Бұл процесс басқа сусыздандыру реакцияларымен салыстырғанда біршама ерекше орын алады. Бұл жағдайда молекулаішілік және молекулааралық дегидратация өнімдері кетен мен сірке ангидриді болып табылады:

Бұл реакциялар эндотермиялық болып табылады және олардың тепе-теңдігі жоғары температурада ғана оңға ығысады: ангидрид түзілгенде 500-600°С, кетен түзілгенде 700°С. Кетеннің түзілуі кезінде қысымның төмендеуі тепе-теңдіктің өзгеруіне де оң әсер ететінін ескеріңіз. Екі реакция да гетерогенді қышқыл типті катализаторлардың (металл фосфаттары мен бораттар) немесе бос қышқылға оңай гидролизденетін күрделі эфирлер түрінде бастапқы қоспаға енгізілетін фосфор қышқылының буының қатысуымен жүреді. Реакция механизмі әдетте басқа сусыздандыру процестеріне ұқсас:

Кетен- -41°С-та сұйыққа конденсацияланатын өткір иісі бар газ. Ол жоғары реактивті, әртүрлі заттармен әрекеттесіп, сірке қышқылын және оның туындыларын түзеді. Атап айтқанда, сірке қышқылымен сірке ангидридін береді:

Сірке ангидридіөткір иісі бар сұйықтық (қайнау температурасы 141 °C). Бұл органикалық синтездің маңызды өнімі, сірке қышқылының күрделі күрделі эфирлерін синтездеуде ацетилдеу агенті ретінде кеңінен қолданылады - фенол ацетаттары, үшінші реттік спирт ацетаттары және әсіресе целлюлоза ацетаты мен ацетатты талшық.

Сірке ангидриді бұрын хлор әдісімен - күкірт хлоридінен және натрий ацетатынан алынған:

Реагенттердің көп жұмсалуына және қалдық тұздардың түзілуіне байланысты бұл әдіс сірке қышқылын сусыздандырумен ауыстырылды. Соңғысы екі жолмен орындалуы мүмкін: молекулааралық дегидратация немесе кетеннің аралық түзілуі арқылы. Екі жағдайда да алынған газ қоспасының құрамында жоғары реактивті сірке ангидриді немесе кетен және су бар, ол суыған кезде оңай сірке қышқылына айналады. Сондықтан кетенмен немесе сірке ангидридімен әрекеттесуге үлгермейтіндей суды реакция газдарынан бөліп алу керек. Сірке ангидридінің тікелей синтезінде бұған азеотропты қоспаны (этилацетатты) енгізу арқылы реакция газын жылдам суыту арқылы қол жеткізіледі, ол сумен бірге конденсаттан бөлініп, одан әрі сірке ангидридіне және сірке қышқылына бөлінеді. қышқыл. Кетенді аралық түзу әдісінде реакциялық газдарды 0°С-қа дейін тез суытып, олардан конверсияланбаған сірке қышқылы мен суды конденсациялайды. Қалдық газ сірке қышқылымен суарылған колонка арқылы өтеді, онда сірке ангидриді пайда болады. Бұл реакциялардың жанама өнімдері ацетон мен метан түзеді

Классификация

а) негізділігі бойынша (яғни, молекуладағы карбоксил топтарының саны):

Бір негізді (монокөміртекті) RCOOH; Мысалы:

CH 3 CH 2 CH 2 COOH;

NOOS-CH 2 -COOH пропанедио қышқылы (малон).

Үш негізді (үш карбонды) R(COOH) 3 және т.б.

б) Көмірсутек радикалының құрылымы бойынша:

Алифатикалық

шектеу; мысалы: CH 3 CH 2 COOH;

қанықпаған; мысалы: CH 2 = CHCOOH пропеной (акрил) қышқылы

Алицикликтер, мысалы:

Хош иісті, мысалы:

Қаныққан монокарбон қышқылдары

(бірнегізді қаныққан карбон қышқылдары) – қаныққан көмірсутек радикалы бір карбоксил тобымен -COOH байланысқан карбон қышқылдары. Олардың барлығының жалпы формуласы C n H 2n+1 COOH (n ≥ 0); немесе CnH 2n O 2 (n≥1)

Номенклатура

Бір негізді қаныққан карбон қышқылдарының жүйелі атаулары – ova жұрнағы және қышқыл сөзі қосылып сәйкес алканның атымен беріледі.

1. HCOOH метан (құмырсқа) қышқылы

2. CH 3 COOH этан қышқылы (сірке).

3. CH 3 CH 2 COOH пропан (пропион) қышқылы

Изомерия

Көмірсутек радикалындағы қаңқа изомериясы екі изомері бар бутан қышқылынан басталады:

Классаралық изомерия сірке қышқылынан басталады:

CH 3 -COOH сірке қышқылы;

H-COO-CH 3 метилформат (құмырсқа қышқылының метил эфирі);

HO-CH 2 -COH гидроксиэтанал (гидроксисірке альдегиді);

HO-CHO-CH2 гидроксиэтилен оксиді.

Гомологиялық қатар

Тривиальды атау	IUPAC атауы
Құмырсқа қышқылы	Метан қышқылы
Сірке қышқылы	Этан қышқылы
Пропион қышқылы	Пропан қышқылы
Бутир қышқылы	Бутан қышқылы
Валерий қышқылы	Пентаной қышқылы
Капрой қышқылы	Гексан қышқылы
Энантикалық қышқыл	Гептан қышқылы
Каприл қышқылы	Октан қышқылы
Пеларгон қышқылы	Нано қышқылы
Каприн қышқылы	Декан қышқылы
Ундецил қышқылы	Undecanoic қышқылы
Пальмитин қышқылы	Гексадекан қышқылы
Стеарин қышқылы	Октадекан қышқылы

Қышқыл қалдықтары және қышқыл радикалдары

	Қышқыл қалдығы	Қышқыл радикалы (ацил)
UNDC құмырсқа	NSOO- пішімдеу
CH 3 COOH сірке суы	CH 3 COO- ацетат
CH 3 CH 2 COOH пропиондық	CH 3 CH 2 COO- пропионат
CH 3 (CH 2) 2 COOH май	CH 3 (CH 2) 2 COO- бутират
CH 3 (CH 2) 3 COOH валериан	CH 3 (CH 2) 3 COO- валериат
CH 3 (CH 2) 4 COOH нейлон	CH 3 (CH 2) 4 COO- капронат

Карбон қышқылы молекулаларының электрондық құрылымы

Электрон тығыздығының формулада көрсетілген карбонил оттегі атомына қарай ығысуы O-H байланысының күшті поляризациясын тудырады, нәтижесінде сутегі атомының протон түріндегі абстракциясы жеңілдейді – сулы ерітінділерде қышқылдың түзілу процесі. диссоциация жүреді:

RCOOH ↔ RCOO - + H +

Карбоксилат ионында (RCOO -) p, π- гидроксил тобының оттегі атомының электрондарының жалғыз жұбының π-байланысты құрайтын p-бұлттармен конъюгациясы, нәтижесінде π-байланыстың делокализациясы және біркелкі болады. Екі оттегі атомы арасындағы теріс зарядтың таралуы:

Осыған байланысты карбон қышқылдары альдегидтерге қарағанда қосылу реакцияларымен сипатталмайды.

Физикалық қасиеттері

Қышқылдардың қайнау температуралары көміртегі атомдарының бірдей саны бар спирттер мен альдегидтердің қайнау температураларынан айтарлықтай жоғары, бұл сутегі байланыстары есебінен қышқыл молекулалары арасында циклдік және сызықтық ассоциациялардың түзілуімен түсіндіріледі:

Химиялық қасиеттері

I. Қышқылдардың қасиеттері

Қышқылдардың күші келесі ретпен төмендейді:

HCOOH → CH 3 COOH → C 2 H 6 COOH → ...

1. Бейтараптандыру реакциялары

CH 3 COOH + KOH → CH 3 COOC + n 2 O

2. Негізгі оксидтермен реакциялар

2HCOOH + CaO → (HCOO) 2 Ca + H 2 O

3. Металдармен реакциялар

2CH 3 CH 2 COOH + 2Na → 2CH 3 CH 2 COONa + H 2

4. Әлсіз қышқылдардың тұздарымен реакциялар (соның ішінде карбонаттар мен бикарбонаттар)

2CH 3 COOH + Na 2 CO 3 → 2CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O

2HCOOH + Mg(HCO 3) 2 → (HCOO) 2 Mg + 2СO 2 + 2H 2 O

(HCOOH + HCO 3 - → HCOO - + CO2 + H2O)

5. Аммиакпен реакциялар

CH 3 COOH + NH 3 → CH 3 COONH 4

II. -OH тобын ауыстыру

1. Спирттермен әрекеттесу (этерификация реакциялары)

2. Қыздыру кезінде NH 3-пен әрекеттесу (қышқыл амидтер түзіледі)

Қышқыл амидтер қышқылдар түзу үшін гидролизденеді:

немесе олардың тұздары:

3. Қышқыл галогенидтердің түзілуі

Қышқылдық хлоридтердің маңызы зор. Хлорлаушы реагенттер - PCl 3, PCl 5, тионилхлорид SOCl 2.

4. Қышқыл ангидридтерінің түзілуі (молекулааралық дегидратация)

Қышқыл ангидридтері қышқыл хлоридтердің карбон қышқылдарының сусыз тұздарымен әрекеттесуі нәтижесінде де түзіледі; бұл жағдайда әртүрлі қышқылдардың аралас ангидридтерін алуға болады; Мысалы:

III. α-көміртек атомындағы сутегі атомдарының орын басу реакциялары

Құмырсқа қышқылының құрылымы мен қасиеттерінің ерекшеліктері

Молекула құрылымы

Құмырсқа қышқылының молекуласы басқа карбон қышқылдарынан айырмашылығы оның құрылымында альдегидтік топ бар.

Химиялық қасиеттері

Құмырсқа қышқылы қышқылдарға да, альдегидтерге де тән реакцияларға ұшырайды. Альдегидтің қасиеттерін көрсете отырып, көмір қышқылына оңай тотығады:

Атап айтқанда, HCOOH Ag 2 O аммиак ерітіндісімен және мыс (II) гидроксиді Cu(OH) 2 арқылы тотығады, яғни альдегид тобына сапалық реакциялар береді:

Концентрлі H 2 SO 4 қыздырғанда құмырсқа қышқылы көміртегі тотығы (II) мен суға ыдырайды:

Құмырсқа қышқылы басқа алифатты қышқылдарға қарағанда айтарлықтай күшті, өйткені ондағы карбоксил тобы электрон беретін алкил радикалымен емес, сутегі атомымен байланысқан.

Қаныққан монокарбон қышқылдарын алу әдістері

1. Спирттер мен альдегидтердің тотығуы

Спирттер мен альдегидтердің тотығуының жалпы схемасы:

Тотықтырғыш ретінде KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, HNO 3 және басқа реагенттер қолданылады.

Мысалы:

5C 2 H 5 OH + 4KMnO 4 + 6H 2 S0 4 → 5CH 3 COOH + 2K 2 SO 4 + 4MnSO 4 + 11H 2 O

2. Күрделі эфирлердің гидролизі

3. Алкендер мен алкиндердегі қос және үштік байланыстың тотығу ыдырауы

HCOOH алу әдістері (арнайы)

1. Көміртек оксидінің (II) натрий гидроксидімен әрекеттесуі

CO + NaOH → HCOONa натрий форматы

2HCOONa + H 2 SO 4 → 2HCOON + Na 2 SO 4

2. Қымыздық қышқылының декарбоксилденуі

CH 3 COOH алу әдістері (арнайы)

1. Бутанның каталитикалық тотығуы

2. Ацетиленнің синтезі

3. Метанолдың каталитикалық карбонилденуі

4. Этанолды сірке қышқылымен ашыту

Жеуге жарамды сірке қышқылы осылай алынады.

Жоғары карбон қышқылдарын алу

Табиғи майлардың гидролизі

Қанықпаған монокарбон қышқылдары

Ең маңызды өкілдері

Алкен қышқылдарының жалпы формуласы: C n H 2n-1 COOH (n ≥ 2)

CH 2 =CH-COOH пропен қышқылы (акрил).

Жоғары қанықпаған қышқылдар

Бұл қышқылдардың радикалдары өсімдік майларының құрамына кіреді.

C 17 H 33 COOH - олеин қышқылы, немесе cis-октадиен-9-ой қышқылы

ТрансОлеин қышқылының изомері элаид қышқылы деп аталады.

C 17 H 31 COOH - линол қышқылы, немесе cis, cis-октадиен-9,12-ой қышқылы

C 17 H 29 COOH - линолен қышқылы, немесе cis, cis, cis-октадекатриен-9,12,15-ой қышқылы

Карбон қышқылдарының жалпы қасиеттерінен басқа, қанықпаған қышқылдар көмірсутек радикалындағы көп байланыстардағы қосылу реакцияларымен сипатталады. Осылайша, қанықпаған қышқылдар, алкендер сияқты, гидрогенизацияланады және бром суын түссіздендіреді, мысалы:

Дикарбон қышқылдарының таңдаулы өкілдері

Қаныққан дикарбон қышқылдары HOOC-R-COOH

HOOC-CH 2 -COOH пропандиодты (малондық) қышқылы, (тұздар мен күрделі эфирлер - малонаттар)

HOOC-(CH 2) 2 -COOH бутадио (янтарь) қышқылы, (тұздар мен күрделі эфирлер - сукцинаттар)

HOOC-(CH 2) 3 -COOH пентадиой (глютар) қышқылы, (тұздар мен күрделі эфирлер - глютораттар)

HOOC-(CH 2) 4 -COOH гексадиоидты (адиптік) қышқылы, (тұздар мен күрделі эфирлер - адипаттар)

Химиялық қасиеттердің ерекшеліктері

Дикарбон қышқылдары көп жағынан монокарбон қышқылдарына ұқсас, бірақ күштірек. Мысалы, қымыздық қышқылы сірке қышқылынан 200 есе күштірек.

Дикарбон қышқылдары екі негізді қышқылдар сияқты әрекет етеді және екі тұз қатарын құрайды - қышқыл және бейтарап:

HOOC-COOH + NaOH → HOOC-COONa + H 2 O

HOOC-COOH + 2NaOH → NaOOC-COONa + 2H 2 O

Қыздырған кезде қымыздық және малон қышқылдары оңай декарбоксилденеді:

Эссе

Сусыздандыру процестері

Кіріспе 3

1. Сусыздандыру процестері 4

2. Дегидрлеу процестерінің технологиясы 9

Әдебиеттер 11

Кіріспе

Негізгі органикалық және мұнай-химиялық синтез өнеркәсібінде гидролиз, гидратация, дегидратация, этерификация және амидация процестері өте маңызды. Майлардың, целлюлозаның және көмірсулардың гидролизінен бұрыннан сабын, глицерин, этанол және басқа да бағалы өнімдер пайда болды. Органикалық синтез саласында қарастырылып отырған процестер негізінен С 2 -С 5 спирттер, фенолдар, эфирлер, -оксидтер, көптеген қанықпаған қосылыстар, карбон қышқылдары және олардың туындылары (эфирлер, ангидридтер, нитрилдер, амидтер) алу үшін қолданылады. және басқа қосылыстар.

Аталған заттардың органикалық синтездің аралық өнімдері (спирттер, қышқылдар және олардың туындылары, альдегидтер, оксидтер), мономерлер және полимерлік материалдарды (фенол, акрил және метакрил қышқылдарының күрделі эфирлері, меламин, хлоролефиндер) синтезі үшін бастапқы материалдары ретінде қолдану өте маңызды. ), пластификаторлар мен майлау материалдары (эфирлер), еріткіштер (спирттер, эфирлер және күрделі эфирлер, хлоролефиндер), пестицидтер (карбамин және тиокарбамин қышқылдарының күрделі эфирлері). Көбінесе қарастырылатын реакциялар мақсатқа сай басқа өнімдердің көп сатылы синтезінің аралық сатысы болып табылады.

Бұл заттардың өндірісі кең ауқымда. Осылайша, АҚШ-та 500 мың тонна этанол мен изопропанол, 900 мың тонна пропилен оксиді, 200 мың тонна эпихлоргидрин, 4 миллион тоннадан астам күрделі эфирлер, 300 мың тоннаға жуық изоцианаттар синтезделеді.

1. Сусыздандыру процестері

1. Қанықпаған қосылыстардың түзілуімен дегидратация

Процесс крекингтік және пиролиздік газдардың C 4 фракцияларынан изобутен алу үшін қолданылады, бұл кезде кезеңдердің бірі күкірт қышқылымен немесе сульфондық катионмен катализделген терт-бутанолды дегидрлеуден тұрады. Немесе изобутен алу үшін сусыздандыру пропилен оксидін алу үшін гидроксидтік әдіспен түзілген терт-бутанолмен жүзеге асырылады:

(CH 3) 3 COH → (CH 3) 2 C=CH 2 + H 2 O

Осы және басқа жағдайларда қанықпаған заттарды түзу үшін дегидратация көбінесе көптеген мономерлердің өндірісіндегі кезеңдердің бірі болып табылады. Осылайша, жаңа процестердің бірінде стирол метилфенилкарбинолды сусыздандыру арқылы өндіріледі:

C 6 H 5 -CHOH-CH 3 → C 6 H 5 -CH=CH 2 + H 2 O

Изобутен мен формальдегидтен изопренді синтездеудің белгілі әдісі диол мен қанықпаған спиртті соңғы сусыздандыруды да қамтиды:

(CH 3) 2 C(OH)-CH 2 CH 2 (OH) (CH 3) 2 =CHCH 2 OH

(CH 3) 2 =CHCH 2 OH CH 2 =C(CH 3)CH=CH 2

Судың бірінші молекуласы диолдан бөлінгенде, әртүрлі құрылымдағы қанықпаған спирттердің қоспасы алынады, бірақ одан әрі сусыздандыру кезінде олардың барлығы изопрен береді және реакция қос байланыстардың қозғалысымен бірге жүреді:

Қанықпаған қосылыстарды алудың тағы бір нұсқасы, мысалы, альдол конденсациясы, содан кейін сусыздану сияқты реакциялар арқылы винил тобын енгізуден тұрады, мысалдарға нитроэтилен, винилметилкетон және 2-винилпиридин синтезі жатады:

CH 3 NO 2 + HCHO HOCH 2 -CH 2 NO 2 CH 2 =CHNO 2

CH 3 COCH 3 + HCHO CH 3 COCH 2 CH 2 OH CH 3 COCH=CH 2

Сусыздандыру сонымен қатар метакрил қышқылының күрделі эфирлері CH 2 =C(CH 3)COOR, кейбір бастапқы спирттер, мысалы, n-бутанол өндірісінің кезеңдерінің бірі болып табылады:

2CH 3 CHO → CH 3 CH(OH)CH 2 CHO CH 3 CH=CHCHO

CH 3 CH=CHCHO CH 3 (CH 2) 2 -CH 2 OH

2-этилгексанол, метил изобутил кетон және басқа да көптеген заттар.

2. Эфирлерді түзу үшін сусыздандыру

Хлорлы туындылардың гидролизі және олефиндерді гидратациялау кезінде эфирлердің қосымша өнімі түзілуі арқылы диизопропил сияқты күрделі эфирлердің барлық қажетті мөлшері алынады. Бірақ диэтил эфирі айтарлықтай кең қолданылады және ол этанолды 250 0 С температурада гетерогенді катализаторда AI 2 O 3 молекулааралық дегидратациялау арқылы арнайы өндіріледі:

2C 2 H 5 OH → (C 2 H 5) 2 O + H 2 O

Изопропанолдан және одан жоғары спирттерден эфирлерді синтездеу үшін бірдей әдісті қолдану мүмкіндігі олефиндердің жанама өнім түзілуінің дамуымен шектеледі. Нәтижесінде күрделі эфирлердің көпшілігі сұйық фазада төмен температурада қышқылдық катализаторларды – күкірт, фосфор, арилсульфоқышқылдарды пайдалана отырып алынады. Бұл әдіс негізінен бірдей алкил топтары бар симметриялық күрделі эфирлерді синтездеу үшін қолайлы, өйткені екі спирт қоспасын сусыздандыру кезінде аралас эфирдің шығымы аз болады:

3ROH + 3R"OH → R 2 O + R" 2 O + ROR" + 3H 2 O

Көміртек атомдарының түзу тізбегі бар симметриялық эфирлердің ішінен құнды еріткіш және экстрагент, сонымен қатар полисульфидті полимерлерді алу үшін бастапқы материал болып табылатын β-дихлордиэтил эфирі (хлорекс) қызығушылық тудырады. Ол сусыз этилен хлорогидринді қышқыл катализаторымен сусыздандыру арқылы түзіледі:

2CICH 2 -CH 2 OH → (CICH 2 -CH 2) 2 + H 2 O

Қышқылдық катализдегі екі атомды спирттер тұрақты бес немесе алты мүшелі сақиналарды жабуға қабілетті. Осылайша диэтиленгликольден диоксан (1), диэтаноламиннен морфолин (2), бутандиол-1,4-тен тетрагидрофуран (3) алынады. Бұл заттардың барлығы еріткіш болып табылады:

3. Карбон қышқылдарының сусыздануы

Карбон қышқылдарының сусыздану процесі басқа дегидратация реакцияларымен салыстырғанда біршама ерекше орын алады. Бұл жағдайда молекулаішілік және молекулааралық дегидратация өнімдері кетен мен сірке ангидриді болып табылады:

CH 3 -COOH CH 2 =C=O

2CH 3 COOH (CH 3 CO) 2 O

Бұл реакциялар эндотермиялық болып табылады және олардың тепе-теңдігі жоғары температурада ғана оңға ығысады: ангидрид түзілгенде 500 - 600 0 С және кетен түзілгенде 700 0 С. Кетеннің түзілуі кезінде қысымның төмендеуі тепе-теңдіктің өзгеруіне де оң әсер етеді. Екі реакция да гетерогенді қышқыл типті катализаторлардың (металл фосфаттары мен бораттар) немесе бос қышқылға оңай гидролизденетін күрделі эфирлер түрінде бастапқы қоспаға енгізілетін фосфор қышқылының буының қатысуымен жүреді. Реакция механизмі әдетте басқа сусыздандыру процестеріне ұқсас:

CH 3 -COOH CH 3 COOH 2 CH 3 -C=O

CH 2 =C=O CH 3 -C=O (CH 3 -CO) 2 O

Кетен – 41 0 С-та сұйыққа конденсацияланатын өткір иісі бар газ. Оның реактивтілігі жоғары, әртүрлі заттармен әрекеттесіп, сірке қышқылы мен оның туындыларын түзеді. Атап айтқанда, сірке қышқылымен сірке ангидридін береді:

CH 2 =C=O + CH 3 COOH → (CH 3 CO) 2 O

Сірке ангидриді - өткір иісі бар сұйықтық (bp 141 0 C). Бұл органикалық синтездің маңызды өнімі, сірке қышқылының күрделі күрделі эфирлерін синтездеуде ацетилдеуші агент ретінде кеңінен қолданылады - фенол ацетаттары, үшінші реттік спирт ацетаттары және әсіресе целлюлоза ацетаты мен ацетатты талшық.

Сірке ангидриді бұрын хлор әдісімен - күкірт хлоридінен және натрий ацетатынан алынған:

SO 2 CI 2 + 4CH 3 COONa → 2(CH 3 CO) 2 O + Na 2 SO 4 + 2NaCI

Реагенттердің көп жұмсалуына және қалдық тұздардың түзілуіне байланысты бұл әдіс сірке қышқылын сусыздандырумен ауыстырылды. Соңғысы екі жолмен орындалуы мүмкін: молекулааралық дегидратация немесе кетеннің аралық түзілуі арқылы. Екі жағдайда да алынған газ қоспасының құрамында жоғары реактивті сірке ангидриді немесе кетен және су бар, ол суыған кезде оңай сірке қышқылына айналады. Сондықтан кетенмен немесе сірке ангидридімен әрекеттесуге үлгермейтіндей суды реакция газдарынан бөліп алу керек. Сірке ангидридінің тікелей синтезінде бұған азеотропты қоспаны (этилацетатты) енгізу арқылы реакция газын жылдам салқындату арқылы қол жеткізіледі, ол сумен бірге конденсаттан бөлініп, одан әрі сірке ангидридіне және сірке қышқылына бөлінеді. қышқыл. Кетенді аралық түзу әдісінде реакция газдарын 0 0 С-қа дейін тез суытып, олардан конверсияланбаған сірке қышқылы мен суды конденсациялайды. Қалдық газ сірке қышқылымен суарылған колонка арқылы өтеді, онда сірке ангидриді пайда болады. Жанама әсер ретінде бұл реакциялар ацетон мен метан шығарады:

2CH 3 COOH → CH 3 COCH 3 + CO 2 + H 2 O

CH 3 COOH → CH 4 + CO 2

Бірақ сірке ангидридінің шығымы айтарлықтай жоғары және 90% -ға тең.

2. Дегидрлеу процестерінің технологиясы

Дегидрлеу процестері екі негізгі әдіспен жүзеге асырылады: сұйық және газ фазасында.

Сұйық фазалық сусыздандыру өнім немесе бастапқы реагенттер газ фазалық процестің жоғары температурасында жеткілікті тұрақты емес жағдайларда қолданылады. Бұл хлорекс, диоксан және морфолин синтезіне қатысты, бірақ нитроспирттер, гидроксилальдегидтер және гидроксикетондар да сұйық фазада жиі сусызданады, олар газ фазасында сәйкес қанықпаған заттарға айналуы мүмкін. Катализаторлар ретінде күкірт қышқылы (концентрациясы 70%-ға дейін), фосфор қышқылы, кальций немесе магнийдің қышқылдық фосфаттары және сульфонды катиондар (соңғылары 150 0 С-қа дейінгі температурада) қолданылады. Процесс 100-ден 160 – 200 0 С-қа дейінгі температурада және қалыпты қысымда жүргізіледі.

Сұйық фазалық сусыздандыру (1-сурет) көбінесе екі негізгі жолмен үздіксіз жүргізіледі. Олардың біріншісінде процесс катализатор ерітіндісінен көбірек ұшқыш өнімдерді – мақсатты қанықпаған затты немесе көбінесе төмен қайнайтын азеотропты қоспаларды беретін эфирді және суды үздіксіз айдау арқылы жүзеге асырылады. Реактор бумен қызады және бастапқы органикалық реагент үздіксіз аппаратқа беріледі. Реактордың үстінде кері конденсатор (кейде кері ағынды колонна) бар, оның көмегімен катализатор концентрациясын тұрақты түрде сақтай отырып, конденсаттың қайтарылуын реттеуге болады.

Күріш. 1 Сұйық фазалы дегидратация процесіне арналған реакциялық қондырғы

Екінші әдіс нитроолефиндердің, қанықпаған альдегидтердің және кетондардың және басқа заттардың түзілуімен H 2 O элиминациясының іс жүзінде қайтымсыз және жеткілікті жылдам реакцияларын жүргізу үшін қолданылады. Ол қышқылдандырылған реагентті катушка немесе түтік реакторы арқылы қажетті температурада өткізуді қамтиды.

Газ-фазалы сусыздандыру стирол (метилфенилкарбинолдан), изопрен (терт-бутанолдан), диэтил эфирі (этанолдан), тетрагидрофуран (бутандиол-1,4), сірке ангидриді (тікелей сірке қышқылынан немесе кетен арқылы) алу үшін қолданылады. және басқа да өнімдер. Ең жиі қолданылатын катализаторлар кеуекті тіректердегі фосфор қышқылы, алюминий оксиді, қышқыл және орташа кальций немесе магний фосфаттары. Температура 225 – 250 0 С (диэтил эфирін алу) – 700 – 720 0 С (сірке қышқылының кетенге сусыздануы) аралығында болады. Қысым көбінесе қалыпты, бірақ диэтил эфирін алған кезде ол 0,5 - 1,0 МПа, ал кетенге сусыздандыру кезінде 0,02 - 0,03 МПа болуы мүмкін.

Газ-фазалы сусыздандыру да екі негізгі әдіспен жүзеге асырылады. Біріншісі молекулаішілік дегидратацияның эндотермиялық процестерін жүргізу үшін қолданылады. Реактор - салқындатқышпен қыздырылатын құбырлы аппарат (2а-сурет), оның құбырларында гетерогенді катализатор орналастырылған.

Күріш. 2 Газ-фазалық дегидратация процесінің реакциялық бірліктері

Бұл құрылғылардың металды көп тұтынуына байланысты жылу алмасу беттері жоқ гетерогенді катализатордың үздіксіз қабаты бар адиабаттық реакторлар (сурет 2 б) кеңінен қолданылады. Олар әсіресе қанықпаған қосылыстардың түзілуінің әлсіз экзотермиялық реакцияларын жүргізу үшін қолайлы, қажетті температуралық режимді сақтау үшін олар бастапқы қоспаны жиі қызып кеткен су буымен сұйылтады, бұл қоспаның шамадан тыс салқындауына жол бермейді және сонымен бірге әсер етеді. реакцияның селективтілігінің артуына. Соңында екі ретті адиабаталық типті реакторлары бар қондырғылар бар: бірінші аппаратта салқындатылған газ екінші аппаратқа жеткізілмес бұрын сәйкес салқындатқышты пайдаланып жылу алмастырғышта қажетті температураға дейін қыздырылады.

Әдебиеттер тізімі

1. Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Химия. М., Бустард, 2008;

2. Чичибабин А.Е.Органикалық химияның негізгі принциптері. М., Госхимизат, 1963. – 922 б.;

3. Лебедев Н.Н. Негізгі органикалық және мұнай-химиялық синтездің химиясы және технологиясы. М., Химия. 1988. – 592 б.;

4. Паушкин Я.М., Адельсон С.В., Вишнякова Т.П. Мұнай-химиялық синтез технологиясы. М., 1973. – 448 б.;

5. Юкельсон И.И. Негізгі органикалық синтез технологиясы. М., «Химия», 1968 ж.

Эссе

Сусыздандыру процестері

Кіріспе 3

1. Сусыздандыру процестері 4

2. Дегидрлеу процестерінің технологиясы 9

Әдебиеттер 11

Кіріспе

Негізгі органикалық және мұнай-химиялық синтез өнеркәсібінде гидролиз, гидратация, дегидратация, этерификация және амидация процестері өте маңызды. Майлардың, целлюлозаның және көмірсулардың гидролизінен бұрыннан сабын, глицерин, этанол және басқа да бағалы өнімдер пайда болды. Органикалық синтез саласында қарастырылып отырған процестер негізінен C 2 -C 5 спирттерін, фенолдарды, эфирлерді,

-оксидтер, көптеген қанықпаған қосылыстар, карбон қышқылдары және олардың туындылары (эфирлер, ангидридтер, нитрилдер, амидтер) және басқа қосылыстар.

Аталған заттардың органикалық синтездің аралық өнімдері (спирттер, қышқылдар және олардың туындылары, альдегидтер,

-оксидтер), мономерлер және полимерлік материалдарды (фенол, акрил және метакрил қышқылдарының күрделі эфирлері, меламин, хлоролефиндер), пластификаторлар мен майлағыштар (эфирлер), еріткіштер (спирттер, эфирлер және күрделі эфирлер, хлоролефиндер), пестицидтер (эфирлер) синтезіне арналған бастапқы материалдар карбамин және тиокарбамин қышқылдары). Көбінесе қарастырылатын реакциялар мақсатқа сай басқа өнімдердің көп сатылы синтезінің аралық сатысы болып табылады.

Бұл заттардың өндірісі кең ауқымда. Осылайша, АҚШ-та 500 мың тонна этанол мен изопропанол, 900 мың тонна пропилен оксиді, 200 мың тонна эпихлоргидрин, 4 миллион тоннадан астам күрделі эфирлер, 300 мың тоннаға жуық изоцианаттар синтезделеді.

1. Сусыздандыру процестері

1. Қанықпаған қосылыстардың түзілуімен дегидратация

Процесс крекингтік және пиролиздік газдардың C 4 фракцияларынан изобутен алу үшін қолданылады, бұл кезде кезеңдердің бірі күкірт қышқылымен немесе сульфондық катионмен катализделген терт-бутанолды дегидрлеуден тұрады. Немесе изобутен алу үшін сусыздандыру пропилен оксидін алу үшін гидроксидтік әдіспен түзілген терт-бутанолмен жүзеге асырылады:

(CH 3) 3 COH → (CH 3) 2 C=CH 2 + H 2 O

Осы және басқа жағдайларда қанықпаған заттарды түзу үшін дегидратация көбінесе көптеген мономерлердің өндірісіндегі кезеңдердің бірі болып табылады. Осылайша, жаңа процестердің бірінде стирол метилфенилкарбинолды сусыздандыру арқылы өндіріледі:

C 6 H 5 -CHOH-CH 3 → C 6 H 5 -CH=CH 2 + H 2 O

Изобутен мен формальдегидтен изопренді синтездеудің белгілі әдісі диол мен қанықпаған спиртті соңғы сусыздандыруды да қамтиды:

(CH 3) 2 C(OH)-CH 2 CH 2 (OH)

(CH 3) 2 =CHCH 2 OH

(CH 3) 2 =CHCH 2 OH

CH 2 =C(CH 3)CH=CH 2

Судың бірінші молекуласы диолдан бөлінгенде, әртүрлі құрылымдағы қанықпаған спирттердің қоспасы алынады, бірақ одан әрі сусыздандыру кезінде олардың барлығы изопрен береді және реакция қос байланыстардың қозғалысымен бірге жүреді:

Қанықпаған қосылыстарды алудың тағы бір нұсқасы, мысалы, альдол конденсациясы, содан кейін сусыздану сияқты реакциялар арқылы винил тобын енгізуден тұрады, мысалдарға нитроэтилен, винилметилкетон және 2-винилпиридин синтезі жатады:

CH 3 NO 2 + HCHO

HOCH 2 -CH 2 NO 2 CH 2 =CHNO 2

CH 3 COCH 3 + HCHO

CH 3 COCH 2 CH 2 OH CH 3 COCH=CH 2

Сусыздандыру сонымен қатар метакрил қышқылының күрделі эфирлері CH 2 =C(CH 3)COOR, кейбір бастапқы спирттер, мысалы, n-бутанол өндірісінің кезеңдерінің бірі болып табылады:

2CH 3 CHO → CH 3 CH(OH)CH 2 CHO

CH 3 CH=CHCHO CH 3 (CH 2) 2 -CH 2 OH

2-этилгексанол, метил изобутил кетон және басқа да көптеген заттар.

2. Эфирлерді түзу үшін сусыздандыру

Хлорлы туындылардың гидролизі және олефиндерді гидратациялау кезінде эфирлердің қосымша өнімі түзілуі арқылы диизопропил сияқты күрделі эфирлердің барлық қажетті мөлшері алынады. Бірақ диэтил эфирі айтарлықтай кең қолданылады және ол этанолды 250 0 С температурада гетерогенді катализаторда AI 2 O 3 молекулааралық дегидратациялау арқылы арнайы өндіріледі:

2C 2 H 5 OH → (C 2 H 5) 2 O + H 2 O

Изопропанолдан және одан жоғары спирттерден эфирлерді синтездеу үшін бірдей әдісті қолдану мүмкіндігі олефиндердің жанама өнім түзілуінің дамуымен шектеледі. Нәтижесінде күрделі эфирлердің көпшілігі сұйық фазада төмен температурада қышқылдық катализаторларды – күкірт, фосфор, арилсульфоқышқылдарды пайдалана отырып алынады. Бұл әдіс негізінен бірдей алкил топтары бар симметриялық күрделі эфирлерді синтездеу үшін қолайлы, өйткені екі спирт қоспасын сусыздандыру кезінде аралас эфирдің шығымы аз болады:

3ROH + 3R"OH → R 2 O + R" 2 O + ROR" + 3H 2 O

Көміртек атомдарының түзу тізбегі бар симметриялы эфирлердің бірі қызығушылық тудырады

-дихлородиэтил эфирі (хлорекс), ол бағалы еріткіш және экстрагент, сондай-ақ полисульфидті полимерлерді алу үшін бастапқы материал болып табылады. Ол сусыз этилен хлорогидринді қышқыл катализаторымен сусыздандыру арқылы түзіледі:

2CICH 2 -CH 2 OH → (CICH 2 -CH 2) 2 + H 2 O

Қышқылдық катализдегі екі атомды спирттер тұрақты бес немесе алты мүшелі сақиналарды жабуға қабілетті. Осылайша диэтиленгликольден диоксан (1), диэтаноламиннен морфолин (2), бутандиол-1,4-тен тетрагидрофуран (3) алынады. Бұл заттардың барлығы еріткіш болып табылады:

3. Карбон қышқылдарының сусыздануы

Карбон қышқылдарының сусыздану процесі басқа дегидратация реакцияларымен салыстырғанда біршама ерекше орын алады. Бұл жағдайда молекулаішілік және молекулааралық дегидратация өнімдері кетен мен сірке ангидриді болып табылады:

CH 2 =C=O

2CH 3 COOHCH 3 -C=O (CH 3 -CO) 2 O

Кетен – 41 0 С-та сұйыққа конденсацияланатын өткір иісі бар газ. Оның реактивтілігі жоғары, әртүрлі заттармен әрекеттесіп, сірке қышқылы мен оның туындыларын түзеді. Атап айтқанда, сірке қышқылымен сірке ангидридін береді:

CH 2 =C=O + CH 3 COOH → (CH 3 CO) 2 O

Сірке ангидриді - өткір иісі бар сұйықтық (bp 141 0 C). Бұл органикалық синтездің маңызды өнімі, сірке қышқылының күрделі күрделі эфирлерін синтездеуде ацетилдеуші агент ретінде кеңінен қолданылады - фенол ацетаттары, үшінші реттік спирт ацетаттары және әсіресе целлюлоза ацетаты мен ацетатты талшық.

Сірке ангидриді бұрын хлор әдісімен - күкірт хлоридінен және натрий ацетатынан алынған:

SO 2 CI 2 + 4CH 3 COONa → 2(CH 3 CO) 2 O + Na 2 SO 4 + 2NaCI

ӨНЕРІПШІЛІКТЕР

Гое Советскик

Сонналстнческ

Автоматты тәуелді сертификат №

1З.Х1.1970 (No 1492841/23-4) № қосымшасымен жарияланған.

M. Cl. 07-ден 51/42

Министрлер Кеңесі жанындағы өнертабыстар мен ашылулар палатасы

М.В.Александрова, Л.В.Садовникова, Н.П.Шулаев және В.И.Манушин

Өтініш беруші

Владимир политехникалық институты

СІРІК ҚЫШҚЫЛЫН СУҒАРТУ ӘДІСІ

Өнертабыс сұйық экстракция арқылы сірке қышқылын сусыздандыру әдісін жетілдіруге қатысты.

Этилацетатты қолданып, сулы ерітіндіден сірке қышқылын алудың белгілі әдісі бар. Бірақ өзара әрекеттесетін фазалардың үлес салмағының шамалы айырмашылығы экстракциялық ион бағанасында қолайсыз гидродинамикалық жағдайларды тудырады, бұл тиімділікті төмендетеді және экстрагенттің меншікті шығынын арттырады.

Сонымен қатар, су мен этилацетаттың өзара жоғары ерігіштігі де әдіс тиімділігін төмендетеді.

Экстракция дәрежесін арттыру үшін процесте органикалық экстрагент еріткіш ретінде метиленхлорид қолданылады.

Метиленхлорид суды іс жүзінде ерітпейді (оның суда ерігіштігі этилацетаттан үш есе 2р аз), бұл метиленхлоридтің регенерациясын айтарлықтай жеңілдетеді және су ағынымен оның жоғалуын үш есе азайтады, ал судағы жоғары айырмашылық. өзара әрекеттесетін фазалардың үлес салмағы экстракция бағанындағы жылдамдықты бес есе арттыруға мүмкіндік береді.

Сызбада әдісті жүзеге асыруға арналған диаграмма көрсетілген.

Сусыздандыру процесі келесідей жүреді.

Сірке қышқылының сулы ерітіндісі төменнен экстракциялық колоннаға 1 беріледі, оның жоғарғы жағында экстрагент шашылады. Сірке қышқылы бар метиленхлорид дистилляциялық колонна 2-ге түседі, мұнда сусыздандырылған сірке қышқылы төменгі пластинадан алынады. Регенерацияланған метилен хлориді метиленхлоридті судың гетероазеотропты құрамын ажыратқаннан кейін төменгі қабаттан алынады.

Аршу колоннасы 3 негізгі бөлігі тасталатын рафинатты судан метиленхлоридті айдауға арналған.

Экстрагент ретінде этилацетатты және метиленхлоридті қолданып сірке қышқылын сусыздандыру процесінің параметрлерін салыстырмалы бағалау кестеде көрсетілген. (Бағананың диаметрі 0,8 м, биіктігі 21 м).

Құндылықтар

Опциялар

Метилен хлориді

Этилацетат

Бүріккіш

Саптама 50Х50у5

2000 – 3000

Жарылғыш емес

Процестің жұмыс температурасы, С

Өнертабыстың тақырыбы

Құрастырған А.Берлин

Техникалық редактор Т.Миронова Корректор Е.Сапунова

Никольскаяның редакторы Т

2720 ​​тапсырыс! 13 Бас. No 1715 Таралымы 523 Жазылым

КСРО Министрлер Кеңесі жанындағы ЦНИИПИ Өнертабыстар мен ашулар жөніндегі комитеті

Мәскеу, К-35, Раушская жағалауы, 4/5

Баспахана, Сапунова даңғылы, 2

Баған түрі

Бағандағы фазалардың үлес салмағының айырмашылығы, кг/лР

1 кг шикізатқа экстрагенттің үлестік шығыны, кг

Шикізат колоннасындағы өту жылдамдығы, л/сек

Шикізат үшін колонна өнімділігі, экстрагент үшін кг/сағ, кг/сағ