
- •Студенттің пәндік оқу-әдістемелік кешені
- •Алматы 2012
- •© Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті
- •1 Пәннің оқу бағдарламасы - Syllabus
- •1.1 Оқытушылар туралы мәліметтер:
- •1.2 Пән туралы мәліметтер:
- •Оқу жоспарынан көшірме
- •1.5 Пәннің қысқаша мазмұны:
- •1.6 Тапсырмалардың тізімі мен түрлері және оларды орындау кестесі
- •Тапсырмалардың түрлері және оларды орындау кестесі
- •1.7 Әдебиеттер тізімі
- •1.8 Білімдерді бақылау және бағалау
- •Бақылау түрлеріне қарай рейтингтік балдарды бөлу
- •«Мұнайхимиялық кешеннің негізгі көмірсутек шикізаты – ароматты көмірсутектер өндірісі» пәні бойынша бақылаудың барлық түрлерін өткізудің күнтізбелік кестесі
- •Студенттердің білімдерін бағалау
- •Модульдар мен аралық аттестация бойынша бақылау жүргізуге арналған сұрақтардың тізімі
- •1 Модуль бойынша бақылау жүргізуге арналған сұрақтар:
- •2 Модуль бойынша бақылау жүргізуге арналған сұрақтар:
- •2 Негізгі таратылатын материалдар мазмұны
- •Курстың тақырыптық жоспары
- •Дәрістік сабақтың конспектілері
- •Ароматты көмірсутектердің қайнау және балқу температуралары
- •Ароматты көмірсутектердің бу қысымын есептеуге арналған тұрақтылар
- •Кейбір ароматты көмірсутектердің тұтану температуралары және буының ауамен жарылғыш қоспа түзу шегі
- •Сурет 1. Бензолды қолданудың негізгі бағыттары.
- •Сурет 2. Катализатордың қозғалмалы қабаты бар бензинді каталитикалық риформинглеу қондырғысының схемасы
- •Пиролиз бензині, риформат және шикі бензол өнімдерінің типтік құрамы
- •Ароматты көмірсутектерді әр түрлі еріткіштермен экстракциялау процесінің негізгі көрсеткіштері
- •Арендерді бөліп алу үшін қолданылатын экстрагенттердің физика-химиялық қасиеттері
- •Сурет 3. Бензинді каталитикалық риформинглеу қондырғысында ароматты көмірсутектерді сұйық фазада экстракциялау блогының технологиялық схемасы.
- •Каталитикалық риформинг процесінде бөлінетін арендердің сипаттамалары
- •Ароматты көмірсутектер фракциясы Сурет 4. «Uhde» фирмасының ароматты көмірсутектерді экстрактивті дистилдеу қондырғысының схемасы
- •Каталитикалық риформинг риформаты
- •Сурет 5. Риформатты селективті гидрлеу блогы бар «Морфилейн» қондырғысында арендерді экстрактивті дистилдеу схемасы
- •Сурет 6. М-ксилолды hf-bf3 қоспасымен экстракциялап бөліп алудың принципиалды схемасы
- •Сурет 7. Кристалдау әдісі арқылы п-ксилол алудың принципиалды схемасы
- •Сурет 8. П-ксилолды бөліп алудың адсорбциялық «Парекс» процесінің принципиалды схемасы
- •Сурет 9. Изомерлеу процесімен бірлескен ксилол фракциясын бөлудің технологиялық схемасы
- •– Этилбензолды айыру бағанасы; 2 – о-ксилолды бөлу бағанасы;
- •"Parex - Isomar" кешенінің типтік материалдық балансы
- •Сурет 10. Толуолды каталитикалық гидродеалкилдеу әдісінің принципиалды схемасы
- •Сурет 11. Толуол мен с8 арендерін термиялық гидродеалкилдеу технологиясының схемасы
- •Толуолды диспропорционирлеу мен гидродеалкилдеу процестерінің салыстырмалы сипаттамалары
- •Сурет 12. "Mobil Oil Corp" әдісі бойынша толуолды диспропорционирлеу процесінің принципиалды технологиялық схемасы
- •Сурет 13. "Trans Plus" процесінің принципиалды технологиялық схемасы
- •Сурет 14. "Detol" процесінің принципиалды технологиялық схемасы
- •"Detol" процесі шикізатының және өнімдерінің типтік құрамы
- •С9 арендердің физика-химиялық сипаттамалары
- •Құрамы с10 болатын арендердің физика-химиялық қасиеттері
- •Сурет 15. Дуролды екі сатылы экстрактілі кристалдау әдісімен бөліп алу және тазалаудың принципиалды схемасы
- •Сурет 16. Бензолды қолданудың негізгі бағыттары.
- •Сурет 17. Этилбензолды "Monsanto Co""Lummus Crest Inc." әдісімен алу процесінің принципиалды технологиялық схемасы.
- •Сурет 18. "Lummus /"Unocal"-"uop" процесінің технологиялық схемасы.
- •Сурет 19. Бензолды сұйық фазада гидрлеу арқылы циклогексан алу процесінің принципиалды технологиялық схемасы.
- •Мұнай бензолының сапасына қойылатын негізгі талаптар (мест 9572-77)
- •Сурет 20. Суды ароматты көмірсутектерден азеотропты тазалаудың принципиалды схемасы.
- •Әлемнің жекелеген елдеріндегі бензол өндірісі, (мың т.)
- •1999 Жылғы толуол өндірісінің қуаттылығы мен оны тұтыну ауқымы
- •Мұнай-газ өңдеу мен мұнайхимияның негізгі процестерін жіктеу схемасы
- •Сурет 21. Жылуалмастырғыш аппараттар.
- •Сурет 22. Құбырлы реакторлар.
- •Сурет 23. Бағаналы реакторлар.
- •Сурет 24. Реакциялық камералар.
- •Тәжірибелік сабақтар
- •2.4 Оқытушының жетекшілігімен орындалатын студенттердің өзіндік жұмыстары бойынша өткізілетін сабақтардың жоспары (соөж)
- •2.5 Студенттердің өзіндік жұмыстары бойынша сабақ жоспары (сөж)
- •Өзін-өзі тексеруге арналған тест сұрақтары
- •Тест сұрақтарының жауаптары
- •Курс бойынша емтихан сұрақтарының тізімі
- •Глоссарий
- •Мазмұны
- •Студенттің пәндік
- •Селенова Багадат Саматқызы Матаева Зайра Тоқтарбекқызы
Сурет 15. Дуролды екі сатылы экстрактілі кристалдау әдісімен бөліп алу және тазалаудың принципиалды схемасы
1 – кристаллизаторлар; 2 – I-сатының центрифугасы; 3 – II-сатының центрифугасы; 4 – толуолды ІІ-сатының «маточный» ерітіндісінен бөлуге арналған ректификациялық бағана; 5 – толуолды дуролдан бөлуге арналған ректификациялық бағана;
а – шикізат; б – ІІ-сатының «маточный» ерітіндісімен суытылған шикізат қоспасы; в – І-сатының тұнбасы; г – II-сатының кристалдану шикізаты;
д – І-сатының «маточный» ерітіндісі; е – ІІ-сатының тұнбасы;
ж – ІІ-сатының «маточный» ерітіндісі; з – толуол; и – толуолды бөліп алғаннан кейінгі ІІ-сатының «маточный» ерітіндісі; к – дурол.
І-сатының «маточный» ерітіндісінің құрамында көп мөлшерде изодурол болады. Оны дурол өндіру үшін изомерлеуге немесе еріткіш ретінде қолдануға болады. Еріткішті бөліп алғаннан кейінгі ІІ-сатының «маточный» ерітіндісі кристалданудың І-сатысына қайта оралады. Кристалданудың ІІ-сатысының қатты өнімі балқытылады және сұйық күйінде ректификацияға беріледі. Бұл жерде таза дуролдан еріткіштің қалдығы айдалады.
Тауарлық дуролдың сапасы жоғары: кристалдану температурасы 78,80С, құрамындағы негізгі заттың мөлшері 90% және одан жоғары. Кристалдануға түсетін дуролдың шығымы 89%-ға жетеді. Дуролдың шығымы І-сатының «маточный» ерітіндісін изомерлегенде артатындығы байқалды.
Мұнай мен көмірді өңдеудің өндірістік процестерінен дуролды бөліп алумен қатар оны синтездеу әдістері де жасалды. Шикізат ретінде қол жетімді ресурстары айтарлықтай жоғары екі- және үшметилбензолдар қолданылады. Дуролды синтездеу технологиясының ішінде ксилолдар немесе үшметилбензолдарды метилдеу, сонымен қатар псевдокумолды формальдегидпен конденсациялау арқылы дипсевдокумилметан алып, оны әрі қарай псевдокумол мен дуролға гидрокрекинглеу процестері жақсы зерттелген.
Нафталин – фталь ангидридін алуда қолданылатын дәстүрлі шикізат. Нафталинді тас көмір шайырынан бөліп алады. Техникалық коксхимиялық нафталиннің негізгі қоспасы – тионафтен. Өндірістің көптеген салаларына құрамында 1%-дан төмен күкіртті қосылыстар бар нафталин қажет. Көптеген жағдайларда бұл талаптарды каталитикалық риформинг дистиллятын гидрогенизациялық деалкилдеу жолымен алынған мұнай нафталині қанағаттандырады. Ол тионафтен мен басқа да күкіртті қосылыстардан босатылған және химиялық таза нафталин. Бірақ, мұнай нафталинінің бағасы коксхимиялық нафталин бағасымен салыстырғанда анағұрлым жоғары.
Тас көмір шайырын ректификациялау арқылы мынадай фракцияларды бөліп алады: «шикі» бензолмен бірге өңделетін жеңіл май (80-1600С) фракциясы; фенол фракциясы (165-2100С); нафталин фракциясы (216-2300С); сіңіргіш фракция (235-3000С); антрацен фракциялары: біріншісі (280-3600С) және одан жоғары температурада қайнайтын екінші фракция.
Нафталин фракциясында оның тас көмір шайырындағы ресурстарына қарағанда 80-85% нафталин концентрленеді.
Техникалық нафталинді нафталин фракциясынан престеу немесе дистилдеу сияқты кристалдау әдістерімен бөліп алады.
Нафталинді тионафтеннен тазалаудың екі бағыты бар: нафталиннен бос тионафтенді бөліп алып, оны әрі қарай пайдалану немесе тионафтенді нафталиннен физикалық қасиеттері бойынша ерекшеленетін және одан оңай бөлінетін қосылысқа айналдыру.
Техникалық нафталинді тазалаудың кең тараған әдістерінің бірі әр түрлі нұсқада күкірт қышқылымен тазалау әдісі. Процестердің химизмін мынадай схема түрінде бейнелеуге болады:
Сульфирлеу, алкилдеу және нафталинді формальдегидпен конденсациялау сияқты реакциялар қатар жүруі мүмкін.
Нафталинді тиофеннен және басқа да күкіртті қосылыстардан тазалаудың ең жақсы әдісі – каталитикалық гидротазалау. Гидрогенизациялық тазалау әдісінің жүру жағдайларын таңдағанда негізгі өнімнің шығынын арттыратын нафталиннің жартылай гидрогенденуі қауіпті екенін ескеру қажет.
Көптеген шет елдік қолдырғыларда нафталинді каталитикалық гидротазалау үшін "Юнион Файнинг" процесі қолданылады. Бұл процестің нәтижесінде 95%-тік техникалық өнімнен 98%-тік нафталин алады, әрі тионафтеннің мөлшері 3,5-тен 0,04%-ке дейін кемиді.
Тазалығы 95-97% болатын нафталинді ректификация арқылы бөліп алудың болашағы зор, бірақ тионафтен-нафталин негізгі екі компоненттің салыстырмалы ұшқыштық коэффициенті жоғары емес болғандықтан (α =1,09) жоғары флегма саны 15-31 жағдайында тиімділігі 55 теориялық тарелка болатын бағана қажет.
Сонымен қатар нафталинді тиофен мен басқа да қоспалардан селективті еріткіштер қолданып тазалау процестерінің болашағы зор. Бұл процестер: экстрактілі кристалдау, экстракция, экстрактілі және азеотропты ректификация.
Полициклді ароматты көмірсутектердің ішінде антрацен, фенантрен және аценафтеннің өндірістік мәні жоғары.
Әдетте полициклді ароматты көмірсутектерді жоғары температуралы тас көмір шайырынан алады. Бұл шикізат полициклді ароматты көмірсутектерді бөліп алу үшін ең керемет шикізат көзі болып есептеледі. Іс жүзінде барлық әдістер осы шикізатты қолдануға негізделген.
Антраценнің әлемдік өндірісі 30 мың тоннаны құрайды. Ол көбінесе бағалы бояғыштар жасауға жұмсалатын антрахинон өндіруде қолданылады.
Тас көмір шайырын тура ректификациялау арқылы полициклді ароматты көмірсутектермен байытылған санаулы фракциялар алу мүмкін емес. Сондықтан мұндай фракцияларды бөліп алу үшін шайырдың күрделі фракцияларын (антраценді, сіңіргіш, пек дистилляттары) алдымен ректификациялайды. Осындай жолмен алынған бір немесе бірнеше байытылған фракцияларды әрі қарай өңдейді. Таза өнімдерді бөліп алу үшін физикалық та, химиялық та әдістер қолданылады.
Тас көмір шайырының бірінші антрацен фракциясынан кристалдау әдісі арқылы бөлініп алынған шикі антраценнің құрамында 25-33% (мас.) аралығында негізгі зат болады. Сонымен қатар, шикі антраценнің құрамында 14-16% (мас.) фенантрен, 24-25% (мас.) карбазол бар.
Экстрактілі кристалдау арқылы ацетоннан әрі қарай құрамында 93-96% (мас.) негізгі зат бар байытылған антрацен алады.
Негізгі әдебиет 2[80-83; 277-285; 300-316], 3[281-312]
Қосымша әдебиет 1[326-335]
Бақылау сұрақтары:
С9-С10 моноциклді арендерді бөліп шығару және алу.
Дуролды бөліп алу және тазалау.
Нафталинді бөліп алу және тазалау.
Антраценді бөліп алу және тазалау.
Дәріс №11. Арендер мен олардың маңызды туындылары өндірісінің өнеркәсіптік процестерінің принципиалды технологиялық схемалары.
Бензол, ксилолдар, полиметилбензолдар және басқа да негізгі ароматты көмірсутектер өндірісінің технологиялық процестері алдыңғы дәрістерде толық баяндалған.
Бұл дәрісте маңызды ароматты көмірсутектерді өңдеудің кейбір өндірістік процестерімен танысамыз.
Химиялық өнеркәсіпте қолданылатын барлық ароматты көмірсутектердің 50% мөлшері бензолдың үлесіне тиесілі. Бензолдың 80%-дан артық мөлшері этилбензол, изопропилбензол (кумол) және циклогексан өндірісіне жұмсалады. Бензолды анилин мен малеин ангидриді өндірісіне тұтынудың жылдам өсуі байқалып отыр. Бензолды қолданудың негізгі бағыттары 16-суретте көрсетілген. Суреттен көріп отырғанымыздай, бензолдың көп мөлшері пластикалық массалар, жасанды талшықтар және жасанды каучук компоненттері өндірісіне жұмсалады.