Sharipova hakima shavkatovna neft va gaz kondensatlariga asoslangan kimyo sanoati korxonalari

Alkanlarning asosiy reaksiyalari. Alkanlarning yetarli inertligi organik kimyo kursida o`tilgan. Bu yerda biz faqat neft texnologiyasida ishlatiladigan xossa, reaksiyalarni o`rganib chiqamiz. Bular – oksidlanish, termik va termokatalitik o`zgarishlar.

Oksidlash. Alkanlar yuqori bo`lmagan haroratlarda (105-140<sup>0</sup>C) K, Mn katalizatorlarini qo`llab, suyuq fazada sintetik yog` kislotalari aralashmasiga aylantiriladi. Ushbu kislotalardan tashqari suvda eruvchi quyi monokarbon, keto – va dikarbon kislotalar hamda gidroksid kislotalar hosil bo`ladi. Parafinlarni oksidlash orqali oliy yog` spirtlari olish texnologiyasi ishlab chiqilgan. Katalizator sifatida bor (B) birikmalari ishlatiladi. Yuqoriroq haroratda gaz fazada alkanlarni kislorod saqlovchi birikmalar – aldegidlar, ketonlar va kislotalar aralashmasiga aylantirish mumkin.

Suv bug`i bilan konversiyalash. Yuqori haroratda metan suv bug`i bilan reaksiyaga kirishadi: СН₄ + Н₂О  СО + 3Н₂ – Q. Hosil bo`lgan gaz sintez – gaz deb ataladi. Sintez – gaz (CO + nН<sub>2</sub>) olish reaksiyasi endotermik bo`lib, reaksiyani amalga oshirish uchun kerak bo`lgan issiqlik – metanning bir qismini yoqish natijasida hosil qilinadi:

СН₄ + О₂  СО₂ + 2Н₂О + Q

Eslatma: Sintez - gaz ko`mirni yer ostida gazоfikatsiyalash yo`li bilan ham olinadi:

С + О₂  СО₂ + Q;

C + H₂О  СО + 2Н₂

Hosil bo`lgan sintez - gazlar aralashmasi metil spirti olishga, vodorod olishga va gidroformillash reaksiyasi orqali sun'iy benzin olishga va boshqa moddalar olishga ishlatiladi.

Alkanlarning krekingi. 1000⁰C dan yuqorida barcha to’yingan uglevodorodlar uglerod va vodorodga parchalanadi. Bu jarayon arzon vodorod va gaz qurumi (koks) olish usuli sifatida foydalaniladi.

Metan barcha boshqa to’yingan uglevodorodlarga qaraganada qizdirishga bardoshli. U faqat 800⁰C da sezilarli parchalanadi. Metan parchalanishining asosiy mahsuloti atsetilen bo’lib, maxsus sharoitda yaxshi unum bilan hosil bo’ladi. Asetilen bilan bir vaqtda etilen va vodorod ham hosil qiladi:

4CH₄ C₂H₂ + C₂H₄ + 5H₂

Metanni termik parchalab atsetilen olish, atsetilen olinishining eng arzon sanoat usulidir.

Тo’yingan uglevodorodlarning dastlabki parchalanish temperaturasi ularning molekulyar og’irligi va molekulasining tuzilishiga bog’liq.

Murakkab uglevodorodlarning termik parchalanishi sharoitga qarab turlicha boradi. Zanjir qancha uzun va tarmoqlangan bo’lsa, termik parchalanish shuncha oson boradi. Maslalan, propan va butanni bir xil darajada parchalanishiga propanni 700–800⁰C da, butanni esa 650–700⁰C da qizdirish bilan erishiladi. Keyingi gomologlarni parchalanishi yanada pastroq temperaturada boshlanadi. Uglevodorodlarni termik parchalanishida sodir bo’ladigan kimyoviy reaksiyalar kreking (inglizcha to crock so’zidan kelib chiqqan bo’lib, parchalanish demakdir) deb ataladi. Krekingning asosiy jarayonlari uglevodorodlarni degidrogenlanishi va uglerod zanjirini uzilishi bilan boradi. Bir vaqtning o’zida izomerlanish va halqalanish reaksiyalari ham sodir bo’ladi.

Kreking jarayoni 450–500⁰C atrofida olib boriladi. Bunda uglevodorodlarning parchalanishidan turli xil to’yingan va to’yinmagan uglevodorodlar aralashmasi hosil bo’ladi. Bu uglevodorodlarning tarkibi va tuzilishi termik ta’sir sharoitiga (temperatura, bosim va qizdirish muddatiga) bog’liq. Kreking mahsulotlari kimyo sanoatida muhim xom ashyo sanaladi. Shu sababdan uglevodorodlarni krekinglash usuli texnikada keng ishlatiladi.

Neftni oddiy usul bilan haydash orqali undan 25% gacha benzin olinadi. Benzin miqdorini oshirish uchun neft krekinglanadi, ya’ni uning yuqori temperaturada qaynaydigan fraksiyalari (kerosin, solyar moylari, mazut) quyi temperaturada qaynaydigan benzin fraksiyasiga aylantiriladi. Bunda uglerodni uzun zanjirlari uzilib, tarkibda uglerod atomlarining soni C₅ dan C₉ gacha bo’lgan to’yingan, to’yinmagan va siklik uglevodorodlar aralashmasi hosil bo’ladi.

Neftni krekinglash katalizatorlar ishtirokida yoki ularning ishtirokisiz olib boriladi. Neftni katalizatorlar ishtirokida krekinglash katalitik kreking, katalizatorlarsiz krekinglash esa termik kreking deb ataladi.

Katalitik kreking 400–500⁰C va 1,5–2 atm bosimida kislotali katalizatorlar (alyumosilikatlar, tabiiy gillar, AlCl₃, MoS₃, Cr₂O₃ va bosh.) ishtirokida boradi. Neftni krekinglash orqali undagi benzin miqdorini 80% gacha oshirish mumkin. Hozirgi vaqtda dunyo miqyosida ishlab chiqarilayotgan benzinning yarmidan ko’prog’i krekinglash usuli bilan olinadi.

Reaksiya doirasiga katalizatorlar kiritish bilan kreking yo’nalishini kuchli o’zgartirish mumkin. Masalan, to’yingan uglevodorodlar gomologik qatorining yuqori a’zolari qizdirilganda asosan n–tuzilishidagi quyi molekulyar to’yingan va to’yinmagan uglevodorodlar hosil bo’ladi. Agar krekingni katalizator alyuminiy xlorid ishtirokida olib borilsa, izomerlanish jarayoni ketadi, platina ishtirokida esa, aromatik uglevodorodlar hosil bo’ladi.

Binobarin, neftni katalitik krekinglash orqali nafaqat undagi benzin miqdorini oshiriladi, shuningdek, uning sifati yaxshilanadi.

Kreking jarayoni mexanizmi ancha murakkab. Reaksiyaning birinchi mahsuloti erkin radikallardir. Keyinchalik ular o’zaro va boshqa molekulalar bilan ta’sirlashadi. Misol uchun, R – CH₂ – CH₃ uglevodorodni parchalanishini ko’radigan bo’lsak, unda dastlab – CH₃ gruppadan vodorod ajralib chiqadi.

Bu jarayon vaqtida hosil bo’lgan oraliq mahsulot turli o’zgarishlarga uchrashi mumkin, masalan:

R

adikallarni birikishi:
Qayta guruhlanish (disproporsiyalanish):

Shunday qilib, bu jarayonda parchalanishdan tashqari, sintez reaksiyasi ham ketadi.

Alkanlarning termik parchalanishi radikal zanjir mexanizmi bo`yicha ketadi. Odatda neftni qayta ishlashda parafinlarni katalitik degidrirlash hamda neftdan to`g`ridan-to`g`ri haydab olingan distillatlar bug` fazada kreking jarayoni orqali alkenlarga aylantiriladi. Bundan tashqari benzinlarning oktan sonini oshirish uchun butan, pentan va geksanlar izomerizatsiya qilinadi.

Nitrolash. Konsentrlangan nitrat kislota alkanlarga past haroratda ta’sir etmaydi. Yuqori haroratda esa ularni oksidlab yuboradi. Alkanlarni nitrolash suyultirilgan (13-40% li) nitrat kislota bilan yuqori haroratda (175-550⁰C) olib boriladi (Konovalov M.I. reaksiyasi).

Alkanlarni suyuq fazada ham nitrolash mumkin. Lekin bunda nitrobirikmalarni hosil bo’lish miqdori juda kam bo’ladi. Reaksiya uchlamchi uglerod atomlari tutgan uglevodorodlar bilangina yaxshi natija beradi.

Bug’ fazada nitrolanganda reaksiyani o’tkazish harorati uglevodorodning tuzilishiga bog’liq bo’ladi.

Uchlamchi uglerod atomi tutgan uglevodorodlar past haroratda, birlamchi uglerod atomi tutgan uglevodorodlar yuqori haroratda nitrolanadi. Nitrolash jarayonida nitrolovchi agent sifatida azot kislotasi o’rniga azot oksidlaridan ham foydalanish mumkin. Nitrolash reaksiyasi radikal-zanjirli mexanizm bilan boradi.

Alkanlarni nitrolash natijasida olinadigan nitrobirikmalardan erituvchilar, portlovchi moddalar va boshqalar sifatida foydalaniladi.