21Отынның құрлымын өзгертіп, өндеу процестерінің механизмі

Отын – жылу энергиясын алуға қолданылатын жанғыш заттар. Агрегаттық күйіне қарай – қатты, сұйық және газ тәрізді, жаратылысы бойынша – табиғи және жасанды отын деп ажыратылады.

Табиғи огтындарға қазынды көмірлер (антрациттер, тас және қоңыр көмірлер), мұнай, газ, жанғыш сланецтер (тақтатастар), торф, ағаш, өсімдік қалдықтары жатады.

Жасанды отындарға домна пешінің кокстері, мотор отындары, кокстық және генераторлық газдар, т.б. жатады.

Отынды қолданғанда жүретін процестердің табиғаты бойынша отындар екіге бөлінеді: ядролық және химиялық. Химиялық отында энергия – онда жүретін тотығу-тотықсыздану экзотермиялық реакция нәтижесінде бөлінеді.

Қатты отынды гидрогендеу – деструктивті катализдік процесс, 400 – 560⁰С-та, 20 – 70 МПа жүреді.

Отынның органикалық массасындағы молекулааралық және атомаралық байланыстар үзіліп, реакция жүреді:

-көмірдің ЖМҚ деструкциясы және деполимерленуі:

-түзілген алкендердің гидрленуі:

-жоғары алкандардың деструкциясынан алкендердің гидрлену және молекулалық массасы төмен алкандардың түзілуі:

және

-конденсирленген ароматты жүйелердің гидрленуі және циклдің үзілуімен деалкилдеу:

-бесмүшелі циклдің ашылуынан изоалкандардың түзілуі:

22. Кокстыңпайда болу механизмі.

Кокс – қатты қара кеуекті өнім. Құрғақ шихтаның 1 т 650 – 750 кг кокс алынады. Ол металлургияда, газификацияда, кальций карбидінде,химия саласында отын және реагент ретінде қолданылады. Жылуберу қабілеті – 31400 – 33500 кДж/кг. Сапа көрсеткіші: жанғыш және реакциялық қабілетті, құрамындағы күкірт, күлділігі, ылғалдылығы, ұшқыш заттар.

Кокстеу – күрделі екіфазалы эндотермиялық процесс: кокстелетін шикізаттың термофизикалық өзгерісі және органикалық бөлігінің қатысуымен жүретін химиялық реакция. Кокстеу – периодты жұмыс істейтін кокстеу пешінде жүреді. Термофизикалық процесс:

-қабырғадан шихта материалына жылудың берілуі;

- шихта қабаты арқылы пиролиз өнімінің (су буы,ұшқыш заттар) диффузиясы;

- шихтадан осы өнімдердің бөлінуі.

Кокстеу кезінде химиялық өзгеріс екі типті реакция: біріншілік және екіншілік.

Біріншілік реакция:

• - күрделі молекуланың деструкциясы;

• - фенолдану реакциясы;

• - органикалық массаның карбонизациясы;

• - сутек атомының, гидроксил, карбоксил және метоксил топтарының үзілуі.

Екіншілік реакция:

• - алкандардың крекингі:

-алкендердің полимеризациясы:

-нафтендердің дегидрогенизациясы:

-ароматты көмірсутектердің конденсациясы:

-карбендердің түзілуі, одан әрі олардың жартылай кокске және кокске айналуы.

Екіншілік реакция өнімі – күрделі қоспа тура кокс газы (ТКГ).

Көмірді ауасыз өыздырғанда мынадай процестер жүреді:

250 0С дейін коміртектің (II) оксиді, диоксиді, бу бөлінеді

300-350 0С газ фазасында шайыр буы және нитрогенді су бөлінеді

500-550 0С платикалық массаның айырылу процесі жүреді. Жартылай кокс түзіледі

700 0С және одан жоғары температулаларда ұшатын заттардан кокс түзіледі

Коксхимиялық өндірісі кокспен қатар жүздеген химиялық өндірістің шикізатын, жартылай өнімдер және мономерлер өндіріледі. 1т өндірілетін көмірден орта есеппен:

• 700-800кг кокс

• 20-40кг шайыр

• 8-12кг бензол

• 280-340м³ кокс газы

• 2-4кг аммиак

Кокс құрамында күкірттің болуы оның сапасын төмендетеді. Өйткені темір рудаларын балқытқан кезде күкірт болатың құрамына еніп оның сапасын төмендетеді. Судың көбеюі кокстың жылу беру қасиетін азайтады, сондықтан судың мөлшері 5% - дан аспауы қажет. Кокс құрамында 10-11% минералдық заттар болады, олар жанғанда күлге айналады. Мұның құрамы өте күрделі

23-24. Сутекті газ әсерімен жүретін каталитикалық процестердің катализаторларын атаңыз29 сүрақта да ұқсайды қосып жазуға боады=>>

Көп тонналы каталитикалық крекинг процестердің заманауи катализаторлар жоғары температураларда (500 – 800°С) жалған сұйылған немесе қозғалмалы катализатор қабатындағы аппараттарда интенсивті масса және жылу алмасумен жүргізіледі, сонымен қатар жоғары активтілік, талғамдылық және термотұрақтылық қасиетке ие болуы керек және регенерациялық, механикалық және басқа да эксплуатациялық қасиеттері бойынша жоғары талаптарға жауап беру керек. Каталитикалық крекингтің өндірістік катализаторлары көпкомпонентті жүйе болып табылады:

1. матрица (тасымалдағыш);

2. активті компонент – цеолит;

3. қосымша активті және активсіз қоспалардан тұрады.

Крекинг катализаторлар матрицасы тасымалдағыш функциясын орындайды – бетінде негізгі активті компонент – цеолит және көмекші қоспалар, және үлкенмолекулалық бастапқы шикізатты алдын ала крекингілеу әлсіз қышқылдық катализаторда болады. Заманауи каталитикалық крекинг катализаторының матрица материалы ретінде негізінен жоғары беттік көлемі және крекингке ұшырайтын шикізаттың үлкен молекулаларға жетуін қамтамасыз ететін оптималды кеуекті құрылымды синтетикалық аморфты алюмосиликат қолданылады.

Аморфты алюмосликат цеолитқұрамды катализаторларға дейін негігі өндірістік крекинг катлизаторы ретінде қолданылды. Олар алюминий оксиді және кремний оксидінен тұратын қоспалардың әректеттесуі нәтижесінде алынады, мысалы сұйық әйнетктен Na₂O·3SiO₂ және күкірт қышқылды алюминий Al₂(SO₄)₃. Аморфты алюмосиликаттың химиялық құрамы Na₂O(Al₂O₃∙хSiO₂) формуласымен көрсетуге болады. Негізінен өндірістік аморфты алюмосиликатағы алюминий оксидінің құрамы 6 – 30% мас. дейін барады.

Цеолиттер (грек тілінен аударғанда цео – қайнаушы, литос – тас) келесі формуладағы үшөлшемді кристалды құрылымды алюмосиликат болып табылады:

Me_2/nO∙Al₂O₃∙xSiO₂∙yH₂O,

Мұндағы n – Me металының катионының валенттілігі; x – силикатты модуль деп аталатын алюминий және кремний оксидтерінің қатынасы; y – су молінің саны.

а

а

г

б

в

а – тетраедр; б – содалитті клетка; в – суперклетка; г – элементар ұяшық

1 сурет. Фожазит тәрізді цеолиттің құрылымы

Каталитикалық риформинг

Автомобильге арналған жанар-жағармайға қойылатын талаптардың ұлғаюына байланысты жанармайдың тікелей өндіруіндегі оның сапасын (риформинг) арттыру барысы елеулі маңыздылыққа ие болды. Сонымен қатар бұл процесс таза ароматикалық (хош иісті) көмірсутектерді (органикалық синтезге керек өнім) алуға қажетті мүмкіндік туғызады және гидрлеуді өткізуге қажетті сутектің қайнар көзі болады.

Каталитикалық риформинг (хошиістендіру) үлкен көлемді күшейтілген қысымның үлкен көлемді сутектің қатысуымен 5000С температура кезінде атқарылады; бұл жағдай сутектің бөлінуі арқылы және катализаторда қорытқы көмірдің жинақталуы арқылы өтетін хош иісті көмірсутектердің жинақталуындағы кері айналымды реакциялардың өтуін қиындатады. Катализатордың қызметін алюминийдің оксидіне жалатылған платина атқарады; ол бірнеше айлар бойы өзінің активтігін сақтайды, кейін регенерация жолымен қайта алынады. Катализатордың құрамында сондай-ақ хлор бар, ал өнімге активтігін сақтау үшін аз мөлшерде дихлорэтан СlCH2 CH2Cl енгізіледі.

R-86 бейметалл катализатордағы каталитикалық риформинг (платформинг) – мұнай өңдеу саласындағы ең маңызды үрдістердің бірі. Бұл үрдістің автокөлік және әуе құралдарына арналған жоғары октанды бензин өндіруде алатын маңызы ерекше.

Каталитикалық риформинг қондырғысы үш блоктан тұрады:

1. Тіке айдалатын бензинді алдын-ала сутекпен тазарту (нафта).

2. Сутекпен тазартылған бензиннің платформингі (гидрогенизат).

3. Платформатты тұрақтандыру.

Екі ағын бар:

1. шикізат беру.

2. көмірсутекті газ беру

Қондырғы келесідей өнім түрлерін береді:

• тауарлық бензиндердің жоғары октанды компоненті;

• сұйытылған тұрмыстық газ;

• көмірсутекті газ.