3.7. İzopropilbenzoldan fenol və asetonun istehsalı
Hal hazırda fenolun müxtəlif alınma üsullarından istifadə edirlər:
1.Toluolun katalitik oksidləşməsi;
2. Benzolun birbaşa oksidləşməsi:
3. Kumol metodu ilə fenolun alınması;
4.
Tsikloheksanın
oksidləşməsilə
tsikloheksanonun
alınması,
onun
da
dehidrogenləşməsilə fenolun alınması;
5. Xlorbenzol metodu ilə fenolun alınması;
6. Benzolun oksidləşdirici xlorlaşması ilə (Raşiq metodu) fenolun alınması;
7. Sulfonat üsulu ilə fenolun alınması.
Göstərilən üsullardan sənaye miqyasında ancaq dördündən istifadə olunur ki,
bunlar da toluolun katalitik oksidləşməsi, benzolun birbaşa oksidləşməsi, Raşiq və
kumol üsullarına əsaslanır. Ümumi istehsal olunan fenolun 90% - dən çoxu kumol
üsulu ilə alınır. Bu üsulun üstünlüyü ondan ibarətdir ki, burada eyni zamanda digər bir
qiymətli məhsul olan aseton da alınır. Kumol metodu ilə fenol və asetonun birgə
alınması 7 mərhələdən ibarətdir: benzolun alkilləşməsi; izopropilbenzolun
oksidləşməsi;
hidroperoksidin
ayrılması;
hidroperoksidin
parçalanması;
hidroperoksidin neytrallaşdırılması; fenolun ayrılması; asetonun ayrılması.
3.7.1 Prosesin nəzəri əsasları
Izopropilbenzolun oksidləşmə reaksiyası:
C
6
H
5
(CH
3
)
2
CH
C
6
H
5
(CH
3
)
2
COOH ................(3.27)
mürəkkəb
zəncirvari
mexanizm
üzrə,
zəncirin
ş
axələnməsilə
baş
verir.
Izopropilbenzolun oksidləşmə reaksiyasında hidroperoksidə görə 100%-li selektivlik
ə
ldə etmək mümkün deyil. Belə ki, əsas reaksiya ilə paralel olaraq
dimetilfenilkarbinol, asetofenon, qarışqa turşusu, cüzi dərəcədə dikumilperoksid tipli
peroksid məhsulları da əmələ gəlir.
87
Hal-hazırda istehsalat şəraitində izopropilbenzolun oksidləşmə mərhələsinin
hidroperoksidə görə selektivliyi 91-95 mol.% təşkil edir. Bu cür selektivlik reaktorun
konstruktiv tərtibatı ilə reaksiya kütləsində hidroperoksidin optimal qatılığından (15-
25%), optimal temperaturdan (100-120
0
C) və daha aktiv katalizatorlardan istifadə
olunmaqla təmin olunur.
Oksidləşmə prosesini müxtəlif katalizatorların iştirakı ilə həm maye həm də
buxar fazada aparmaq olar. Maye fazada, 100
0
C (100-120
0
C) temperaturdan yuxarı
temperaturda aparılan oksidləşmə proseslərində katalizator kimi daha geniş Mn və Co
rezinatları və naftenatlarından istifadə edirlər. İnisiatorlardan da istifadə olunur.
Məsələn şixtaya 2,5-3,5% miqdarında əlavə olunan hidroperoksidin özü də inisiator
kimi istifadə oluna bilir. Əmələ gələn izopropilbenzol hidroperoksidinin bir hissəsi
termiki parçalanmaya məruz qalır. Temperatur artdıqca hidroperoksidin parçalanma
sürəti də artır. İzopropilbenzol hidroperoksidinin əsas parçalanma məhsulları
dimetilfenilkarbinol ,asetofenon və metil spirtindən ibarətdir.
C
6
H
5
(CH
3
)
2
COOH
C
6
H
5
(CH
3
)
2
COH .............(3.28)
C
6
H
5
(CH
3
)
2
COOH
C
6
H
5
COCH
3
+ CH
3
OH ...........(3.29)
Əmələ gələn metanol formaldehid və qarışqa turşusuna oksidləşir ki, bunlar
da izopropilbenzolun oksidləşmə prosesində ingibitor rolunu oynayırlar. Qeyd
olunduğu kimi hidroperoksidin çıxımına temperatur və oksidləşmə müddəti təsir edir.
Belə ki, temperaturun həddən artıq aşağı salınması reaksiya sürətini azaldır, məsələn
bir saat müddətində t = 120
0
C–də hidroperoksidin çıxımı 8-10%, t = 100
0
C –də isə 2-
3 kütlə% olmuşdur. Reaksiya kütləsində hidroperoksidin kütlə faizi 18 və daha
yüksək olduqda onun parçalanması başlayır. Yüksək temperaturlarda hidroperoksidin
parçalanması partlayışla müşahidə olunur. Peroksidin optimal qatılığında belə
oksidatın tərkibində 0,5-dən 5%-ə qədər parçalanma məhsulları olur. Oksidləşmə
prosesinə qələvi mühiti (pH = 7,5) əlverişli şərait yaradır, belə ki, oksidləşmə
prosesində əmələ gələn turşular- ingibitorlar neytrallaşdırılır.
88
Beləliklə oksidləşmə prosesini 120
0
C-130
0
C-də, P =0,5-1 MPa təzyiq altında,
pH=8,5-10,5 qiymətlərində həyata keçirirlər. Bu cür şəraitdə oksidatın tərkibində
hidroperoksidin son miqdarı 25% olur. İzopropilbenzolun oksidləşmə prosesini həyata
keçirmək üçün aşağıdakı reaktorlardan istifadə olunur: kalon tipli; qarışdırıcı
quruluşlu (reaktorlar kaskadından); və erlift tipli reaktorlar.
3.7.2. İzopropilbenzol hidroperoksidinin parçalanması
Texniki izopropilbenzol hidroperoksidini sulfat turşusunun iştirakı ilə parçalanma
prosesinə düçar edirlər. Bu zaman fenol və asetonla yanaşı həm də yan məhsullar-
α
-
metilstirol, kumol-fenol,
α
-metilstirolun dimerləri və qətranlar əmələ gəlir.
H
2
SO
4
C
6
H
5
(CH
3
)
2
COOH C
6
H
5
OH + CH
3
COCH
3
...........(3.30)
Texniki izopropilbenzol hidroperoksidinin tərkibində olan dimetilfenilkarbinol yan
məhsulların 80–85% -nin alınmasına imkan yaradır. Asetofenon oksidləşmə şəraitində
praktiki
olaraq
digər
məhsullara
çevrilmirlər,
eyni
zamanda
30-40%
dimetilfenilkarbinol isə
α
-metilstirola çevrilir ki, o da əmtəə məhsulu kimi və ya da
izopropilbenzolla birlikdə karbohidrogen fraksiyasi şəklində ayrılır.
Hidroperoksidin parçalanma mexanizmi aşağıdakı sxem üzrə baş verir.
1.)
Oksonium ionunun əmələ gəlməsi və onun dehidratasiyası:
CH
3
CH
3
CH
3
C
6
H
5
−
C
−
OOH + H
+
C
6
H
5
−
C
−
OOH
2
C
6
H
5
−
C
−
O
+
+ H
2
O ..(3.31)
CH
3
CH
3
CH
3
2.)Əmələ gələn ionun fenil qrupunun oksigen atomuna miqrasiyası ilə qruplaşması:
89
CH
3
CH
3
C
6
H
5
−
C
−
O
+
C
6
H
5
−
O
−
C
+
.........(3.32)
CH
3
CH
3
2.)
Karbonium ionunun hidroperoksid molekulası ilə qarşılıqlı təsiri:
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
C
6
H
5
−
+
C + C
6
H
5
−
C
−
OOH C
6
H
5
−
O
−
C
−
OH + C
6
H
5
−
C
−
O
+
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
C
6
H
5
−
OH + CH
3
−
CO
−
CH
3
.........(3.33)
Hidroperoksidin parçalanmasını sulfat turşusunun asetondakı məhlulunun
iştirakı ilə həyata keçirirlər. Fenol və asetonun maksimal çıxımı sulfat turşusunun
qatılığı hidroperoksid kütləsinə görə 0,07-0,1% olduqda əldə olunur. Zəif turşuların
(metafosfat, oksalat və ş.) iştirakı ilə parçalanma daha yüksək temperaturda (100-
120
0
C) baş verir ki, bu zaman da fenol və asetonun çıxımı aşağı olur. Məqsədli
məhsulun çıxımı da temperaturdan asılıdır. Belə ki, parçalanma temperaturunu 50
0
C-
dən 80
0
C-yə qədər artırdıqda asetonun çıxımı 98-99%-dən 89%-ə qədər (
≈
10% təşkil
edir), fenolun çıxımı isə 98% -dən 80-82% -ə qədər azalır. Bununla bərabər aşağı
temperaturlarda (
≈
30
0
C) prosesin davamiyyəti kəskin artır və reaksiya kütləsində
parçalanmayan hidroperoksid də qalır. Odur ki, hidroperoksidin parçalanması
reaksiyasının optimal temperaturu 50-60
0
C hesab olunur. Parçalanmaya daha çox
durulaşdırılmış hidroperoksid verirlər ki, partlayış təhlükəsini aradan qaldırmaq
məqsədilə parçalanmaya durulaşdırılmış hidroperoksid verirlər . Hidroperoksidin
parçalanma prosesini aparmaq məqsədilə təkmilləşdirilmiş izotermiki reaktorlardan
istifadə olunması məqsədəuyğun hesab olunur. Bu cür reaktorlarda istilik artıq
90
asetonun buxarlanması yolu ilə sistemden çıxarılır. Belə reaktorlarda fenol və
asetonun çıxımı 98% -ə çatır.
3.7.3. İzopropilbenzoldan fenol və asetonun birgə
alınması texnologiyası
Kumol metodu ilə fenolla asetonun birgə alınması prosesinin texnoloji sxemi
şə
kil 3.4–də göstərilmişdir. 7 qarışdırıcısında təzə və qayıdan izopropilbenzol
izopropilbenzol hidroperoksidi (şıxta kütləsinin 6% -i) ilə qarışdırılır. Alınan şıxta 6
nasosu vasitəsilə 3 istidəyişdiricisinə verilir, burada oksidatın temperaturu hesabına
110
0
C –yə qədər qızdırılır və sonra 2 oksidləşdirici kalonunun yuxarı hissəsinə daxil
edilir. 2 oksidləşdirici kalonunun aşağı hissəsinə isə qabaqcadan 110
0
C –yə qədər
qızdırılmış hava vurulur. Sxemdə içərisi boş, istiliyi çıxarmaq üçün ilanvarı borularla
təchiz olunmuş oksidləşdirici kalon göstərilmişdir. Oksidləşdirici kalon kimi həm də
daha effektiv olan boşqablı kalondan istifadə oluna bilər. Bu halda oksidat kalonun
yuxarı hissəsindən xaric edilir. İşlənmiş hava izopropilbenzol buxarları, turşu və digər
qatışıqlarla birlikdə əvvəlcə 3 istidəyişdiricisini və 4 kondensatorunu sonra isə 5
çökdürücü- neytralizatorunu keçir. 5 çökdürücü- neytralizatorunda turşular soda və ya
qələvi məhlulu ilə neytrallaşdırılır. İşlənmiş hava sistemdən çıxarılır,turşulardan azad
olmuş izopropilbenzol qatışıqlarla birlikdə 7 qarışdırıcısına qaytarılr. 5 çökdürücü-
neytralizatorundan ayrılan duzlar da sistemdən çıxarılaraq utilizasiyaya göndərilir.
Oksidat 2 oksidləşdirici kalonunun aşağısından çıxaraq 3 istidəyişdiricidə
ş
ixtanın hesabına 60
0
C –yə qədər soyudularaq 8 izopropilbenzol hidroperoksidinin
qatılaşdırılması kalonuna verilir. Hidroperoksid yüksək temperaturlarda partlayışla tez
parçalandığına görə qatılaşdırılma prosesi dərin vakuum altında həyata keçirilir
(kalonun kubunda qalıq təzyiqi 0,79 kPa). Odur ki, kalonun kubunda temperatur
110
0
C -dən artıq olmamalıdir. 8 kalonunun distillatı (turşu və karbohidrogen qarışıgı
ilə izopropilbenzol) 5 neytrallaşdırıcısına, kub məhsulu isə (qatılaşdırılmış
91
izopropilbenzol hidroperoksidi) 10 reaktoruna daxil olur. Buraya həm də asetonla
sulfat turşusu da verilir. Təhlukəsiz iş şəraitini yaratmaq üçün qatılaşdırma prosesini
iki rektifikasiya kalonunda aparırlar. Bu halda proses təhlükəsiz rejimdə gedir və daha
dərin vakuumdan istifadə olunmağa ehtiyac qalmır. Belə variant fenol, aseton və
propilen oksidinin birgə alınması prosesində daha məqsədəuyğun hesab olunur. Belə
ki, epoksidləşmə prosesinə duru (30 – 35%) hidroperoksid göndərilə bilər, 2- ci
kalonun distillatında hidroperoksidin qatılığı isə 35- 45% təşkil edir. Parçalanmanı
60
0
C temperaturda aparırlar. Bu halda istilik asetonun buxarlandırılması ilə
sistemdən çıxarılir. Aseton buxarları 11 kondensatorunda kondensləşdirilir, aseton isə
reaktora qaytarılır. Parçalanma məhsullarında sulfat turşusu qaldığına görə onu
ayrılmaya göndərməzdən əvvəl içərisi AH-1 markalı anionitlə doldurulmuş 12
skrubberində turşudan təmizləyirlər. Parçalanma məhsullarını ayırmaq üçün bir neçə
variant təklif oluna bilər. Şəkil 3.4 – də göstərilən sxemdə 1-ci kalonda 5,3 kPa-a
yaxın qalıq təzyiqində parçalanma məhsullarının aseton və fenol fraksiyalarına
ayrılması prosesi baş verir. Bu onunla əlaqədardır ki, həmin fraksiyalar sonra müxtəlif
təzyiqlərdə ayrılırlar. 13 rektifikasiya kalonunda distillat kimi aseton,
α
- metilstirol və
digər asan uçucu qarışıqlar ayrılır. 13 rektifikasiya kalonunun distillatı 14
rektifikasiya kalonuna daxil olur, burada atmosfer təzyiqi altında distillat kimi aseton
qovulur. Bu kalonun kub məhsulu,
α
- metilstirol fraksiyası isə,
α
- metilstirol və digər
məhsulların ayrılması üçün sonrakı rektifikasiya prosesinə göndərilir(sxemdə
göstərilməyib). 13 kalonunun kub məhsulu 15 rektifikasiya kalonuna verilir ki,
burada da bütün uçucu maddələrin qətrandan ayrılması prosesi həyata keçirilir. Bu və
sonrakı kalonlar 9,5-13,3 kPa qalıq təzyiqi altında işləyirlər. 15 rektifikasiya
kalonunun distillatı 16 rektifikasiya kalonuna göndərilir ki, burada da fenoldan
karbohidrogenlərin ayrılması baş verir. 17 kalonunda isə məhsul fenol distillat halında
qətrandan ayrılır.
Beləliklə, izopropilbenzoldan fenol və asetonun birgə alınması düzünə və əksinə
rabitələri olan mürəkkəb sistemdən ibarətdir. Bu sxemdə əsas retsikl izopropilbenzola
92
görə təşkil olunmuşdur. Bu bir tərəfdən partlayış təhlükəli olduğuna görə oksidləşmə
kalonuna verilən izopropilbenzol hidroperoksidinin qatılıgınin 30%-dən artıq
olmaması ilə əlaqədardır. Odur ki, 70% izopropilbenzol retsikldə olur. Bu retsiklin bir
hissəsi işlənmiş hava ilə aparılan izopropilbenzolun kondensasiya yolu ilə tutularaq
yenidən kalona qaytarılması, digər hissəsi isə izopropilbenzol hidroperoksidinin
qatılaşdırılması zamanı ayrılan izopropilbenzolun reaktora verilməsi ilə əldə olunur.
Tərkibində aseton olan digər retsikl parçalanma reaktorunda istiliyin ayrılması
ilə əlaqədardır. Buxarlandırılan aseton kondensləşdirilərək reaktora qaytarılır. Retsikl
xeyli miqdar enerji sərfi tələb edir. Onun miqdarını azaltmaq üçün lazım olan əsas
şə
rtlər:
1) Daha qatı hidroperoksid almaq üçün şəraitin yaradılması (başqa sözlə
izopropilbenzolun konversiyasının artırılması) ;
2) 10 reaktorunda istiliyin çıxarılması üçün digər üsullardan istifadə olunması
(məsələn, reaktorun daxilində quraşdırılmış boruların içərisinə oksidləşmə kalonuna
göndərilən havanın verilməsilə).
Enerji sərfini azaltmaq məqsədilə ayrılma texnoloji sxemində üç ədəd
rektifikasiya kalonu əvəzinə iki ədəd rektifikasiya kalonundan istifadə etmək olar.
Birinci rektifikasiya kalonunda karbohidrogenlər, ikincisində isə məhsul fenol
qətrandan ayrılar. Bu halda fenolun buxarlandırılması və kondensləşdirilməsi iki dəfə
ə
vəzinə ancaq bir dəfə həyata keçiriləcəkdir (baxılan texnoloji sxemdə fenolun
buxarlandırılması və kondensləşdirilməsi iki dəfə baş verir).
Ekoloji cəhətdən kumol metodu ilə fenol və asetonun birgə istehsalı prosesində
aşagıdakı məsələlər meydana çıxır:
1)İşlənmiş havanın təmizlənməsi;
2)Duzların utilizasiyası;
3)Rektifikasiya zamanı əmələ gələn qətranların utilizasiyası;
4)Işlənmiş sulfat turşusu və anionitin utilizasiyası.
Bütün göstərilən məsələlərin həyata keçirilməsi mümkündür.
93
3.7.4. İzopropilbenzoldan propilen oksidi,
aseton və fenolun birgə alınması
Hal-hazırda propilen oksidinin ən effektiv alınma üsulu propilenin
hidroperoksid birləşmələri ilə epoksidləşdirilməsindən ibarətdir. Bu üsulla “Oxirance”
(ABŞ) firması il ərzində 1,1 mln ton propilen oksidi istehsal edir ki, bu da onun bütün
dünyadakı istehsalının 30% -ini təşkil edir. Lakin propilen oksidinə olan tələbatın
artması ilə əlaqədar olaraq son illərdə propilen oksidi, aseton və fenolun birgə
alınması texnologiyası işlənib hazırlanır. Bu halda bir texnoloji proses gedişində bir
neçə məqsədli məhsulun alınması reallaşdırılır. Bu üsulda izopropilbenzol
hidroperoksidinin bir hissəsi parçalanaraq fenol və asetonun alınmasına sərf olunur,
digər qalan hissəsi isə propilenin epoksidləşdirilməsi prosesinə gedir.
O
2
+ CH
2
=CHCH
3
C
6
H
5
(CH
3
)
2
CH C
6
H
5
(CH
3
)
2
COOH C
6
H
5
(CH
3
)
2
CHO+ CH
2
−
CHCH
3
...(3.34)
O
Fenol, aseton və propilenoksidinin belə birləşdirilmiş istehsal üsulunun yaradılması
iki əsas problemin həll olunması hesabına mümkün olmuşdur.
Birincisi, molibdenil propandiolatın (azot tərkibli birləşmələr, spirtlər)
elektrodonor liqandları ilə modifikasiya olunmuş yeni katalitik sistemlər təqdim
olunmuşdur. İzopropilbenzol hidroperoksidinin epoksidləşdirilməsi prosesinin şəraiti :
temperatura – 115-120
0
C; propilen : izopropilbenzol hidroperoksidi mol nisbəti 5:1;
molubden katalizatorunun qatılığı bir mol hidroperoksidə görə
≈
6
⋅
10
−
4
mol;
promotorun qatılığı 1 mol katalizatora görə 2 mol ; propanol-2 –nin qatılıgı 10%
(küt.); prosesin davamiyyət vaxtı -90 dəqiqə. Propilen oksidinin sərf olunan
izopropilbenzol hidroperoksidinə görə əmələgəlmə selektivliyi 88-90%(mol.),
propilenə görə hesablandıqda isə
>
98% (mol.). Bu halda izopropilbenzol
hidroperoksidinin konversiyası 99,5%-ə çatır. Promotor və propanol-2 olmadıqda
94
izopropilbenzol hidroperoksidi ilə propilenin epoksidləşdirilməsi prosesinin
göstəriciləri pisləşir.
İkincisi, fenol, aseton və propilen oksidinin birgə alınması üsulunda epoksidləşmə
prosesinin yan məhsullarının (dimetilfenilkarbinol və asetofenon) hidrogenləşdirilərək
izopropilbenzol və etilbenzola çevrilməsilə tam emal olunması mümkündür. Bu halda
izopropilbenzol kumol metodu ilə fenol, aseton və propilen oksidinin, etilbenzol isə
stirol və propilen oksidinin istehsalı prosesinə göndərilir.
Qeyd etmək lazımdır ki, izopropilbenzolun hidroperoksidə oksidləşməsi
etilbenzol və izobutanın oksidləşməsinə nəzərən xeyli asan baş verir. Bu prosesdə
izopropilbenzol oksigen daşıyıcısı kimi istifadə olunur və həm də az sərf olunur. Belə
ki, burada dimetilfenilkarbinolun hidrogenləşdirilməsi ilə izorpopilbenzolun alınması
üçün xüsusi mərhələsi də nəzərdə tutulur. Odur ki, fenol, aseton və propilen oksidinin
kumol metodu ilə birgə istehsalı iri həcmdə mümkündür .
Göstərilən texnologiya üzrə fenol , aseton və propilen oksidinin birgə alınması 2
ə
sas kimyəvi prosesi özündə birləşdirir: izopropilbenzolun oksidləşməsi və
izopropilbenzol hidroperoksidinin parçalanaraq 99% məqsədli məhsula çevrilməsi.
Prosesin yüksək effektivliyi təkcə kimyəvi reaksiyaların optimal parametrlərinin
(temperatur, təzyiq, mühitin turşulugu) seçilməsi ilə deyil, həm də katalizator və
inisiatorlardan istifadə edilməklə təmin olunur. İstehsal prosesində alkilləşmə
prosesləri ilə alınan, çox əlverişli və həm də nisbətən ucuz xammal–
izopropilbenzoldan istifadə olunur. Propilen oksidinin kumol metodu ilə alınması
xammala görə aseton və fenolun birgə alınması prosesinə çox yaxındır və onunla
ümumi bir texnoloji sxemə malikdir. Odur ki, propilen oksidi və asetonun birgə
istehsalı prosesinin yaradılması həm fenolun alınması prosesinin selektivliyini yan
məhsulların – dimetilfenilkarbinol və asetofenonun emalı ilə artırmağa, həm də hər iki
istehsal prosesində kapital qoyuluşunun benzolun alkilləşməsi və izopropilbenzolun
oksidləşməsi mərhələlərinin birgə aparılması hesabına aşağı salınmasına imkan
verəcəkdir.
95
3.8. Parafinlərin oksidləşməsi yolu ilə sintetik
ali yağ turşularının alınması
Mono ali yağ turşuları səthi aktiv maddələrin alınması üçün qiymətli xammal
hesab olunur. Bundan başqa sintetik yağ turşuları sabun istehsalında ,yuyucu
vasitələr, motor yağları, korroziyaya qarşı ingibtorlar, konservantlar və digər başqa
məhsulların alınmasında da geniş istifadə olunur. Ali yağ turşuları (AYT)
molekulunda 6-dan 24-ə qədər karbon atomu olan təbii və ya sintetik mənşəli, alifatik
sıra karbon turşularının qarışığının texniki adıdır. Təbii AYT yağlarda və piylərdə
qliseridlər şəklində , mumda yüksəkmolekullu spirtlərin efiri şəklində olur. Ali yag
turşuları – zəncirində tək və cüt sayda karbon atomu olan, normal və izoquruluşlu
doymuş monokarbon turşularının qarışığıdır. Sintetik yağ turşuları adı altında texniki
məhsullar təyinatından asılı olaraq müxtəlif tərkibli fraksiyalar halında buraxılır. C
5
-
C
6
, C
7
-C
9
, C
9
-C
10
və C
10
-C
13
fraksiyaları yağvari mayelər olub 200-dən 284
0
C –yə
qədər temperaturda qaynayırlar. C
10
-C
16
və C
13
-C
16
fraksiyaları sürtküyə oxşar
məhsullar olub 270- dən 315
0
C –yə qədər temperatur intervalında qaynayırlar ( 2 kPA
təzyiqdə ). C
17
-C
20
fraksiyası yumşalma temperaturu 60-75
0
C olan bərk maddədir.
Ali yağ turşuları sudan yüngül və onda həll olmayan maddələrdir. Onlar qələvilərdə
həll olaraq uyğun duzlar (sabun) əmələ gətirirlər ki, bu duzlar mineral turşularla
asanlıqla parçalanaraq hidrolizə uğrayırlar. Bütövlükdə turşuların buxarları cəminin
buraxıla bilən qatılığı 5 mq/m
3
–dir.
Yağ (sintetik) turşularının istehsalının sənaye
üsulları olduqca müxtəlifdir. Onlar həm təbii xammallardan, həm də neft və qaz emalı
məhsullarından alına bilərlər. Onlardan ən əsasları aşağıdakılardır:
1. Bitki və heyvan yağlarınin hidrolizi ilə;
2. Ali alkanların oksidləşməsilə.
Tərkibində karbon atomlarının sayı 16, 18, və 20 olan karbon turşularının əsas
hissəsini bitki və heyvan yağlarının hidrolizi yolu ilə alırlar. Paltar sabunu və qiymətli
C
12
- C
14
spirtlər fraksiyasının istehsalı prosesinin başlıca xammalı olan, tərkibində
96
karbon atomlarının sayı 12–14-ə çatan turşular kokoslu qozların yağlarından və palma
nüvə yağlarından alınır. Bizim ölkəmizin iqlim şəraiti böyük həcmdə
yüksəkməhsuldarlığa malik soya və palma sahələrinin becərilməsinə imkan vermir.
Buna görə də iri tonnajlı sintetik yağ turşularının istehsalı vacib məsələlərdən hesab
olunur. İstehsalatda ən çox miqyasda istifadə olunan sintetik yağ turşuları fraksiyası:
C
5
-C
6
– konsistent sürtküləri, polivinilxlorid plastifikatorları; C
5
-C
9
– sürtkü yağları;
C
7
-C
9
–dialkilftalatlar-plastik kütlələr plastifikatorunun alınmasında xammal olan
spirtlər; C
10
-C
13
- lak və boyalar; C
10
-C
16
- əl-üz sabunu, spirtlər, sintetik kauçuklar;
C
17
-C
20
- paltar sabunu, aminlər, sintetik yuyucu vasitələr, rezin-texniki məmulatlar;
C
21
-C
25
- rezin-texniki məmulatlar, dərilərin piylənməsi üçün preparatlar; kub qalığı –
tökmə bərkidicilər.
Sintetik yağ turşuları əsasən parafinlərin oksidləşməsi yolu ilə alınır. Bu üsulla
sintetik yağ turşularının alınması prosesinin üstün cəhətləri : prosesin yüksək təzyiq
və partlayış törədən qazlardan istifadə olunmadan aparıldığına görə nisbətən sadə
olması; xammalın - maye və bərk neft parafinlərinin, katalizator və reagentlərin ucuz
və əlverişli olması; çatışmayan cəhətləri: xeyli miqdarda çirklənmiş qaz
tullantılarının, çirkab sularının əmələ gəlməsi və turşunun keyfiyyətinin yüksək
olması.
Alkanların oksidləşməsi həm ali yağ turşularının, həm də ali yağ spirtlərinin
ümumi alınma üsuludur. Alkanların oksidləşməsi prosesi maye fazada, oksigenli
oksidləşdirici qaz ilə,zəncirvari mexanizm üzrə gedir. Proses R
⋅⋅⋅⋅
, R
−
C
•
, R
−
C
−
O
•
və
O O
R
−
C
−
COO
•
radikallarının əmələ gəlməsi və çevrilməsi yolu ilə gedir. Molekulyar
O
oksigen atomu karbohidrogen molekuluna təsir edərək hidroperoksid birləşməsi
ə
mələ gətirir ki, o da sonradan ikinci çevrilmə proseslərində iştirak edir. Normal
parafinlərin oksidləşmə prosesinin əsas məhsullarının əmələgəlmə mexanizmi və
katalizatorun təsiri tamamilə aydınlaşdırılmamışdır. Manqan katalizatorunun iştirakı
97
ilə normal parafinlərin oksidləşmə prosesinin əsas məhsullarının əmələgəlmə sxemi
sadələşdirilmiş formada aşağıdakı kimi göstərilə bilər:
O
2
, kat. RH
RH ROO
•
ROOH
… (3.35)
R
1
COOH R
1
COR ROOH ROH RCOOR
1
O
2
Ali yag turşuları C
18
-C
44
tərkibli parafinlərin maye fazada, manqan birləşmələri
ə
sasında hazırlanmış katalizatorların iştirakı ilə oksidləşməsindən alınır. Belə hesab
edirlər ki, manqan oksidləşmə katalizatoru, oksidləşmənin başlanğıc mərhələsində
manqanın oksidləşmə dərəcəsinin 2
+
-dən 3
+
və 4
+
-ə və 4
+
-dən 3
+
və 2
+
-yə qədər
dəyişməsi hesabına radikal zəncir reaksiyasınin inisiatoru , həm də aralıq məhsulların
turşu və efirin alınması istiqamətində oksidləşdirici çevrilmə proseslərinin
tənzimləyicisi rolunu oynayır.
Oksidləşmə katalizatoru kimi sintetik yağ turşularının manqan və natrium(və ya
kalium) duzlarının qarışığından istifadə olunur. Mn:Na(K) = 1 : (1
−
10) nisbəti
oksidləşməyə verilən kütlənin tərkibində manqanın qatılığından asılı olaraq 0,03
−
0,15 % təşkil edir. Manqan duzlarını, MnO
2
-ni qızdırmaqla sintetik yağ turşularında
və ya tərkibində sintetik yağ turşuları olan məhsulda həll etməklə hazırlayırlar.
Sintetik yağ turşularını NaOH məhlulu ilə neytrallaşdırmaqla isə natrium duzları
alınır.
Parafinlərin oksidləşmə prosesi katalizatorsuz 150 -170
0
C temperatur intervalında
aparılır, lakin bu halda aşağı keyfiyyətli turşular alınır. Kalium permanqanatın, bir
sıra manqan duzlarının, manqan peroksidinin və ya oksidatdan manqanın
regenerasiyası zamanı ayrılan qarışığın sulu məhlulu halında hazırlanan və parafinə
ə
lavə olunan katalizatorun iştirakı ilə proses daha selektiv gedir. Göstərilən maddələr
-R
•
-O
•
OH
R
1
COOH
-H
2
O
O
2
98
parafində həll olmurlar, odur ki, homogen katalizatorun əmələ gəlməsini (ali yağ
turşularının manqan duzları) başa çatdırmaq üçün, əvvəlcə (2 saat muddətində)
prosesin temperaturunu 125-130
0
C həddində saxlayırlar, sonra isə temperaturu 105-
110
0
C –yə qədər azaldırlar. Oksidləşməni adi atmosfer təzyiqində aparırlar. Qeyd
etmək lazımdır ki, katalizatorun tərkibində NaOH (xüsusən də KOH) olduqda onun
aktivliyi artır. Mn
2
+
:K
+
≅
1:1 nisbəti optimal hesab olunur. Parafinin oksidləşmə
dərinliyinin eyni qiyməti ( 30-35%) 80
0
C –də 110 saata, 100
0
C –də 38 saata 110
0
C –
də 24 saata əldə olunur. Temperatur artdıqca reaksiyanın diffuziya sahəsinə keçməsi
mümkündür ki, bu halda da reaktorun hidrodinamiki rejimi böyük əhəmiyyət kəsb
edir. Beləliklə, proses diffuziya və ya keçid rejimində baş verərkən həddən artıq
oksidləşmiş birləşmələrin miqdarı artır və müvafiq olaraq məqsədli məhsulun
keyfiyyəti aşağı düşür. Bütün bu dəlilləri nəzərə alaraq demək olar ki, parafinin
oksidləşmə məhsulu ali yağ turşuları fraksiyası olub onun çıxımı və tərkibi prosesin
təyinatından və şəraitindən asılı olur. Belə ki, tərkibində karbon atomlarının sayı 30 –
a bərabər olan parafinlərin oksidləşməsi zamanı ali yağ turşularının çıxımı aşağıdakı
kimi olur (%) :
C
1
-C
4
fraksiyası – 5-10%; C
5
-C
6
fraksiyası – 3-5%; C
7
-C
9
fraksiyası – 8-10% ; C
10
-
C
16
fraksiyası – 25-28%; C
17
-C
20
fraksiyası – 15-20%; C
20
–dən yuxarı fraksiyası - 20-
25% ; Ali yağ turşularının bütün fraksiyalarının ümumi çıxımı orta hesabla 80 % olur.
Bərk parafinlərin oksidləşməsi prosesinin texnoloji sxemi şəkil 3.5-də göstərilmişdir.
Təzə parafin və ayrılma mərhələsindən qaytarılan məhsul 1:2 nisbətində, həmçinin də
katalizator 1 aparatında qarışdırılır. 1 qarışdırıcısında əmələ gələn qarışıq dövrü
işləyən 2 oksidləşmə kalonuna verilir. Bu kalon alüminiumdan və ya xüsusi poladdan
hazırlanır və reaksiya istiliyini çıxarmaq üçün çıxış soyuducusuna, havanı vermək
üçün paylayıcı quruluşa malik olur. Kalonun aşağı hissəsinə paylaşdırıcı quruluş
vasitəsilə 120
0
C –yə qədər qızdırılmış hava da verilir. Kalonun yuxarısından çıxan
qazlar tərkibində olan aşağı molekullu turşulardan ayrılmaq üçün 3 kalonunda su ilə
yuyulur, sonra 4 sobasında sona qədər yandırılaraq tərkibində olan qarışıqlardan
99
təmizlənərək atmosfrə atılır. 2 oksidləşmə kalonundan çıxan oksidat soyudulur, 5
çökdürücüsündə katalizator şlamından ayrılır və sonra 6 skrubberinə verilir.
Katalizator şlamı isə regenerasiyaya göndərilir. 6 skrubberində oksidatdan suda həll
olan C
1
-C
4
- turşuları ayrılır. Turşuların məhlulu kalonun aşağı hissəsindən etilasetat
ilə absorbsiyaya və sonrakı ayrılmaya göndərilir. Suda həll olan turşulardan ayrılan
oksidat 7 və 8 sabunlaşdırıcılarına daxil olur. Burada ali yağ turşuları ,mürəkkəb
efirlər və laktonlar neytrallaşdırılır. Neytrallaşma natrium karbonat və NaOH
vasitəsilə həyata keçirilir:
2RCOOH + Na
2
CO
3
2RCOONa + CO
2
+ H
2
O …(3.36)
RCOOR
1
+ NaOH RCOONa + R
1
OH …(3.37)
Çətin hidroliz olunan maddələrin sabunlaşması 9 istidəyişdiricisində və 10
avtoklavında 180
0
C-də və 2 MPa təzyiq altında başa çatır. 10 avtoklavından
reaksiyaya girməmiş parafinlər 1 qarışdırıcısına qaytarılır,ali yağ turşularının
məhlulları 11 borulu sobasına verilir və burada 320
0
C-yə qədər qızdırılır, və 12
drossel ventilinin köməyi ilə atmosfer təzyiqinə qədər drosselləşdirilir və 13
separatoruna verilir. Bu halda sabundan sabunlaşmamış üzvi faza ayrılaraq 9
istidəyişdiricisinə göndərilir. 9 istidəyişdiricisində buxarların kondensasiyasından
sonra kondensat 14 separatorunda su və üzvi hissəyə ayrılır. Üzvi hissə oksidləşməyə
qaytarılır və ya spirtlərin ayrılmasına göndərilir. Əridilmiş sabun, 40% -li məhlul
alınana qədər 15 hidroliz kalonunda, su ilə durulaşdırılır və 16 hidroliz aparatında
sulfat turşusu ilə işlənir. Ayrılan sərbəst ali yağ turşuları 17 skrubberində natrium
sulfatdan yuyulur və 1 rektifikasiya kalonuna verilir. Rektifikasiya prosesində
yuxarıda qeyd olunan AYT fraksiyaları ayrılır.Sərf olunan parafinə görə ali yağ
turşusunun çıxımı 76-82% olur.
Dostları ilə paylaş: |