2. Достоинства и недостатки генераторов для получения ацетилена.
3. Перспективные способы получения ацетилена.
4. Способы охраны окружающей среды в производстве ацетилена.
Тема 1.5. Оксид углерода и синтез-газ
Студент должен:
знать:
- теоретические основы и технологию производства синтез-газа;
уметь:
- определять экономическую целесообразность способов производства синтез-газа;
- вычерчивать реакционные узлы получения синтез-газа (по описанию);
- рассчитывать расходные коэффициенты сырья и энергии.
Технические характеристики синтез-газа и оксида углерода.
Способы получения синтез-газа. Каталитическая конверсия углеводородов. Параметры и реакционные узлы каталитической конверсии углеводородов. Технологическая схема окислительной конверсии метана при высоком давлении. Высокотемпературная конверсия углеводородов. Параметры и реакционные узлы. Технологическая схема высокотемпературной конверсии мазута.
Практические занятия:
Составление схем реакционных узлов.
Расчет показателей химико-технологических процессов, расходных коэффициентов сырья и энергии получения синтез-газа.
Методические указания
В органическом синтезе применяют как чистый оксид углерода, так и его смеси с водородом (синтез-газ). В настоящее время для производства синтез-газа преобладающее значение получила конверсия углеводородов, которую осуществляют в двух вариантах: каталитическом и высокотемпературном. Сырьем для нее может служить метан или природный газ, а также жидкие фракции нефти.
При изучении материала по программе обратите внимание на факторы, определяющие условия и технологию каталитической конверсии и высокотемпературной.
Дайте обоснование компоновке узлов технологических схем получения синтез-газа. /6.84с.-91с./
Вопросы для самоконтроля
1. Сравнительная характеристика реакционных узлов каталитической конверсии углеводородов.
2. Вычертите технологическую схему высокотемпературной конверсии мазута по ГОСТу.
3. Достоинства и недостатки технологических схем получения синтез-газа.
ОСНОВНЫЕ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ОРГАНИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ
Раздел 2. ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ГАЛОГЕНИРОВАНИЯ
Студент должен:
знать:
- характерные особенности галогенирующих агентов;
- теоретические основы и технологию хлорирования, гидрохлорирования парафинов, олефинов, ароматических углеводородов;
уметь:
- выбирать и обосновывать параметры процессов галогенирования;
- выбирать экономически целесообразный способ производства;
- вычерчивать по описанию технологические схемы и отдельные узлы процессов галогенирования углеводородов;
- рассчитывать тепловые балансы реактора.
ВВЕДЕНИЕ
Характеристика процессов галогенирования – заместительное и присоединительное галогенирование, реакции распада хлорпроизводных. Термодинамика реакций галогенирования. Галогенирующие агенты. Правило безопасной работы с галогенирующими агентами.
Тема 2.1. Хлорирование парафинов
Технология газофазного хлорирования. Получаемые продукты.
Характерные особенности хлорметанов. Условия и технология производства хлорметанов. Типы реакторов. Мероприятия, исключающие вредные выбросы в окружающую среду.
Методические указания
Галогенированием называют все процессы, в результате которых в органические соединения вводятся атомы галогена.
Галогенопроизводные получают тремя основными путями: замещением, присоединением и расщеплением. Заместительное галогенирование состоит в замещении на атомы галогена атомов водорода, НО- группы или одного атома галогена на другой. Присоединительное галогенирование – присоединение галогенов или галогеноводородов по двойной или тройной связям. Реакции расщепления хлорпроизводных – дехлорирование, дегидрохлорирование, хлоролиз, пиролиз.
При разработке технологии галогенирования углеводородов необходимо учитывать: тепловые эффекты реакций, которые существенно различаются в зависимости от галогена, характеристики галогенирующих агентов – содержание примесей, температуры кипения, растворимость в органических жидкостях, токсичность, коррозирующее действие.
Студенты должны знать свойства и применение хлорпроизводных метана, способы их получения, факторы, влияющие на технологию и качество продукта, мероприятия по защите окружающей среды. Рекомендуется изучить тепловой расчет хлоратора по учебнику /5.81/
/3.236с., 5.81с.-84с., 6.93с.-114с./
Вопросы для самоконтроля
1. Сравнительная характеристика галогенирующих агентов.
2. Техника безопасности в процессе галогенирования.
3. Свойства и применение хлорпроизводных углеводородов.
4. Факторы, определяющие технологию производства хлорметанов.
Тема 2.2. Хлорирование ненасыщенных углеводородов
Технология жидкофазного хлорирования. Получаемые продукты.
Получение 1,2-дихлорэтана. Техническая характеристика и применение. Условия процесса получения и типы реакторов. Технологическая схема получения 1,2-дихлорэтана.
Тема 2.3. Гидрохлорирование ненасыщенных углеводородов
Теоретические основы процесса. Получаемые продукты. Производство хлорвинила. Теоретические основы и технология получения хлорвинила хлорированием ацетилена.
Методические указания
При изучении хлорирования ненасыщенных углеводородов обратите внимание на то, что реакция протекает достаточно быстро даже при низких температурах, но ее ускоряют катализаторы типа апротонных кислот (например FeCl3). Механизм процесса состоит в электрофильном присоединении с промежуточным образованием П и δ – комплексов.
Реакционная способность олефинов зависит от стабильности промежуточного катиона. Наряду с основной реакцией протекают побочные реакции замещения водорода, в результате образуются высшие хлориды. Реакция хлорирования протекает по радикально-цепному механизму.
Студенты должны изучить конструкцию реакционных узлов и технологическую схему получения 1,2-дихлорэтана.
Наибольшее значение имеют процессы присоединения хлорводорода по двойной и тройной связям. Реакции гидрохлорирования, экзотермические и обратимые, протекают в присутствии катализаторов – кислот Льюиса (AlCl3, FeCl3), являющихся переносчиками галогена. Эти факторы учитывают при разработке технологии гидрохлорирования ацетилена с целью получения хлорвинила. /3.248с.-256с., 6.116с.-120с./
Вопросы для самоконтроля
1. Химизм и условия процесса получения 1,2-дихлорэтана.
2. Сравнительная характеристика реакционных узлов синтеза 1,2-дихлорэтана.
3. Выполните технологическую схему получения 1,2-дихлорэтана по ГОСТу.
4. Особенности процессов гидрохлорирования олефинов и ацетиленовых углеводородов.
Тема 2.4. Окислительное хлорирование углеводородов
Теоретические основы процесса.
Технология сбалансированного по хлору синтеза хлорвинила из этилена. Особенности протекания химических реакций, стадии, параметры процесса, технологическая схема комбинированного метода получения хлорвинила.
Технико-экономические показатели, оценки способов получения хлорвинила.
Практические занятия к темам 2.2.-2.4.:
Обоснование параметров ведения технологического процесса и экономической целесообразности.
Материальный и тепловой расчеты реактора.
Расчет элементов реактора.
Тема 2.5. Хлорирование ароматических углеводородов
Основные закономерности процессов хлорирования. Получаемые продукты.
Производство хлорбензола. Условия, аппаратурное оформление и технологическая схема получения хлорбензола.
Тема 2.6. Фторирование углеводородов
Теоретические основы процесса фторирования.
Получение перфторуглеводородов.
Производство фреонов, их номенклатура, применение.
Методические указания
Важнейшим из процессов, включающих окислительное хлорирование, является сбалансированный метод производства винилхлорида из этилена. Он является комбинацией трех процессов: прямого аддитивного хлорирования этилена в 1,2-дихлорэтан, термического дегидрохлорирования 1,2-дихлорэтана в винилхлорид и окислительного хлорирования этилена в 1,2-дихлорэтан.
Этот метод сейчас является самым экономическим для синтеза винилхлорида. При изучении технологической схемы производства винилхлорида обратите внимание на компоновку узлов, на конструкцию применяемого оборудования.
Хлорбензол получают в промышленности прямым хлорированием бензола сухим газообразным хлором в жидкой фазе.
Реакция хлорирования бензола является экзотермической, хлораторы имеют высокую производительность. Технологическая схема производства хлорбензола включает четыре стадии.
Фторирование – процесс введения атомов фтора в органические соединения. Особенности процессов фторирования, условия. Каталитическое фторирование, металлофторидное фторирование, электрохимическое фторирование.
Фреоны – малотоксичные и негорючие газообразные вещества или низкокипящие жидкости со слабым запахом. Условия и технология производства фреонов. /3.255с.-265с., 6.146с.-148с./
Вопросы для самоконтроля
1. Химизм и условия процесса сбалансированного метода производства винилхлорида из этилена.
2. Технологическая схема синтеза винилхлорида по комбинированному методу.
3. Химизм и условия процесса хлорирования бензола.
4. Четырехстадийный способ получения хлорбензола, показатели процесса.
5. Химизм процессов получения фреонов, условия.