Proces ten zajmuje nieco szczególne miejsce w porównaniu z innymi reakcjami odwodnienia. W tym przypadku produktami odwodnienia wewnątrz- i międzycząsteczkowego są keten i bezwodnik octowy:

Reakcje te są endotermiczne, a ich równowaga przesuwa się w prawo tylko w wysokich temperaturach: 500-600°C w przypadku tworzenia bezwodnika i 700°C w przypadku tworzenia ketenu. Należy pamiętać, że podczas tworzenia ketenu obniżone ciśnienie ma również pozytywny wpływ na przemianę równowagi. Obie reakcje zachodzą w obecności heterogenicznych katalizatorów kwasowych (fosforanów i boranów metali) lub par kwasu fosforowego, które można wprowadzić do mieszaniny wyjściowej w postaci estrów, które łatwo ulegają hydrolizie do wolnego kwasu. Mechanizm reakcji jest ogólnie podobny do innych procesów odwadniania:

Ketena- gaz o ostrym zapachu, który w temperaturze -41°C skrapla się w ciecz. Jest wysoce reaktywny, oddziałuje z różnymi substancjami, tworząc kwas octowy i jego pochodne. W szczególności z kwasem octowym daje bezwodnik octowy:

Bezwodnik octowy jest cieczą o ostrym zapachu (temperatura wrzenia 141°C). Jest ważnym produktem syntezy organicznej, szeroko stosowanym jako środek acetylujący w syntezie estrów kwasu octowego, które są trudne do uzyskania innymi sposobami - octany fenolu, octany alkoholi trzeciorzędowych, a zwłaszcza octan celulozy i włókno octanowe.

Bezwodnik octowy otrzymywano wcześniej metodą chlorową – z chlorku siarki i octanu sodu:

Ze względu na duże zużycie odczynników i powstawanie soli odpadowych metodę tę zastąpiono metodą odwadniania kwasu octowego. To ostatnie można osiągnąć na dwa sposoby: odwodnienie międzycząsteczkowe lub poprzez pośrednie utworzenie ketenu. W obu przypadkach powstała mieszanina gazów zawiera wysoce reaktywny bezwodnik lub keten octowy i wodę, którą po ochłodzeniu można łatwo przekształcić z powrotem w kwas octowy. Dlatego konieczne jest oddzielenie wody od gazów reakcyjnych, aby nie miała czasu na reakcję z ketenem lub bezwodnikiem octowym. W bezpośredniej syntezie bezwodnika octowego osiąga się to poprzez szybkie ochłodzenie gazu reakcyjnego poprzez wprowadzenie dodatku azeotropowego (octanu etylu), który wraz z wodą oddziela się od kondensatu, który dalej rozdziela się na bezwodnik octowy i kwas octowy kwas. W metodzie z pośrednim tworzeniem ketenu gazy reakcyjne szybko schładza się do temperatury 0°C i skrapla się z nich nieprzereagowany kwas octowy i woda. Pozostały gaz przepuszcza się przez kolumnę przemywaną kwasem octowym, gdzie tworzy się bezwodnik octowy. Produkty uboczne tych reakcji tworzą aceton i metan

Klasyfikacja

a) Według zasadowości (tj. liczby grup karboksylowych w cząsteczce):

Jednozasadowy (monowęglowy) RCOOH; Na przykład:

CH3CH2CH2COOH;

NOOS-CH 2-COOH Kwas propanodiowy (malonowy).

Trójzasadowy (trikarboksylowy) R(COOH) 3 itd.

b) Zgodnie ze strukturą rodnika węglowodorowego:

Alifatyczny

limit; na przykład: CH3CH2COOH;

nienasycone; na przykład: CH2 = CHCOOH kwas propenowy (akrylowy).

Alicykliki, na przykład:

Aromatyczne, np.:

Nasycone kwasy monokarboksylowe

(jednozasadowe nasycone kwasy karboksylowe) - kwasy karboksylowe, w których nasycony rodnik węglowodorowy jest połączony z jedną grupą karboksylową -COOH. Wszystkie mają wzór ogólny C n H 2n+1 COOH (n ≥ 0); lub CnH2nO2 (n≥1)

Nomenklatura

Nazwy systematyczne jednozasadowych nasyconych kwasów karboksylowych podaje się nazwą odpowiedniego alkanu z dodatkiem przyrostka - jaja i słowa kwas.

1. Kwas metanowy (mrówkowy) HCOOH

2. CH 3 COOH Kwas etanowy (octowy).

3. Kwas CH 3 CH 2 COOH propionowy (propionowy).

Izomeria

Izomeria szkieletowa w rodniku węglowodorowym objawia się, zaczynając od kwasu butanowego, który ma dwa izomery:

Izomeria międzyklasowa pojawia się, zaczynając od kwasu octowego:

CH3-COOH kwas octowy;

mrówczan metylu H-COO-CH3 (ester metylowy kwasu mrówkowego);

HO-CH 2-COH hydroksyetanal (aldehyd hydroksyoctowy);

Tlenek hydroksyetylenu HO-CHO-CH2.

Szereg homologiczny

Trywialna nazwa	nazwa IUPAC
Kwas mrówkowy	Kwas metanowy
Kwas octowy	Kwas etanowy
Kwas propionowy	Kwas propanowy
Kwas masłowy	Kwas butanowy
Kwas walerianowy	Kwas pentanowy
Kwas kapronowy	Kwas heksanowy
Kwas enantowy	Kwas heptanowy
Kwas kaprylowy	Kwas oktanowy
Kwas pelargonowy	Kwas nonanowy
Kwas kaprynowy	Kwas dekanowy
Kwas undecylowy	Kwas undekanowy

Kwas palmitynowy	Kwas heksadekanowy
Kwas stearynowy	Kwas oktadekanowy

Pozostałości kwasowe i rodniki kwasowe

	Pozostałość kwasu	Rodnik kwasowy (acyl)
UNDC Mrówka	NSOO- mrówczan
CH3COOH ocet	CH 3 COO- octan
CH3CH2COOH propionowy	CH 3 CH 2 COO- propionian
CH3(CH2)2COOH olej	CH 3 (CH 2) 2 COO- maślan
CH3(CH2)3COOH waleriana	CH 3 (CH 2) 3 COO- waleriat
CH3(CH2)4COOH nylon	CH 3 (CH 2) 4 COO- kapronian

Struktura elektronowa cząsteczek kwasu karboksylowego

Przedstawione we wzorze przesunięcie gęstości elektronowej w stronę karbonylowego atomu tlenu powoduje silną polaryzację wiązania O-H, w wyniku czego ułatwia się abstrakcję atomu wodoru w postaci protonu - w roztworach wodnych zachodzi proces kwasowy następuje dysocjacja:

RCOOH ↔ RCOO - + H +

W jonie karboksylanowym (RCOO -) następuje p, π-sprzężenie wolnej pary elektronów atomu tlenu grupy hydroksylowej z chmurami p tworzącymi wiązanie π, co skutkuje delokalizacją wiązania π i jednorodnością rozkład ładunku ujemnego pomiędzy dwoma atomami tlenu:

Pod tym względem kwasy karboksylowe, w przeciwieństwie do aldehydów, nie charakteryzują się reakcjami addycji.

Właściwości fizyczne

Temperatury wrzenia kwasów są znacznie wyższe niż temperatury wrzenia alkoholi i aldehydów o tej samej liczbie atomów węgla, co tłumaczy się tworzeniem cyklicznych i liniowych asocjatów między cząsteczkami kwasu w wyniku wiązań wodorowych:

Właściwości chemiczne

I. Właściwości kwasu

Siła kwasów zmniejsza się w następującej kolejności:

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

1. Reakcje neutralizacji

CH 3 COOH + KOH → CH 3 COOC + n 2 O

2. Reakcje z tlenkami zasadowymi

2HCOOH + CaO → (HCOO) 2 Ca + H 2 O

3. Reakcje z metalami

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

4. Reakcje z solami słabszych kwasów (w tym węglanów i wodorowęglanów)

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. Reakcje z amoniakiem

CH 3 COOH + NH 3 → CH 3 COONH 4

II. Podstawienie grupy -OH

1. Interakcja z alkoholami (reakcje estryfikacji)

2. Interakcja z NH3 podczas ogrzewania (powstają amidy kwasowe)

Amidy kwasowe hydrolizują tworząc kwasy:

lub ich sole:

3. Tworzenie halogenków kwasowych

Największe znaczenie mają chlorki kwasowe. Odczynniki chlorujące - PCl 3, PCl 5, chlorek tionylu SOCl 2.

4. Tworzenie bezwodników kwasowych (odwodnienie międzycząsteczkowe)

Bezwodniki kwasowe powstają także w reakcji chlorków kwasowych z bezwodnymi solami kwasów karboksylowych; w tym przypadku można otrzymać mieszane bezwodniki różnych kwasów; Na przykład:

III. Reakcje podstawienia atomów wodoru przy atomie węgla α

Cechy struktury i właściwości kwasu mrówkowego

Struktura cząsteczki

Cząsteczka kwasu mrówkowego, w przeciwieństwie do innych kwasów karboksylowych, zawiera w swojej strukturze grupę aldehydową.

Właściwości chemiczne

Kwas mrówkowy ulega reakcjom charakterystycznym zarówno dla kwasów, jak i aldehydów. Wykazując właściwości aldehydu, łatwo utlenia się do kwasu węglowego:

W szczególności HCOOH utlenia się roztworem amoniaku Ag 2 O i wodorotlenkiem miedzi (II) Cu(OH) 2, tj. daje reakcje jakościowe do grupy aldehydowej:

Po ogrzaniu stężonym H2SO4 kwas mrówkowy rozkłada się na tlenek węgla (II) i wodę:

Kwas mrówkowy jest zauważalnie silniejszy niż inne kwasy alifatyczne, ponieważ zawarta w nim grupa karboksylowa jest związana z atomem wodoru, a nie z rodnikiem alkilowym oddającym elektrony.

Metody otrzymywania nasyconych kwasów monokarboksylowych

1. Utlenianie alkoholi i aldehydów

Ogólny schemat utleniania alkoholi i aldehydów:

Jako utleniacze stosuje się KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, HNO 3 i inne odczynniki.

Na przykład:

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

2. Hydroliza estrów

3. Oksydacyjne rozszczepienie wiązań podwójnych i potrójnych w alkenach i alkinach

Metody otrzymywania HCOOH (specyficzne)

1. Reakcja tlenku węgla (II) z wodorotlenkiem sodu

CO + NaOH → HCOONa mrówczan sodu

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

2. Dekarboksylacja kwasu szczawiowego

Metody wytwarzania CH 3 COOH (specyficzne)

1. Katalityczne utlenianie butanu

2. Synteza z acetylenu

3. Katalityczne karbonylowanie metanolu

4. Fermentacja etanolu w kwasie octowym

W ten sposób otrzymuje się jadalny kwas octowy.

Wytwarzanie wyższych kwasów karboksylowych

Hydroliza tłuszczów naturalnych

Nienasycone kwasy monokarboksylowe

Najważniejsi przedstawiciele

Wzór ogólny kwasów alkenowych: C n H 2n-1 COOH (n ≥ 2)

CH2 = CH-COOH kwas propenowy (akrylowy).

Wyższe kwasy nienasycone

Rodniki tych kwasów wchodzą w skład olejów roślinnych.

C 17 H 33 COOH - kwas oleinowy lub cis kwas -oktadieno-9-owy

Trans Izomer kwasu oleinowego nazywany jest kwasem elaidynowym.

C 17 H 31 COOH - kwas linolowy lub cis, cis Kwas -oktadieno-9,12-owy

C 17 H 29 COOH - kwas linolenowy lub cis, cis, cis kwas -oktadekatrieno-9,12,15-owy

Oprócz ogólnych właściwości kwasów karboksylowych, kwasy nienasycone charakteryzują się reakcjami addycji przy wielokrotnych wiązaniach w rodniku węglowodorowym. Zatem nienasycone kwasy, podobnie jak alkeny, ulegają uwodornieniu i odbarwiają wodę bromową, na przykład:

Wybrani przedstawiciele kwasów dikarboksylowych

Nasycone kwasy dikarboksylowe HOOC-R-COOH

HOOC-CH 2 -COOH kwas propanodiowy (malonowy), (sole i estry - maloniany)

HOOC-(CH 2) 2 -COOH kwas butadiowy (bursztynowy), (sole i estry - bursztyniany)

HOOC-(CH 2) 3 -COOH kwas pentadiowy (glutarowy), (sole i estry - glutorany)

HOOC-(CH 2) 4-COOH kwas heksadiowy (adypinowy), (sole i estry - adypiniany)

Cechy właściwości chemicznych

Kwasy dikarboksylowe są pod wieloma względami podobne do kwasów monokarboksylowych, ale są silniejsze. Na przykład kwas szczawiowy jest prawie 200 razy silniejszy niż kwas octowy.

Kwasy dikarboksylowe zachowują się jak kwasy dwuzasadowe i tworzą dwie serie soli – kwaśną i obojętną:

HOOC-COOH + NaOH → HOOC-COONa + H 2 O

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

Po podgrzaniu kwasy szczawiowy i malonowy łatwo ulegają dekarboksylacji:

Praca pisemna

Procesy odwadniania

Wprowadzenie 3

1. Procesy odwadniania 4

2. Technologia procesów odwodornienia 9

Referencje 11

Wstęp

Procesy hydrolizy, hydratacji, odwadniania, estryfikacji i amidowania są bardzo ważne w przemyśle podstawowej syntezy organicznej i petrochemicznej. W wyniku hydrolizy tłuszczów, celulozy i węglowodanów od dawna powstają mydło, gliceryna, etanol i inne cenne produkty. W dziedzinie syntezy organicznej omawiane procesy wykorzystywane są głównie do produkcji alkoholi C2-C5, fenoli, eterów, -tlenków, wielu związków nienasyconych, kwasów karboksylowych i ich pochodnych (estrów, bezwodników, nitryli, amidów). i inne związki.

Wymienione substancje mają bardzo ważne zastosowania jako produkty pośrednie syntezy organicznej (alkohole, kwasy i ich pochodne, aldehydy, -tlenki), monomery i materiały wyjściowe do syntezy materiałów polimerowych (fenol, estry kwasów akrylowego i metakrylowego, melamina, chloroolefiny ), plastyfikatory i smary (estry), rozpuszczalniki (alkohole, etery i estry, chloroolefiny), pestycydy (estry kwasów karbaminowego i tiokarbaminowego). Bardzo często rozważane reakcje stanowią etap pośredni w wieloetapowych syntezach innych produktów zgodnie z zamierzonym przeznaczeniem.

Produkcja tych substancji odbywa się na dużą skalę. I tak w USA syntetyzują 500 tysięcy ton etanolu i izopropanolu, 900 tysięcy ton tlenku propylenu, 200 tysięcy ton epichlorohydryny, ponad 4 miliony ton estrów, około 300 tysięcy ton izocyjanianów.

1. Procesy odwadniania

1. Odwodnienie z utworzeniem związków nienasyconych

Proces ten służy do ekstrakcji izobutenu z frakcji C4 gazów krakingowych i pirolitycznych, gdy jednym z etapów jest odwodornienie tert-butanolu katalizowane kwasem siarkowym lub kationem sulfonowym. Lub odwadnianie w celu wytworzenia izobutenu przeprowadza się za pomocą tert-butanolu utworzonego metodą wodorotlenkową do produkcji tlenku propylenu:

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

W tym i innych przypadkach odwodnienie do substancji nienasyconych jest najczęściej jednym z etapów produkcji wielu monomerów. I tak w jednym z nowych procesów styren wytwarzany jest poprzez odwodnienie metylofenylokarbinolu:

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

Dobrze znana metoda syntezy izoprenu z izobutenu i formaldehydu obejmuje również końcowe odwodnienie diolu i nienasyconego alkoholu:

(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

Po oddzieleniu pierwszej cząsteczki wody od diolu otrzymuje się mieszaninę nienasyconych alkoholi o różnej strukturze, ale po dalszym odwodnieniu wszystkie dają izopren, a reakcji towarzyszy ruch wiązań podwójnych:

Inna możliwość otrzymania związków nienasyconych, polegająca na wprowadzeniu grupy winylowej poprzez reakcje takie jak kondensacja aldolowa, a następnie odwodnienie, przykłady obejmują syntezę nitroetylenu, ketonu winylometylowego i 2-winylopirydyny:

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

Odwodnienie jest także jednym z etapów produkcji estrów kwasu metakrylowego CH 2 =C(CH 3)COOR, niektórych alkoholi pierwszorzędowych, np. n-butanolu:

2CH3CHO → CH3CH(OH)CH2CHO CH3CH=CHCHO

CH3CH=CHCHO CH3(CH2)2-CH2OH

2-etyloheksanol, keton metylowo-izobutylowy i wiele innych substancji.

2. Odwodnienie z wytworzeniem eterów

Poprzez powstawanie eterów jako produktów ubocznych podczas hydrolizy chlorowanych pochodnych i hydratacji olefin, otrzymuje się wszystkie wymagane ilości estrów, takich jak diizopropyl. Ale eter dietylowy ma dość szerokie zastosowanie i jest specjalnie wytwarzany przez międzycząsteczkowe odwodnienie etanolu w temperaturze 250 0 C na heterogenicznym katalizatorze AI 2 O 3:

2C 2 H 5 OH → (C 2 H 5) 2 O + H 2 O

Możliwość zastosowania tej samej metody do syntezy eterów z izopropanolu i wyższych alkoholi jest ograniczona rozwojem powstawania produktów ubocznych w postaci olefin. Dzięki temu większość estrów otrzymuje się w fazie ciekłej w niższej temperaturze przy zastosowaniu katalizatorów kwasowych – kwasu siarkowego, fosforowego i arylosulfonowego. Metoda nadaje się głównie do syntezy symetrycznych estrów zawierających te same grupy alkilowe, ponieważ przy odwadnianiu mieszaniny dwóch alkoholi wydajność mieszanego estru jest niewielka:

3ROH + 3R"OH → R2O + R"2O + ROR" + 3H2O

Spośród eterów symetrycznych o prostym łańcuchu atomów węgla interesujący jest eter β-dichlorodietylowy (chlorex), który jest cennym rozpuszczalnikiem i ekstrahentem, a także materiałem wyjściowym do produkcji polimerów wielosiarczkowych. Jest wytwarzany przez odwodnienie bezwodnej chlorohydryny etylenu nad katalizatorem kwasowym:

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

Alkohole diwodorotlenowe w wyniku katalizy kwasowej są zdolne do zamykania stabilnych pierścieni pięcio- lub sześcioczłonowych. W ten sposób z glikolu dietylenowego otrzymuje się dioksan (1), morfolinę (2) z dietanoloaminy, a tetrahydrofuran (3) z butanodiolu-1,4. Wszystkie te substancje są rozpuszczalnikami:

3. Odwodnienie kwasów karboksylowych

Proces odwadniania kwasów karboksylowych zajmuje dość szczególne miejsce w porównaniu z innymi reakcjami odwadniania. W tym przypadku produktami odwodnienia wewnątrz- i międzycząsteczkowego są keten i bezwodnik octowy:

CH3-COOH CH2=C=O

2CH3COOH (CH3CO)2O

Reakcje te są endotermiczne, a ich równowaga przesuwa się w prawo tylko w wysokich temperaturach: 500 - 600 0 C w przypadku tworzenia bezwodnika i 700 0 C w przypadku tworzenia ketenu. Podczas tworzenia ketenu obniżone ciśnienie ma również pozytywny wpływ na przemianę równowagi. Obie reakcje zachodzą w obecności heterogenicznych katalizatorów kwasowych (fosforanów i boranów metali) lub par kwasu fosforowego, które można wprowadzić do mieszaniny wyjściowej w postaci estrów, które łatwo ulegają hydrolizie do wolnego kwasu. Mechanizm reakcji jest ogólnie podobny do innych procesów odwadniania:

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

CH2=C=O CH3-C=O (CH3-CO)2O

Keten to gaz o ostrym zapachu, który skrapla się w temperaturze – 41 0 C. Jest wysoce reaktywny, oddziałuje z różnymi substancjami, tworząc kwas octowy i jego pochodne. W szczególności z kwasem octowym daje bezwodnik octowy:

CH 2 =C=O + CH 3COOH → (CH 3CO) 2O

Bezwodnik octowy jest cieczą o ostrym zapachu (temperatura wrzenia 141°C). Jest ważnym produktem syntezy organicznej, szeroko stosowanym jako środek acetylujący w syntezie estrów kwasu octowego, trudnych do uzyskania innymi sposobami - octanów fenolu, octanów alkoholi trzeciorzędowych, a zwłaszcza octanu celulozy i błonnika octanowego.

Bezwodnik octowy otrzymywano wcześniej metodą chlorową – z chlorku siarki i octanu sodu:

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

Ze względu na duże zużycie odczynników i powstawanie soli odpadowych metodę tę zastąpiono metodą odwadniania kwasu octowego. To ostatnie można osiągnąć na dwa sposoby: odwodnienie międzycząsteczkowe lub poprzez pośrednie utworzenie ketenu. W obu przypadkach powstała mieszanina gazów zawiera wysoce reaktywny bezwodnik lub keten octowy i wodę, którą po ochłodzeniu można łatwo przekształcić z powrotem w kwas octowy. Dlatego konieczne jest oddzielenie wody od gazów reakcyjnych, aby nie miała czasu na reakcję z ketenem lub bezwodnikiem octowym. W bezpośredniej syntezie bezwodnika octowego osiąga się to poprzez szybkie ochłodzenie gazu reakcyjnego poprzez wprowadzenie dodatku azeotropowego (octanu etylu), który wraz z wodą oddziela się od kondensatu, który dalej rozdziela się na bezwodnik octowy i kwas octowy kwas. W metodzie z pośrednim tworzeniem ketenu gazy reakcyjne szybko schładza się do 0,0 C i skrapla się z nich nieprzereagowany kwas octowy i woda. Pozostały gaz przepuszcza się przez kolumnę przemywaną kwasem octowym, gdzie tworzy się bezwodnik octowy. Jako efekt uboczny reakcje te wytwarzają aceton i metan:

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

CH3COOH → CH4 + CO2

Ale wydajność bezwodnika octowego jest dość wysoka i wynosi 90%.

2. Technologia procesów odwodornienia

Procesy odwodornienia przeprowadza się dwoma głównymi metodami: w fazie ciekłej i gazowej.

Odwadnianie w fazie ciekłej stosuje się w przypadkach, gdy produkt lub odczynniki wyjściowe nie są wystarczająco trwałe w podwyższonych temperaturach procesu w fazie gazowej. Dotyczy to syntezy chloreksu, dioksanu i morfoliny, ale często w fazie ciekłej odwadnia się również nitroalkohole, hydroksylaldehydy i hydroksyketony, które w fazie gazowej można przekształcić w odpowiednie substancje nienasycone. Jako katalizatory stosuje się kwas siarkowy (stężenie do 70%), kwas fosforowy, kwaśne fosforany wapnia lub magnezu oraz kationy sulfonowe (te ostatnie w temperaturach do 150 0 C). Proces prowadzony jest w temperaturach od 100 do 160 – 200 0 C i pod normalnym ciśnieniem.

Odwadnianie w fazie ciekłej (rys. 1) najczęściej prowadzi się w sposób ciągły na dwa główne sposoby. W pierwszym z nich proces odbywa się poprzez ciągłe oddestylowywanie z roztworu katalizatora bardziej lotnych produktów – docelowej substancji nienasyconej czyli eteru i wody, co często daje niskowrzące mieszaniny azeotropowe. Reaktor ogrzewa się parą, a do aparatu w sposób ciągły wprowadza się początkowy odczynnik organiczny. Nad reaktorem znajduje się skraplacz powrotny (czasami kolumna zwrotna), za pomocą którego można regulować powrót kondensatu, utrzymując stałe stężenie katalizatora.

Ryż. 1 Jednostka reakcyjna do procesu odwadniania w fazie ciekłej

Druga metoda służy do przeprowadzenia praktycznie nieodwracalnych i dość szybkich reakcji eliminacji H 2 O z utworzeniem nitroolefin, nienasyconych aldehydów i ketonów oraz innych substancji. Polega na przepuszczeniu zakwaszonego odczynnika przez reaktor wężownicowy lub rurowy w żądanej temperaturze.

Odwadnianie w fazie gazowej służy do produkcji styrenu (z metylofenylokarbinolu), izoprenu (z tert-butanolu), eteru dietylowego (z etanolu), tetrahydrofuranu (z butanodiolu-1,4), bezwodnika octowego (bezpośrednio z kwasu octowego lub poprzez keten) i inne produkty. Najczęściej stosowanymi katalizatorami są kwas fosforowy na porowatych nośnikach, tlenek glinu, kwasy oraz średnie fosforany wapnia lub magnezu. Temperatura waha się od 225 – 250 0 C (produkcja eteru dietylowego) do 700 – 720 0 C (odwodnienie kwasu octowego do ketenu). Ciśnienie jest najczęściej normalne, ale przy produkcji eteru dietylowego może wynosić 0,5 - 1,0 MPa, a przy odwodnieniu do ketenu 0,02 - 0,03 MPa.

Odwadnianie w fazie gazowej przeprowadza się również dwoma głównymi metodami. Pierwsza służy do przeprowadzania endotermicznych procesów odwodnienia wewnątrzcząsteczkowego. Reaktor jest aparatem rurowym ogrzewanym czynnikiem chłodzącym (ryc. 2a), w którego rurach umieszczony jest heterogeniczny katalizator.

Ryż. 2 Jednostki reakcyjne procesu odwadniania w fazie gazowej

Ze względu na duże zużycie metalu w tych urządzeniach, najpowszechniej stosowane są reaktory adiabatyczne z ciągłą warstwą heterogenicznego katalizatora (rys. 2b), które nie posiadają powierzchni wymiany ciepła. Szczególnie nadają się do prowadzenia słabo egzotermicznych reakcji powstawania związków nienasyconych; w celu utrzymania wymaganego reżimu temperaturowego często rozcieńczają mieszaninę wyjściową przegrzaną parą wodną, co zapobiega nadmiernemu ochłodzeniu mieszaniny i jednocześnie przyczynia się do do wzrostu selektywności reakcji. Wreszcie istnieją instalacje z dwoma sekwencyjnymi reaktorami adiabatycznymi: gaz schłodzony w pierwszym aparacie jest podgrzewany do żądanej temperatury w wymienniku ciepła za pomocą odpowiedniego chłodziwa przed podaniem do drugiego aparatu.

Bibliografia

1. Gabrielyan O. S., Ostroumov I. G. Chemia. M., Drop, 2008;

2. Chichibabin A.E. Podstawowe zasady chemii organicznej. M., Goskhimizdat, 1963. – 922 s.;

3. Lebedev N. N. Chemia i technologia podstawowej syntezy organicznej i petrochemicznej. M., Chemia. 1988. – 592 s.;

4. Paushkin Ya. M., Adelson S. V., Vishnyakova T. P. Technologia syntezy petrochemicznej. M., 1973. – 448 s.;

5. Yukelson I. I. Technologia podstawowej syntezy organicznej. M., „Chemia”, 1968.

Praca pisemna

Procesy odwadniania

Wprowadzenie 3

1. Procesy odwadniania 4

2. Technologia procesów odwodornienia 9

Referencje 11

Wstęp

-tlenki, wiele związków nienasyconych, kwasy karboksylowe i ich pochodne (estry, bezwodniki, nitryle, amidy) i inne związki.

Wymienione substancje mają bardzo istotne zastosowanie jako produkty pośrednie syntezy organicznej (alkohole, kwasy i ich pochodne, aldehydy,

-tlenki), monomery i materiały wyjściowe do syntezy materiałów polimerowych (fenol, estry kwasu akrylowego i metakrylowego, melamina, chloroolefiny), plastyfikatory i smary (estry), rozpuszczalniki (alkohole, etery i estry, chloroolefiny), pestycydy (estry kwas karbaminowy i tiokarbaminowy). Bardzo często rozważane reakcje stanowią etap pośredni w wieloetapowych syntezach innych produktów zgodnie z zamierzonym przeznaczeniem.

1. Procesy odwadniania

1. Odwodnienie z utworzeniem związków nienasyconych

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

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

Dobrze znana metoda syntezy izoprenu z izobutenu i formaldehydu obejmuje również końcowe odwodnienie diolu i nienasyconego alkoholu:

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

(CH3)2=CHCH2OH

CH2 =C(CH3)CH=CH2

CH3NO2 + HCHO

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

CH3COCH3 + HCHO

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

Odwodnienie jest także jednym z etapów produkcji estrów kwasu metakrylowego CH 2 =C(CH 3)COOR, niektórych alkoholi pierwszorzędowych, np. n-butanolu:

2CH3CHO → CH3CH(OH)CH2CHO

CH3CH=CHCHO CH3(CH2)2-CH2OH

2-etyloheksanol, keton metylowo-izobutylowy i wiele innych substancji.

2. Odwodnienie z wytworzeniem eterów

2C 2 H 5 OH → (C 2 H 5) 2 O + H 2 O

3ROH + 3R"OH → R2O + R"2O + ROR" + 3H2O

Spośród symetrycznych eterów z prostym łańcuchem atomów węgla interesujące jest

-eter dichlorodietylowy (chlorex), będący cennym rozpuszczalnikiem i ekstrahentem, a także materiałem wyjściowym do produkcji polimerów wielosiarczkowych. Jest wytwarzany przez odwodnienie bezwodnej chlorohydryny etylenu nad katalizatorem kwasowym:

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

3. Odwodnienie kwasów karboksylowych

CH2=C=O

2CH3COOHCH3-C=O (CH3-CO)2O

CH 2 =C=O + CH 3COOH → (CH 3CO) 2O

Bezwodnik octowy jest cieczą o ostrym zapachu (temperatura wrzenia 141°C). Jest ważnym produktem syntezy organicznej, szeroko stosowanym jako środek acetylujący w syntezie estrów kwasu octowego, trudnych do uzyskania innymi sposobami - octanów fenolu, octanów alkoholi trzeciorzędowych, a zwłaszcza octanu celulozy i błonnika octanowego.

Bezwodnik octowy otrzymywano wcześniej metodą chlorową – z chlorku siarki i octanu sodu:

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

WYNALAZKI

Goe Sowietskik

Sonnalstnchesk

Automatycznie zależny certyfikat nr.

Ogłoszony 1З.Х1.1970 (nr 1492841/23-4) z dodatkiem nr zgłoszenia

M. kl. Od 07s 51/42

Izba Wynalazków i Odkryć przy Radzie Ministrów

M. V. Alexandrova, L. V. Sadovnikova, N. P. Shulaev i V. I. Manushin

Petent

Instytut Politechniczny Włodzimierza

METODA ODWADNIENIA KWASU OCTOWEGO

Wynalazek dotyczy ulepszenia sposobu odwadniania kwasu octowego poprzez ekstrakcję cieczą.

Znana jest metoda ekstrakcji kwasu octowego z roztworu wodnego za pomocą octanu etylu. Jednak niewielka różnica w ciężarach właściwych oddziałujących ze sobą faz stwarza niekorzystne warunki hydrodynamiczne w kolumnie ekstrakcyjnej, co zmniejsza wydajność i zwiększa jednostkowe zużycie ekstrahenta.

Dodatkowo duża wzajemna rozpuszczalność wody i octanu etylu również zmniejsza skuteczność metody.

Aby zwiększyć stopień ekstrakcji, w procesie stosuje się chlorek metylenu jako organiczny rozpuszczalnik ekstrahujący.

Chlorek metylenu praktycznie nie rozpuszcza wody (jego rozpuszczalność w wodzie jest trzykrotnie 2p mniejsza niż octanu etylu), co znacznie ułatwia regenerację chlorku metylenu i trzykrotnie zmniejsza jego utratę wraz z przepływem wody, a duża różnica w ciężary właściwe oddziałujących ze sobą faz umożliwiają pięciokrotne zwiększenie prędkości w kolumnie ekstrakcyjnej.

Rysunek przedstawia schemat implementacji metody.

Proces odwadniania przebiega w następujący sposób.

Wodny roztwór kwasu octowego wprowadza się od dołu do kolumny ekstrakcyjnej 1, na górę której natryskuje się ekstrahent. Chlorek metylenu z kwasem octowym trafia do kolumny destylacyjnej 2, gdzie z dolnej półki odbierany jest odwodniony kwas octowy. Zregenerowany chlorek metylenu usuwa się z dolnej warstwy po oddzieleniu heteroazeotropowego składu wody chlorku metylenu.

Kolumna odpędowa 3 przeznaczona jest do destylacji chlorku metylenu z wody rafinowanej, której większość jest odrzucana.

Porównawczą ocenę parametrów procesu odwadniania kwasu octowego z zastosowaniem octanu etylu i chlorku metylenu jako ekstrahentów przedstawiono w tabeli. (Średnica kolumny wynosi 0,8 m, a wysokość 21 m).

Wartości

Opcje

Chlorek metylenu

Octan etylu

Rozpylać

Dysza 50Х50у5

2000 – 3000

Niewybuchowy

Temperatura robocza procesu, C

Przedmiot wynalazku

Opracowane przez A. Berlina

Redaktor techniczny T. Mironova Korekta E. Sapunova

Redaktor T. Nikolska

Zamów 2720! 13 wyd. Nr 1715 Nakład 523 Prenumerata

Komitet ds. Wynalazków i Odkryć TsNIIPI przy Radzie Ministrów ZSRR

Moskwa, K-35, nasyp Raushskaya, 4/5

Drukarnia, Sapunova Avenue, 2

Typ kolumny

Różnica ciężaru właściwego faz w kolumnie, kg/lR

Specyficzne zużycie ekstrahenta na 1 kg surowca, kg

Prędkość przejścia w kolumnie surowca, l/sek

Wydajność kolumny dla surowca, kg/godzinę dla ekstrahenta, kg/godzinę

Odwodnienie reakcji kwasu octowego. Streszczenie: Procesy odwadniania. Katalityczne utlenianie butanu

Klasyfikacja

Nasycone kwasy monokarboksylowe

Nomenklatura

Izomeria

Szereg homologiczny

Pozostałości kwasowe i rodniki kwasowe

Struktura elektronowa cząsteczek kwasu karboksylowego

Właściwości fizyczne

Właściwości chemiczne

I. Właściwości kwasu

1. Reakcje neutralizacji

2. Reakcje z tlenkami zasadowymi

3. Reakcje z metalami

4. Reakcje z solami słabszych kwasów (w tym węglanów i wodorowęglanów)

5. Reakcje z amoniakiem

II. Podstawienie grupy -OH

1. Interakcja z alkoholami (reakcje estryfikacji)

2. Interakcja z NH3 podczas ogrzewania (powstają amidy kwasowe)

3. Tworzenie halogenków kwasowych

4. Tworzenie bezwodników kwasowych (odwodnienie międzycząsteczkowe)

Cechy struktury i właściwości kwasu mrówkowego

Struktura cząsteczki

Właściwości chemiczne

Metody otrzymywania nasyconych kwasów monokarboksylowych

1. Utlenianie alkoholi i aldehydów

2. Hydroliza estrów

3. Oksydacyjne rozszczepienie wiązań podwójnych i potrójnych w alkenach i alkinach

Metody otrzymywania HCOOH (specyficzne)

1. Reakcja tlenku węgla (II) z wodorotlenkiem sodu

2. Dekarboksylacja kwasu szczawiowego

Metody wytwarzania CH 3 COOH (specyficzne)

1. Katalityczne utlenianie butanu

2. Synteza z acetylenu

3. Katalityczne karbonylowanie metanolu

4. Fermentacja etanolu w kwasie octowym

Wytwarzanie wyższych kwasów karboksylowych

Hydroliza tłuszczów naturalnych

Nienasycone kwasy monokarboksylowe

Najważniejsi przedstawiciele

Wyższe kwasy nienasycone

Wybrani przedstawiciele kwasów dikarboksylowych

Nasycone kwasy dikarboksylowe HOOC-R-COOH

Cechy właściwości chemicznych

Podobne artykuły