2. Виды алкилирования парафинов, условия процессов.
3. Механизм реакций термического алкилирования алифатических углеводородов.
4. Определите, какие факторы влияют на получение качественного алкилата при алкилировании изобутана бутеном.
5. Обоснование конструкции алкилатора алкилирования изобутана.
6. Выполните технологическую схему алкилирования изобутана бутеном.
7. Выполните технологическую схему получения этилбензола.
Раздел 5. ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
СУЛЬФИРОВАНИЯ
Студент должен:
знать:
- теоретические основы сульфирования;
- технологические основы сульфирования парафинов.
Теоретические основы процесса сульфирования парафинов, олефинов, ароматических углеводородов. Условия ведения процессов.
Сульфохлорирование и сульфоокисление.
Методические указания
При изучении процесса сульфирования, студент должен знать что под сульфированием понимают введение в органические соединения сульфогруппы – SO3H. При этом образуются сульфокислоты – R-SO3H, в которых сульфогруппа связана с первичным, вторичным или третичным атомом углерода или с каким-нибудь циклом.
Наибольшее промышленное применение нашли реакции сульфирования алкилароматических углеводородов, высших жирных спиртов и a-олефинов.
Основные технологические трудности – обеспечение оптимальной температуры и минимальной концентрации сульфирующего агента, разделения сульфокислот и предотвращения потерь (вследствие вторичных реакций, растворимости сульфокислот в остаточной кислоте и т.д.)
Сульфохлорирование – это процесс совместного действия диоксида серы и хлора на парафины при облучении ультрафиолетовыми лучами.
Сульфоокисление – это процесс совместного действия диоксида серы и кислорода на насыщенные парафины или циклопарафины при ультрафиолетовом облучении. /3.287с.-296с./
Вопросы для самоконтроля
1. Характеристика сульфирующих агентов.
2. Основные технологические приемы, обеспечивающие получение качественной продукции.
3. Продукты сульфирования углеводородов, их применение.
4. Теоретические основы процесса сульфохлорирования, продукты, применение.
5. Теоретические основы процесса сульфоокисления, продукты, применение.
Раздел 6. ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
НИТРОВАНИЯ
Студент должен:
знать:
- теоретические основы и технологию нитрования парафиновых и ароматических углеводородов;
- условия выбора нитрующего агента.
Агенты нитрования. Теоретические основы процесса. Нитрование парафиновых углеводородов. Способы нитрования. Условия ведения процессов, аппаратурное оформление газофазного и жидкофазного нитрования парафинов. Нитрование циклопарафинов. Условия ведения процесса.
Нитрование ароматических углеводородов. Условия ведения процесса, реакционный узел нитрования ароматических соединений.
Получение аминопроизводных углеводородов и спиртов, их значение.
Получение аминов гидрированием азотсодержащих соединений. Гидрирование нитрилов и амидов кислот.
Методические указания
Нитрование – это введение в молекулу органического соединения нитрогруппы – NO2.
Студенты должны знать: характеристику агентов нитрования, обоснование, применение их для конкретных условий, термодинамику реакций нитрования, как учитывается теплота реакции нитрования в технологии, кинетику и механизм нитрования. Сходство и различие процессов нитрования парафинов, циклопарафинов, ароматических углеводородов.
Амины – продукты замещения атомов водорода аммиака на органические радикалы. По числу замещенных атомов водорода (1,2 или 3) различают соответственно первичные, вторичные или третичные амины. По числу NН2 – групп в молекуле амины делят на моно-, ди-, триамины и т.д. Алифатические амины – основания, по силе близкие к аммиаку, а ароматические – более слабые.
Изучите получение аминов гидрированием азотсодержащих соединений, нитрилов и амидов кислот, применение аминов. /3.265с.-286с., 6.329с.-332с./
Вопросы для самоконтроля
1. Теоретические основы нитрования парафинов.
2. Теоретические основы нитрования циклопарафинов.
3. Теоретические основы нитрования ароматических углеводородов.
4. Характерные особенности процесса гидрирования азотсодержащих соединений.
5. Особенности процессов гидрирования нитрилов и амидов кислот.
Раздел 7. ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ГИДРИРОВАНИЯ И ДЕГИДРИРОВАНИЯ
Студент должен:
знать:
- физико-химические закономерности процессов гидрирования и дегидрирования;
- типы реакторов и технологию проведения процессов;
уметь:
- определять влияние различных параметров на ход процесса;
- рассчитывать материальные и тепловые балансы процессов дегидрирования.
ВВЕДЕНИЕ
Значение процессов гидрирования и дегидрирования. Теоретические основы процессов гидрирования и дегидрирования.
Тема 7.1. Гидрирование бензола и функциональных производных
углеводородов
Гидрирование бензола в циклогексан. Условия ведения и технологическая схема процесса.
Гидрирование ненасыщенных спиртов до бутандиола-1,4, технологическая схема процесса.
Гидрирование алифатических кислот и их эфиров с целью получения алифатических спиртов. Условия и катализаторы процесса.
Методические указания
Значение процессов дегидрирования и гидрирования для промышленности очень велико. Дегидрированием получают ненасыщенные соединения, представляющие большую ценность в качестве мономеров для производства синтетических каучуков и пластических масс (бутадиен-1,3, изопрен, стирол и т.д.), а также некоторые альдегиды и кетоны (формальдегид, ацетон, метилэтилкетон).
Реакциями гидрирования синтезируют циклогексан и его производные, многие амины (анилин, гексаметилендиамин), спирты (н-пропанол, н-бутанол и высшие). Процессы гидрирования применяют также при гидрогенизации жиров и получении искусственного жидкого топлива (гидрокрекинг, риформинг, гидрогенизация и т.д.).
Под дегидрированием понимают химические процессы, связанные с отщеплением атомов водорода от органического соединения. Гидрирование (или гидрогенизация) заключается в превращениях органических соединений под действием молекулярного водорода. В ряде случаев гидрирование приводит к восстановлению кислородсодержащих веществ, а дегидрирование – к их окислению.
Реакции гидрирование можно разделить на три группы:
1. Присоединение водорода по ненасыщенным связям.
2. Действие водорода, сопровождающееся отщеплением воды или других веществ, не содержащих углерода.
3. Реакции с водородом, сопровождающиеся расщеплением углерод-углеродных связей (деструктивное гидрирование).
Реакции первой группы противоположны дегидрированию – происходит присоединение водорода по связям СºС, С=С, Сар-Сар; по С=О-связи альдегидов и кетонов, по С=N и СºN-связям азотсодержащих соединений и т.д.
Ко второй группе относятся реакции гидрирования карбоновых кислот в спирты, спиртов – в углеводороды, амидов кислот и нитросоединений – в амины и т.д.
Третья группа реакций гидрирования – с расщеплением углерод-углеродных связей – носит название деструктивного гидрирования или гидрогенолиза (по аналогии с гидролизом, алкоголизом и т.д.). к ним способны углеводороды с открытой цепью, нафтены, ароматические соединения с боковой цепью.
Наиболее типичные реакции дегидрирования можно классифицировать по виду связей между атомами, от которых отщепляется водород (С-С-, С-О-, С-N-дегидрирование).
Укажите, какие углеводороды являются сырьем для различных реакций дегидрирования.
Реакции дегидрирования и гидрирования имеют много общего в своих физико-химических закономерностях, поскольку они являются системой обратимых превращений. Поэтому их термодинамику, кинетику, катализ и вопросы выбора оптимальных условий лучше изучать при сопоставлении процессов дегидрирования и гидрирования. Обратите внимание на термохимические данные реакций гидрирования, дегидрирования, факторы, характеризующие равновесие реакций гидрирования и дегидрирования, катализаторы, механизм и кинетику реакций.
При изучении гидрирования бензола и функциональных производных обратите внимание на факторы, обеспечивающие высокий выход продуктов. /3.86с.-91с., 6.438с.-453с./
Вопросы для самоконтроля
1. Напишите типичные реакции гидрирования и дегидрирования.
2. Какие факторы влияют на качество процессов гидрирования и дегидрирования?
3. Выполните технологические схемы процессов гидрирования бензола, ненасыщенных спиртов.
Тема 7.2. Термическое дегидрирование
Термическое дегидрирование н-парафинов. Условия протекания процесса. Печь градиентного типа.
Тема 7.3. Каталитическое дегидрирование
Дегидрирование парафинов и олефинов. Производство бутадиена и изопрена. Дегидрирование н-парафинов и моноолефинов. Получение бутенов дегидрированием бутана. Факторы, влияющие на выбор оптимальных условий процесса, катализаторы. Типы реакторов. Технологическая схема дегидрирования н-бутана. Условия протекания процесса. Дегидрирование изобутана. Условия протекания процесса.
Дегидрирование олефинов. Значение производства бутадиена и изопрена. Краткая характеристика промышленных методов получения. Дегидрирование н-бутенов. Физико-химические закономерности, катализаторы процесса. Условия протекания химического процесса и технологическая схема дегидрирования н-бутенов на катализаторе КИМ-1. Типы реакторов.
Одностадийное дегидрирование н-бутана в бутадиен. Теоретические основы процесса одностадийного дегидрирования бутана в бутадиен под вакуумом. Конструкция и принцип действия реактора. Технологическая схема одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен.