Кимёвий технология Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус талим вазирлиги н. Каттаев, М. Мухаммадиев, Х. Мирзохидов

12.5 Этанол синтези.
Этанол ишлаб чиқариш хажми жихатидан органик синтез махсулотлари орасида олдинги ўринлардан бирини эгаллайди. У узоқ йиллар мобайнида ғалла, картошка, қанд лавлаги каби озиқ – овқат ашёларидан биокимёвий усуллар ёрдамида олинган. 1930 йилларга келиб ёгочни қайта ишлаш ва қоғоз саноати чиқиндиларидан саноатда гидролиз спирти ишлаб чиқариш ўзлаштирилди. Ёғочни кимёвий қайта ишлаш натижасида ёғочни қайта ишлаш корхоналарида чиқиндилар бутунлай чиқмайди, шу билан бирга этил спирти ишлаб чиқарилади 1 м³ ёғоч 275 кг донни ёки 700 кг картошкани ўрнини босади. Ўзбекистонда этил спирти айнан шу усулда гидролиз заводларида ишлаб чиқарилади. 1950 йилларга келиб уни, нефтьни қайта ишлаш ёки пиролизнинг этилен фракцяси газларида синтетик йўл билан ишлаб чиқариш йўлга қўйилди. Ҳозирги даврда эса этанол углеводородли хом ашёлардан синтезлаб олинмоқда. Бу усулнинг нақадар ахамиятли эканлигини қуйидаги маълумотдан яққол кўриш мумкин. 6 тонна сулидан ёки 20 т картошкадан олинадиган этил спиртини 1 т элементдан синтезлаш мумкин. 1955 йилдан буен техник мақсадлар учун ишлатиладиган спирт озиқ – овқат махсулотларидан олинмайди.
Саноатда этиленни гиратлашнинг синитетик усули икки хил методда амалга оширилади: сульфат кислотали гидратлаш ва буғ фазали каталитик гадратлаш ( катализатор ёрдамида сув буғини этиленга тўғридан тўғри бириктириш).
Сульфат кислотали гидратлашни А.М.Бутлеров кашф этган. Бу методнинг камчилиги, кўп босқичли бўлганлиги ҳамда катта миқдордаги кислотани қайта ишлашга тозалашга тўғри келишидадир. Шунинг учун бу методда спирт ишлаб чиқариш қисқариб бормоқда.
Этиленни тўғридан тўғри гидратлашбир босқичда боради.
СH₂=CH₂+HOH ↔ CH₃CH₂OH+46 кЖ
Температурани пасайтириш ва босимни ошириш мувозанатни этиленни гидратлаш томонга силжитади. (126-расм) Аммо босимни 3 МПа дан ошириш иқтисодий жиҳатдан фойдали эмас. Паст температурадан фойдаланиш эса реакция тезлигини анча камайтиради. Шунинг учун реакцияга киришмаган компонентларни рециркулялаш иқтисодий жиҳатдан мақсадга мувофиқдир. Барча маълум катализаторлардан силикагель, кизельгур, алюмосиликат каби ғовакли ташувчиларша шимдирилган фосфат кислотаси нисбатан анча самаралисидир. Катализаторнинг активлиги кислота конценрациясига боғлиқ. 127-расмда сув буғининг пароиал босими фосфат кислота концентрациясига боғлиқлиги берилган. Этиленни тўғридан тўғри гидратлашнинг оптимал шароити аниқланган бўлиб, у: 7-8 МПа босим, 280 – 290 ⁰С температура, катализатор юзасидаги фосфат кислотасининг концентрацияси 83 % дан паст бўлмайди. Циркуляцияланадиган газ таркибида элементнинг концентрацияси (хажм бўйича) 80 - 85 %, сувнинг этиленга нисбатан моляр хажми
0,7 : 1, хажмий тезлик 1800 – 2500 соат ^-1. Шундай шароитда 15 – 16 % ли сувли спиртли эритма олинади, этиленнинг конверцичси реактор орқали бир ўтганда 4 – 5 % ни ташкил этади. Этилен бўйича умумий унум 95 %.
Этиленни тўғри гидратлашнинг технологик схемаси (128 расм) бир неча тўхтовсиз борувчи босқичлардан : 1) дастлабки буғ – газ аралашмасини тайерлаш ва уни қиздириш: 2) этиленни гидратлаш: 3) реакция махсулотларини нейтраллаш: 4) циркуляция газини тозалаш: 5) этанолни ректификациялаш кабилардан иборат. Концентрацияси 98 % бўлган этилен компрессорда сиқилиб, сув буғи билан ва циркуляция гази билан қўшилиб хосил бўлган аралашма реакцион газлар аралашмасининг иссиқлиги билан 200 ⁰С гача тахминий қиздириш учун иссиқалмаштиргичда 1 боради. Сўнгра буғ газ аралашмаси қувурсимон печда 2 то 280 ⁰С гача қиздириладида гидраторга 3 боради. Гидратор баландлиги 10 м, диаметри 1,5 м бўлган ичи бўш пўлат колонна, коррозияланишнинг олдини олиш учун, унинг ичи қизил мис билан қопланган. Унинг ичи 8,5 м баландликка қаттиқ катализатор билан тўлғазилган газнинг контактланиш вақти 18 – 20 сек. Гидратор иш режими бўйича идеал сиқиб чиқариш адиабатик реакторларга яқин ўхшайди. Реакция натижасида ҳосил бўлган махсулотлар аралашмаси изма кейин иссиқалмаштиргичда 1 совийди, ҳосил бўлган конденсат (спиртнинг сувли суюқ эритмаси) йиғгичда 4 ажралгач совутгичда 5 тўлиқ совийда ва реакцияга киришмай қолган газлар этонол буғилан скрубберда 6 сув билан тўлиқ ювилиб ажралади. Ювилган ва нейтралланган газлар (схема кўрсатилмаган) сиқилиб тоза этилен ва сув буғи билан ажралиб яна гидраторга юборилади. Айланма газнинг бир қисми унинг таркибида инерт аралашмаларнинг миқдори 15 % дан ортиқ кетмаслиги учун схемадан ҳавога чиқарилиб юборилади. “Хом” этанол эса тозалшга ва ректификациялашга юборилади.
Катализатор 500 ⁰С унумли ишлайди, шундан кейин унинг активлиги камаяди, чунки циркуляция газлари фосфор кислотани ўзи билан учириб олиб кетади.(1с.да 1м³ катализатордан 0,4кг.Н₃РО₄ олиб кетилади),шунинг учун унга маьлум вақт ўтгач фосфот кислота шимдириб турилади.Катализатор 900⁰С ишлагач регенерацияланади.Этилон олиш схемасининг қиздириш печи бўлмаган варианти ҳам мавжуд,унда дастлабки аралашмани қиздириш учун зарур бўладиган иссиқликни юқори босимли (7 МПа) қиздирилган буғ билан этиленни аралаштириш ҳисобига олинади.Этиленни тўғри гидратлаш сульфат кислотали методга нисбаттан катта устунликка эга.Масалан,бу бир босқичда борувчи жараён ҳисобланади,спирт унуми анча катта,кўп миқдорда сульфат кислота ва уни буғлантиришга энергия сарф қилинмайди.Олинган спиртнинг тан нархи кислотали методда олинганидан 20% арзон туради.
Туғри гидродлаш методи бирлик қуввати катта бўлган қурилмаларни яратиш имкониятини беради.Бу методнинг камчилиги шундаки бунда катализаторни тез-тез алмаштириб туриш керак бўлади,ҳамда юқори концентрацияни этилен қўлланилишидадир.Келгусида тўғри гидротлаш методининг такомиллаштирилиши асосан ҳозирги ишлатилаётганида кўра активроқ ва чидамлироқ катализатор топиш,ҳамда жараённинг суюқ фазада олиб бориш йўлларини излаб топишдан иборатдир.Қурилманинг маҳсулдорлиги йилига 150 минг.т.га тенг.
Этанол (этил спирти ёки вини спирти) суюқ 78,39⁰Сда қайнайди.(0,7893 г/см³ 20⁰С) унинг сув билан азиатроп аралашмаси (95,6 % ли) кенг кўламда ишлатилади. Уни озиқ – овқат саноатида, медицина, парфюмерия саноатида, транспортда (антифрис) айниқса эритувчи сифатида ҳамда органик синтезнинг ярим хол махсулоти сифатида кенг ишлатилади. Яна ундан бутадеин ишлаб чиқаришда мураккаб ва оддий эфирла,хлораль, ацетальдегид сирка кислота лишда фойдаланилади.