Тақырып: Гидротазалау реакцияларының механизімі

Дәріс 9

Тақырып: Гидротазалау реакцияларының механизімі

және химизмі

Гидротазалау- катализаторларда сутегі ортасында мұнай өнімдеріндегі гетероатомдарды, қанықпаған қосылыстарды және ішінара полициклді арендер жою процесі.

Гетероатомдарды жою C – S, C – N және C – O байланыстарының үзілуі және түзілген бөлшектердің сутегімен қанығуы нәтижесінде жүреді. Бұл кезде күкірт, азот және оттек, сәйкесінше күкіртті сутек, аммиак және су түрінде бөлінеді. Алкендерге қос байланыстар бойынша сутегі қосылады. Ішінара полициклді арендер гидрленеді.

Күкіртті қосылыстардың өзгерістері. Меркаптандар көмірсутек пен күкіртті сутекке айналады:

RSH + H₂ → RH + H₂S

Сульфиттер меркаптандар түзу сатысы арқылы гидрленеді:

RSR' R'SH + RH R'H + H₂S

Циклді сульфидтерге алдымен сақина үзіледі, содан кейін күкіртті сутегі және сәйкес көмірсутектер түзіледі:

Тиофен алдымен тетрагидротиофеннің туындысына дейін, соңынан күкіртті сутек пен сәйкес алканға дейін өзгереді:

Температураның өсуімен (200-500⁰С аралығында) меркаптандар,сульфидтер және дисульфидтертердің гидрлеу тепе-теңдік константасы өседі,ал тетрагидротиофен және тифендердің константасы төмендейді.Сондықтан құрамында тиофен түріндегі күкірттен мұнай өнімдерін терең тазалау салыстырмалы түрде төмен температура (425⁰С) кезінде және сутегінің жоғарғы парциалдық қысымында (3 МПа және одан жоғары) болуы мүмкін.

Азоторганикалық қосылыстардың өзгерістері.Азот мұнай өнімдерінде негізінен гетероциклдерде пиррол және пиридин туындыс түрінде болады.

Молекуладағы С-N байланысының гидрогенолизі С-S байланысына қарағанда қиын жүреді,сондықтан гидротазалау процестерінде күкіртке қарағанда азотты жою күрделі.Азотты қосылыстардың ішінде амин жеңіл гидролизденеді:

C₆H₅CH₂NH₂^H₂ → C₆H₅CH₃ + NH₃

Ароматты сақинамен байланысқан құрамында амин тобы бар анилин,едәуір қиын гидрленеді:

C₆H₅NH₂ ^H₂ → C₆H₆+ NH₃

Азот, циклді құрылыстардан бәрінен қиын жойылады:

CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂ ^H₂ → CH₃CH₂CH₂CH₂ + NH₃

Сутектендіру кезінде пиридин пентан мен аммиакқа айналады:

^H₂→ CH3(CH₂)₄ NH₂ ^H₂→ CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃ + NH₃

Пиридин молекуласындағы қабысқан электрондық жүйе пиррол молекуласына қарағанда едәуір тұрақты,пиридин пирролмен салыстырғанда қиын гидрленеді.

Бициклді және полициклді арендерді гидрлеу құрамында гетероатом бар сақинадан басталады:

Гидротазалаудың кәдімгі катализаторлары қатысында құрамында азоты бар қосылыстарды толық гидрлеуге болады.

Құрамында оттегісі бар және металлорганикалық қосылыстардың өзгерістері.Мұнай өнімдерінің орта дистилляттардағы оттекті қосылыстар спирттер,эфирлер,фенолдар және нафтен қышқылдары типтері түрде болуы мүмкін.Жоғары қайнайтын фракциялардағы оттек негізінен көпірше байланыстарда және циклді молекулаларда болады.Құрамында оттегі бар қосылыстардың көп мөлшері шайырлар және асфальтендерде жинақталады.

Құрамында оттегі бар қосылыстарды гидрогенизациялау кезінде сәйкес көмірсутектер және су түзіледі:

RC₆H₄OH ^H₂→ RC₆H₅ + H₂O

Шайырлар мен асфальтендер мейлінше кіші молекулалы қосылыстарға айналады.

Мұнай фракцияларында кездесетін металоорганикалық қосылыстар,белсенді катализаторлар уы болып табылатын бос металды бөлумен ыдырайды.Гидротазалау металлорганикалық қосылыстардың басым бөлігін (75-95%) жоюға мүмкіндік береді.

Көмірсутектердің өзгерістері.Гидротазалау процесінің жағдайында алкандар және циклоалкандар өзгеріске түспейді.Алкендер,алкадиендер және ішінара полициклді арендер гидрлеуге ұшырайды.Гидртазалау катализаторлары қатысында, 300-350⁰С температурада 0,5-2 МПа сутегі қысымында алкадиендер алкандарға дейін гидрленеді.Алкендер бұдан қатаң жағдайда 350-400⁰С температура, 2-3МПа қысымда гидрленеді:

RCH=CH₂ ^H₂→ RCH₂CH₃

Полициклді арендер осындай алкендердікіндей температурада сутектенеді,бірақ жоғары қысымда 3-7 МПа дейін:

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒