Hidrotəmizləmənin kimyası

HİDROTƏMİZLƏMƏNİN KİMYASI Hidrogen vasitəsilə təmizləmə prosesi sənayedə benzin və dizel yanacaqlarından arzuolunmayan birləşmələrin kənarlaşdırılması üçün geniş tətbiq olunur. Son zamanlar bir çox ölkələrdə, ABŞ və bir çox ölkələrdə hidrogen vasitəsilə mazutların da tərkibindən arzuolunmayan maddələrin kənarlaşdırılması üçün də istifadə edirlər. Bir qayda olaraq hidrotəmizləmə prosesi hidrogen mühitində alümo-kobaltmolibden katalizatorlarından istifadə elməklə 3-7 MPa təzyiq, 330-450ºC temperatur, 1-9 saat-1 həcmi sürət (xammalın) və 65-94% (həcm) hidrogen olmaqla aparılır. Hidrotəmizləmə prosesi katalizatorlarda kükürdlü (sulfidlər, tiofenlər, disulfidlər, merkaptanlar və s.), azotlu (piridin, pirrol və s.) və oksigenli üzvi bir- ləşmələrin (fenollar və başqaları) iştirakı ilə baş verən hidrogenləşmə reaksiyasına əsaslanır. Hidrotəmizləmə zamanı hidrogenləşmə reaksiyaları ilə yanaşı, paralel olaraq arzuolunmayan birləşmələrin hidrogen sulfid, ammonyak və suyun əmələ gəlməsi ilə kənarlaşdırılması müşahidə olunur( Şəkil 1). Katalitik hidrotəmizləmə zamanı baş verən reaksiyalar iki qrupa ayrılmaqla təsnif olunur: hidrogenoliz və hidrogenləşmə. Hidrogenolizdə bir karbon-heteroatom rabitəsi hidrogen vasitəsilə ayrılır. Hidrogenləşmədə hidrogenin molekula əlavə olunması rabitə qırılmadan baş verir. Katalitik hidrotəmizləmə zamanı əsas hidrogenoliz və hidrogenləşmə reaksiyaları aşağıda təsvir edilmişdir.

Hidrogenoliz reaksiyaları

• Hidrokükürdsüzləşmə. Neft fraksiyasından kükürdün H2S-ə çevrilərək kənarlaşdırılması prosesidir. Kükürdün çıxarılmasının çətinliyi aşağıdakı sırada artır: parafinlər < naftenlər < aromatik birləşmələr.

Схематическая диаграмма типичной установки гидрообессеривания на нефтеперерабатывающем заводе

Şəkil 1. Tipik hidrotəmizləmə reaksiyaları

• Hidroazotsuzlaşdırma -Üzvi birləşmələrin tərkibindəki azotun NH3-ə çevrilərək fraksiyanın tərkibindən ayrılması prosesidir.
• Hidrooksigensizləşmə -Üzvi oksigenli birləşmələrin oksigenin suya çevrilməsi ilə kənarlaşdırılması. Hidrokükürdsüzləşmə və hidroazotsuzlaşmada olduğu kimi reaksiyanın çətinliyi molekul çəkisindən asılıdır.
• Hidrometalsızlaşma -Metal üzvi birləşmələrin tərkibindəki metalları kənarlaşdırma üsuludur. Neftdə ən çox rast gəlinən metallara nikel və vanadiumu nümunə kimi göstərmək olar. Metalların kənarlaşdırılması zamanı katalizatorun üzərinə çökür və onu zəhərləyir.

${\ce {{\overset {Pyridine}{C5H5N}}+ {\overset {Hydrogen}{5H2}}-> {\overset {Piperdine}{C5H11N}}+ {\overset {Hydrogen}{2H2}}-> {\overset {Amylamine}{C5H11NH2}}+ {\overset {Hydrogen}{H2}}-> {\overset {Pentane}{C5H12}}+ {\overset {Ammonia}{NH3}}}}$

Olefinlərin doyması

İkiqat rabitəsi olan üzvi birləşmələrin doymuş üzvi birləşmələrə çevrilməsi. Aromatik birləşmələrin doyması və ya hidroaromatikləşmə. Aromatik birləşmələrin naftenlərə çevrilməsi prosesidir. Hidrokrekinq. Hidrogenin iştirakı ilə üzvi birləşmənin C-C rabitəsinin qırılması ilə daha sadə quruluşlu birləşmələrin əmələ gəlməsi üsuludur. Dizel fraksiyasında yüzdə iki və onda iki faiz kükürd qalır. Etan, metan kimi alkanın ilk nümayəndəsi kimi qazlar zavoddakı proseslərdə yanacaq kimi tətbiq olunur. Yüksək temperaturlarda qismən naften karbohidrogenlərin dehidrogenləşməsi prosesi baş verir. Reaksiyaların axıcılığı, dərinliyi və sürəti katalizator seçimindən, prosesin aparılma şəraitindən və xammalın fiziki-kimyəvi tərkibindən asılıdır. Hidrotəmizləmə prosesi zamanı kükürdlü üzvi birləşmələr kükürdün hidrogenlə birləşməsi ilə H2S və kükürdlü birləşmədən asılı olaraq uyğun karbohidrogenə çevrilir. Neftin fraksiyasının molekul çəkisi artdıqca hidrokükürdsüzləşdirmə azalır.

• Sulfidlər
• Alifatik

• Monotsiklik

• Bitsiklik
• Disulfidlər

• Merkaptanlar

• Tiofenlər

• Benzotiofenlər

• Dibenzotiofenlər

• Tiofanlar

Distillat məhsullarının hidrotəmizlənməsi prosesində C-S rabitəsi tam destruksiya olunur, C-C rabitəsində isə destruksiya demək olar ki, nəzərə çarpmır. Tərkibində kükürd olan üzvi birləşmələrin hidrogenləşməsi prosesi onların quruluşdan çox asılıdır. Eyni şəraitdə sulfidlər və merkaptanlar 95%, tiofen və benzotiofenlər isə 40-50 % hidrogenləşir. Temperaturun artması ilə hidrogenləşmə reaksiyasının ta- razlıq sabiti sulfid, disulfid və merkaptanlarda artır, tiofenlərdə isə azalır.

Mənbə

• Jorge Ancheyta. Modeling and simulation of catalytic reactors for petroleum refining. Bakı-2011. səh. 528.

İstinadlar

• Aguilar , R. , Maya - Yescas , R. ( 2004 ) Feedback regulation of temperature in FCC regen- erator reactors . Pet. Sci. Technol. 22 : 201 – 218 . Aguilar , R. , Poznyak , A. , Mart í nez - Guerra , R. , Maya - Yescas R. ( 2002 ) Temperature control in catalytic cracking reactors via a robust PID controller . J Process Control. 12 : 695 – 705 .
• Á lvarez - Ram í rez , J. , Valencia , J. , Puebla , H. ( 2004 ) Multivariable control confi gurations for composition regulation in a fl uid catalytic cracking unit . Chem. Eng. J. 99 : 187 – 201 . Ancheyta - Ju á rez , J. , L ó pez - Isunza , F. , Aguilar - Rodr í guez , E. , Moreno - Mayorga , J. C. ( 1997 ) A strategy for kinetic parameters estimation in the fl uid catalytic cracking process . Ind. Eng. Chem. Res. 36 : 5170 – 5174 .
• Jim é nez - Garc í a , G. , Quintana - Sol ó rzano , R. , Aguilar - L ó pez , R. , Maya - Yescas , R. ( 2010 ) Modelling catalyst deactivation by external coke deposition during fl uid catalytic cracking . Int. J. Chem. Reactor Eng. 8 : A2 .
• Lavanya , M. , Sriram , V. , Sairam , B. , Bhaskar , M. , Meenakshisundaram , A. ( 2002 ) Studies on fl uid catalytic cracking of hydroprocessed feedstocks. Pet. Sci. Technol. 20 : 713 .
• Vieira , R. C. , Pinto , J. C. , Biscaia , E. C. , Jr. Baptista , C. M. L. A. , Cerqueira , H. S. ( 2004 ) Simulation of catalytic cracking in a fi xed - fl uidized - bed unit . Ind. Eng. Chem. Res. 43 : 6027 – 6034 .
• Weekman , V. W. , Jr . Nace , D. M. ( 1970 ) Kinetics of catalytic cracking selectivity in fi xed, moving and fl uid bed reactors. AICHE J. 16 : 397 – 404 .
• Wei , J. , Kuo , J. ( 1969 ) A lumping analysis in monomolecular reaction systems: analysis of exactly lumpeable systems. Ind. Eng. Chem. Fundam. 8 : 114 – 123 .
• Wolf , E. E. , Alfani , F. ( 1982 ) Catalyst deactivation by coking . Catal. Rev. Sci. Eng. 24 : 329 – 371 .