75
1. Çoxtonnajlı sənaye qurgularında əsasən katalizator kimi istifadə olunan fosforlu-
turş katalizatorların iştirakı ilə gedən proseslərdə olefinlərin protonlaşması nəticəsində
katalizatorun səthində karbokation əmələ gəlir ki, bu da yüksək temperaturda su ilə
reaksiyaya girib spirtə çevrilir. Məhlullarda olduğu kimi həm də karbokationun
spirtlərlə təsiri sadə efirlərin, olefinlərlə təsiri isə polimerlərin əmələ gəlməsinə səbəb
olur.
2. Birbaşa hidratasiya prosesində olefinlərin reaksiya qabiliyyəti sulfat turşusunun
iştirakı ilə gedən hidratasiya prosesindəki ardıcıllıqla dəyişir: olefinlərin reaksiya
qabiliyyəti onların əsaslılığının artması ilə artır, məsələn, izobutilenin hidratasiyası
propilenə nəzərən təqribən 8000 dəfə tez, propilenin hidratasiyası isə etileninkinə
nəzərən 8000 dəfə tez baş verir. Olefinlərin polimerləşmə qabiliyyəti də həmin qayda
ilə dəyişir.
Qeyd etdiyimiz kimi birbaşa hidratasiya prosesinin katalizatoru kimi yüksək
temperatur və təzyiq şərayitində sulfat və ya ortofosfat turşularının duru (10-30%)
məhlullarından istifadə oluna bilər. Başqa sözlə bu turşuların daha aqressiv olduğu
mühitdən istifadə olunur. Hal-hazırda korroziyaya qarşı mübarizədə yüksək
nailiyyətlərin əldə olunması nəticəsində bu hidratasiya üsulu sözsüz ki, xüsusi tədqiq
olunmağa layiqdir.
Bərk katalizatorlar – adətən ortofosfat turşusu və onun duzlarının alümosilikat,
silikagel, pemza və sair. kimi daşıyıcıların üzərinə hopdurulması ilə hazırlanır;
optofosfat turşusunun xeyli hissəsi (35% -ə qədəri) sərbəst halda olur. Posforlu-turşu
katalizatorlarının iştirakilə hidratasiya proseslərinin çatışmayan cəhəti aparatların
güclü korroziyaya uğraması və reaksiyanın qaz qarışığı axını ilə buxar halında olan
turşunun aparılmasıdır. Prosesi aparmaq üçün müxtəlif əlavələrlə aktivləşdirilmiş
metal oksidləri (məsələn, AICI
3
, W
2
O
3
, TiO
2
və sair.) əsasında hazırlanmış uçucu
olmayan katalizatorlardan da istifadə olunur. Ali olefinlərin hidratasiyası zamanı isə
iondəyişmə qətranları daha effektivdir.
76
Eyni bərabər şəraitdə bərk katalizatorların iştirakı ilə aparılan proseslər maye
katalizatorlarla aparılan proseslərə nəzərən xeyli yavaş gedir, lakin bu halda korroziya
xeyli azalır, bəzən isə heç olmur. Temperaturu artirmaqla reaksiya sürətini artırmaq
olar, lakin bu zaman spirtin çıxımı azalır və əlavə reaksiyaların (efirlər, polimerlər və
sair.) çıxımı isə artmış olur. Hal-hazırda ən çox tədqiq olunan və mövcud sənaye
qurğularında tətbiq olunan qaz fazada aparılan hidratasiya prosesləridir:
CH
2
= CH
2
qaz
+ H
2
O
qaz
→
C
2
H
5
OH
qaz
,
∆
H =
−
41868 kcoul/mol
Bu ekzotermiki proses həcmin azalması ilə gedir, odur ki, temperaturun və
təzyiqin azalması etanolun tarazlıq çıxımının artmasına səbəb olur. Cədvəl 3.1-də
etilen və su buxarının ekvimolyar qarışıqları üçün müxtəlif temperatur və təzyiqlərdə
etanolun tarazlıq çıxımları göstərilmişdir.
Cədvəl 3.1
Etilen və su buxarının ekvimolyar qarışığı üçün etanolun tarazlıq çıxımı.
Temperatura ,
o
C
Etanolun tarazlıq çıxımı , % ilə
0,5 MPa
0,8 MPa
1,0 Mpa
1,5 MPa
150
53,0
65,0
67,0
74,0
200
30,5
38,7
45,0
54,0
250
14,1
21,4
20,0
35,0
270
-
16,3
-
-
300
6,7
10,3
12,5
18,3
350
3,5
5,6
7,0
12,2
Atmosfer və ya ona yaxın olan təzyiqlərdə etanolun tarazlıq çıxımı bir-birinə
çox yaxındır, məsələn, atmosfer təzyiqində və 150
0
C temperaturunda etanolun çıxımı
ancaq 0,4% olur. Bu şəraitdə və fosforlu-turşu katalizatorlarının iştirakı ilə
reaksiyanın sürəti o qədər aşağıdır ki, bu da sənaye qurğuları üçün münasib hesab
77
olunmur. Prosesin əsas texnoloji parametrlərini müəyyən etmək üçün 2 fiziki-kimyəvi
faktora fikir vermək lazımdır. Bu hər şeydən əvvəl prosesin temperaturunu müəyyən
etmək üçün həlledici əhəmiyyət kəsb edən katalizatorun aktivliyidir. Məlumdur ki,
hal-hazırda geniş istifadə olunan fosforlu-turşu katalizatorlarının aktivliyi yüksək
deyil, ancaq 280 – 300
0
C-də onun sənaye miqyasında istifadəsi məqbul hesab oluna
bilər . Bundan yüksək temperaturlarda isə etilenin polimerləşməsi, efirin sürətlə
ə
mələgəlməsi və sair kimi əlavə reaksiyaların baş verməsi artır. Bu buxar fazada
gedən hidratasiya prosesində digər faktor isə prosesin təzyiqini müəyyən etmək üçün
həlledici rol oynayan, etilenə nəzərən xeyli az olan suyun uçuculuğudur. Suyun
uçuculuğu isə eyni bərabər şəraitdə su buxarının parsial təzyiqindən asılıdır, yəni o da
temperaturdan asılıdır.
Beləliklə, prosesin həm sürətini həm də ümumi təzyiqini, deməli etilenin
konversiyasını və digər göstəriciləri də müəyyən etmək üçün temperatur mühüm
parametr hesab olunur.
3.4. Alçaq molekullu olefinlərin birbaşa
hidratasiyasının texnologiyası
Etilenin birbaşa hidratasiya prosesini həyata keçirmək üçün sənaye miqyasında bir
neçə texnoloji sxemlərdən istifadə olunur. Yeni ekoloji təhlükəsiz etanol sintezi üçün
təklif olunan texnoloji sxemin mövcud olan qurğulardan əsas fərqləri aşağıdakılardır:
1.Yüksək təzyiq buxarından istifadə olunmaması, onun resikl suyu və buxar
kondensatı ilə əvəz edilməsi;
2. Bütün xammalın bir axında qızdırılması, qızdırılmanın son mərhələsində alovla
qızdırılmanın tərbiq olunması;
3. Reaksiya qarışıgının soyutma və neytrallaşma sxeminin dəyişməsi ilə yüksək
potensiallı istiliyin utilizasiya olunması;
Dostları ilə paylaş: |