Dehidrogenasi butana dilakukan dalam unggun terfluidisasi atau bergerak dari katalis krom dan aluminium. Proses ini dilakukan pada suhu dalam kisaran 550 hingga 575 derajat. Di antara ciri-ciri reaksi, kita perhatikan kesinambungan rantai teknologi.
Fitur Teknologi
Dehidrogenasi butana terutama dilakukan dalam reaktor kontak adiabatik. Reaksi dilakukan dengan adanya uap air, yang secara signifikan menurunkan tekanan parsial zat gas yang berinteraksi. Kompensasi dalam peralatan reaksi permukaan untuk efek termal endotermik dilakukan dengan memasok panas melalui permukaan dengan gas buang.
Versi yang disederhanakan
Dehidrogenasi butana dengan cara yang paling sederhana melibatkan impregnasi aluminium oksida dengan larutan kromat anhidrida atau kalium kromat.
Katalis yang dihasilkan berkontribusi pada proses yang cepat dan berkualitas tinggi. Akselerator proses kimia ini terjangkau dalam kisaran harga.
Skema produksi
Dehidrogenasi butana adalah reaksi di mana tidak ada konsumsi katalis yang signifikan yang diharapkan. Produkdehidrogenasi bahan awal dibawa ke unit distilasi ekstraktif, di mana fraksi olefin yang diperlukan diisolasi. Dehidrogenasi butana menjadi butadiena dalam reaktor tubular dengan opsi pemanasan eksternal memungkinkan hasil produk yang baik.
Kekhususan reaksi terletak pada keamanannya yang relatif, serta penggunaan sistem dan perangkat otomatis yang kompleks secara minimal. Di antara kelebihan teknologi ini, dapat disebutkan kesederhanaan desain, serta konsumsi katalis yang murah.
Fitur Proses
Dehidrogenasi butana adalah proses reversibel, dan peningkatan volume campuran diamati. Menurut prinsip Le Chatelier, untuk menggeser kesetimbangan kimia dalam proses ini ke arah memperoleh produk interaksi, perlu untuk menurunkan tekanan dalam campuran reaksi.
Optimum adalah tekanan atmosfer pada suhu hingga 575 derajat, bila menggunakan katalis campuran kromium-aluminium. Karena akselerator proses kimia diendapkan pada permukaan zat yang mengandung karbon, yang terbentuk selama reaksi samping dari penghancuran mendalam hidrokarbon asli, aktivitasnya menurun. Untuk mengembalikan aktivitas semula, katalis diregenerasi dengan meniupnya dengan udara, yang dicampur dengan gas buang.
Kondisi Aliran
Selama dehidrogenasi butana, butena tak jenuh terbentuk dalam reaktor silinder. Reaktor memiliki jaringan distribusi gas khusus, terpasangsiklon yang menangkap debu katalis yang terbawa aliran gas.
Dehidrogenasi butana menjadi butena adalah dasar untuk modernisasi proses industri untuk produksi hidrokarbon tak jenuh. Selain interaksi ini, teknologi serupa digunakan untuk mendapatkan opsi lain untuk parafin. Dehidrogenasi n-butana telah menjadi dasar untuk produksi isobutana, n-butilena, etilbenzena.
Ada beberapa perbedaan antara proses teknologi, misalnya, ketika mendehidrogenasi semua hidrokarbon dari sejumlah parafin, katalis serupa digunakan. Analogi antara produksi etilbenzena dan olefin tidak hanya dalam penggunaan satu akselerator proses, tetapi juga dalam penggunaan peralatan serupa.
Waktu penggunaan katalis
Apa yang menjadi ciri dehidrogenasi butana? Rumus katalis yang digunakan untuk proses ini adalah kromium oksida (3). Ini diendapkan pada alumina amfoter. Untuk meningkatkan stabilitas dan selektivitas akselerator proses, akan ditiru dengan kalium oksida. Dengan penggunaan yang tepat, durasi rata-rata pengoperasian penuh katalis adalah satu tahun.
Seperti yang digunakan, pengendapan bertahap senyawa padat pada campuran oksida diamati. Mereka harus dibakar pada waktu yang tepat menggunakan proses kimia khusus.
Keracunan katalis terjadi dengan uap air. Pada campuran katalis inilah dehidrogenasi butana terjadi. Persamaan reaksi dianggap di sekolah dalam kursus organikkimia.
Dalam kasus peningkatan suhu, percepatan proses kimia diamati. Tetapi pada saat yang sama, selektivitas proses juga menurun, dan lapisan kokas diendapkan pada katalis. Selain itu, di sekolah menengah, tugas berikut sering ditawarkan: tulis persamaan untuk reaksi dehidrogenasi butana, pembakaran etana. Proses ini tidak melibatkan kesulitan tertentu.
Tulis persamaan untuk reaksi dehidrogenasi, dan Anda akan memahami bahwa reaksi ini berlangsung dalam dua arah yang saling berlawanan. Untuk satu liter volume akselerator reaksi, ada sekitar 1000 liter butana dalam bentuk gas per jam, begitulah dehidrogenasi butana terjadi. Reaksi penggabungan butena tak jenuh dengan hidrogen adalah proses kebalikan dari dehidrogenasi butana normal. Hasil butilena dalam reaksi langsung rata-rata 50 persen. Sekitar 90 kilogram butilena terbentuk dari 100 kilogram alkana awal setelah dehidrogenasi jika proses dilakukan pada tekanan atmosfer dan suhu sekitar 60 derajat.
Bahan baku untuk produksi
Mari kita lihat lebih dekat dehidrogenasi butana. Persamaan proses didasarkan pada penggunaan bahan baku (campuran gas) yang terbentuk selama penyulingan minyak. Pada tahap awal, fraksi butana dimurnikan secara menyeluruh dari pentena dan isobutena, yang mengganggu jalannya normal reaksi dehidrogenasi.
Bagaimana butana terdehidrogenasi? Persamaan untuk proses ini melibatkan beberapa langkah. Setelah pemurnian, dehidrogenasi yang dimurnikanbutena menjadi butadiena 1, 3. Konsentrat yang mengandung empat atom karbon, yang diperoleh dalam kasus dehidrogenasi katalitik n-butana, mengandung butena-1, n-butana, dan butena-2.
Cukup bermasalah untuk melakukan pemisahan campuran yang ideal. Dengan menggunakan distilasi ekstraktif dan fraksional dengan pelarut, pemisahan seperti itu dapat dilakukan, dan efisiensi pemisahan ini dapat ditingkatkan.
Saat melakukan distilasi fraksional pada peralatan dengan kapasitas pemisahan yang besar, butana normal dapat dipisahkan sepenuhnya dari butena-1, serta butena-2.
Dari sudut pandang ekonomi, proses dehidrogenasi butana menjadi hidrokarbon tak jenuh dianggap sebagai produksi yang murah. Teknologi ini memungkinkan untuk memperoleh bensin motor, serta berbagai macam produk kimia.
Secara umum, proses ini dilakukan hanya di daerah yang membutuhkan alkena tak jenuh, dan butana memiliki biaya rendah. Karena pengurangan biaya dan peningkatan prosedur dehidrogenasi butana, ruang lingkup penggunaan diolefin dan monolefin telah berkembang secara signifikan.
Prosedur dehidrogenasi butana dilakukan dalam satu atau dua tahap, ada pengembalian bahan baku yang tidak bereaksi ke reaktor. Untuk pertama kalinya di Uni Soviet, dehidrogenasi butana dilakukan dalam unggun katalis.
Sifat kimia butana
Selain proses polimerisasi, butana memiliki reaksi pembakaran. Etana, propana, lainnyaAda cukup banyak perwakilan dari hidrokarbon jenuh dalam gas alam, sehingga merupakan bahan baku untuk semua transformasi, termasuk pembakaran.
Dalam butana, atom karbon berada dalam keadaan hibrid sp3, jadi semua ikatan adalah tunggal, sederhana. Struktur ini (bentuk tetrahedral) menentukan sifat kimia butana.
Tidak dapat melakukan reaksi adisi, hanya ditandai dengan proses isomerisasi, substitusi, dehidrogenasi.
Substitusi dengan molekul halogen diatomik dilakukan menurut mekanisme radikal, dan kondisi yang agak parah (iradiasi ultraviolet) diperlukan untuk pelaksanaan interaksi kimia ini. Dari semua sifat butana, pembakarannya, disertai dengan pelepasan panas dalam jumlah yang cukup, sangat penting secara praktis. Selain itu, proses dehidrogenasi hidrokarbon jenuh sangat penting untuk produksi.
Spesifikasi dehidrogenasi
Prosedur dehidrogenasi butana dilakukan dalam reaktor tubular dengan pemanasan eksternal pada katalis tetap. Dalam hal ini, hasil butilena meningkat, otomatisasi produksi disederhanakan.
Di antara keuntungan utama dari proses ini adalah konsumsi katalis minimum. Di antara kekurangannya, konsumsi baja paduan yang signifikan, investasi modal yang tinggi dicatat. Selain itu, dehidrasi katalitik butana melibatkan penggunaan sejumlah besar unit, karena produktivitasnya rendah.
Produksi memiliki produktivitas rendah, jadisebagai bagian dari reaktor difokuskan pada dehidrogenasi, dan bagian kedua didasarkan pada regenerasi. Selain itu, banyaknya jumlah karyawan di bagian produksi juga dianggap sebagai kelemahan dari rantai teknologi ini. Harus diingat bahwa reaksi adalah endotermik, sehingga proses berlangsung pada suhu tinggi, dengan adanya zat inert.
Tetapi dalam situasi seperti itu ada risiko kecelakaan. Ini dimungkinkan jika segel pada peralatan rusak. Udara yang masuk ke reaktor, ketika dicampur dengan hidrokarbon, membentuk campuran yang mudah meledak. Untuk mencegah situasi seperti itu, kesetimbangan kimia digeser ke kanan dengan memasukkan uap air ke dalam campuran reaksi.
Varian proses satu langkah
Misalnya, dalam pelajaran kimia organik, tugas berikut ditawarkan: tulis persamaan untuk reaksi dehidrogenasi butana. Untuk mengatasi tugas seperti itu, cukup mengingat sifat kimia dasar hidrokarbon dari kelas hidrokarbon jenuh. Mari kita menganalisis fitur memperoleh butadiena dengan proses satu tahap dehidrogenasi butana.
Baterai dehidrogenasi butana mencakup beberapa reaktor terpisah, jumlahnya tergantung pada siklus operasi, serta pada volume bagian. Pada dasarnya, lima hingga delapan reaktor disertakan dalam baterai.
Proses dehidrogenasi dan regenerasi 5-9 menit, tahap steam blowing 5-20 menit.
Karena fakta bahwa dehidrogenasibutana dilakukan dalam lapisan yang terus bergerak, prosesnya stabil. Hal ini berkontribusi pada peningkatan kinerja operasional produksi, peningkatan produktivitas reaktor.
Proses dehidrogenasi satu tahap n-butana dilakukan pada tekanan rendah (hingga 0,72 MPa), pada suhu yang lebih tinggi dari yang digunakan untuk produksi yang dilakukan pada katalis aluminium-kromium.
Karena teknologinya melibatkan penggunaan reaktor tipe regeneratif, penggunaan uap tidak termasuk. Selain butadiena, butena terbentuk dalam campuran, mereka dimasukkan kembali ke dalam campuran reaksi.
Satu tahap dihitung melalui rasio butana dalam gas kontak dengan jumlah mereka dalam muatan reaktor.
Di antara kelebihan metode dehidrogenasi butana ini, kami mencatat skema produksi teknologi yang disederhanakan, penurunan konsumsi bahan baku, serta pengurangan biaya energi listrik untuk proses tersebut.
Parameter negatif dari teknologi ini diwakili oleh periode kontak yang singkat dari komponen yang bereaksi. Otomatisasi canggih diperlukan untuk memperbaiki masalah ini. Bahkan dengan masalah seperti itu, dehidrogenasi butana satu tahap adalah proses yang lebih menguntungkan daripada produksi dua tahap.
Saat mendehidrogenasi butana dalam satu tahap, bahan baku dipanaskan hingga suhu 620 derajat. Campuran dikirim ke reaktor, bersentuhan langsung dengan katalis.
Untuk membuat penghalusan dalam reaktor,kompresor vakum digunakan. Gas kontak meninggalkan reaktor untuk pendinginan, kemudian dikirim ke pemisahan. Setelah siklus dehidrogenasi selesai, bahan baku dipindahkan ke reaktor berikutnya, dan dari reaktor yang telah melewati proses kimia, uap hidrokarbon dihilangkan dengan cara ditiup. Produk dievakuasi dan reaktor digunakan kembali untuk dehidrogenasi butana.
Kesimpulan
Reaksi dehidrogenasi utama butana normal adalah produksi katalitik dari campuran hidrogen dan butena. Selain proses utama, mungkin ada banyak proses sampingan yang secara signifikan memperumit rantai teknologi. Produk yang diperoleh sebagai hasil dehidrogenasi dianggap sebagai bahan baku kimia yang berharga. Permintaan akan produksi inilah yang menjadi alasan utama pencarian rantai teknologi baru untuk konversi hidrokarbon deret pembatas menjadi alkena.
