Полуацетали RCH (OH) OR’ и ацетали RCH (OR’)2 часто образуются при синтезе альдегидов и их различных превращениях.
Конденсация альдегидов с олефинами, протекающая в присутствии катализаторов кислотного типа (реакция Принса), приобрела практическое значение для синтеза насыщенных и ненасыщенных спиртов, сложных кислородсодержащих соединений, диенов и т.д.
Получаемые по реакции Принса 1,3-диоксаны и 1,3-гликоли применяются как растворители, исходные вещества для синтеза пластификаторов, эмульгаторов, но главное применение – для производства изопрена. Процесс получения изопрена из изобутилена и формальдегида протекает в две стадии: изучите химизм процессов, выбор условий синтеза, катализаторов, пути улучшения технико-экономических показателей данного метода.
Взаимодействие альдегидов и кетонов с азотсодержащими основаниями протекает через две или более стадий.
Рассмотрите условия получения и применение гексаметилентетрамина, гексогена, алкилпиридинов, никотиновой кислоты.
Наибольшее значение для промышленности имеет капролактам. Наиболее важные методы получения капролактама основаны на переработке соответствующих цикланонов путем их оксимирования и бекмановской перегруппировки и различаются только методом получения кетона.
Рассмотрите все стадии синтеза капролактама, дайте оценку с точки зрения современности и перспективности данного метода. /6.531с.-555с./
Вопросы для самоконтроля
1. Напишите три вида реакций альдегидов и кетонов с различными веществами.
2. Характеристика метода получения изопрена из изобутилена и формальдегида.
3. Выполните технологическую схему производства изопрена.
4. Выполните технологическую схему производства капролактама.
Раздел 10. ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА
ОСНОВЕ ВОДОРОДА И ОКСИДОВ УГЛЕРОДА
Студент должен:
знать:
- теоретические основы синтеза углеводородов и получения кислородсодержащих соединений из водорода и оксида углерода;
- типы реакционных узлов в производстве кислородсодержащих соединений;
- параметры, подлежащие контролю и регулированию;
- технологию получения кислородсодержащих соединений (например метанола);
уметь:
- выбирать и обосновывать параметры получения кислородсодержащих соединений;
- вычерчивать реакционные узлы синтеза кислородсодержащих соединений;
- выполнять технологические расчеты аппаратов, применяемых в производстве метанола.
Тема 10.1. Синтез углеводородов
Применение продуктов, полученных на основе водорода и оксида углерода. Теоретические основы синтеза углеводородов. Механизм действия катализаторов. Характеристика продуктов, получаемых при синтезе углеводородов.
Тема 10.2. Синтез кислородсодержащих соединений
Синтез метанола. Теоретические основы синтеза метанола на основе водорода и оксида углерода. Аппаратурное оформление реакционного узла. Технологическая схема синтеза метанола. Условия протекания химического процесса.
Получение спиртов оксосинтезом. Особенности протекания химических реакций, стадии и условия процесса. Аппаратурное оформление процессов оксосинтеза. Технологическое оформление процесса оксосинтеза. Технологическая схема синтеза 2-этил-гексанола-1 Условия протекания химического процесса. Катализаторы.
Реакция гидрокарбоксилирования и карбонилирования, их значение. Условия протекания химического процесса.
Получение уксусной кислоты карбонилированием метанола. Условия протекания химического процесса. Катализаторы. Технологическая схема. Синтез карбонатов.
Синтез высших алифатических спиртов. Условия протекания химического процесса. Катализаторы. Применение продуктов синтеза.
Практическое занятие:
Сравнение и технологические расчеты реакторов синтеза метанола.
Методические указания
В промышленности на основе оксида углерода и водорода осуществлены синтезы метанола, метана, жидких парафинов, изобутанола, диметилового эфира, этиленгликоля, высших алифатических спиртов, полиметиленов, олефинов С2-С4, парафинов С2-С4, уксусной кислоты, ацетальдегида, глицерина и т.д.
Также большое практическое значение имеет реакция карбонилирования – взаимодействие оксида углерода с различными органическими соединениями, которая позволяет получать ценные кислородсодержащие продукты: предельные и непредельные моно- и дикарбоновые кислоты, их эфиры, лактоны, лактамы, амиды, диалкилкарбонаты, мочевину и ее производные, аминокислоты, азосоединения, уретаны, изоцианаты, гетероциклические соединения.
Синтез углеводородов на основе оксида углерода и водорода является гетерогенно-каталитическим процессом, протекающим с большим выделением тепла. В зависимости от применяемого катализатора процесс может осуществляться как при атмосферном, так и при повышенном давлении в интервале температур 160-325°С.
Рассматривая закономерности синтезов на основе СО и Н2 обратите внимание на влияние условий проведения процесса, катализатора, отдельных компонентов, на химизм процесса, технологию, устройство реакторов, перспективность данного метода, состав продукта.
Дайте технико-экономическую оценку синтезу метанола, 2-этилгексанола-1, уксусной кислоты. Изучите расчеты синтеза метанола, уксусной кислоты на основе углерода по учебному пособию /5.222с.-262с./
/3.297с.-321с., 6.524с.-528с./
Вопросы для самоконтроля
1. Пути улучшения метода синтеза метанола на основе оксида углерода и водорода.
2. Достоинства и недостатки технологической схемы синтеза 2-этилгексанола-1.
3. Пути улучшения качества уксусной кислоты, получаемой карбонилированием метанола.
Раздел 11. ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ПРОИЗВОДСТВА ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ
ВЕЩЕСТВ
Студент должен:
знать:
- теоретические основы действия поверхностно-активных веществ (ПАВ) и технологии их получения.
Классификация ПАВ. Физико-химические основы моющего действия.
Получение анионных ПАВ.
Получение первичных алкилсульфатов из жирных спиртов, условия протекания химического процесса.
Получение алкиларилсульфонатов. Катализаторы. Условия протекания химического процесса. Получение катионных ПАВ. Получение неионогенных ПАВ. Получение амфолитных ПАВ. Токсинологические и дерматологические свойства ПАВ и синтетических моющих средств.
Методические указания
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) представляют собой группы продуктов органического синтеза, которые благодаря наличию разнообразных специфических свойств применяются во многих отраслях производственной деятельности общества. Добавленные в небольших количествах, они способствуют интенсификации самых разнообразных процессов в различных областях промышленности и сельского хозяйства.
Основным потребителем ПАВ является производство СМС. На развитие производства ПАВ оказывает влияние следующая группа специфических факторов: охрана окружающей среды, энергоресурсы, интенсификация технологических процессов, повышение выхода и чистота получаемых продуктов.
Из всех методов классификации ПАВ наиболее приемлемой является химическая.
Все ПАВ могут быть разделены на две большие группы: ионогенные и неионогенные. Какие ПАВ получили название: анионные, катионные, амфолитные? Продолжите классификацию ПАВ по международным стандартам. Изучите, на чем основаны современные представления о механизме моющего действия ПАВ. Характерные особенности получения различных видов ПАВ: анионных, катионных, неионогенных, амфолитных. Показатели перспективности ПАВ. /3.222с.-343с./
Раздел 12. ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Тема 12.1. Классификация и физико-химические свойства полимеров
Студент должен:
знать:
- классификацию и методы синтеза полимеров;
- способы проведения полимеризации и поликонденсации;
уметь:
- давать технико-экономическую характеристику процессов.
Общие сведения о полимерах и методах их получения. Значение полимерных материалов для различных отраслей промышленности. Методы синтеза полимеров. Способы проведения полимеризации и поликонденсации.
Тема 12.2. Производство полимеров
Студент должен:
знать:
- теоретические основы и технологию получения полиэтилена, полистирола;
уметь:
- обосновывать свойства полученных полимерных материалов в зависимости от способов их получения;
- составлять и вычерчивать технологические схемы производства полимеров.
Способы получения полиэтилена. Получение полиэтилена при высоком давлении. Технологическая схема, типы реакторов. Условия протекания химического процесса.
Получение полиэтилена при низком давлении. Технологическая схема производства, катализаторы. Условия протекания химического процесса. Свойства и применение полиэтилена.
Свойство и применение полистирола. Способы получения полистирола. Технологическая схема получения блочного полистирола, условия протекания химического процесса. Производство эмульсионного полистирола, условия протекания химического процесса.
Получение полипропилена. Свойства и применение. Условия протекания химического процесса в присутствии металлоорганических катализаторов.
Фенолальдегидные полимеры. Свойства и применение. Условия протекания химического процесса.
Практическое занятие:
Технико-экономические расчеты производства полимеров.
Методические указания
Полимеры являются заменителями цветных металлов, стекла, кожи, а также применяются как конструкционные, тепло- и звукоизоляционные, химически стойкие материалы.