Iroliz jarayoni natijasida etilen olishning termodinamik kattaliklarini optimallash

3.2. Termik piroliz
Ushbu qullanmaning vakuum ostida haydashga bag‘ishlangan qismida pirolizdan qutulish maqsadida ishlangan jarayonlar ko‘rib chiqildi. Bu bobda esa maxsus uylab topilgan usul, ya’ni haroratni ko‘tarish hisobiga pirolizni vujudga keltirishni ko‘rib chiqamiz. Ikki usulning bir-biridan farqi shundaki, piroliz usulida jarayon ustidan bonqaruv bo‘ladi.
Shuni esda tutingki, termik piroliz jarayonida kichik molekulalar hosil bo‘lgan deganda uglevodorod molekulalarining parchalanishi tushuniladi (ko‘pincha olefinlar, chunki sistemada vodorod yetishmaydi). Uzun zanjirli parafinlar xoxlagan joydan uzulishi mumkin. Agar siklik bog‘lilar bo‘lsa ular odatda yon guruhning bog‘lanish joyidan uziladi. Natijada, pirolizning og‘ir mahsulotlari odatda yuqori tarkibli olefin, naften va aromatik uglevodorodlarga ega bo‘ladi.
Piroliz jarayonining borishi Gibbs (izobarizotermik potensial) energiyasi DG qiymatiga qarab bslgilanadi. Agar DG kichik bo‘lsa uglevodorodlarning barqarorligi (stabilnost) yuqori bo‘ladi. Turli haroratda boradigan piroliz jarayoni uchun bu yerda, AN - dastlabki moddalar va hosil bo‘lgan maxsulotlarning yonish, hosil bo‘lish issiqliklari orqali aniqlanadigan reaksiyaning issiqlik effekti, AS - entropiyaning o‘zgarishi.
Gibbs energiyasi muvozanat konstantasi (bosim orqali ifrdalangan) bilan quyidagicha bog‘langan:
МК_р, bundan AG°=-8,35-2,3ТrcK, bu tenglamada, R — universal gaz doimiysi, Т — reaksiya borayotgandagi harorat. Amalda К =К₁- ga teng. Agar tug‘ri reaksiya tezligi (К₁) teskari reaksiya tezligidan (К₂) katta bo‘lsa, ya’ni k₁>k₂, unda К_р>1 va К_р > 0 bo‘ladi. Демак AG⁰ bu sharoitda manfiy qiymatga egadir. Agar AG0 qiymati juda kichik bo‘lsa maxsulotlar hosil bo‘lish tomoniga boruvchi tug‘ri reaksiyaning ruy berish ehtimolligi shuncha yuqori bo‘lib hisoblanadi. Boshqacha aytadigan bo‘lsak uz-uzicha boradigan kimyoviy reaksiyalarda AG0 ning qiymati kamayishi bilan sodir bo‘ladi.
Termik piroliz xom ashyosi, odatda vakuum ostida haydashdan chiqgan qoldiq hisoblanadi. Ammo ko‘p hollarda og‘ir piroliz gazoyli va piroliz qurilmasidan chiqgan retsirkulyatsiyalangan gazoyl ishlatiladi.
Agarda termik pirolizga kelayotgan maxsulotlar qaynash haroratlari farqi yuqori bo‘lsa, u holda ular odatda yon guruhning boshlanish joyidan uziladi. Natijada, pirolizning og‘ir mahsulotlari odatda yuqori tarkibli olefin, naften va aromatik uglevodorodlarga ega bo‘ladi.
Piroliz jarayonining borishi Gibbs (izobarizotermik potensial) energiyasi DG qiymatiga qarab belgilanadi. Agar DG kichik bo‘lsa uglevodorodlarning barqarorligi (stabilnost) yuqori bo‘ladi. Turli haroratda boradigan piroliz jarayoni uchun bu yerda, АН₂₉₈ - dastlabki moddalar va hosil bo‘lgan mahsulotlarning yonish, hosil bo‘lish issiqliklari orqali aniqlanadigan reaksiyaning issiqlik effekti, AS⁰ - entropiyaning o‘zgarishi.
Gibbs energiyasi muvozanat konstantasi (bosim orqali ifrdalangan) bilan quyidagicha bog‘langan:
К_р, bundan AG°=-8,35-2,3ТrcK_p, bu tenglamada, R — universal gaz doimiysi, Т — reaksiya borayotgandagi harorat. Amalda К =К₁- ga teng. Agar to‘g‘ri reaksiya tezligi (К₁) teskari reaksiya tezligidan (к₂) katta bo‘lsa, ya’ni k,>k₂, unda К_р>1 va К_р > 0 bo‘ladi. Demak AG⁰ bu sharoitda manfiy qiymatga egadir. Agar AG⁰ qiymati juda kichik bo‘lsa mahsulotlar hosil bo‘lish tomoniga boruvchi tug‘ri reaksiyaning ro‘y berish ehtimolligi shuncha yuqori bo‘lib hisoblanadi. Boshqacha aytadigan bo‘lsak uz-uzicha boradigan kimyoviy reaksiyalarda AG0 ning qiymati kamayishi bilan sodir bo‘ladi.
Termik piroliz xom ashyosi, odatda vakuum ostida haydashdan chiqgan qoldiq hisoblanadi. Ammo ko‘p hollarda og‘ir piroliz gazoyli va piroliz qurilmasidan chiqqan retsirkulyatsiyalangan gazoyl ishlatiladi.
Agarda termik pirolizga kelayotgan mahsulotlar qaynash haroratlari farqi yuqori bo‘lsa, u holda yengil qaynaydigan mahsulot yuqori haroratda qaynaydigan mahsulot bilan aralashtirilmaydi. Lekin 3.1-rasmda oqimlar bir joyda kursatilgan bo‘lsada, ammo haqiqatda esa bu oqimlarning har biri alohida turbinali pechlarga tushadi, chunki yengil qaynaydigan mahsulotlar juda qattiq sharoitlarni talab etadi (yuqori haroratda). Pechlarda maxsulotlar 520-550°С (723-823°К) haroratgacha kizdiriladi. Pechda katta kimyoviy o‘zgarish bo‘lmasligi uchun issiqlik almashtirgich (zmeyevik)ga mahsulotning kelishi va uni ushlab turish vaqti katta emas. Aks holda koks qotsh bo‘lishi mumkin, bu esa tezda issiqlik almashtirgichni to‘ldirib jarayonga tuxtatishgacha olib kelishi mumkin. So‘ng isitilgan mahsulot reaksiya boradigan bo‘limga olib kelinadi va katta bosimda (10 atm.) ushlanadi bu esa uni kokslashga emas balki pirolizlashga olib keladi.

3.6-rasm. Termik piroliz qurilmasining reaksiya bulimi.
Reaktordan chiqayotgan mahsulot past haroratli retsirkulyatsiya oqimi bilan aralashtiriladi va u piroliz jarayonining tuxtashiga olib keladi. Bu ikki oqim haydash bo‘limiga yuboriladi, u yerda yengil qaynaydigan mahsulotlar yuqori ko‘tariladi, chuiki bu yerda bosim kichik (bu jarayon, vakuum ostida haydash koloinasida boradi). Pirolizning og‘ir qismi tag qismida qoladi, uniig birinchi qismi yana reaksiya kamerasiga retsirkulyar sifatida junatiladi (odatda qolgan qismi qoldiq yoqilgi sifatida ishlatiladi).
Haydash bo‘limining yuqori qismidagi yengil qaynaydigan mahsulotlar rektifikatsiya kolonnasiga yuboriladi (3.2-rasmda kursatilgan). С₄ mahsulotlari piroliz-gazni fraksiyalarga ajratish qurilmasiga yuboriladi. Termik piroliz qurilmasidan olingai benzin va nafta (ligroin) benzin komlonentlari sifatida ishlatiladi yoki bo‘lmasa riforming qurilmasiga yuboriladi. Gazoylni dizel yoqilgi sifatida ishlatish mumkin yoki retsirkulyatsiyaga yuborib qayta piroliz qilinadi.

3.2-rasm. Termik piroliz qurilmasi.