Этилен и его производные в промышленном органическом синтезе

Этилен и его производные в промышленном органическом синтезе

Окись этилена и синтезы на её основе

Синтезы на основе гомологов этилена

Список используемой литературы

Получение и применение этилена.

Этилен впервые был получен немецким химиком Иоганном Бехером в 1680 году при действии купоросного масла на винный спирт. Вначале его отождествляли с «горючим воздухом», т.е. с водородом. Позднее, в 1795 году этилен подобным же образом получили голландские химики Дейман, Потс-ван-Труствик, Бонд и Лауеренбург и описали под названием «маслородного газа», так как обнаружили способность этилена присоединять хлор с образованием маслянистой жидкости — хлористого этилена («масло голландских химиков»).

Изучение свойств этилена, его производных и гомологов началось с середины ХIХ века. Начало практическому использованию этих соединений положили классические исследования А.М. Бутлерова и его учеников в области непредельных соединений и особенно созданная Бутлеровым теория химического строения. В 1860 году он получил этилен действием меди на йодистый метилен, установив структурную формулу этилена.

Этилен представляет собой бесцветный газ, обладающий слабым, едва ощутимым запахом. Он плохо растворим в воде (при 0°С в 100 г воды растворяется 25,6 мл этилена), горит светящимся пламенем, образует с воздухом взрывчатые смеси. Термически менее устойчив, чем метан. Уже при температурах выше 350°С этилен частично разлагается на метан и ацетилен:

3С2Н4 2СН4 + 2С2Н2

При температуре около 1200°С диссоциирует главным образом на ацетилен и водород:

С2Н4 С2Н2 + Н2

В природных газах (за исключением вулканических) этилен не встречается. Он образуется при пирогенетическом разложении многих природных соединений, содержащих органические вещества.

Процесс пиролиза для получения этилена осуществляется в печах различного устройства пропусканием газообразных углеводородов или их паров в присутствии катализаторов при температуре 760-780°С. Обычно используются печи трубчатого типа. Этилен можно также получить дегидрированием этана:

2СН4 t° С2Н4 + 2Н2

и осторожным гидрированием ацетилена:

С2Н2 + Н2 кат С2Н4

Для получения этилена и его гомологов методом пиролиза в качестве сырья используют этан, пропан, бутан, содержащиеся в попутных газах нефтедобычи, газах термического и каталитического крекингов, а также жидкие углеводороды: газовый бензин и низкоактановые бензино-легроиновые фракции прямой гонки нефти.

Производительность существующих печей для пиролиза углеводородов составляет 3,5-4 т перерабатываемого сырья в час. Печи новой конструкции рассчитаны на переработку 7-10т сырья в час.

При определённых условиях пиролиза бензина при получении 1т этилена может быть одновременно выделено: пропилена — 0,65т; изобутилена — 0,11т; н-бутиленов — 0,11т, дивинила — 0,12т; бензола — 0,165т и толуола — 0,08т, использование которых позволит значительно улучшить технико-экономические показатели нефтехимических производств. Из этилена получают более 200 ценных соединений, важнейшими из которых являются хлористый этил, дихлорэтан-1,2, этиленхлоргидрин, окись этилена, диоксан, этиленгликоль, этиловый эфир этиленгликоля, уксусногликолевый эфир, диэтиленгликоль, этиламин, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин.

Галогенирование этилена.

Обычной реакцией между галогенами и непредельными углеводородами является присоединение атомов галогена по месту двойной связи с образованием галогенопроизводных с чётным числом атомов галогена. Однако у олефинов с разветвлёнными цепями, а при высокой температуре и у олефинов нормального строения галогенирование протекает сложнее, с образованием полихлоридов и непредельных моногалогенопроизводных.

Активность галогенов в реакциях присоединения понижается с увеличением их молекулярного веса. Фтор реагирует весьма энергично, реакция присоединения хлора протекает несравненно медленнее.

При хлорировании этилена сначала получается дихлорэтан:

С2Н4 + Сl2 С2Н4Сl2 + 201 кДж

Но хлорирование этилена может идти и дальше, в результате чего образуется трихлорэтан и тетрахлорэтан. Выход этих продуктов растёт с повышением температуры реакции. Для торможения цепной реакции замещения при хлорировании этилена и получения более чистого дихлорэтана процесс ведут при низких температурах и в присутствии небольших количеств хлорного железа и О2.

Следует отметить, что Е.В. Алексеевский в 1928 году установил, что при пропускании смеси этилена и хлора над углём при 120°С получается чистый дихлорэтан с выходом в 80% от теоретического.

Процесс получения дихлорэтана хлорированием этилена в промышленности осуществляется в реакторе с мешалкой или башне барботажного типа. Заранее тщательно высушенные, во избежании коррозии аппаратуры, хлор и этилен с небольшим избытком последнего (5-10%) поступают раздельно в нижнюю часть реактора1 и барботируют через слой дихлорэтана.

Избыточный дихлорэтан стекает в сборник 2. Газы, содержащие пары дихлорэтана, хлористый водород, не прореагировавший этилен, поступают в вымораживатель для извлечения дихлорэтана, а оставшиеся газы промываются водой для удаления хлороводорода, после чего выводятся из системы. Из сборника 2 дихлорэтан-сырец насосом 3 направляется в смеситель 4, где растворённый хлористый водород нейтрализуется 5-10%-ным раствором едкого натра. Затем азеотропная смесь дихлорэтан-вода отгоняется при температуре 72°С в колонне азеотропной сушки, не показанной на схеме, и для освобождения от трихлорэтана и других примесей поступает в ректификационную колонну 10.

Реферат: Этилен и его производные в промышленном органическом синтезе

Выполнил Асафьев В.Н.

студент II -ХТ-4

Принял Климочкин Ю.Н.

доктор химических наук

Получение и применение

Окись этилена и синтезы на её основе…………………………………………………………………

Синтезы на основе гомологов этилена………………………………………………………………..

Список используемой литературы…………..……………………………………………….

Получение и применение этилена.

Этилен впервые был получен немецким химиком Иоганном Бехером в 1680 году при действии купоросного масла на винный спирт. Вначале его отождествляли с «горючим воздухом», т.е. с водородом. Позднее, в 1795 году этилен подобным же образом получили голландские химики Дейман, Потс-ван-Труствик, Бонд и Лауеренбург и описали под названием «маслородного газа», так как обнаружили способность этилена присоединять хлор с образованием маслянистой жидкости — хлористого этилена («масло голландских химиков»).

Изучение свойств этилена, его производных и гомологов началось с середины ХIХ века. Начало практическому использованию этих соединений положили классические исследования А.М. Бутлерова и его учеников в области непредельных соединений и особенно созданная Бутлеровым теория химического строения. В 1860 году он получил этилен действием меди на йодистый метилен, установив структурную формулу этилена.

Этилен представляет собой бесцветный газ, обладающий слабым, едва ощутимым запахом. Он плохо растворим в воде (при 0°С в 100 г воды растворяется 25,6 мл этилена), горит светящимся пламенем, образует с воздухом взрывчатые смеси. Термически менее устойчив, чем метан. Уже при температурах выше 350°С этилен частично разлагается на метан и ацетилен:

3?₂ ?₄ 2??₄ + 2?₂ ?₂

При температуре около 1200°С диссоциирует главным образом на ацетилен и водород:

?₂ ?₄ ?₂ ?₂ + ?₂

В природных газах (за исключением вулканических) этилен не встречается. Он образуется при пирогенетическом разложении многих природных соединений, содержащих органические вещества.

Процесс пиролиза для получения этилена осуществляется в печах различного устройства пропусканием газообразных углеводородов или их паров в присутствии катализаторов при температуре 760-780°С. Обычно используются печи трубчатого типа. Этилен можно также получить дегидрированием этана:

2??₄ t ° ?₂ ?₄ + 2?₂

и осторожным гидрированием ацетилена:

?₂ ?₂ + ?₂ кат ?₂ ?₄

Для получения этилена и его гомологов методом пиролиза в качестве сырья используют этан, пропан, бутан, содержащиеся в попутных газах нефтедобычи, газах термического и каталитического крекингов, а также жидкие углеводороды: газовый бензин и низкоактановые бензино-легроиновые фракции прямой гонки нефти.

Производительность существующих печей для пиролиза углеводородов составляет 3,5-4 т перерабатываемого сырья в час. Печи новой конструкции рассчитаны на переработку 7-10т сырья в час.

При определённых условиях пиролиза бензина при получении 1т этилена может быть одновременно выделено: пропилена — 0,65т; изобутилена — 0,11т; н-бутиленов — 0,11т, дивинила — 0,12т; бензола — 0,165т и толуола — 0,08т, использование которых позволит значительно улучшить технико-экономические показатели нефтехимических производств. Из этилена получают более 200 ценных соединений, важнейшими из которых являются хлористый этил, дихлорэтан-1,2, этиленхлоргидрин, окись этилена, диоксан, этиленгликоль, этиловый эфир этиленгликоля, уксусногликолевый эфир, диэтиленгликоль, этиламин, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин.

Обычной реакцией между галогенами и непредельными углеводородами является присоединение атомов галогена по месту двойной связи с образованием галогенопроизводных с чётным числом атомов галогена. Однако у олефинов с разветвлёнными цепями, а при высокой температуре и у олефинов нормального строения галогенирование протекает сложнее, с образованием полихлоридов и непредельных моногалогенопроизводных.

Активность галогенов в реакциях присоединения понижается с увеличением их молекулярного веса. Фтор реагирует весьма энергично, реакция присоединения хлора протекает несравненно медленнее.

При хлорировании этилена сначала получается дихлорэтан:

?₂ ?₄ + ?l₂ ?₂ ?₄ ?l₂ + 201 .

Но хлорирование этилена может идти и дальше, в результате чего образуется трихлорэтан и тетрахлорэтан. Выход этих продуктов растёт с повышением температуры реакции. Для торможения цепной реакции замещения при хлорировании этилена и получения более чистого дихлорэтана процесс ведут при низких температурах и в присутствии небольших количеств хлорного железа и О₂ .

Следует отметить, что Е.В. Алексеевский в 1928 году установил, что при пропускании смеси этилена и хлора над углём при 120°С получается чистый дихлорэтан с выходом в 80% от теоретического.

Процесс получения дихлорэтана хлорированием этилена в промышленности осуществляется в реакторе с мешалкой или башне барботажного типа. Заранее тщательно высушенные, во избежании коррозии аппаратуры, хлор и этилен с небольшим избытком последнего (5-10%) поступают раздельно в нижнюю часть реактора1 и барботируют через слой дихлорэтана.

Избыточный дихлорэтан стекает в сборник 2. Газы, содержащие пары дихлорэтана, хлористый водород, не прореагировавший этилен, поступают в вымораживатель для извлечения дихлорэтана, а оставшиеся газы промываются водой для удаления хлороводорода, после чего выводятся из системы. Из сборника 2 дихлорэтан-сырец насосом 3 направляется в смеситель 4, где растворённый хлористый водород нейтрализуется 5-10%-ным раствором едкого натра. Затем азеотропная смесь дихлорэтан-вода отгоняется при температуре 72°С в колонне азеотропной сушки, не показанной на схеме, и для освобождения от трихлорэтана и других примесей поступает в ректификационную колонну 10.

Этилен и его производные в промышленном органическом синтезе

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СамГТУ Кафедра органической химии КУРСОВАЯ РАБОТА ЭТИЛЕН И ЕГО ПРОИЗВОДНЫЕ В ПРОМЫШЛЕННОМ ОРГАНИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕВыполнил Асафьев В.Н. студент II-ХТ-4Принял Климочкин Ю.Н. доктор химических наук Самара 1999 Содержание Стр. Получение и применениеэтилена . 3Галогенирование этилена Гидратация этилена .Окись этилена и синтезы на её основе Синтезы на основе гомологов этилена .Полимеризация олефинов Список используемой литературы . . Получение и применение этилена. Этилен впервые был получен немецким химиком Иоганном Бехером в 1680 году при действии купоросного масла на винный спирт. Вначале его отождествляли с «горючим воздухом», т.е. с водородом. Позднее, в 1795 году этилен подобным же образом получили голландские химики Дейман, Потс-ван- Труствик, Бонд и Лауеренбург и описали под названием «маслородного газа», так как обнаружили способность этилена присоединять хлор с образованием маслянистой жидкости — хлористого этилена («масло голландских химиков»). Изучение свойств этилена, его производных и гомологов началось с середины ХIХ века. Начало практическому использованию этих соединений положили классические исследования А.М. Бутлерова и его учеников в области непредельных соединений и особенно созданная Бутлеровым теория химического строения. В 1860 году он получил этилен действием меди на йодистый метилен, установив структурную формулу этилена. Этилен представляет собой бесцветный газ, обладающий слабым, едва ощутимым запахом. Он плохо растворим в воде (при 0(С в 100 г воды растворяется 25,6 мл этилена), горит светящимся пламенем, образует с воздухом взрывчатые смеси. Термически менее устойчив, чем метан. Уже при температурах выше 350(С этилен частично разлагается на метан и ацетилен: 3С2Н4 2СН4 2С2Н2 При температуре около 1200(С диссоциирует главным образом на ацетилен и водород: С2Н4 С2Н2 Н2 В природных газах (за исключением вулканических) этилен не встречается. Он образуется при пирогенетическом разложении многих природных соединений, содержащих органические вещества. Процесс пиролиза для получения этилена осуществляется в печах различного устройства пропусканием газообразных углеводородов или их паров в присутствии катализаторов при температуре 760-780(С. Обычно используются печи трубчатого типа. Этилен можно также получить дегидрированием этана: 2СН4 ( С2Н4 2Н2и осторожным гидрированием ацетилена: С2Н2 Н2 кат С2Н4 Для получения этилена и его гомологов методом пиролиза в качестве сырья используют этан, пропан, бутан, содержащиеся в попутных газах нефтедобычи, газах термического и каталитического крекингов, а также жидкие углеводороды: газовый бензин и низкоактановые бензино-легроиновые фракции прямой гонки нефти. Производительность существующих печей для пиролиза углеводородов составляет 3,5-4 т перерабатываемого сырья в час. Печи новой конструкции рассчитаны на переработку 7-10т сырья в час. При определённых условиях пиролиза бензина при получении 1т этилена может быть одновременно выделено: пропилена — 0,65т; изобутилена — 0,11т; н- бутиленов — 0,11т, дивинила — 0,12т; бензола — 0,165т и толуола — 0,08т, использование которых позволит значительно улучшить технико-экономические показатели нефтехимических производств.

Из этилена получают более 200 ценных соединений, важнейшими из которых являются хлористый этил, дихлорэтан-1,2, этиленхлоргидрин, окись этилена, диоксан, этиленгликоль, этиловый эфир этиленгликоля, уксусногликолевый эфир, диэтиленгликоль, этиламин, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин. Галогенирование этилена. Обычной реакцией между галогенами и непредельными углеводородами является присоединение атомов галогена по месту двойной связи с образованием галогенопроизводных с чётным числом атомов галогена. Однако у олефинов с разветвлёнными цепями, а при высокой температуре и у олефинов нормального строения галогенирование протекает сложнее, с образованием полихлоридов и непредельных моногалогенопроизводных. Активность галогенов в реакциях присоединения понижается с увеличением их молекулярного веса. Фтор реагирует весьма энергично, реакция присоединения хлора протекает несравненно медленнее. При хлорировании этилена сначала получается дихлорэтан: С2Н4 Сl2 С2Н4Сl2 201 кДжНо хлорирование этилена может идти и дальше, в результате чего образуется трихлорэтан и тетрахлорэтан. Выход этих продуктов растёт с повышением температуры реакции. Для торможения цепной реакции замещения при хлорировании этилена и получения более чистого дихлорэтана процесс ведут при низких температурах и в присутствии небольших количеств хлорного железа и О2. Следует отметить, что Е.В. Алексеевский в 1928 году установил, что при пропускании смеси этилена и хлора над углём при 120(С получается чистый дихлорэтан с выходом в 80% от теоретического. Процесс получения дихлорэтана хлорированием этилена в промышленности осуществляется в реакторе с мешалкой или башне барботажного типа. Заранее тщательно высушенные, во избежании коррозии аппаратуры, хлор и этилен с небольшим избытком последнего (5-10%) поступают раздельно в нижнюю часть реактора1 и барботируют через слой дихлорэтана. Рисунок 1 Избыточный дихлорэтан стекает в сборник 2. Газы, содержащие пары дихлорэтана, хлористый водород, не прореагировавший этилен, поступают в вымораживатель для извлечения дихлорэтана, а оставшиеся газы промываются водой для удаления хлороводорода, после чего выводятся из системы. Из сборника 2 дихлорэтан-сырец насосом 3 направляется в смеситель 4, где растворённый хлористый водород нейтрализуется 5-10%-ным раствором едкого натра. Затем азеотропная смесь дихлорэтан-вода отгоняется при температуре 72(С в колонне азеотропной сушки, не показанной на схеме, и для освобождения от трихлорэтана и других примесей поступает в ректификационную колонну 10. Процесс осуществляется в среде жидкого дихлорэтана, который растворяет хлор и этилен и обеспечивает необходимый отвод тепла из зоны реакции. Циркуляция дихлорэтана через выносной теплообменник позволяет вести реакцию с хорошим выходом при температуре 30-40(С. Дихлорэтан получил широкое практическое применение как неогнеопасный растворитель при извлечении жиров, а также для синтеза таких ценных химических продуктов, как этиленгликоль и его эфиры, этилендиамин, дибензил, хлористый винил, полисульфидный синтетический каучук (тиокол) и др.

Дихлорэтан используется для борьбы с вредителями с/х (окуривание или фумигация). Дихлорэтан легко отщепляет хлористый водород, превращаясь в хлористый винил: активир. уголь СН2Сl(СН2Сl 480-520(С СН2 = СНСl НСl Производство этого важного для промышленности мономера осуществляется и другими методами. При хлорировании этилена при температуре 430(С образуется хлористый винил: СН2 = СН2 Сl2 СН2 = СНСl НСl Хороший выход наблюдается и при дегидрохлорировании дихлорэтана спиртовым раствором щёлочи: СН2Сl(СН2Сl aOH 75(С, 2,5 атм СН2 = СНСl aСl Н2О Для получения этиленгликоля дихлорэтан нагревают в автоклавах с известью или раствором щелочи. При взаимодействии с известью достаточно 15- 20 минутного нагревания при 190(С и 100 атм давления, чтобы получить с выходом 80-85( (А.Л. Клебанский и И.М. Долгопольский, 1933г.). Хорошие результаты получают при омылении в автоклаве формиатом натрия в присутствии метанола: СН2Сl(СН2Сl 2НСОО a 2СН3ОН СН2ОН(СН2ОН 2 aCl 2НСООСН3 Образующийся муравьино-метиловый эфир действием щелочи переводится в формиат натрия и метиловый спирт, которые снова реагируют с дихлорэтаном. Процесс проводится непрерывно. Практический интерес представляют также некоторые непредельные хлорфторпроизводные углеводородов, которые можно получить дихлорированием хлорфторпроизводных предельных углеводородов при действии цинковой пыли, например: CCl2F(CCl2F Z Z Cl2 CClF = CF2 CCl2F(CCl2F Z Z Cl2 CF2 = CF2 Эти непредельные соединения способны полимеризоваться под влиянием перекисей и других инициаторов с образованием важных в практическом отношении продуктов. Как непредельные соединения перфторолефины могут быть использованы и для ряда других синтезов. Гидратация этилена Гидратация этилена является сейчас одним из основных производственных методов получения этилового спирта. Она осущесвляется в промышленности двумя путями: 1. В жидкой фазе при помощи серной кислоты; 2. Прямым присоединением воды в газовой фазе с участием твёрдых катализаторов. Способность этилена присоединять элементы воды была известна ещё в конце ХVIII века. А.М. Бутлеров в 60-тых годах прошлого столетия применил реакцию гидратации при помощи серной кислоты к различным этиленовым углеводородам. Реакции, приводящие к образованию спирта при взаимодействии этилена с серной кислотой, могут быть в общем виде представлены следующими уравнениями:1. СН2 = СН2 НОSО2ОН СН3СН2ОSО2ОН этилсульфат 2. СН3(СН2ОSО2ОН Н2О СН3СН2ОН НОSО2ОН3. 2СН2 = СН2 НОSО2ОН СН3СН2НОSО2ОСН2СН3 диэтилсульфат 4. СН3СН2НОSО2ОСН2СН3 2Н2О 2С2Н3ОН НОSО2ОН Побочными продуктами являются диэтиловый эфир, продукты полимеризации и обугливания этилена и др. Эфир образовывается главным образом при реакции между диэтилсульфатом и спиртом (С2Н3)2SО4 С2Н3ОН (С2Н5)2О С2Н5НSО4 На ход реакции большое влияние оказывает концентрация этилена в исходном газе. При уменьшении концентрации соляной кислоты, ( реакции, парционального давления этилена и интенсивности перемешивания реагирующих веществ. С повышением концентрации кислоты скорость поглощения этилена увеличивается (93%-ная кислота поглощает в 10раз медленнее, чем 97,5%-ная), так как увеличивается скорость образования диэтилсульфата.

Наиболее распространённые способы: 1) П. жидкого мономера в отсутствие растворителя (полимеризация в массе) или в растворе под действием инициаторов радикальной или ионной природы либо диспергированных или гранулированных твёрдых катализаторов; 2) П. в водных эмульсиях и суспензиях; 3) П. в твёрдой фазе под действием ионизирующего излучения; 4) П. газообразного мономера под действием ионизирующего излучения или на поверхности твёрдого катализатора. П. была открыта ещё в середине 19 в., практически одновременно с выделением первых способных к П. мономеров (стирола, изопрена, метакриловой кислоты и др.). Однако сущность П. как своеобразного цепного процесса образования истинных химических связей между молекулами мономера была понята лишь в 20—30-е гг. 20 в. благодаря работам С. В. Лебедева , Г. Штаудингера , К. Циглера , Ф. Уитмора (США) и др. На долю полимеров, получаемых П., приходится около 3 /4 их общего мирового выпуска. Промышленность, базирующаяся на синтезе полимеров методом П., — одна из наиболее мощных и, вероятно, наиболее быстро растущая отрасль промышленности органического синтеза

Глава 28 промышленный органический синтез

28.1. Состав и переработка нефти и природного газа 3

28.2. Этилен, пропилен и другие продукты термического крекинга этана, пропана и фракций нефти 6

28.3. Производства на основе этилена и пропилена 10

28.3.1. Производство полиэтилена, полипропилена и полистирола 10

28.3.2 Производство винилхлорида 15

28.3.3. Производство окиси этилена и пропилена, этиленгликоля, пропиленгликоля и полиэтиленгликолей 17

28.3.4. Производство этанола, пропанола-2 и этилхлорида 21

28.3.5. Производство уксусного альдегида и винилацетата 24

28.3.6. Производство акрилонитрила 26

28.3.7. Произвдство акриловой кислоты и эфиров акриловой кислоты 27

28.3.8.Производство аллилхлорида 27

28.3.9. Производство тримера и тетрамера пропилена 28

28.3.10. Производство неразветвленных алкенов-1 и алканолов-1 на основе этилена 29

28.4. Бутадиен и бутены 31

28.4.1. Производство синтетических каучуков на основе бутадиена 31

28.4.2. Производство хлоропренового каучука 32

28.4.3. Производство на основе бутенов 33

28.5. Каталитический риформинг нефти и коксование каменного угля 35

28.5.1. Коксование каменного угля 35

28.5.2. Каталитический риформинг нефти 37

28.6. Производства на основе бензола 41

28.6.1. Производство стирола 41

28.6.2. Производство циклогексана, циклогексанола и циклогексанона 43

28.6.3. Получение адипиновой кислоты и 1,6-диаминогексана 45

28.6.4. Полиамидные синтетические волокна 47

28.6.5. Получение фенола 49

28.6.6. Получение нитробензола и анилина 51

28.6.7. Получение малеинового ангидрида 51

28.6.8. Производство поверхностно-активных веществ — алкилбензолсульфонатов 52

28.7. Производства на основе толуола и ксилолов 53

28.7.1. Производство толуолдиизоцианата 53

28.7.2. Получение бензойной кислоты, терефталевой и фталевой кислоты 55

28.8. Газовый риформинг и родственные процессы 64

28.8.1. Газовый риформинг 64

28.8.2. Синтез Фишера-Тропша 66

28.8.3. Производство метанола 67

28.8.4. Производства уксусной кислоты, уксусного ангидрида, винилацетата и углеводородов из метанола 69

28.8.5. Гидроформилирование алкенов 73

28.8.6. Гидрокарбонилирование непредельных углеводородов 77

28.9. Производства галогенметанов, сероуглерода, высших алкенов и ацетилена 78

Синтез важнейших органических соединений в промышленности традиционно рассматривается в соответствующих разделах учебного курса. Так, например, получение формальдегида и уксусного альде­гида рассматривается в разделе, посвященном карбонильным соедине­ниям, получение бензола, толуола и других аренов приводится в гла­ве «Ароматичность и ароматические углеводороды» и т.д. На протяжении длительного времени подобная система изложения основ­ного курса органической химии была не только наиболее естественной, но и, вероятно, единственно возможной. В настоящее время положение коренным образом изменилось. За последние тридцать-сорок лет про­мышленный органический синтез совершил огромный скачок в своем раз­витии и превратился в совершенно самостоятельный раздел органичес­кой химии. Давно прощло то время, когда промышленный органический синтез как бы иллюстрировал или в крайнем случае дополнял реакции, типичные для данного конкретного класса органических соединений. В настоящее время для промышленного органического синтеза харак­терны собственные, специфические ультрасовременные синтетические методы и идеология, основанная в первую очередь на экономике про­изводства и сырьевой базе химической индустрии.

Сырьевой базой современной органической индустрии является нефть и природный газ, несмотря на то, что 85-90% добываемой в мире нефти перерабатывается на топливо и только-10-15% ее даже в самых промышленно развитых странах идет непосредственно на нужды химической промышленности. Тем не менее, около 95% от общего тон­нажа крупномасштабных производств органических соединений основано на нефти и природном газе. В таблице 28.1 приведены данные по запа­сам нефти и газа в различных регионах земного шара по состоянию на 1990 год.

Этилен и его производные в промышленном органическом синтезе

Синтезы на основе гомологов этилена………………………………………………………………..

Список используемой литературы…………..……………………………………………….

Получение и применение этилена.

Этилен впервые был получен немецким химиком Иоганном Бехером в 1680 году при действии купоросного масла на винный спирт. Вначале его отождествляли с «горючим воздухом», т.е. с водородом. Позднее, в 1795 году этилен подобным же образом получили голландские химики Дейман, Потс-ван-Труствик, Бонд и Лауеренбург и описали под названием «маслородного газа», так как обнаружили способность этилена присоединять хлор с образованием маслянистой жидкости — хлористого этилена («масло голландских химиков»).

Изучение свойств этилена, его производных и гомологов началось с середины ХIХ века. Начало практическому использованию этих соединений положили классические исследования А.М. Бутлерова и его учеников в области непредельных соединений и особенно созданная Бутлеровым теория химического строения. В 1860 году он получил этилен действием меди на йодистый метилен, установив структурную формулу этилена.

Этилен представляет собой бесцветный газ, обладающий слабым, едва ощутимым запахом. Он плохо растворим в воде (при 0°С в 100 г воды растворяется 25,6 мл этилена), горит светящимся пламенем, образует с воздухом взрывчатые смеси. Термически менее устойчив, чем метан. Уже при температурах выше 350°С этилен частично разлагается на метан и ацетилен:

3?₂ ?₄ 2??₄ + 2?₂ ?₂

При температуре около 1200°С диссоциирует главным образом на ацетилен и водород:

?₂ ?₄ ?₂ ?₂ + ?₂

В природных газах (за исключением вулканических) этилен не встречается. Он образуется при пирогенетическом разложении многих природных соединений, содержащих органические вещества.

Процесс пиролиза для получения этилена осуществляется в печах различного устройства пропусканием газообразных углеводородов или их паров в присутствии катализаторов при температуре 760-780°С. Обычно используются печи трубчатого типа. Этилен можно также получить дегидрированием этана:

2??₄ t ° ?₂ ?₄ + 2?₂

и осторожным гидрированием ацетилена:

?₂ ?₂ + ?₂ кат ?₂ ?₄

Для получения этилена и его гомологов методом пиролиза в качестве сырья используют этан, пропан, бутан, содержащиеся в попутных газах нефтедобычи, газах термического и каталитического крекингов, а также жидкие углеводороды: газовый бензин и низкоактановые бензино-легроиновые фракции прямой гонки нефти.

Производительность существующих печей для пиролиза углеводородов составляет 3,5-4 т перерабатываемого сырья в час. Печи новой конструкции рассчитаны на переработку 7-10т сырья в час.

При определённых условиях пиролиза бензина при получении 1т этилена может быть одновременно выделено: пропилена — 0,65т; изобутилена — 0,11т; н-бутиленов — 0,11т, дивинила — 0,12т; бензола — 0,165т и толуола — 0,08т, использование которых позволит значительно улучшить технико-экономические показатели нефтехимических производств. Из этилена получают более 200 ценных соединений, важнейшими из которых являются хлористый этил, дихлорэтан-1,2, этиленхлоргидрин, окись этилена, диоксан, этиленгликоль, этиловый эфир этиленгликоля, уксусногликолевый эфир, диэтиленгликоль, этиламин, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин.

Обычной реакцией между галогенами и непредельными углеводородами является присоединение атомов галогена по месту двойной связи с образованием галогенопроизводных с чётным числом атомов галогена. Однако у олефинов с разветвлёнными цепями, а при высокой температуре и у олефинов нормального строения галогенирование протекает сложнее, с образованием полихлоридов и непредельных моногалогенопроизводных.

Активность галогенов в реакциях присоединения понижается с увеличением их молекулярного веса. Фтор реагирует весьма энергично, реакция присоединения хлора протекает несравненно медленнее.

При хлорировании этилена сначала получается дихлорэтан:

?₂ ?₄ + ?l₂ ?₂ ?₄ ?l₂ + 201 .

Но хлорирование этилена может идти и дальше, в результате чего образуется трихлорэтан и тетрахлорэтан. Выход этих продуктов растёт с повышением температуры реакции. Для торможения цепной реакции замещения при хлорировании этилена и получения более чистого дихлорэтана процесс ведут при низких температурах и в присутствии небольших количеств хлорного железа и О₂ .

Следует отметить, что Е.В. Алексеевский в 1928 году установил, что при пропускании смеси этилена и хлора над углём при 120°С получается чистый дихлорэтан с выходом в 80% от теоретического.

Процесс получения дихлорэтана хлорированием этилена в промышленности осуществляется в реакторе с мешалкой или башне барботажного типа. Заранее тщательно высушенные, во избежании коррозии аппаратуры, хлор и этилен с небольшим избытком последнего (5-10%) поступают раздельно в нижнюю часть реактора1 и барботируют через слой дихлорэтана.

Избыточный дихлорэтан стекает в сборник 2. Газы, содержащие пары дихлорэтана, хлористый водород, не прореагировавший этилен, поступают в вымораживатель для извлечения дихлорэтана, а оставшиеся газы промываются водой для удаления хлороводорода, после чего выводятся из системы. Из сборника 2 дихлорэтан-сырец насосом 3 направляется в смеситель 4, где растворённый хлористый водород нейтрализуется 5-10%-ным раствором едкого натра. Затем азеотропная смесь дихлорэтан-вода отгоняется при температуре 72°С в колонне азеотропной сушки, не показанной на схеме, и для освобождения от трихлорэтана и других примесей поступает в ректификационную колонну 10.

• «
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• »