Zamonaviy organik kimyoning dolzarb vazifalari

1-Sxema Etilendan sanoatda zaruriy moddalar sintezi
Sanoat sharoitida uglevodorodlarning pirolizi 800-900°C haroratda va atmosferaga yaqin bosimlarda (pirokolga kirishda 0,3 MPa, chiqishda - 0,1 MPa ortiqcha) amalga oshiriladi. Xom ashyoning pirolagalda turish vaqti 0,1 -0,5 sek. An'anaviy ravishda piroliz jarayonida barcha reaksiyalarni birlamchi va ikkilamchi bo'lish mumkin: Birlamchi reaksiyalar reaksiya massasining gaz hajmining oshishi bilan davom etadi. Bular asosan yuqori molekulyar og'irlikdagi parafinlar va naflenik uglevodorodlarning bo'linishi, molekulyar og'irligi past bo'lgan uglevodorodlarning hosil bo'lishi reaktsiyalaridir. Ikkilamchi kondensatsiya reaksiyalari asosan pirolizning kech bosqichlarida boradi. Reaksiya mahsulotlari molekulalarining molekulyar og'irligi oshishi tufayli reaksiya massasining gazsimon hajmi kamayadi. Asosan, kondensatsiya / polikondensatsiya reaktsiyasi natijasida aromatik, ko'p yadroli aromatik uglevodorodlar, masalan, naftalin, antrasen hosil bo'lish reaktsiyalari termal barqaror aromatik uglevodorodlarning sinteziga olib keladi, shu jumladan Diels-Alder tipidagi reaksiyalar natijasida. Natijada, uglevodorodlarning qisman bosimi pasayadi va Le Shatelye prinsipiga ko'ra, reaktsiya zonasida bosimning pasayishi hajmning oshishi bilan davom etadigan, ya'ni birlamchi reaktsiyalarga yordam beradi. Etan, butan, to'g'ridan-to'g'ri ishlaydigan benzin uchun bug'ning xom ashyoga nisbati odatda mos ravishda 0,3: 1,0, 0,4: 1,0, 0,5: 1,0 ni tashkil qiladi.


1-rasm. Etilen va propilendi polimerlab olish mumkin bolgan polimer moddalar.
Sanoatda quvurli piroliz reaktorlari keng tarqaldi. Piroliz pechlari 2 ta bo'limdan iborat - nurlanish va konveksiya. Radiatsion bo'limda ushbu uchastkaning yondirgichlarida yoqilg'i gazining yonish issiqligi bilan isitiladigan quvurli piroliz reaktorlari (pirokollar) mavjud. Pirokollar o'choqning radiatsiyaviy qismining ichki devoridan issiqlik radiatsiyasi bilan isitiladi, uning ustiga burnerlarning alangasi "yog'lanadi". Pechning konveksiya qismida xomashyo, suyultiruvchi suv bug'i nurlanish qismidan chiqindi gazlar bilan konvektiv issiqlik o'tkazish yo'li bilan pirolizning boshlang'ich haroratiga (600-650 °C) oldindan qizdiriladi. Har ikki bo'limda haroratni aniqroq boshqarishni ta'minlash uchun, tutun gazlarining tezligini nazorat qilish uchun o'choqning chiqishiga damperli egzoz foniy o'rnatilgan. Xom ashyoni va suyultirilgan bug'ni isitish bilan bir qatorda, konveksiya qismi qozonning ozuqa suvini isitadi, bu esa o'choqning chiqishida piroliz mahsulotlarini sovutish uchun ishlatiladi qattiqlashtiruvchi va bug'lanish apparatlarida. To'yingan bug 'yuqori bosimli bug' hosil qilish uchun ishlatiladi, bu esa o'z navbatida pirogaz kompressorining bug' turbinasi harakatlanishi uchun ishlatiladi. Piroliz pechlarining so'nggi modellarida konveksiya qismiga to'yingan bug'ni kerakli haroratga (550 C) qizdirish uchun modul kiritildi. Natijada, piroliz pechlarining so'nggi modellarida issiqlikdan foydalanish samaradorligi 91-93% mi tashkil qiladi. Piroliz jarayonida jarayonning selektivligini va mahsulot unumdorligini oshirish uchun xomashyoning reaksiya zonasida turish vaqtini qisqartirish, haroratni oshirish kerak. Hozirgi vaqtda zamonaviy pechlarda aloqa vaqti taxminan 0,2 soniyani tashkil etadi va piroliz harorati 870-900 C ga etadi. Xususan biz misol sifatida olingan Ustyurtgaz Kimyo majmuasida Amerikaning SCORETM pechlari qo'llaniladi. SCORETM pechlarining ishlashi butun Etilen zavodining rentabelligi uchun muhim ahamiyatga ega. Pechlar yuqori haroratli quvurli reaktorlar bo'lib, ular xom ashyoni etilenga va zavod qayta tiklash uchun mo'ljallangan yon mahsulotlar spektriga aylantiradi. SCORETM o'choq nazorati bevosita zavod quvvatiga ta'sir qiladi va o'z navbatida xom ashyo va mahsulotlarning bozor qiymatiga asoslangan zavod daromadiga ta'sir qiladi. Bundan tashqari, pechlar zavoddagi eng yirik energiya iste'molchisi/ishlab chiqaruvchisi bo'lib, ularning samarali ishlashi muhim ahamiyatga ega. SCORETM pechini boshqarish tizimi sodda va samarali. Ikki toifa mavjud: jarayonni boshqarish va yonishni boshqarish Jarayonni boshqarish vositalarining vazifasi o'choqning kerakli yorilish zo'ravonligini saqlab qolishdir. Pech, kerakli quvvatga va konversiyaga erishish uchun tanlab olinadigan qattiq olov tezligiga o'matiladi. Olov tezligi o'choqqa yonilg'i etkazib berishda bitta yonilg'i gazini nazorat qilish valfi tomonidan nazorat qilinadi. Istalgan konversiya va o'tkazuvchanlikka erishish uchun radiatsion kamera chiqishi harorati (COT) ish boshlanishida yoqilg'i gazining bosimi (otish tezligini nazorat qilish) bilan birga o'matiladi. Yoriqning kengligi ish paytida xom ashyo konvertatsiyasini aniqlaydigan zaslonka tomonidan nazorat qilinadi. Bir xillik uchun "nazorat" jihatining aksariyati o'choqning asosiy dizayniga kiritilgan. Sakkiz texnologik o'tishning har biriga xom-ashyo taqsimoti, yuqorida aytib o'tilganidek, o'choqning yuqori oqimidagi alohida oqimni boshqarish klapanlari orqali amalga oshiriladi. Xuddi shu kirish manifoldidagi quvurlar o'rtasida oqimning bir xil taqsimlanishi har bir nurlanish trubkasi kirishida joylashgan kritik oqim venturi tomonidan ta'minlanadi. Har bir radiatsiya trubkasi uchun bir xil issiqlik taqsimoti olov qutisi sxemasi va yoqilg'ini har bir yondirgichga bir xil taqsimlaydigan yonilg'i gaz manifolti bilan ta'minlanadi. Yuqorida aytib o'tilganidek, bitta nazorat valfi o'choqqa yoqilg'i etkazib berishni boshqaradi. Kokslash tezligi va ish uzunligi monitoringi o'choqqa yoki o'rtacha o'tishga nisbatan alohida quvurlar uchun yugurish jarayonida COT o'lchovlari tendentsiyalarini kuzatish orqali amalga oshiriladi. Metal qizishi chegaralaridan oshib ketmasligini ta'minlash uchun oqim paytida radiatsion naychaning haroratining tendentsiyalari ham kuzatiladi. Nomaqbul ikkilamchi reaktsiyalar paydo bo'lishining keskin oldini olish uchun pechning chiqishiga so'ndirish-bug'lanish apparatlari (ZIA) o'rnatiladi. ZIA ning quvur bo'shlig'ida reaktsiya mahsulotlarini 450-550 S haroratgacha keskin sovutish (zakalka) mavjud. Pechlardan chiqqan pirogaz gaz uzatish liniyasi orqali Piroliz Fraksionatorining chaqnash zonasiga boradi, bu erda yorilgan gaz smola va koksdan ajratiladi. Tez bug'latish zonasi piroliz fraksiyasining pastki qismidagi ochiq maydon bo'lib, u o'choq oqava bug'ini kondensatsiyalangan piroliz smolasidan ajratish imkonini beradi. Piroliz fraksiyonatori o'choq oqava(quench water) suvidan issiqlikni olish va piroliz yoqilg'isini piroliz benzinidan ajratish uchun xizmat qiladi. Bu uch qismli ustunda amalga oshiriladi. Pastki ikkita bo'lim so'ndirish bo'limlari sifatida ishlaydi, yuqori qism esa kerakli benzinni kesish nuqtasiga erishish uchun fraktsiyalash zonasi sifatida ishlaydi. Tez bug'latish zonasidan ketgan gaz so'ndirish qismlariga kiradi, u erda ikki bosqichda ketma-ket sovuqroq aylanib yuruvchi so'ndirish moyi bilan aloqa qiladi. Gaz fraksiyalash bo'limida qo'shimcha sovutiladi, bu erda yoqilg'i moyi so'ndirish minorasidan taqdim etilgan benzin oqimi bilan so'riladi. Pastki so'ndirish bo'limidagi issiq o'chirish moyi suyultiruvchi bug' va past bosimli bug' hosil qilish uchun ishlatiladigan issiqlikni qayta tiklash halqasi orqali Quench Oil Aylanma nasosi tomonidan haydaladi (past bosimli bug generatorida). Ushbu moyning bir qismi pirogazni dastlabki sovutish va smolaning kondensatsiyasini oshirish uchun fraksiyonatorga kiradigan umumiy o'choq oqava suviga quyiladi, bir qismi esa pastki o'chirish qismining ustidagi fraksiyonatorga qaytariladi. Balans o'choq ozuqalarini oldindan qizdirish va/yoki bug'lash uchun ishlatiladi. Sovutilgan so'ndirish yog'i keyin fraksiyonatorning yuqori so'ndirish qismiga qaytariladi. Yuqori qismdagi yorilib ketgan gaz, suvni o'chirish minorasidan xom benzin oqimi bilan yuqori o'ralgan qismda qo'shimcha sovutiladi. Minora ustidagi harorat xom benzin oqimi bilan boshqariladi. Piroliz fraksionatoridan sovutilgan yorilib ketgan gaz suvni o'chirish minorasiga beriladi. Yoqilg'i zonasida to'plangan piroliz smolasi smola mahsuloti haydaladi tomonidan yoqilg'i moyi sovutgichiga haydalmasidan oldin koks zarralarini olib tashlash uchun Tar filtri orqali o'tkaziladi. Fraksiyalovchining pastki qismida katta teshikli panjara o'rnatilgan bo'lib, u koksning katta bo'laklarini ushlash uchun tar yuklagichining pastki qismidagi smola chiqarish nayining tiqilib qolishiga yo'l qo'ymaydi. Fraksiyalash moslamasining pastki qismida chaqnash zonasi haroratida qolish vaqtini qisqartirish va asfalten hosil bo'lishini minimallashtirish uchun tar yuklagichi mavjud. Yog‘ so‘ndirish minorasi tarelkali ustunidir. Ba'zi sovutish moylari minoralarida poddon va nasadkalar kombinatsiyasi bo'lishi mumkin. 400 dan 540° C gacha (752 dan 1004° F gacha) uzatish liniyasidagi issiqlik almashtirgichlardan chiqadigan gazlar to'g'ridan-to'g'ri resirkulyatsiyadan keyin sovutish moyi in'ektsiya yo'li bilan sovutiladi. So'ndirishdan keyin gaz harorati taxminan 210-230 C (410-446° F) ni tashkil qiladi. Sovutilgan yorilib ketgan gaz keyin neftni o'chirish minorasining pastki qismiga kiradi va minoraning yuqori patnisiga yo'naltirilgan xom benzinning qarshi oqimi bilan qo'shimcha sovutiladi. Boshning harorati 105 dan 120° C gacha (221 dan 248 F gacha). Kolonnadan gaz moyining uzluksiz yon oqimi olinadi, distillanadi, sovutiladi va mahsulot idishiga yuboriladi. Sovutish moyining tagliklari suyultiruvchi bug’ generator tizimida taxminan 185 °C (365 °F) ga sovutiladi va boshqa texnologik oqimlar bilan issiqlik almashinuvi amalga oshiriladi. Sovutish moyining bu sovuq oqimi keyin AOK qilinadi. Sovutilgandan keyin piroliz gaziga aylanadi. Toza sovutish moyi yoki suyuq yoqilg'i moyi moyni o'chirish minorasining pastki qismidan olinadi va suyuq yoqilg'ini tozalash moslamasiga yuboriladi. Keyin stripter qoldig'i mahsulot rezervuariga yuboriladi.