10-ma’ruza. Uglevodorodlarning izomerlanish jarayonlari.
Reja:
10.1. Izomerlanish reaksiyalari termodinamikasi va mexanizmi.
10.2. Izomerlanish katalizatorlari.
10.3. Tarmoqlangan tarmoqlarni alkan bilan katalitik alkillash.
Tayanch iboralar:
sintetik kauchuk, aromatik uglevodorod, alken, naftenli va parafinli
uglevodorodlar, katalizator.
Normal uglevodorodlarni izomerizatsiyasi alkillashda qo‘llaniladigan
izobutanni
olishda, sintetik kauchuk xom ashyosi va benzinni yuqori oktanli komponenti bo‘lgan
izopentanni olishda ishlatiladi. Izomerizatsiya katalizatori bo‘lib aluminiy xlorid xizmat qiladi.
Jarayon
120-
150
0
С harorat va 0,1 МПа gacha bosimda olib boriladi. Xom ashyo sifatida pentan,
butan va benzin fraksiyalari ishlatiladi.
Naftenli va parafenli uglevоdorodlarni katalitik reaksiyalarni tekshirish natijasida rus
olimlarini ajoyib bir kashfiyot qilishlariga olib keldi. Akad. Зелинский va uning maktabi
hamkorligida siklogeksan uglevodorodlarni degidratlash reaksiyalari
orkali aromatik
uglevodorodlar olish, mukammal o’rganilgan edi. Bu reaksiya an’anaviy usulga aylanib, benzin
reaksiyalarini tahlil qilishda keng qo’llanila boshlandi. 1936 – 37 yillarda Moлдавский va
Камушер oksidlangan xrom katalizator ostida parafinli uglevodorodlarni 450 – 470
0
С da
aromatik uglevodorodlarga aylantirdilar. Aynan shunday natijaga Платэ va Казанский 310
0
С da
platinlashtirilgan ko’mirda erishdilar. Bu reaksiya alkanlarni degidrosiklizatsiyasi degan nomini
oldi. Uning mohiyati shundan iboratki, uglerod atomlari 6 tadan kam bo’lmagan parafinli zanjir
siklogeksan halqalariga tutashadi, natijada hosil bo’lgan naften to tegishli aromatik uglevodorod
hosil bo’lguncha degidratlanadi. Oksidli katalizatorlar ostida birinchi
bosqichda alkanning
alkenga degidrotlanishi bo’lishi mumkin, shu keyinchalik sikllanishi mumkin
.
Summa holatida
С
n
H
2n+2
C
n
H
2п-6
+ 4Н
2
shu yo’ul bilan geksandan – benzol,
geptandan – toluol olinadi.
С
8
va undan yuqori uglevodorodlar uchun sikllanishning turli xil yo’llari bo’lishi
mumkin va aniq izomer aromatik uglevodorodlarning aralashmasi hosil bo’ladi. Казанский,
Либимак va boshqa ilmiy tekshiruvchilar tomondan alkanlar degidrosiklizatsiya reaksiyalarida 5
– a’zoli naftenlarga aylanish reaksiyalari ochilgan. Bu reaksiya 310
0
С da platinlangan kumirda
boradi.
Siklopentan halqada, uglevodorodlar asosiy bo’sh zanjiridan ixtiyoriy sondagi
uglevodorodlari, tutashishi mumkin.
Misol tariqasida
СН
3
-СН
2
-СН
2
-СН
2
-СН
2
-СН
2
-СН
2
-СН
3
С
n
H
2n+2
C
n
H
2полиф
+ Н
2
С
n
H
2n цикл
С
n
H
2n-6
+ 3Н
2
Н
3
С
– СН
- СН
2
- СН
2
- СН
3
Н
3
С СН
2 +
Н
2
СН
2
boshqacha ham bo’lishi mumkin.
Yuqorida ta’kidlangan С
8
va undan yuqori uglevodorodlari uchun esa quyidagi
reaksiyani yozish
mumkin.
СН
НС С – С
2
Н
5
СН
3
-СН
2
-СН -СН
2
-СН
2
-СН
2
-СН
3
+
4Н
2
Н
3
С НС СН
С
Bu reaksiyada 3 – metil geptanning degidrosiklizatsiyasi natijasida etilbenzol va p –
ksilol hosil bo’lishi mumkin.
Olti a’zoli halqaning degidrosiklizatsiyalanish
termodinamik ehtimolligi С
5
–
degidrosiklizatsiyalanishidan ancha yuqori. Ammo С
5
ning aktivlanish energiyasi, С
6
–
degidrosiklizatsiyalanish aktivlanish energiyasidan ancha kichik. Shuning uchun bu ikki reaksiya
raqobatbardoshligi o’zaro teng bo’lganligi uchun parallel tortishib boradi.
Boshqa tekshirishlar ko’rsatdiki, aromatizatsiyalanish
reaksiyasiga olefinli va
siklopentanli uglevodorodlar ham qatnashi mumkin. Olefinlarning olti
a’zoli halqaga tutashishga
moyilligini biz yuqoridagi mavzularda (termik jarayonlarda) ko’rib chiqdik. Oksidli
katalizatorlar qatnashganda reaksiya juda tezlashadi. Siklopentanli uglevodorodlarning
siklogeksanga izomerlanishi alyumosilikatli va platinali katalizatorlarda amalga oshiriladi. Ikki
holatda ham olingan olti a’zoli naftenlar keyinchalik degidridlanadi.
Shunday qilib, yengil neft xomashyosining hamma guruhdagi
uglevodorodlari aromatik
uglevodorodlarga aylanish qobilyatiga ega. Naftenli va parafinli uglevodorodlarni aromatik
uglevodorodlarga aylanishi juda katta ahamiyatga ega bo’lib, to’g’ridan to’g’ri haydab olingan
past oktanli benzinlarni hamda ligroinni yuqori antidetanatsionli xossaga ega bo’lgan
mahsulotlarga aylanishiga imkon tug’diradi.
Bundan tashqari, shu yo’l bilan past benzin
fraksiyalaridan kimyoviy qayta ishlash xom ashyosini, ya’ni
individual aromatik
uglevodorodlarni ishlab chiqarish mumkin.
Olefinlarning siklodegidratlanish holati
C
n
H
2n
C
n
H
2n-6
+ 3H
2
Bunda to’yinmagan uglevodorodlar siklizatsiyasi to’yingan uglevodorodlarga
qaraganda reaksiya tezligi ancha tez boradi.
Ammo, yemirilish va kondensatsiyalanish reaksiyasi parallel borgani uchun
katalizatorni tezda zaharlanishiga olib keladi. Shuning uchun xom
ashyo sifatida tarkibida
to’yinmagan uglevodorodi bo’lmagan to’g’ri haydalgan fraksiya qo’llaniladi. Neft mahsulotlarini
(aynan benzin olish uchun) ikkilamchi haydashida hosil bo’ladigan to’yinmagan uglevodorodlar
faqatgina qo’shimcha gidratlashdan keyingina aromatizatsiyalanishi mumkin.
