7.2.4. Asetilenin hidroxlorlaşdırılması ilə vinilxloridin
istehsalı prosesinin texnologiyası.
Vinilxloridin göst
ərilən sənaye miqyaslı alınma üsulları
iç
ərisində asetilenin hidroxlorlaşdırılması ilə alınma üsulu həm
iqtisadi, h
əm də ekoloji baxımdan məqsədəuyğun hesab olunur.
Bel
ə ki, bu halda xlorüzvi məhsullar istehsalı prosesində küllü
miqdarda yan m
əhsul kimi alınan hidrogenxloridin utilizasiya
olunma m
əsələsi də həll olunmuş olur.
Vinilxloridin asetilenin hidroxorla
şdırılması ilə istehsalı
prosesi 4 m
ərhələdən ibarətdir:
1. Asetilenin sintezi v
ə təmizlənməsi;
2. Vinilxloridin sintezi;
3. Reaksiya qazlarının t
əmizlənməsi;
4. Vinilxloridin rektifikasiyası.
Vinilxloridin asetilen v
ə hidrogenxloriddən sənaye sintezi
qazfazalı
heterogen
katalitik
prosesdir.
Katalizator
aktivl
əşdirilmiş kömür üzərinə suleymaninin sulu məhlulunun
hopdurulması v
ə sonra da qurudulması ilə hazırlanır. Alınan
katalizator t
ərkibində 10% (küt.) HgCI
2
olur.
Şəkil 7.4 – də
asetilenin hidroxlorla
şdırılması ilə vinilxloridin istehsalı
prosesinin texnoloji sxemi göst
ərilmişdir. Suleymaninin güclü
toksiki xass
əli və asetilenin də partlayış təhlükəli olması
t
əhlükəsizlik texnikası və əməyin mühafizəsi sahəsində sərt
t
ələblərin yerinə yetirilməsini tələb edir. Asetilen və
hidrogenxlorid qarı
şığı katalizatorla doldurulmuş reaksiya
aparatına verilir.
İlkin xammallar quru olmalıdır ki, asetaldehid
çoxlu miqdarda alınmasın v
ə həm də avadanlıqlar korroziyaya
u
ğramasınlar. Hidrogenxloridin asetilenə nəzərən 5–10% artıq
götürülür ki, bu da asetilenin konversiya d
ərəcəsini yüksəldir.
Prosesin optimal temperaturu 160–180
0
C hesab olunur. Bu
Ümumi kimya texnologiyası
267
halda proses kifay
ət qədər tez gedir və eyni zamanda xeyli
uçucu olan suleymaninin h
əddindən artıq aparılmasının qarşısı
alınır. T
ədricən suleymaninin itkisi və katalizatorun aktivliyinin
azalması il
ə optimal temperatur 200–220
0
C temperatura q
ədər
artırılır. Yüks
ək ekzotermiki olmasını nəzərə alaraq prosesi
borulu reaktorlarda aparırlar. Reaktorda borular iç
ərisində
katalizator yerl
əşdirilir, borulararası məsafədə isə soyuducu
agent sirkulyasiya edilir. Soyuducu agent kimi üzvi
istida
şıyıcılar, su və ya müəyyən təzyiq altında qaynayan su
kondensatı istifad
ə olunur ki, bu da reaksiya istiliyinin su
buxarının alınması il
ə utilizə olunmasına imkan yaradır.
T
əmizlənmiş asetilen 1 alovlanmanın qarşısını alan kalonu
keçm
əklə 2 duzlu su soyuducusunda əvvəlcə nəmlikdən
kondensasiya yolu il
ə azad olduqdan sonra 3 kalonunda bərk
q
ələvi ilə qurudulur. 4 qarışdırıcısında qurudulmuş asetilen
quru hidrogenxlorid il
ə qarışdırılır və 5 borulu reaktoruna
verilir. Asetilenin konversiya d
ərəcəsi 97–98% olur. Reaksiya
qazlarının t
ərkibində 93% vinilxlorid, 5% hidrogenxlorid, 0,5-
1% asetilen v
ə 0,3% asetaldehid və 0,3% 1,1–dixloretan olur.
Reaksiya qazları t
ərkibində suleymani buxarları da aparılır.
Reaksiya qazları 6 soyuducusunda soyudulur v
ə suleymani və
hidrogenxloridd
ən ardıcıl olaraq 7, 8 və 9 skrubberlərində
müvafiq olaraq 20%-li xlorid tur
şusu, su və sirkulyasiya olunan
q
ələvi məhlulu ilə təmizlənir. Sonra reaksiya qazları 10 duzlu
su soyuducusunda qurudulur v
ə 11 kompressoru vasitəsilə 0,7–
0,8 MPa t
əzyiqə qədər sıxılır. Qarışıq ardıcıl olaraq 12 və 13
rektifikasiya kalonlarında ayrılır. 12 rektifikasiya kalonunda
əvvəlcə ağır qalıq (etilidenxlorid) ayrılır. 13 rektifikasiya
kalonunun yuxarısından yüngül fraksiya (asetilen, asetaldehid
qalıqları), a
şağısından isə məqsədli məhsul – vinilxlorid ayrılır.
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
268
I
7
II
1
2
III
8
II
II
VIII
VI
VII
VI
Şə
kil 7.4. Asetilenin hidroxlorlaşdırılması üsulu ilə
vinilxloridin istehsalı prosesinin texnoloji sxemi
1 – alovlanmanın qar
şısını alan kalon; 2, 6, 10 – soyuducular;
3 – quruducu kalon; 4 – qarı
şdırıcı; 5 – reaktor; 7, 8, 9 –
skrubberl
ər; 11 – kompressor; 12, 13 – rektifikasiya kalonları;
14 – qaynadıcılar; I – asetilen; II – su; III – i
şlənmiş qələvi; IV
– t
əzə qələvi; V – hidrogenxlorid; VI – xlorid turşusu; VII – su
buxarı; VIII – qatı xlorid tur
şusu; IX – qələvi məhlulu; X –
yüngül fraksiya; XI – a
ğır fraksiya; XII – vinilxlorid.
IV
3
4
5
6
II
V
IV
9
IX
14
12
X
XI XII
13
6
11
10
14
6
Ümumi kimya texnologiyası
269
8. Sulfatlaşma və sulfolaşma reaksiyaları
ə
sasında sintezlər
Sulfat tur
şusunun mürəkkəb efirlərinin – ROSO
2
OH
alkilsulfatların
əmələ gəlmə reaksiyası sulfatlaşma adlanır.
Bundan f
ərqli olaraq sulfolaşma prosesləri zamanı sulfoturşular
(RSO
2
OH v
ə ya ArSO
2
OH), h
əmçinin də onların kükürd atomu
birba
şa karbon atomu ilə birləşən törəmələri alınır. Sulfatlaşma
prosesi efirl
əşmə reaksiyasının xüsusi halı olub, bir sıra
xüsusiyy
ətlərə malikdir ki, bu da onları üzvi maddələrin
sulfola
şma reaksiyalarına yaxınlaşdırır. Sulfolaşma və
sulfatla
şma proseslərinin təcrübi əhəmiyyəti çox böyükdür.
Alkilsulfatlar, alkil– v
ə arilsulfonatlar ən geniş yayılmış
sintetik s
əthi aktiv maddələrdən hesab olunur.
8.1. Spirt və olefinlərin sulfatlaşdırılması.
Alkilsulfatlar tipli s
əthi aktiv maddələrin alınmasında
əsasən spirtlərin sulfatlaşdırılması prosesindən istifadə olunur.
Sulfatla
şma prosesini sulfat, xlorsulfon və sulfamin turşuları,
h
əmçinin də sulfat anhidridinin iştirakı ilə həyata keçirirlər.
Ənənəvi olaraq spirtlərin sulfat turşusu ilə qarşılıqlı təsirindən
alkilsulfatlar sintez olunur. Bu proses dön
ər efirləşmə prosesi
olub a
şağıdakı reaksiya üzrə baş verir:
O
H
OH
ROSO
SO
H
ROH
2
2
4
2
+
→
←
+
.......(8.1)
Termodinamiki xüsusiyy
ətlərinə görə bu reaksiya karbon
tur
şularının efirləşmə reaksiyası kimidir. Beləliklə, reagentlərin
ekvimol nisb
ətində birli spirtlərin çevrilmə dərəcəsi ≈ 65%,
ikili spirtl
ərin çevrilmə dərəcəsi 40–45%, üçlü spirtlərin
çevrilm
ə dərəcəsi isə cüzi olur. Spirtlərin sulfatlaşdırılması
mexanizmi üzvi tur
şuların efirləşmə mexanizmi kimidir:
+
+
−
+
+
+
+
→
←
↔
−
→
←
−
→
←
+
H
OH
ROSO
OH
SO
RHO
OH
SO
O
H
SO
H
O
H
ROH
H
2
2
;
2
2
4
2
2
....(8.2)
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
270
Bu mexanizm
ə aşağıda göstərilən kinetik tənlik uyğun
g
əlir:
[
] [
]
[
] [
]
⋅
−
⋅
=
O
H
OH
ROSO
K
ROH
SO
H
h
K
r
2
2
4
2
0
1
1
.....(8.3)
Mühitin tur
şuluğunun (h
0
) yüks
ək olmasına baxmayaraq
reaksiya nisb
ətən yavaş gedir (1–3 saat müddətində) və əmələ
g
ələn suyun hesabına tormozlanır. Sulfat turşusunda az həll
olan ali spirtl
ərin sulfatlaşdırılması zamanı prosesin diffuziya
tormozlanması n
əzərə çarpır ki, bu da intensiv qarışdırma tələb
edir. Sulfatla
şma zamanı bir sıra yan məhsullar da əmələ gəlir.
Sulfat tur
şusunun dehidratlaşdırıcı təsirindən olefinlər alınır ki,
onların da çıxımı ikili, xüsus
ən də üçlü spirtlər üçün daha
yüks
ək olur. Sulfat turşusunun oksidləşdiricilik təsirindən
aldehid v
ə ketonlar alınır ki, onlar da sonra qətranlaşma və
kondensl
əşmə reaksiyasına daxil olurlar. Temperatur artdıqca
olefinl
ər və karbonil birləşmələrinin əmələ gəlmə sürəti artır,
ona gör
ə də yan məhsulların alınma sürətinin azaldılması üçün
temperaturu 20–40
0
C h
əddində saxlamaq daha əlverişlidir. Bu
s
əbəbdən də sulfatlaşdırıcı agent kimi oleumdan istifadə
olunmur. Dig
ər sulfatlaşdırıcı agentlərin iştirakı ilə reaksiya
dönm
əyən olur. Sulfamin turşusunun iştirakı ilə reaksiya
a
şağıdakı tənlik üzrə baş verir:
4
2
2
2
ONH
ROSO
ROH
OH
NSO
H
→
+
......(8.4)
Bu halda reaksiya sulfamin tur
şusuna görə birinci
d
ərəcəli, spirtə görə sıfır dərəcəli olur. Bu göstərir ki, prosesin
limitl
əşdirici mərhələsi turşu molekulunda bəzi çevrilmə, ola
bilsin ki, onun ammonyak v
ə sulfat anhidridinə parçalanması
reaksiyası il
ə müşahidə olunur:
3
3
2
3
2
2
SO
NH
O
SO
N
H
OH
NSO
H
yavaє
+
→
→
←
−
+
....(8.5)
Sulfamin tur
şusu az aktiv olduğundan “yumşaq” təsir
göst
ərir: onun spirtlərlə reaksiyası 100–125
0
C-d
ə baş verir.
Sulfamin tur
şusu nisbətən bahalı olduğundan ondan digər
Ümumi kimya texnologiyası
271
sulfola
şdırıcı agentlərdən istifadə arzuolunmayan məhsullar
qarı
şığının alınmasına səbəb olduğu xüsusi hallarda istifadə
edirl
ər (oksietilləşmiş fenolların və doymamış spirtlərin
sulfatla
şdırılmasında). Spirtlərin sulfatlaşdırılması prosesində
xlorsulfon tur
şuları geniş tətbiq sahəsi tapmışdır. Digər
xloranhidridl
ər kimi onlar da yüksək reaksiya qabiliyyətinə
malik olur. Reaksiya adi otaq temperaturunda bel
ə böyük
sür
ətlə gedir, turşu və spirtə görə birinci dərəcəli olub spirt
molekuluna kükürdün hücumu il
ə baş verir:
)
6
.
8
..(
..........
..........
..........
2
2
2
2
OH
ROSO
HCI
OH
SO
RHO
CI
ROH
OH
SO
CI
ROH
OH
CISO
+
→
→
+
→
⋅⋅
⋅
→
←
+
+
−
M
Yüks
ək aktivliyə malik olmasına baxmayaraq xlorsulfon
tur
şusu “yumşaq” təsir göstərir və reaksiya demək olar ki,
n
əzəri çıxımla gedir. Temperaturu artırdıqca və xüsusən də ikili
spirtl
ərin sulfatlaşdırılması zamanı xlortörəmələrinin əmələ
g
əlməsi artır.
O
H
RCI
ROH
HCI
2
+
→
+
..........(8.7)
Bunu da temperaturun azaldılması v
ə hidrogen xloridin
tez sistemd
ən çıxarılması yolu ilə aradan qaldırmaq olar.
Son dövrl
ərdə sulfatlaşdırıcı agent kimi sulfat anhidridi
böyük
əhəmiyyət kəsb etmişdir. Onun elektrofil xassəsi vakant
orbitalların artıq olması il
ə izah edilir; vakant orbitalların
hesabına sulfat anhidridi spirtin oksigen atomu il
ə rabitəyə
gir
ərək kompleks əmələ gətirə bilər ki, o da alkilsulfat
tur
şusuna çevrilər:
−
•
•
+
→
→
←
+
O
O
S
ONH
ROSO
H
RO
SO
ROH
2
4
2
3
..........(8.8)
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
272
Kimy
əvi reaksiyanın özü təcrübi olaraq ani olaraq baş
verir v
ə qazşəkilli sulfat anhidridi ilə təsir zamanı onun
diffuziyası maye fazanın s
ərhəd təbəqəsində başa çatmaqla
limitl
ənir. Bu, reaksiyanın ekzotermiki olması yerli qızmaya və
əlavə yan məhsulların (olefinlər, karbonil birləşmələri,
q
ətranlar) əmələ gəlməsinə səbəb olur ki, bunun da nəticəsində
s
əthi aktiv maddənin tündləşməsi və keyfiyyətinin pisləşməsi
ba
ş verir. Odur ki, istiliyin çıxarılması və temperatur rejiminin
(SO
3
–ün t
əsirsiz qazlarla durulaşdırılması, intensiz qarışdırıl-
ma, reaksiyanın plyonkada aparılması) etibarlı t
ənzimlənməsi
il
ə yerli qızmaların qarşısının alınmasını təmin edən reaksiya-
nın aparılması üsulunun mühüm
əhəmiyyəti vardır.
Olefinl
ərin sulfatlaşdırılması reaksiyasını həyata keçir-
m
ək üçün ancaq sulfat turşusundan istifadə olunur, çünki digər
agentl
ər aktiv olmur və ya sulfatlar deyil başqa maddələr əmələ
g
əlir. Olefinlərin sulfat turşusu ilə qarşılıqlı təsirindən ardıcıl
olaraq mono– v
ə dialkilsulfatlar, olefinlərin polimerləri, əgər
sulfat tur
şusunun tərkibində su olarsa həmçinin də spirtlər və
sad
ə efirlərin alınması baş verir. Reaksiya aralıq karbonium
ionunun
əmələ gəlməsi ilə gedir.
[
]
2
4
2
3
2
3
3
2
)
(
)
(
3
4
2
H
SO
CH
CH
R
H
OH
CHOSO
CH
R
CH
H
RC
H
CH
RCH
HCH
RC
SO
H
+
→
→
+
→
−
↔
+
=
+
+
+
+
+
+
[
]
+
+
+
+
+
+
+
→
→
+
→
−
→
←
+
=
+
H
O
CH
CH
R
H
CHOH
CH
R
CH
H
RC
H
CH
RCH
HCH
RC
O
H
2
3
3
3
2
)
(
)
(
3
2
er
po
H
OH
H
C
R
CH
H
RC
H
CH
RCH
H
HCH
RC
CH
RCH
lim
3
2
6
4
2
3
2
→
→
+
→
−
↔
+
=
+
+
−
+
+
=
+
+
+
......(8.9)
Bundan ba
şqa, spirt və sadə efirlərin əmələ gəlməsi güclü
alkill
əşdirici xassə daşıyan mono– və xüsusən də
dialkilsulfatların dön
ər hidroliz və alkoqoliz reaksiyaları
n
əticəsində baş verir:
Ümumi kimya texnologiyası
273
ROH
SO
H
ROH
OH
ROSO
SO
R
O
H
O
H
2
4
2
2
4
2
2
2
+
→
←
+
→
+
.....(8.10)
ROR
SO
H
ROR
OH
ROSO
SO
R
ROH
ROH
2
4
2
2
4
2
+
→
←
→
←
+
→
+
+
.....(8.11)
H
əmçinin də kondensasiya reaksiyası hesabına səthi aktiv
madd
ənin keyfiyyətini pisləşdirən oksidləşmə məhsulları və
q
ətranlı maddələr də alınır. Səthi aktiv maddələrin alınmasında
m
əqsədli məhsul monoalkilsulfat olduğuna görə olefin və sulfat
tur
şusunun mol nisbəti 1:1 kimi götürülür. Bu halda olefinin
h
əddindən artıq polimerləşməsi, qətranlaşması, həmçinin də
dialkilsulfat v
ə sadə efirlərin əmələ gəlməsinin qarşısının
alınması üçün reaksiyanın optimal temperaturu 0–40
0
C, sulfat
tur
şusunun qatılığı isə 92–93% olmalıdır.
Alkilsulfatlar tipli s
əthi aktiv maddələri 3 qrupa bölmək
olar:
1) X
ətti quruluşlu karbon zəncirinə malik olan birli
spirtl
ərdən alınan birli alkilsulfatlar. Bu spirtlər qismən təbii
ya
ğların (məsələn, lauril – C
12
H
23
OH, miristil – C
14
H
29
OH)
hidroliz m
əhsullarıdır, lakin onların böyük hissəsi parafinlərin
alüminiumüzvisintez v
ə ya oksosintez prosesləri ilə alınan ali
ya
ğ turşularının hidrogenləşdirilməsilə alınır;
2) X
ətti quruluşa malik olefinlər (parafinlərin termiki
krekinqi v
ə ya alüminiumüzvisintez üsulu ilə alınan α-
olefinl
ər), həmçinin də yumşaq parafinlərin birbaşa
oksidl
əşməsilə alınan ikili spirtlər və sulfat turşusundan alınan
ikili alkilsulfatlar (timollar);
3) 2–3 mol etilen oksidinin spirtl
ərə və ya alkilfenollara
birl
əşmə məhsullarının sulfatlaşması ilə alınan efirsulfatlar.
+SO
3
N.Ə.Səlimova, B.Ş.Şahpələngova
274
ROH +
R– (–O–CH
2
–CH
2
–)
n
–OH
R— (—O—CH
2
—CH
2
—)
n
—OSO
2
OH.........(8.12)
8.1.1. Alkilsulfatlar əsasında yuyucu vasitələrin
alınması prosesinin texnologiyası
Alkilsulfatlar
əsasında yuyucu vasitələrin alınması
prosesinin texnoloji sxemi
şəkil 8.1.–də göstərilmişdir. 1
reaktoruna fasil
əsiz olaraq spirt, hava və SO
3
buxarlarının hava
il
ə birlikdə qarışığı verilir. Sulfolaşma məhsulları 1
reaktorundan 2 separatoruna verilir v
ə burada abqazlar
mayed
ən ayrılır. Abqazlar 3 absorberinə göndərilir və burada
abqazlar sanitar t
əmizliyə qədər SO
3
buxarlarından t
əmizlənir.
2 separatorunda qazlardan ayrılan sulfola
şma məhsulları 4
neytralla
şdırıcı kalona göndərilir. Alınan alkilsulfat turşusu 4
neytralla
şdırıcısında qatı NaOH məhlulu ilə neytrallaşdırılır. 4
neytralla
şdırıcı kalon qarışdırıcı və soyuducu sistemlə təchiz
olunmu
şdur. Neytrallaşma temperaturu 60
0
C–d
ən yüksək
olmamalıdır. 6 neytralla
şdırıcısında daha dəqiq neytrallaşma
aparılır (PH 7–y
ə qədər ). Neytrallaşmış məhsullar alkilsulfat
v
ə sudan ibarət olmaqla, 7 qarışdırıcısına daxil olur. 7 qarışdırı-
cısında yuyucu vasit
əyə digər komponentlər əlavə olunur (fos-
fatlar v
ə ya pirofosfatlar, soda, ağardıcı, karboksimetil-
selliloza). 7 qarı
şdırıcısından çıxan qarışıq11 nasosu ilə 8 səpə-
l
əyici – quruducu şkafa göndərilir. Qarışığı 8 aparatına xüsusi
uclu
ğun köməyi ilə qaynar odluq qazları axınına səpələməklə
verirl
ər. Qazlarla aparılan bərk hissəciklər 9 tsiklonunda
tutulur. Toz
şəkilli yuyucu vasitə 8 səpələyici – quruducu
kalonun v
ə tsiklonun aşağısından 10 şnekinin köməyi ilə
qabla
şdırılmaya göndərilir.
Ümumi kimya texnologiyası
275
Dostları ilə paylaş: |