ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Органикалық заттар технологиясының теориялық негіздері» 5В072100 – Органикалық заттардың химиялық технологиясы мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары



жүктеу 1.03 Mb.
бет5/7
Дата16.06.2016
өлшемі1.03 Mb.
1   2   3   4   5   6   7

2.1 Гидротазарту процестерінің кинетикасы. Ауыр өнімдерді гидротазартуда процесстің кинетикасына диффузиялық шектеулер әсер етеді. Гидротазартудың жылдамдығын есептеу үшін бірінші ретті теңдеуін қолданады:


,

Мұндағы PS и PS° – гидрогенизаттағы және шикізаттағы күкіртті қосылыстардың парциалды қысымы; - берілген температурада, сутектін парциалды қысымында жылдымдық константасы; τ – контактнің шартты уақыты

Өндірістік шикізат үшін:

,

Мұндағы С – өнімдегі күкірттін мөлшерінің өнімдегі күкірттің мөлшеріне проценттік қатынасы; k – реакцияның жылдамдық константасы; υ – көлемдік жылдамдық.



2.2. Гидротазарту процестерінің катализаторлары. Гидротазарту үшін VII және VIII топ металдар (никель, кобальт, молибден, вольфрам) оксидтері негізінде катализаторларды қолданады. Өнеркәсіпте алюмокобальтомолибдендік (АКМ) және алюмоникельмолибдендік (АНМ) катализаторларды қолданады. Силикат негізіндегі алюмоникельмолибдендік катализаторға беріктікті күшейті мақсатында кремний диоксидін енгізеді (АНМС). Тасымалдағыш болып алюминий оксиді табылады.

3. Гидрокрекинг – ол жарқын түсті мұнай өнімдерін (жанармайды, керосинді, дизель отынын) алу үшін, сонымен қатар С3 – С4 қойытылған газдарды мұнай шикізатының, молекулярлық массасынан жоғарырақ болатын, мұнай шикізатын сутегінен өңдеуде қысым арқылы алу үшін қолданылатын катализдік процесс. Гидрокрекинг мұнай өнімдерінің кең түрдегі ассортиментін алуға мүмкіндік жасайды – тәжірибеде қандай да болмасын мұнай шикізатынан, тиісті катализаторларды және шарттарды таңдай алу арқылы және мұнай өңдеудің ең бір тиімді және икемді процесі болып табылады.



3.1 Гидрокрекинг катализаторлары

Катализаторлар әдетте келесі компоненттерден тұрады: қышқылдық, гидрлеу және байланыстурышы. Қышқылдық компонент ретінде цеолиттер, алюминий оксидтері, алюмосиликаттар пайдаланылады. Гидрлеу компоненті болып әдетте Pt, Pd, Ni, Co, Fe сияқты металдар, сонымен қатар кейбір металдардың Mo, W оксидтері немесе сульфидтері қызмет атқарады. Белсенділікті көтеру үшін пайдалану алдында сутегімен қалпына келтіреді, ал оксидтік молибден және құрамында вольфрамы бар катализаторлар – сульфиттеленеді.Сонымен қатар катализаторды белсендіру үшін әртүрлі промоторларды пайдаланады. Промоторлар ретінде ең белгілі болып рений, родий, иридий және кобальт мен никель оксидтері саналады. Байланыстырушы қызметін қышқылдық компонент, сонымен қатар кремний, титан, цирконий, магний және цирконий силикаттары атқарады.



4. Гидрокрекинг өнімдерінің сипаттамалары өте күшті деңгейде катализатордың қасиеттерімен, оның гидрленуімен және қышқылдық белсенділігімен анықталады. Гидрокрекинг шикізаттың қасиетіне және процестің мәніне байланысты бір немесе екі сатыда іске асырылады. Бірінші сатыда шикізаттың молекулярлық массасы бір шамаға төмендейді және оның сутегімен қанығуы жүреді, және толығымен немесе ішінара гетероатомдар жойылады. Екінші сатыда дайындалған шикізат сутегінің қысымымен қызмет мерзімі үлкен стационарлы катализаторларда терең крекингке ұшырайды. Шикізаттың өзгеруі гидрокрекинг жағдайында белгілі бағыттарда жүреді. Біріншіден гидрогенолизге гетероатомды қосылыстар ұшырап H2O, NH3 және H2S қосылыстар күйінде түзіледі. Бір мезгілді шектеусіз көмірсутектердің гидрлену процесі жүреді:

- СН2 – СН = СН – СН2 - + Н2 → - СН2 – СН2 – СН2 – СН2

Нафтенді циклдер изомерленіп ыдырайды:

Жоғары гидрленуші және төмен қышқылды активтілігі болатын катализаторларда ароматты сақиналары қанығады. Конденсирленген ароматты сақиналардың гидрленуі әр бір сатыда жылдамдығы төмендеп дәйекті түрде жүреді:



Арендердің дәйекті гидрленуімен бірге шектелген сақиналар ыдырауы және алкилді арендердің түзілуі мүмкін:



Алкандар изомерлену және ыдырау реакцияларға ұшырайды. Крекинг кезінде түзілген олефиндер бір бірімен қосылып парафиндер түзіледі. Екіеселік байланыстардың қанығуынан изопарафиндер түзіледі. Гидрокрекингтің жылу эффектісі гидрлену және ыдырау реакциялардың қатынасымен анықталады. Крекинг процестің эндотермиялық эффектісі гидрлеу процестің экзотермиялық эффектімен компенсацияланады. Гидрокрекингтің оптималды температурасы 300-4250С аралығында. Төмендеу температурада реакция баяу жүреді. Жоғары температурада кокс түзілу процестер жүріп реакцияның ықтималдығын төмендетеді. Одан басқа жоғары температурада ыдырау процестері жылдамдатылады да жеңіл фракциялардың және газдың шығымын арттырады. Гидрокрекингті іс жүзінде 400-4500С температурада және 3-10 МПа қысымда жүргізеді (1 сурет).

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: гидротазалау, кинетикасы, катализаторлары, механизмі мен химизмі, гидрокрекинг, катализаторлары, механизмі мен химизмі

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:



  1. Гидротазарту әдісінің мақсаты мен міндеттері

  2. Гидрокрекинг процесінде көмірсутектердің айналуы? Мысал келтіріңіз

  3. Гидрокрекинг катализаторларына қойылатын талаптар?

  4. Деструктивті гидрогенизация қандай жағдайларда жүреді

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Г.Қ. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. Алматы: Бастау, 2007. 212-228 б.

2 С.А. Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа.: Гилем. 2003. С. 559-583.
Микромодуль 3 – «Көмірсутекті шикізаттар өндірісінің теориялық негіздері және оны химиялық өңдеуге дайындау. Винилді мономерлер және диендер өндірісінің теориялық негіздері. Оттегісі бар өнімдер өндірісінің теориялық негіздері»

Дәріс 18 - Көмірсутекті шикізаттар өндірісінің теориялық негіздері және оны химиялық өңдеуге дайындау

Дәріс жоспары:



  1. Парафинді көмірсутектерді өңдеу жолдары

  2. Қанықпаған көмірсутектерді өңдеу жолдары

  3. Ароматты көмірсутектердің өңдеу жолдары

1.

Парафинді көмірсутектерден алынатын негізгі химиялық өнімдер:



Көмірсутектер

Өндеудің негізгі тәсілдері

Маңызды өнімдер және олардың туындылары

Метан

Электрокренглеу, тотықтыра крекингілеу, тотықтыру, хлорлау және фторлау

Ацетилен, сутегі, синтез газ, аммиак, ацетальдегид, метанол→формальдегид, этанол және т.б. спирттер, хлорвинил, хлорпрен, хлорлы метилен, хлорлы метил, метилмеркаптан, хлороформ→тетрафторэтилен→тефлон, төртхлорлы көміртегі→фреондар, күкірткөміртегі, диметилдихлорсилан, дихлордифторметан, диметилсульфид, метилцеллюлоза, күйе

Этан

Пиролиз, нитрлеу, хлорлау

Этилен, ацетилен, хлорлы этил, нитрометан, нитроэтан, дихлорэтан, синтез газ

Пропан

Пиролиз, тотықтыру, нитрлеу, дегидрлеу

Этилен, пропилен, ацетилен, ацетальдегид, формальдегид, нитрометан, нитроэтан, нитропропан, 1,3-дихлорпропан, нитроспирттер, ацетаттар, сірке қышқылы

Н-бутан

Пиролиз, тотықтыру, дегидрогендеу, изомерлеу, күкіртпен немесе H2S әрекеттесу

Этилен, пропилен, бутилен, изобутан, изобутилен,бутадиен, ацетальдегид, бутилспирті, сірке қышқылы, ацетон, метилэтилкетон, тиофен

Пентан

Хлорлау, нитрлеу, изомерлеу, пиролиз

Хлорлы амил, ал одан амил спирттері, амилфенолдар, амилнафталин, амилмеркаптан, амиламин; нитрометан, нитроэтан, нитропропан, нитробутан, нитропентан

Изопентан

Дегидрлеу, пиролиз, хлорлау

изопентан→изопрен, этилен, пропилен, бутилен, изоамилен→изопрен→каучук, этилен, пропилен, хлорлы изоамил

Жоғары парафиндер С18-44

Кренглеу, тотықтыру, хлорлау, сульфирлеу, нитрлеу

Жасанды майлар, олефиндер, спирттер, жоғары май қышқылдары, депрессаторлар, пластификаторлар, сульфонаттар, нитропарафиндер, хлорпарафиндер, ал одан пластификаторлар, отқа берік материалдар


2. Қанықпаған көмірсутектерден алынатын негізгі химиялық өнімдер

Көмірсутектер

Өндеудің негізгі тәсілдері

Маңызды өнімдер және олардың туындылары

Этилен

Полимерлеу, алкилдеу, хлорлау, гидраттау, тотықтыру

Полиэтилен, этилбензол→стирол→каучук, дихлорэтан→винилиденхлорид,хлорлы этил, хлорлы винил, этил спирт→ацетальдегид және бутадиен→каучук, этиленхлоргидрин→гликоль→полиэфирлерлі шайыр, этилен тотығы, одан этаноламиндер, этиленгликоль, полигликольдер, сірке альдегиді→сірке қышқылы, этиленхлоргидрин, диоксан, этиленциангидрин→акрилонитрил→акрил қышқылы, полиакрилонитрил

пропилен

Полимерлеу, гидрохлорлау, оксосинтез, гидраттау, алкилдеу, тотықтыру

Полипропилен, хлорлы аллил→аллил спирті→глицерин, альдегидтер және спирттер, изопропанол→ацетон, изопропилбензол→α-метилстирол→каучук, додецилен→додецилбензол→додецилбензилсульфоқышқыл, пропилен тотығы→пропиленгликоль, фенол

н-бутилен

Гидраттау, дегидрогендеу, полимерлеу, хлорлау, гидроформилдеу

Екіншілік бутил спирті, метилэтиленкетон, дивинил→найлон және каучук, полибутилен, малеин ангидриді, дихлорбутан, амил альдегиді→амил спирті

изобутилен

Гидраттау, полимерлеу, қосаполимерлеу, хлорлау, гидроформилдеу

Үшметилкарбинол, полиизобутилен, диизобутилен→нонилспирті, бутилкаучук, триизобутилен→додецилмеркаптан, трет.бутилфенол →жасанды шайырлар, изоамил альдегиді→изоамил спирті


3. Ароматты көмірсутектерден алынатын негізгі химиялық өнімдер

Көмірсутектер

Өндеудің негізгі тәсілдері

Маңызды өнімдер және олардың туындылары

бензол

Алкилдеу, дегирлеу, хлорлау, сульфирлеу, тотықтыру, нитрлеу

этилбензол→стирол→полистирол, кумол одан ацетон және эпоксид шайырлары немесе фенол және бакелит алынады, додецилфенол→неионогендік жуғыш заттар, додецилбензол→арилсульфонат, фенол одан дезинфекциялайтын заттар, найлон, капролактам, фармацевтік препараттар, жуғыш заттар, гексахлоргексан, нитробензол, хлорбензол→ДДТ, малеин қышқылы ангидриді→малеин қышқылы

Толуол

Тотықтыру, нитрлеу

Бензальдегид, бензол қышқылы, тринитротолуолфлорогюцин, сахарин

ксилолдар

Тотықтыру

Фталь, изофталь және терефталь қышқылдары

Этилбензол

Дегидрлеу, тотықтыру, хорлау

стирол→полистирол және басқа полимерлер, ацетофенон→лак шайырлары, стирол, омега хлорацетофенон

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: парафинді көмірсутектерді өңдеу жолдары, қанықпаған көмірсутектерді өңдеу жолдары, ароматты көмірсутектердің өңдеу жолдары

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:


  1. Алкандарды өңдеу әдістерінің арасында қайсысы кең таралған

  2. Бензолдан фенолды қалай алуға болады?

  3. Изобутанның этиленге қосылу реакциясында қандай өнім түзіледі?

  4. Анилин негізінде қандай азобояғыштарды алуға болады?

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. –М.: Химия, 1988. 23-73б.


Дәріс 19 - Көмірсутекті шикізаттар өндірісінің теориялық негіздері және оны химиялық өңдеуге дайындау

Дәріс жоспары:



  1. Төмен парафиндерді бөлу және айыру

  2. Жоғары парафиндерді бөлу және айыру

  3. Олефиндерді бөлу және айыру

  4. Ароматты көмірсутектерді бөлу және айыру

1. Органикалық синтез үшін техникалық маңызды қаныққан көмірсутектер келесі топтарға бөлінеді: жеке түрде алынатын төменгі парафиндер (от С1 до С5), жоғары парафиндер (С10 до С40). Қалыпты жағдайда парафин көмірсутектері метаннан бутанға дейін газ тәрізді заттар, пентандар – төмен қайнайтын сұйықтар.Бутан және изобутан, пентан және изопентан арасындағы қайнау температураларының айырылымы изомерлерді ректификация әдісімен бөлуге мүмкіндік береді. Төменгі парафиндер қатты адсорбенттермен сіңіріледі, осыны С1, С2, С3 және С4 абсобциямен және адсорбциямен бөлуге қолданады. Төменгі парафиндердер шикізат ретінде метан н- және изобутан, изопентан, сирек этан және пропан қолданылады. Төменгі парафиндердің негізгі көзі болып табиғи және серіктес газдар және мұнай өнімдерін өңдеу процестеріндегі мұнай заводтарының газдары болып табылады. Табиғи газды тек метанның шикізаты ретінді қолдануға тиімді. Құрамы бойынша табиғи гаға газоконденсатты кендердің газдары жақын. Сонымен қатар табиғи газдар С3 – С5 парафиндерді алу үшін бағалы болады. Табиғи газдарды бөлу үшін абсорбция, адсорбция, конденсация және ректификация әдістерін қолданады. Газөңдеу комбинаттарында табиғи газдың бөлінуі газофракционирлейтін қондырғыларда жүреді.

2. Сұйық және қатты парафиндердің негізгі көзі болып мұнай табылады. Мұнай өңдеудің бірінші сатысы - тура айдау немесе атмосфералық қысымда айдау. Мұнда келесі фракциялар бөлінеді: бензинді, лигроинді, керосинді, газойльді. Атмосфералық айдаудың қалдығын смазкалық майларды алу үшін вакуумен айдауға жібереді. Смазкалық майларда 30% дейін қ-парафиндер болу мүмкін. Оларды айыру үшін қолданады:

Кристалдану әдісі – еріткішпен және еріткішсіз.

Карбамидті депарафинизация – карбамидпен кристалдық аддукт ретінде қ-парафиндерді бөлу. Карбамидті депарафиндеу кез келген фракцияларға келеді және төмен температураларды қажет етпейді. Кемшілік – аздаған селективтілік.

Цеолиттер көмегімен бөлу. Кез келген фракцияларға қолайлы, қ-парафиндерді бөліп алу дәрежесі жоғары (80-98%), өнімдер өте таза күйде (98,0-99,2%) алынады. Процесс парафиндердің адсорбциясынан және десорбциясынан тұрады. Процесті газ немесе сұйық фазаларында 300-3500С температурада және әртүрлі қысымда өткізуге болады.

3. Органикалық синтезде қолданылатын олефиндер төменгі газтәрізді (С25) және жоғары (С6 – С18) деп бөлінеді. Олефиндер қатты заттармен адсорбцияланады, мысамиакатты комплекстерімен сіңіріледі және полярлы еріткіштерде ериді. Бұл қасиеттер олефиндерді экстрактивті айдаумен бөлуге мүмкіндік береді. Өндірісте олефиндерді алудың негізгі әдісі – мұнай фракцияларын немесе көмірсутекті газдарды ыдырату процестері. Бұл процестер – термиялық (пиролиз және парафиндердің термиялық крекингі) және каталитикалық (каталитикалық крекинг). Термиялық процестерді олефиндерді алу үшін, ал каталитикалық процестерді – бензин өндірісндеге қолданады. Екінші процестерде олефиндер қосалқы өнім ретінде алынады. Олефиндердің бір бөлігін сәйкес парафиндерді дегидрлеумен алады, кейбір олефиндерді – олигомерлену немесе диспропорциялану реакцияларымен.

4. Ароматты көмірсутектер құндылық бойынша олефиндерден кейін екінші орын алады. Ең маңызды бензол және ксилолдар, сирек қолданылатын нафталин, толуол, псевдокумол. Ароматты көмірсутектер полярлы еріткіштерде – сұйық күкірт диоксиді, диэтиленгликоль, фенол жақсы ериді. Олар қатты адсорбенттермен – белсендірілген көмірмен, силикагелмен жақсы сіңіріледі. Ароматты көмірсутектердің бұл қасиеттері өндірісте экстракциямен, экстрактивті айдаумен және адсорбциямен бөлуге мүмкіндік береді. Ароматты көмірсутектердің негізгі көзі - қазбаларды ароматтандыру, пиролиз, мұнай өнімдерінің риформингі, тас көмірді кокстеу.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: төменгі парафиндерді бөлу және айыру, жоғары парафиндерді бөлу және айыру, олефиндерді бөлу және айыру, ароматты көмірсутектерді бөлу және айыру

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:


  1. қ-бутан және и-бутанді бір бірінен қалай бөлу болады?

  2. Жоғары парафиндерді айыру үшін қандай әдістер қолданылады?

  3. Олефиндердің шикізат ретінде қолдану аймағын атаңыз

  4. Ароматты көмірсутектерді бөліп алу үшін қандай әдістер қолданылады?

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. –М.: Химия, 1988. 23-73б.

2 Белов П.С. Основы технологии нефтехимического синтеза. –М.: Химия, 1982. 166-189 б.
Дәріс 20 - Винилді мономерлер және диендер өндірісінің теориялық негіздері

Дәріс жоспары:



  1. Дегидрлену реакцияларының жіктелінуі

  2. Дегидрленудің теориялық негіздері

  3. Бутадиен және изопрен өндірісі. Стирол өндірісі.

1. 1. С-С дегидрлену. Қос көміртек – көміртек байланысы бар қосылыстар түзіледі, реакцияның әрі қарай жалғасуында – диендер түзіледі:

Ароматты қосылыстардың бүйір тізбектері де дегидрлену реакциясына түсуі және стирол тәріздес заттар түзілуі мүмкін:



2. C – N байланыс арқылы дегидрлену. Мысалы, нитрилдер түзілуі:



3. Дегидроциклдену процесі, мұнда парафиндерден цикл түзу және дегидрлену жолмен ароматты көмірсутектер түзіледі.



4. Дегидроконденсация процесі – приводит к образованию ди- және полиядролық қосылыстар және соңында – жоғарыконденсирленген көмірсутектердің түзілуіне әкеледі:



5. тотығып дегидрлену. Аминдер және нитрилдер синтезінде, жаңа C – N –байланыстары түзілгенде байқалады:





2. Термохимиялық мәліметтер. Барлық дегидрлену реакциялар – эндотермиялық.

Дегидрлену реакцияларының тепе теңдігі. Эндотермиялық дегидрлену реакциялары үшін жоғары темепература ыңғайлы. Нольге жақын немесе ∆G0 теріс шамалары реакцияның практикалық мүмкінділігіне және тепе тендіктің ығысуына көрсетеді. Парафиннің молекулалық массасы жоғарылаған сайын тепе тендік дегидрлену жаққа ықтималды болады. Фенил орынбасарларының бар болуы және көмірсутекті тізбектің тармақталуы сутектің элиминирленуіне жағдай жасайды.

Термодинамикалық факторлардың процес жағдайларының таңдауына әсері. Дегидрлену процестерін 200 ден 600-6500С температура аралығында жүргізеді. Дегидрлену процестерін жүргізу үшін қысым атмосфералыққа жақын болу керек, кейде процесті вакуумда жүргізеді. Кейде реакциялық қоспаны газбен немесе су буымен сүйылтады, бұл реагенттердің парциалды қысымының төмендеуіне және конверсияның тепе теңдік дәрежесінің өсуіне әкеледі.

3. Бутадиен – 1,3 (дивинил) СН2 = СН – СН = СН2 – түссіз газ, – 4,30С температурада сұйыққа конденсирленеді. Синтетикалық каучуктердің негізгі мономері болып табылады:



Екісатылы дегидрленумен бутадиен-1,3 өңдірісі.

С4 және С5 парафиндердің дегидрленуінде изомерлі парафиндер қоспасы түзіледі, мысалы, бутанна бутен-1, цис- және транс-бутен-2 түзіледі:



Қосалқы крекинг, изомерлену және кокстүзілу реакциялары жүреді. Бұл процестің айналу схемасы:



Катализаторлар - құрамында 10-40% Cr2O3 және 2-10% сілтілік металдардың оксидтері бар, Al2O3 негізінде оксидті алюмохромды катализаторлар. Оптимальды температура 560-5900С (бутанның дегидрленуі) және 530-5600С (изопентанның дегидрленуі).



Бірсатылы дегидрленумен бутадиен-1,3 өңдірісі. Бірсатылы процесте екі қайтымды сатылар реттік жолмен жүреді:

Бірсатылы процес үшін жоғары температура және реагенттердің төмен парциалды қысымы қажет. Катализатор дегидрленудің екі реакциясын да жылдамдату керек.



Изопрен СН2=С(СН3) – СН=СН2 (2-метилбутадиен -1,3) – 340С температурада қайнайтын түссіз сұйық. Табиғи каучуктің негізгі құрылымдық бөлігі болады.

Алу әдістері:

1. изобутенмен формальдегидтен синтездеу

2. пропилен димері арқылы синтездеу. Қышқылдық катализаторлар қатысында 2-метилпентен-2 изомерленеді, ол пиролиз кезінде СН4 айырады:





Стирол С6Н5 – СН = СН2 145,20С температура 0,1 Мпа қысымында қайнайтын түссіз сұйық. Қыздырғанда немесе инициатор әсерінен полистирол түзіп полимерленеді:

Электро және радиотехникалық қондырғыларды дайындау үшін қолданылады. Маңызды қолданудің бірі – стиролды синтетикалық каучуктерді алу үшін қолдану.

Этилбензолды каталитикалық дегидрленуге ұшыратып, стиролды алады:

C6H5CH2CH3 → C6H5CH=CH2 + H2

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: дегидрлену реакцияларының жіктелінуі, дегидрленудің теориялық негіздері, бутадиен және изопрен өндірісі, стирол өндірісі.

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:



  1. Дегидрлену процесінің теориялық негіздері

  2. Изопентанның дегидрлену реакциясын келтіріңіз

  3. альфа-метилстиролды қандай әдіс көмегімен алуға болады? Реакция теңдеуін келтіріңіз

  4. Стиролдың қолдану аймағы?

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. –М.: Химия, 1988. 459-478б.

2 Белов П.С. Основы технологии нефтехимического синтеза. –М.: Химия, 1982. -278с.
Дәріс 21 - Винилді мономерлер және диендер өндірісінің теориялық негіздері

Дәріс жоспары:



  1. Винилхлоридтің және винилацетаттың өңдірісі

  2. Акрилонитрил өңдірісі

  3. Акрил және метакрил қышқылдарының өңдірісі

1. Винилхлоридті алу үшін шикізат ретінде этан, этилен және ацетилен қолданылады. Өндірісте винилхлоридті ацетиленді гидрохлорлаумен алады

Ацетилен және этилен қоспасын хлорлау:



Этиленді оксихлорлау:



Этанды бірсатылы хлорлау, содан соң алынған дихлорэтанды крекинглеу:



Этилен палладий комплексінің қатысында сірке қышқылмен әрекеттесіп, винилацетатты түзеді:





2. Акрилонитрил синтетикалық каучуктердің, талшықтардың, пластмассалардың және әртүрлі жартылай өнімдердің негізгі мономеры болып табылады. Өндірісте бірнеше әдіспен алынады:

этилен тотығынан және көгерткіш қышқылдан этиленциангидрин арқылы:



Ацетилен мен көгерткіш қышқылдан:



Ацетальдегидтен және көгеркіш қышқылдан лактонитрил арқылы:



Пропиленді тотықтырып аммонолиздеу



Процесс бір саты арқылы жүргізеді, мұнда негізгі және қосалқы процестер жүреді:





3. Өндірісте акрил қышқылды келесі әдістермен алады:

Пропиленді акрил қышқылына бір және екі сатылы тотықтыру:

Бірсатылы:

Екісатылы:



Метакрил қышқылын газофазалық тотығу арқылы алу процесі екі саты арқылы жүреді. Изобутилен ауа оттегісімен метакролеинға тотығады, соңғысы – метакрил қышқылына.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: винилхлоридтің және винилацетаттың өңдірісі, акрилонитрил өңдірісі, акрил және метакрил қышқылдарының өңдірісі

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:



  1. Винилхлорид қандай полимерлер өнідірісінде қолданылады?

  2. Акрилонитрил өндірісінің функционалды схемасын келтіріңіз.

  3. Акрил қышқылы өндірісінің химиялық схемасын келтіріңіз

  4. Өндірісте метакрил қышқылын қандай әдістермен алады? Технологиялық схеманы келтіріңіз.

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. –М.: Химия, 1988. 459-478б.

2 Белов П.С. Основы технологии нефтехимического синтеза. –М.: Химия, 1982. -278с
Дәріс 22, 23 - Оттегісі бар өнімдер өндірісінің теориялық негіздері

Дәріс жоспары:



  1. Тотығу процестерінің жіктелуі

  2. Фенол өңдірісі. Терефтал қышқылының өңдірісі

  3. Этиленоксид, акролеин өңдірісі

  4. Гидртациялаудың теориялық негіздері

  5. Спирттерді күкіртқышқылды гидратациялаумен алу

  6. Спирттерді тура гидратациялаумен алу

1. Тотығу процестері үш топқа бөлінеді:

1. көміртекті тізбеткің үзілуісіз тотығу, мұнда көміртегі атомдарының саны бастапқы қосылыстағыдай қалады. Бұл реакциялар екі топқа бөлінеді: парафиндерде, нафтендерде, олефиндарда, спирттерде және альдегидтерде қаныққан көміртегі атомы бойынша тотығу:





Және қос байланыс арқылы тотығу, α-оксидтерде, карбонильді қосылыстарда немесе гликольдарда кездеседі:

2. көміртек – көміртек байланыстарының үзілуімен жүретін деструктивті тотығу. Мұндай реакцияларға парафиндер, нафтендер, олефиндер және ароматты көмірсутектер бейім. Деструкция С – С, С=С немесе Сар – Сар байланыстары арқылы жүреді:



3. бастапқы заттардың молекулаларын байланыстыры тотығу (тотығып конденсациялану):





2. Кумолдық әдістің негізгі сатылары – кумолдың гидропероксидке тотығуы және гидропероксидтердің қышқылдық ыдырауы. Тотығуды екі тәсілмен жүргізеді: 1) сулы сілтілі эмульсияда 1300С-де және 0,5-1 Мпа қысымда ауадағы оттекпен 25% конверсияға дейін; 2) сұйық фазада 1200С ауадағы оттекпен катализатор –мыс немесе ауыспалы валентті металдар тұздары қатысында жүргізеді. Кумолдың сұйық фазалық тотығуы негізінен ең әлсіздеу үшіншілік СН байланысы бойынша жүреді. 70-800С температураларда кумол гидропероксиді тұрақты және көмірсутектің тотығу реакциясы тізбекті тармақталған түрінде жүреді:

C6H5CH(CH3)2 + O2 → C6H5C.(CH3)2 + HO2. (тізбектің иницирленуі)

C6H5C.(CH3)2 + O2 → C6H5C(CH3)2OO. (тізбектің жалғасуы)

C6H5C(CH3)2OO. + C6H5CH(CH3)2 → C6H5C(CH3)2OOH + C6H5C.(CH3)2

2 C6H5C(CH3)2OO. → C6H5C(CH3)2OOC(CH3)2C6H5 (тізбектің үзілуі)

Жоғарырақ температураларда кумолдың тотығу реакциясы тізбекті тармақталған түрде жүреді:

C6H5C(CH3)2OOH → C6H5C(CH3)2O. + .OH

C6H5C(CH3)2O. + C6H5CH(CH3)2 → C6H5C(CH3)2OH + C6H5.C(CH3)2

Сулы сілтілі эмульсияларда кумолдың тотығуы жоғары жылдамдықпен және гидропероксид бойынша жоғары талғамдылықпен жүреді. Әрі қарай кумол гидропероксиді фенол мен ацетонға қышқылдық ыдырайды:

C6H5C(CH3)2OOH + H2SO4 → C6H5OH + CH3COCH3

Терефталь қышқылын алудың бірнеше әдістері белгілі. Солардың бірі n- ксилолды қысымда, 140-1500С –де кобальт немесе марганец тұздарының қатысында каталитикалық тотықтыруға негізделген. Реакция радикалды тізбекті механизм бойынша жүреді. Түзілген n-толуил қышқылын метил спиртімен эфирленеді және одан әрі тотықтырады:

Қазіргі уақытта n-ксилолды терефталь қышқылына мына сұлба бойынша бір сатылы тотықтыру процесі жасалған:





3. Алкендердің тотығуы таңдамалы түрде жүреді. Этилен тотыққанда ацетальдегид және этилен оксиді алынады. Процесс негізінен күміс катализаторында этиленді тікелей буфазалық тотығу әдісімен іске асады. Реакцияны 200-2500С-де, атомсфералық қысымда, жанасу уақыты 3-8 с етіп жүргізеді және көміртек диоксиді мен су түзіледі:

Пропиленді тотықтырып акролеинді, ал одан аллил спирті мен акрил қышқылын алады:



Тотығуды 320-3500 С-де, 0,8-1 МПа қысымда, жанасу катализаторы кремний карбидіне немесе пемзаға тасымалданған мыс (І) оксидінің қатысында жүргізеді.



4. Олефиндерге судың қосылуы әрқашанда Марковников ережесі бойынша жүреді.

Гидраттау жылу бөлінуімен жүреді, тепе теңдік температураы төмендеткенде оңға ығысады:



Гидраттауға жоғары температура жақсы әсер етеді, себебі ол олефиндер конверсиясының тепе теңдік дәрежесін жоғарлатады. Барлық реакциялар қышқылдық – каталитикалық процестерге жатады. Гидраттаудың катализаторлары протонды қышқылдар: фосфор қышқылы, поливольфрам қышқылы, сульфокатиониттер. Олефиндерді гидраттауда негізгі реакциялармен қатар олефиндердің олигомеризациясы және жай эфирдің түзілуі жүреді. Олардың барлығы карбкатионның аралық стадиясынан өтеді:





5. Олефиндерді күкіртқышқылды гидраттау қайтымды процесі болып табылады. Ол екі саты арқылы жүреді:

CH2=CH2 + Н2SO4 → CH2OSO2OHCH3 + H2O → CH2OHCH3+ Н2SO4

Бірінші сатыда – олефиндердің күкірт қышқылымен әрекеттесуі - карбоний ионы түзілу арқылы жүреді, яғни Марковников ережесі бойынша электрофильді орынбасу реакциясы секілді.

Кұкірт қышқылы осы процесте катализатордың және реагенттің ролін атқарады. Бірінші қышқыл молекуласынан протонның бөлінуі жүреді:

Н2SO4 → Н+ + -OSO2OH

Оның әсерінен олефин молекуласынан карбоний ионы түзіледі

CH2=CH2 + Н+ → CH2+CH3

Ол әрі қарай күкірт қышқылымен әрекеттесіп, одан протонды айырып алкилсульфаттарды түзеді:

CH2+CH3 2SO4 → CH2OSO2OHCH3 + Н+

Егер жүйеде су болса, алкоксоний иондары түзілуі мүмкін, олар спирт түзілуімен ыдырайды:

CH2+CH3 + H2O → CH2(H2O) +CH3 → C2H5OH + Н+

Сонымен қатар қосалқы реакциялар қатары жүруі мүмкін:

а)диалкил сульфаттардың түзілуі:

CH2OSO2OHCH3 + CH2=CH2 → (CH3CH2)2SO4 + Н2SO4

б) екі молекула спирттен жай эфирлердің түзілуі:

2C2H5OH +Н2SO4 →(С2Н5)2О + H2O

в) спирттің дегидрлену нәтижесінде карбонилді қосылыстар түзілуі:

C2H5OH→C2H4O + H2

г) олефиндердің полимерленуі:

nCH2=CH2 (CH2-CH2)n



6. Өнеркәсіпте тура гидраттау әдісімен этил және изопропил спирттерін алуға болады. Олефиндердің тура гидраттауы оларға тікелей су молекуласының қосылуы: С2Н4 + H2O → C2H5OH

Тура гидраттаудың механизмі – фосфор қышқылының қатысуында. Бірінші стадияда тасымалдағыш бетінде этилен фосфор қышқылының қабықшасында ериді. Одан кейін қышқыл молекуласынан протон бөлінеді: H3PO4 Н+ + H2PO4-

Этилен протонмен р-комплекс түзеді, ол тұрақты карбоний ионына ауысады. Содан кейін карбоний ионы оттегі атомының электрон жұбы арқылы су молекуласымен әрекеттеседі. Нәтижесінде алкоксоний ионы түзіледі, протонды бөліп, спирт түзеді:

С2Н4 + Н+-р-комплексCH2+CH3 + H2OCH2(H2O) +CH3 + Н+C2H5OH

Этиленнің тура гидраттауында қосалқы өнімдер түзілетін реакциялар қатары жүреді. Карбоний ионы спиртпен әрекеттесу нәтижесінде диэтил эфирі түзіледі:

C2H5OH + CH2 +CH3 →(С2Н5)2О + H2

Спирттің дегидрлену реакциясының нәтижесінде ацетальдегид түзіледі

C2H5OH →C2H4O+ H2


1   2   3   4   5   6   7


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет