Ózbekstan respublikasi joqari hám orta bilim beriw ministrligi berdaq atindaǵi qaraqalpaq mámleketlik universiteti

I.4 Janilgi joqari oktanli komponentler sintezi
Izertlew usılı boyınsha oktan sanı 93-98 bolǵan joqarı sapalı benzin (Ai-93, Ai-98) larni alıw ushın arenmuǵdarı 65 - 70 % bolǵan qattı sharayattaǵı riforming katalizatini oktan sanı 85-90 tómen bolmaǵan tarmaqlanǵan alkan (izokomponent) lar menen suyultirish kerek.Bunday ónimlerdi jeńil uglevodorodlar hám neft gazlardıń izomerlew, alkillew hám polimerleniwi nátiyjesinde alınadı.
Kompaundirlangan (elementlardıń ximiyalıq birikpegen qospası ) benzinlerde arenler qolay muǵdarı 35- 45 % ni quraydı.Tetraetilqo'rg'osinnin muǵdarına qattı talap qoyılǵanı menen izokomponentlerdin alıw processleri áhmiyeti aspaydı. C₄ - C₆ alkanlardin izomerleniwi. Neftni qayta islew sanaatında izomerleniw reakciyaları keń tarqalǵan. Katalitik kreking hám riforming processlerin kórip shıǵıwda bul reakciyalarǵa itibar bermesten bolmaydı ; bunnan tısqarı olar ǵárezsiz áhmiyetke iye hám motor janar mayları komponentleriniń oktan sanın asırıw ushın hám de C₄ hám C₅ individual izoalkanlarni alıw ushın qollanıladı. Izobutan alkillew processinde hám de metil - ushlemshi butil efirini sintez qılıwda qollanılatuǵın izobutilenni alıw ushın isletiledi. Izopentandi neftximiya sanaatı ushın izopren alıw maqsetinde degidrogenlenedi. Benzinniń joqarı oktanli komponentin C₄ - C₆ fraktsiyasi tuwrı aydaw benzininiń eń jeńil bólegin izomerlep alınadı. Joqarı alkanlarnin izomerlaniwi oktan sanınıń sezilerli dárejede asıwına alıp kelmeydi. Usınıń menen birge uzın shınjırlı kem tarmaqlanǵan alkanlar reaktiv hám dizel janar maylardıń hám de maylı fraktsiyalarnin zárúrli komponentleri bolıp esaplanadı. Olardıń qanaw temperaturası tómen bolıp, jaqsı cetan hám jabısqaq - temperaturalı xarakteristikaǵa iye. Joqarı molekulyar alkanlardiń izomerleniwi janar may hám maylardıń sapasın asıradı hám bir qatar jaǵdaylarda neft fraktsiyalarinin deparafinleniwi menen tabıslı baseki payda qiladi. Processtiń termodinamikası, kinetikasi hám mexanizmi.Normal hám tarmaqlanǵan alkanlar aralaspasinda termodinamik teń salmaqlılıq temperatura asıwı menen tarmaqlanbaǵan hám kem tarmaqlanǵan dúzılisler tárep jıljıǵan boladı, alkanlarnin izomerleniwi ekzotermik process, biraq ajralıp shıǵıp atırǵan ıssılıq muǵdarı úlken emes 6 - 8 kJ/mol' ga teń. Katalitik izomerleniw ádetde aktivleniw energiyası ≈ 40 kJ/mol' bolǵan birinshi tártipli reakciya sıyaqlı ámelge asadı. Kislotalı katalizatorlar qatnasıwında izomerleniw shınjırlı karbokationli mexanizm menen júz beredi .Processtiń birinshi basqıshı - R⁺karbokationnin payda bolıwı katalizator menen belgilenedi.
Keyininen shınjırdı uzatıw basqıshı baradı :
R⁺+CH₃CH₂CH₂CH₃ RH + CH₃CHCH₂CH₃
Keyingi eki reakciya shınjır saqiynası bolıp esaplanadı :
CH₃CHCH₂CH₃CH3CH(CH₃)CH₂ CH₃C(CH₃)CH₃
CH₃C(CH₃)CH₃ + CH₃CH₂CH₂CH₃ CH₃CH(CH₃)CH₃ + CH₃CHCH₂CH₃
Bul saqiynanıń tákirarlanıwı menen shınjırdıń rawajlanıwı ámelge asadı. Shınjırdıń úzilisi protonni karbokationdan katalizatorga ótiwi nátiyjesinde júz beredi. Elektron túrdegi katalizator (gidrogenlew hám degidrogenlew) qatnasıwında molekulalardıń baslanǵısh dissotsialaniwi ruxsat etiwshi radikal mexanizminiń múmkinshiligı kóbirek bolıp tabıladı. Bifunktsionalli katalizatordagi izomerleniw mexanizmin tómendegi sxema menen ańlatıw múmkin: aldın metall katalizator (M) dıń aktiv orayında normal alkannin degidrogenleniwi júz beredı, keyininen bolsa kislotalı oray (K) de payda bolǵan alken karbokationga aylanadı, izomerlenedi hám protonni katalizatorga bergennen keyin tarmaqlanǵan alken formasında ajralıp shıǵadı. Alken bolsa metallda gidrogenlenedi:
CH₃CH₂CH₂CH₃ CH₃CH₂CH=CH₂  CH₃CHCH₃
CH₃C(CH₃)CH₃ CH₂=CH(CH₃)CH₃ CH₃CH(CH₃)CH₃
Kislotalı aktiv orayda kation, anion menen ionlı jup jaǵdayda boladı, Butan izomerlengende qosımsha ónimler payda bolmaydı. Pentan hám uglerod atomlarinin sanı kóp bolǵan alkanlardin izomerleniwinnen dáslepki uglevodoroddan jeńillew hám salmaqlilaw bolǵan alkanlardi hám alken hám de cikloalkenlardi aladılar. Qosımsha ónimlerdiń ónim bolıwın aralıq alkenlardi alkillew, cikllanıw, vodoroddıń qayta bólistiriliwi hám de uglerod atomlarininsanı úlken bolǵan karbokationlar bólekleniwi menen tusintiriledi. Izomerleniw katalizatorlari. Sanaat procesiniń dáslepki modifikatsiyalarında izomerleniw promotor retinde alken hám qurǵaqlay vodorod xloridti qóllaw menen alyuminiy xloridi yamasa bromidida ámelge asırılǵan. Karboniy ionları tómendegi sxema járdeminde ónim payda etilgen:
HCl + AlCl₃ HAlCl₄
CH₃CH = CHCH₃ + HAlCl₄CH₃CH₂CH(CH₃)AlCl₄
Process talay tómen temperatura 90 -120 ⁰ de ámelge asıriladı hám reakciya teń salmaqlılıqı tarmaqlanǵan alkanlar tárepine jıljıǵan boladı. Bul processtiń kemshiliklerine tómendegiler kiredi: katalizatordin joqarı korrozion agressivligi, uglevodorodlardi katalizatordan qıyınshılıq menen ajırasıwı, kóp muǵdarda qosımsha ónimlerdiń ónim bolǵanlıǵı sebepli process tańlaniwshanligini tómenligi, katalizatordıń gidrolizleniwi hám uglevodorodlarda eriwi nátiyjesinde onıń kóp muǵdarda joǵalıp ketiwi shama menen 1 %.
Bul kemshilikler onıń sanaat daǵı áhmiyetiniń joǵalıp ketiwine alıp keledi. Házirgi alkanlarni izomerlew sanaat katalizatorlari riforming katalizatorlari túrindegi «metall-tasıwshı» bifunktsionalli sistema bolıp tabıladı. Katalizatorni metallı komponenti retinde platina yamasa palladiy tasiwshi retinde - ftorlangan yamasa xlorlangan alyuminiy oksidi, alyuminiy oksidi matritsasiga kiritilgen amorf yamasa kristall alyumosilikatlar qollanıladı. Katalizator kokslaniwi aldın alıw ushın processnin vodoroddıń 1, 4- 4 MPa basımı astında júrgizediler. Quramında 1-2 % xlor yamasa ftorni saqlaǵan birinshi alyumoplatinali katalizatorlardin aktivligi onsha joqarı bolmaǵan,sol sebepli process joqarı temperatura (350-400 C) de alıp barıladı, bul bolsa termodinamik tárepinen izomerleniw dárejesin paseytiredi. Bul process texnikada joqarı temperaturalı izomerleniw atınıń aldı.Katalizator aktivligin asırıw hám jumısshı temperaturalardı 230 -280 ⁰ C ge shekem tómenletiw metallotseolitli katalizatorlarga ótiwde tasıwshınıń kislotalıǵın asırıw jolı menen erisildi (orta temperaturalı izomerleniw). Quramında 7 - 10 % xlorni saqlaǵan alyuminiy oksidinde platinali yamasa palladiyli katalizatorlar eń joqarı aktivlikke iye. Olar reakciyanı 100-200 ⁰ C temperaturada ótkeriwge múmkinshilik beredi (tómen temperaturalı izomerleniw).Bifunktsionalli katalizatorlarda, katalitik riformingniki sıyaqlı bolǵanday, izomerleniwdin zárúr shártleri bolıp shiyki zat hám vodorod saqlaǵan gazdı katalizatorni zaharleytugin igalliqkukirt, azot hám kislorod qosımshalarınan tupten tazalaw esaplanadı. Katalizatorda galogendiń joǵalıp ketiwin qaplaw ushın shiyki zatqa bir az muǵdarda galogen saqlaǵan birikpeler kiritiledi. Aqırǵı waqıtlarda izomerleniw katalizatorlari retinde «o'ta kislotalar», yaǵnıy HF-BF₃, HF- SbF₅, HSO₃ F - SbF₅ hám basqalar usınıs etildi. Bul katalizatorlar qatnasıwında vodorod atmosferasında alkanlardin izomerleniwi 20 -50 ⁰ S temperaturaǵa tez ámelge asadı.Kation tuwrınan - tuwrı alkanlardan payda boladı :
C₄H₁₀+H⁺[CH₃ -CH-CH₂CH₃]H₂ + CH₃CHCHCH₃
Biraq bul katalizatorlar da sanaat miqiyosida isletilmeydi.Házirgi waqıtta tómen hám joqarı temperaturada izomerleniw processleri úlken áhmiyetke iye.
Izoalkanlarni alkenler menen alkillew. Neftni qayta islew sanaatında izobutanni alkillew procesi joqarı oktanli benzindiń komopnentini alıw maqsetinde qollanıladı. Alkilat eksplutatsion ózgesheliklerdiń qolay kompleksine iye boladı, izobutandi buten menen tiykarǵı alkillew ónimi 2, 2, 4 - trimetilpentennin oktan sanı 100 dep qabıl etilgen. Tarmaqlanǵan alkanlardi alkenler menen alkillew ulıwma halda tómendegi teńleme menen ańlatpalanadı :
C_nH_2n+2 + C_mH_{2 m} → C_n + C_mH _{2 (n+m) +2}
Reakciya ıssılıq ajralıp shıǵıwı menen baradı (85 - 90 kJ/mol'), sol sebepli processti tómen temperaturada aparıw ábzallaw bolıp tabıladı. Kislotalı katalizatorlar qatnasıwında alkillew mexanizmi –karbokationli alkillew esaplanadi.
Alkillew waqtında bir qatar qosımsha reakciyalar gúzetiledi, olar tómendegiler: destruktiv alkillew, alkenlerdi polimerleniwi, alkenlerdi katalizator (sulfat kislota ) menen óz-ara tásirlesip quramalı efirler (alkenlerdi sul'folaw) payda etiwi bolıp tabıladı.
Alkillew processini uglevodorodli fazadan kislotali fazaga reagentlerinin massali jitkiziliwi menen belgilenedi, sol sebepli bir deneli emulciyani payda qiliw ushin zarur bolgan intensive aralastiriw ulken rol oynaydi.
Sanaat sharayatında alkenli shiyki zat retinde ádetde propan-propilenli hám Butan -butilenli fraktsiyalarning qospası isletiledi, bul fraktsiyalarnin qatnası propilennin muǵdarı C₃ hám C₄alkenler jıyındısınan 50 % ten kem bolmaslıǵın támiyinlew kerek.

Korsetkishler	Propilen	Butadien	Amilen
Alkenlerdin kolemlik shigiwi alkenge esaplaganda %	175-187	170-172	160
Izobutannin kolemli sarfi alkenli shiyki onimge esaplaganda %	127-135	111-117	96-140
Alkilatti oktan sani mator usili:	87-90	92-94	87-89
Analiz usili	89-91	92-96	88-90

Benzindijoqarı oktanlikomponentiretindeisletiletuǵınjeńilalkilat (k. k. 185 ⁰C) tiykarǵı ónimbolıpesaplanadı.Qolaysharayattaalkilattinshıǵımı shiykizatdabolǵanC₃hámC₄alkenlardimuǵdarınan 200 - 220 % niquraydı.
Alkilattin oktan sanı 91-94 ke teń (motor usılı boyınsha ). Apparattan jeńil alkilatdan tısqarı reakciyaǵa kirispegen C₃-C₄ normal dúzılıwlı inert alkanlar, artıqsha izobutan hám de salmaqli alkilat (185-310 ⁰ C fraktsiya) shıǵarıp jiberiledi. C₃-C₄ gazler neft ximiyasında shiyki zat retinde, salmaqli alkilat túrli maqsetlerde eritiwchi yamasa dizel janar mayı komponenti retinde qollanıladı. Alkillewdin materiallıq balansı tómende keltirilgen (shiyki zat - C₃ hám C₄ alkan-alkenli fraktsiyalarinin qospası ):
Alkenlardin polimerleniwi. Propilen hám butilen salagan fraktsiyalarni polimerlew procesi motor janar mayları hám neft ximiyası ushın shiyki zat óndiriste qollanılatuǵın tómen molekulyar polimerlerdi alıw ushın mólsherlengen. Polimerleniw katalizatorlari. Benzinlerdiń qaynaw temperaturalari shegarasında aydalgan tarmaqlanǵan alkenlarnin qospasın alıw menen baratuǵın C₃ - C₄ alkenlardin polimerleniwi kationli polimerleniwdin hár qıylı katalizatorlari menen katalizlenedi. Processde fosfat kislota (P₂ O₅) eń úlken áhmiyetke iye. Katalizatordin shamalıq quramı P₂ O₅·SiO₂·2 H₂ O katalizatordin aktivligi (57-64 % ge shekem R₂ O₅) shiyki zat daǵı suwdiń muǵdarı (0, 035-0,040 % ge shekem ) hám process temperaturasına baylanıslı boladı. Suwdiń muǵdarı artıqsha bolsa, katalizatordin tigizligi hám reaktorda basım ózgerip turıwın asıwı gúzetiledi. Ayirim sxemalarında process aqırında ónimlerden ajıratıp alıp neytrallanatuǵın katalizator eritpeleri (shiyki zatda 1 % ge shekem ) qollanıladı. Polimerbenzinni sanaatda alıw.Sanaat sharayatında polimer- benzindi alıw alkenlarning polimerleniwi 190 -230 ⁰ C temperaturada basım shama menen 6 MPa bolǵanda, fosfat kislotalı katalizatorlar qatnasıwında ámelge asıriladı.Polimerlanish procesiniń shiyki zatı bolıp 30 -37 % alkenlarni saqlaǵan katalitik krekingning propan- propilenli hám butan -butilenli fraktsiyalari (PPF hám BBF) yamasa alkenlarning joqarılaw kontsetratsiyasiga iye bolǵan pirolizdin fraktsiyalari esaplanadı. PPFnin polimerleniwiwi ónimleri tiykarınan izogeksanlar 81-84 (motor usılı boyınsha ) hám 94-97 ge shekem (izertlew usılı boyınsha ) oktan sanına iye. BBF polimerleniw ónimleri joqarılaw oktan sanına iye: 85 ge shekem (motor usılı boyınsha ) hám 100 átirapında (izertlew usılı boyınsha ). PPF hám BBF lerdin ılaydan islengen ıdısikondensatlari oktan sanlarınıń aralıq bahaları menen xarakterlenedi.
Uglevodorodlardin aralaspasınıń oktan sanı uglevodorodlar oktan sanınıń addivtiv funktsiyası bolıp esaplanbaydı.
Polimerbenzin basqa tábiyaatlı benzinge qosılǵanda detonatsiya turaqlılıǵın joqari asıradı ; onıń aralasıw oktan sanı 90 -130 ni (motor usılı boyınsha ) quraydı. Basqa benzinler menen aralaspa payda etgende, ol ózin oktan sanı 90 -130 (motor usılı boyınsha ) bolǵan komponent sıyaqlı tutadı.
Butilenlerdi metil-ushlemshi-butil efiri, alkilat yamasa ekilemshi butil spirtin óndiriste qollanılıwı sebepli propan-propilenli fraktsiyadan benziniń joqarı oktanli komponentlerin alıw processleriniń rolin asıradı.
Neft ximiyası ushın shiyki zat óndiriste processtiń ónimleri propilennin trimer yamasa tetramerleri yamasa C₈ oligomerler esaplanadı. Qosımsha ónimler retinde C₃ - C₄ gazlardıń isletilingen fraktsiyalari ajraladi.
Suyıq jaǵdayındaǵı gazlar hám joqarı oktanli kislorod saqlaǵan ónimler. Suyıq jaǵdayındaǵı uglevodorodli gazlar joqarı antidetonatsion turaqlılıqqa iye (oktan sanı izertlew usılı boyınsha 93-100) hám etillanmagan benzindiń tolıq bahalı orınbasarı bolıp esaplanadı. Bunnan tısqarı, suyıq jaǵdayındaǵı gazlar ekologiyalıq taza janar may bolıp esaplanadı : benzinnen suyıq haldaǵı gazlarǵa ótiwde uglerod oksidin hawa shıǵarıp jiberiwi 5 retke, uglevodorodlardin ajralıp shıǵıwı 50 % ten ko'pge azayadı. TU 38001302-73 ke qaray, gaz jaǵdayındaǵı janar may 75-85 % propan hám 15-25 % butanlardan ibarat. Gaz ballonli avtomobillerdi isletiwdi keńeytiw benzin fraktsiyalarini sapasın jaqsılaw ushın gidrokreking processleriniń qollanılıwı maqsetke muwapıqlıǵın asıradı, sebebi alınǵan suyıq jaǵdayındaǵı gaz joqarı sapalı benzin sıyaqlı qımbat bahalı janar may bolıp tabıladı.
Benzinlerge joqarı oktanli qosımshalar retinde oktan sanları 120 -150 teń bolǵan kislorod saqlaǵan aralas birikpeler (tómen alipatik spirtler, metil-ushlemshi-butil efiri) da qollanıladı.