Қазақша рефераттар

Мұнайхимиялық синтезден көмірсутекті шикізаттарды алу

Мұнайхимиялық синтездің шикізаттық базасы

Мұнайхимиялық синтезге арналған негізгі шикізат – газ өндіру мен мұнайды өңдеу барысында алынатын әртүрлі көмірсутектер. Олар табиғи және ілеспе газдардың, крекинг және пиролиз газдарының, каталитикалық риформинг газдарының, сондай-ақ табиғи және ілеспе газдардан өндірілетін жеңіл көмірсутектердің, бензин мен газды конденсат құрамының маңызды бөлігі болып табылады. Бұл қоспалар пиролизге шикізат ретінде ерекше құндылыққа ие.

Парафинді, нафтенді және ароматикалық көмірсутектер мұнайдан тікелей алынады немесе фракцияларды өңдеу кезінде бөлінеді. Химиялық өңдеулер үшін мұнайдың орта фракциялары мен ауыр мұнай қалдықтары (мазут) жиі қолданылады.

Сутегі: мұнайхимиядағы стратегиялық шикізат

Мұнайхимиялық синтезде сутегі көп мөлшерде жұмсалады. Ол аммиак пен метанол өндіруде, оксосинтезде және басқа да көптеген процестерде маңызды рөл атқарады.

Бу конверсиясы (метан және гомологтары)

Метанның су буымен конверсиясы нәтижесінде көміртек тотығы мен сутегі түзіледі.

CH4 + H2O → CO + 3H2

Тотықтырғыш конверсия (толық емес жану)

Метанның оттегімен толық емес тотығуы арқылы синтез үшін қажетті газ қоспасы алынады.

CH4 + ½O2 → CO + 2H2

Синтез-газ және балама көздер

Бұл әдістерде сутегімен бірге көміртек тотығы бар қоспа түзіледі; ол синтез-газ деп аталады және көптеген мұнайхимиялық процестердің бастапқы қоспасы ретінде қолданылады.

  • Сутегі суды электролиздеу арқылы да өндіріледі.
  • Сутегінің елеулі мөлшері каталитикалық риформинг газдарында және коксты газда болады; олар бөлініп алынып, синтезде пайдаланылады.

2H2O → 2H2 + O2

Ароматты көмірсутектер

Көмірсутекті шикізаттардан мұнайхимиялық өндіріс үшін аса маңызды ароматты көмірсутектер алынады: бензол, толуол, ксилол, этилбензол, изопропилбензол, нафталин, стирол, метилстирол және басқалары. Олар пластмассалар, еріткіштер, жанармай қоспалары және аралық өнімдер өндірісінде кең қолданылады.

Толуолдың қолданылуы

  • 50–55% дейін – химиялық өңдеулерге (пластмассалар, жарылғыш заттар, бензол және т.б.).
  • 10–15% – еріткіштер ретінде.
  • ~30% – бензин компоненттері ретінде.

Ксилолдың қолданылуы

  • ~35% – еріткіштер ретінде.
  • ~35% – авиациялық бензиндер өндірісінде.
  • 11–12% – екі негізді қышқылдар алу үшін.
  • Қалған бөлігі – өзге мақсаттарға.

Алыну жолдары және нафталин

Ароматты көмірсутектер мұнайдан негізінен каталитикалық риформинг және мұнай шикізатын платформингтеу арқылы алынады. Каталитикалық риформинг ароматты көмірсутектерді де, жоғары октанды бензин компоненттерін де өндіру үшін кеңінен қолданылады.

Бициклды ароматты көмірсутектердің ішінде нафталин ерекше орын алады. Алайда бастапқы қоспада метил-, диметил-, триметилнафталиндер және басқа да гомологтар кездесетіндіктен, нафталинді белгілі фракциялардан (шамамен 200–255°C) катализдік әдіспен немесе гомологтарды термиялық гидродеалкилдеу арқылы бөледі.

Термиялық процесс әдетте арнайы катализаторсыз 700–720°C температурада және 40–50 атм қысымда жүргізіледі.

Парафинді көмірсутектер

Мұнайхимиялық синтезде сұйық және қатты парафинді көмірсутектер де шикізат ретінде кеңінен пайдаланылады. Жеңіл қайнайтын парафиндер газоконденсатты бензиндерден және мұнайдың жеңіл фракцияларынан алынады (мысалы, н-пентан, изопентан, гексан және т.б.).

Жеңіл парафиндер

  • Изопентан – изопрен өндіруде қолданылады.
  • Жеңіл парафиндер сірке қышқылын алу мақсатындағы тотығу процестерінде қолданылады.

Орта және ауыр парафиндер

  • C10–C20 (200–350°C) – дизель фракцияларынан алынады; синтетикалық майлы спирттер, қышқылдар, синтетикалық жуғыш заттар өндірісінде пайдаланылады.
  • C20–C40 қатты парафиндер – 300–400°C және 400–500°C фракцияларын депарафинизациялау арқылы алынады; карбон қышқылдары, α-олефиндер (парафин крекингі арқылы) және басқа да өнімдер үшін шикізат болады.

Олефинді көмірсутектер және диендер

Химиялық шикізаттың тағы бір маңызды тобы – сұйық олефиндер. Олардың ішінде α-олефиндер парафиндерді крекингілеу арқылы немесе этиленді Циглер–Натта катализаторларында полимерлеу нәтижесінде (төмен молекулалы полимерлер түзе отырып) алынады. Ал тармақталған олефиндер пропилен мен бутиленді фосфорлы катализаторлар қатысында полимерлеу арқылы өндіріледі.

Қолданылуы

  • Сұйық α-олефиндер синтетикалық жуғыш заттар мен полиолефиндер алу үшін қолданылады.
  • Олефиндердің полимерлері (димерлер, тримерлер, сондай-ақ пропилен мен бутилен тетрамерлері) оксосинтез өнімдерін (спирттер, альдегидтер) және синтетикалық жуғыш заттарды өндіруде пайдаланылады.

Пиролиз өнімдеріндегі диенді көмірсутектер

Сұйық шикізаттарды пиролиздеу өнімдерінде (бензин, керосин және газдар) 650–750°C шамасында қыздырғанда, әдетте 2–3% диенді көмірсутектер түзіледі. Олардың қатарына циклопентадиен, метилциклопентадиен, 1,3-пентадиен (пиперилен) және изопрен жатады.

Циклопентадиенді осы фракциядан бірнеше саты арқылы алады:

  • Алдымен бастапқы фракцияда 100°C шамасында циклопентадиен термиялық димерленеді, димері төмен қысымда айдау арқылы бөлінеді.
  • Кейін димер 250–260°C температурада деполимеризацияланып, циклопентадиен алынады.

Циклопентадиен бағалы ядрохимикаттар, бензиндерге арналған антидетонаторлар (мысалы, трикарбонилциклопентадиенил марганец, ЦТМ) және ферроцен өндірісінде қолданылады.

Нафтендер

Маңызды мұнайхимиялық шикізаттардың қатарына нафтенді көмірсутектер – метилциклопентан және циклогексан жатады.

Циклогександы алу

Циклогександы бензолды гидрлеу арқылы алады. Процесс әдетте никель катализаторлары қатысында 30–40 атм қысымда және 250–290°C температурада жүргізіледі.