलग रिएक्टर शामिल हैं, उनकी संख्या ऑपरेशन चक्र पर और साथ ही वर्गों की मात्रा पर निर्भर करती है। मूल रूप से, बैटरी में पांच से आठ रिएक्टर शामिल होते हैं।
डीहाइड्रोजनीकरण और पुनर्जनन की प्रक्रिया 5-9 मिनट है, भाप उड़ाने की अवस्था में 5 से 20 मिनट लगते हैं।
इस तथ्य के कारण कि डिहाइड्रोजनीकरणब्यूटेन लगातार चलती परत में किया जाता है, प्रक्रिया स्थिर होती है। यह उत्पादन के परिचालन प्रदर्शन में सुधार में योगदान देता है, रिएक्टर की उत्पादकता बढ़ाता है।
एन-ब्यूटेन के एक चरण के डिहाइड्रोजनीकरण की प्रक्रिया को कम दबाव (0.72 एमपीए तक) पर किया जाता है, जो कि एल्यूमीनियम-क्रोमियम उत्प्रेरक पर किए गए उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले तापमान से अधिक होता है।
चूंकि प्रौद्योगिकी में पुनर्योजी प्रकार के रिएक्टर का उपयोग शामिल है, भाप के उपयोग को बाहर रखा गया है। मिश्रण में ब्यूटाडीन के अलावा ब्यूटेन बनते हैं, उन्हें प्रतिक्रिया मिश्रण में फिर से डाला जाता है।
एक चरण की गणना संपर्क गैस में ब्यूटेन के रिएक्टर चार्ज में उनकी संख्या के अनुपात के माध्यम से की जाती है।
ब्यूटेन डिहाइड्रोजनीकरण की इस पद्धति के फायदों के बीच, हम उत्पादन की एक सरलीकृत तकनीकी योजना, कच्चे माल की खपत में कमी, साथ ही प्रक्रिया के लिए विद्युत ऊर्जा की लागत में कमी पर ध्यान देते हैं।
इस तकनीक के नकारात्मक मापदंडों को प्रतिक्रियाशील घटकों के संपर्क की छोटी अवधि द्वारा दर्शाया जाता है। इस समस्या को ठीक करने के लिए परिष्कृत स्वचालन की आवश्यकता है। ऐसी समस्याओं के बावजूद, एकल-चरण ब्यूटेन डिहाइड्रोजनीकरण दो-चरण उत्पादन की तुलना में अधिक अनुकूल प्रक्रिया है।
जब एक चरण में ब्यूटेन को डिहाइड्रोजनिंग किया जाता है, तो फीडस्टॉक को 620 डिग्री के तापमान पर गर्म किया जाता है। मिश्रण को रिएक्टर में भेजा जाता है, यह उत्प्रेरक के सीधे संपर्क में होता है।
रिएक्टरों में विरलन पैदा करने के लिए,वैक्यूम कम्प्रेसर का उपयोग किया जाता है। संपर्क गैस रिएक्टर को ठंडा करने के लिए छोड़ती है, फिर इसे अलग करने के लिए भेजा जाता है। डीहाइड्रोजनीकरण चक्र पूरा होने के बाद, कच्चे माल को अगले रिएक्टरों में स्थानांतरित कर दिया जाता है, और जहां से रासायनिक प्रक्रिया पहले ही हो चुकी है, हाइड्रोकार्बन वाष्पों को उड़ाकर हटा दिया जाता है। उत्पादों को खाली कर दिया जाता है और रिएक्टरों को ब्यूटेन डिहाइड्रोजनीकरण के लिए पुन: उपयोग किया जाता है।
निष्कर्ष
सामान्य ब्यूटेन की मुख्य डिहाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रिया हाइड्रोजन और ब्यूटेन के मिश्रण का उत्प्रेरक उत्पादन है। मुख्य प्रक्रिया के अलावा, कई पक्ष प्रक्रियाएं हो सकती हैं जो तकनीकी श्रृंखला को काफी जटिल बनाती हैं। डिहाइड्रोजनीकरण के परिणामस्वरूप प्राप्त उत्पाद को एक मूल्यवान रासायनिक कच्चा माल माना जाता है। यह उत्पादन की मांग है जो सीमित श्रृंखला के हाइड्रोकार्बन को अल्केन्स में बदलने के लिए नई तकनीकी श्रृंखलाओं की खोज का मुख्य कारण है।
