Көмірсутекті шикізатты алудың арнайы әдістері

Соңғы жылдары мұнай қорының дүниежүзілік таусылуы себебінен химиялық өнеркәсіптер, соның ішінде n -парафиндер мен ароматты көмірсутектер (бензол, толуол, ксилол) үшін энергия шикізат қорлары мәселесі туындап отыр.

1955 жылға дейін бензолдың негізгі көзі коксохимиялық өнеркәсіп болды, егер 30 жыл бұрын дүниежүзілік нарықта коксохимиялық бензолдың үлесі 62% болса, қазіргі кезде ол 8% ғана болды. Шамамен 1960 жылға дейін бензолдағы қажеттiктерi көбiнесе оның каталитикалық реформинг және крекинг жанармайларынан шығару есебiнен алды, сонымен қатар бензиннің пиролизімен алынған этиленнің қосымша өнімдерінен алынатын бензолдың біршама мөлшері. Қазіргі кезде бензолдың өндiрiсiнiң өсуi мұнай зауыт фракцияларынан тiкелей шығарудан баяулады.

Бензол және басқа да химиялық өнімдер өндірісінде толуолдың негізгі роль атқаратынына қарамастан, мұнай шикізатынан шығатын барлық толуолдың 33% жоғарысы әлі де бензиннің жоғарыоктанды компоненті ретінде қолданылады. Дәл осылай ксилолдарды да айтуға болады. 1966 жылға дейін ксилолдарды химиялық қайта өндеу жалпы қолданудың 25% құрады (қалғаны толығымен бензиннің жоғарыоктанды компоненті ретінде қолданылды). Соңғы кездері екі компоненттің әсерінен бұл құрылыс тез арада өзгерді. Яғни, терефтальді қышқыл өндірісі үшін n-ксилол қолданысының өсуі мен фтальді ангидритті тотықтырып алу үшін о -ксилол қолданысының өсуі. Сондықтан мұнай завод фракциялары қорын шектеумен ароматты көмірсутектерді алудың негізгі әдісі каталитикалық риформинг, бірінші ретте парафиндер риформингі болып табылады. 1985 жылы алдыңғы капитал елдерде ароматты көмірсутектерді пайдалану мынаны құрады (млн.т/жыл): АҚШ – 9,4; Европада – 7,3; Японияда – 4,8.

Парафинді шикізаттар үшін де сұрақ туады – басты мақсатта сұйық және қатты, қалыпты құрылысты, көміртегі атомдары саны 9-дан 40-қа дейінгі халық шаруашылығының барлық бағытында қолданылатын парафиндер. Мұндай парафиндерді қолданатын ірі қолданушылар мұнайхимиялық өнеркәсіптер болып табылады. Мұндай парафиндер шикізат ретінде синтетикалық майлы қышқылдар (СМҚ), жоғары майлы спирттер (ЖМС), хлорланған парафиндер, α-олефиндер өндірісінде қолданылады. Парафиндердің көп мөлшері арзанқол материалдарға және қағаздар мен картондарды желімдеуге, шамдарды дайындауға, сіріңке материалына, ірімшік, жемістер мен көкөністер жабындарына, тоқыма және талшық өндеуге шығындалады. Парафиндерді медицинада және косметикада, оқшаулау таспалары, сия мен көшірме қағаздары өндірісінде және резинотехникалық пен электротехникалық өнеркәсіптерде қолданады. n - парафиндерді ірі қолданущылардың бірі ақуыз-дәруменді концентраттар (АДК) өндірісі болып табылады. Ол дүние жүзі бойынша жылына 90 млн жоғары, ал 1990 жылдары АДК өндірісі жылына 145млн.т құрайды. Көмірсутектерге тапшылық және бағаның өсуі бұл саланың дамуына әкеледі. Мұнда шикізаттың негізгі түрі мұнайдың керосинді-газойль фракциясы және одан бөлінетін n -парафиндер болып табылады.

Басқа жағынан отын ретінде n -парафиндердің белгілі бір мөлшері бар керосин және керосинді-газойльді фракцияларды қолданатын дизельді қозғалтқышы бар авиациялық және автотракторлық техниканың дамуы шикізаттың соңғы бұл түрінің шығуының дәрежесін шектейді.

Сондықтан қазіргі уақытта көмірсутек шикізатын алудың синтетикалық әдістері үлкен практикалық қызығушылық табады.

Синтетикалық парафиндерді алу

Синтетикалық парафиндерді газ-синтезі деп аталатын СО және Н₂–ден алады. Бұл каталитикалық процесс, және ол қолданылатын катализаторға тәуелді 160-320°C температура мен 0,1-30 МПа қысымда жүргізіледі.

Синтез өнімдері құрамы, шығысы және процестің технологиялық дайындалуы мәнді мөлшерде синтез шартына тәуелді болып келеді. Процесс стационарлы қалай жүрсе, солай катализатордың қайнаған қабатында жүреді. СО және Н₂-ден көмірсутектердің синтез процесі катализаторлары никель, темір, кобальт, рутений, родий және VIII топшасының металдары әртүрлі қоспалар негізінде дайындалады. Атмосфералық қысымда кобальтты катализатор қатысында жүретін синтез өнімінің орташа құрамы төменде көрсетілген (г/м³): С₁−С₂−20,0−22,4; С₃−С₄−20,0−22,3; С₅−С₁₀−57,0−63,3; С₁₀−С₁₈−46,0−50,0; С₁₈ жоғары −11,0−12,7.

Синтез процесінде көбінесе қалыпты құрылысты көмірсутектер түзіледі. Мысалы, С₅−С₈ фракциясы мынаны құрайды (%):

Синтез процесінде парафиндермен қатар олефиндерде түзіледі. Олефиндердің шығысына газ-синтезі құрамды катализатор қатысында қысым үлкен әсер етеді. Сонымен қатар, фракцияның қайнау температурасы өскен сайын ондағы олефиндер құрамы азаяды. Олефиндер көбіне қос байланысты β- және γ-орналасып келеді. Олефиндер арасында әртүрлі орналасқан қос байланыс қатынасы С₆−С₈ фракциясы төменде берілген:

Қазіргі уақытта СО және Н₂–ден әртүрлі қосылыстар синтезі өте маңызды мәнді алады.

 

Бақылау сұрақтары

1. Көмірсутекті шикізаттары құрамын анықтау.

2. Мұнай,газ және қатты түрдегі шикізаттарды өңдеу процестерін ата.

3. Өңдеуге дайындау тәсілдері қандай

4. Процес нәтижесінде өндірілетін өнімдерді ата.

5. Өндірісте тиімді қолданылатын процестер қандай.

 

Глоссарий: физикалық бөлу тәсілі, ректификация, конденсат, парафиндер, азетропты және экстрактивті айдау, олефиндер, синтетикалық фракция, ароматты көмірсутектер.

 

Әдебиеттер:

1. Капкин В.А., Савинецкая Г.А., Чапурин В.И. Технология органического синтеза. М.:Химия,1987

2. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.:Химия,1975