Окислительное дегидрирование н-бутана и н-бутенов.
Способы получения изопрена. Условия протекания химического процесса. Технико-экономические сравнения способов получения изопрена.
Дегидрирование алкилароматических углеводородов.
Стирол и a-метилстирол. Значение и свойства продуктов. Способы получения. Технологическая схема дегидрирования этилбензола. Условия процесса. Выбор оптимальной конструкции реактора, сравнение различных типов реакторов.
Практические занятия (к темам 7.1.-7.3.):
Изучение влияния различных параметров на ход технологического процесса дегидрирования.
Расчет материального и теплового балансов процесса дегидрирования.
Методические указания
При изучении термического дегидрирования н-парафинов студенты должны обратить внимание на химизм процесса, характер побочных реакций, радикально цепной механизм процесса, условия дегидрирования, конструкцию реакторов, достоинство и недостатки данного процесса.
Изучая каталитическое дегидрирование, студенты должны усвоить, что конструкция аппаратов, технологическое оформление производства бутадиена-1,3, изобутана, изопрена, стирола, a-метилстирола определяется свойствами сырья, химизмом процесса, из которого определяются факторы, влияющие на выбор оптимальных условий процесса, катализаторы. Проследить, как технико-экономические показатели процесса влияют на разработку перспективных методов каталитического дегидрирования углеводородов.
Студенты должны научиться выполнять материальный расчет процесса каталитического дегидрирования и технологический расчет реактора дегидрирования по учебной литературе. /5.188с.-207с./
Уметь определить состав продуктов по химизму процесса, предложить меры по повышению показателей эффективности процессов синтеза мономеров, определить возможные неполадки технологического процесса, причины и способы устранения. /1.22с.-121с., 3.93с.-129с., 4.9с.-20с./
Вопросы для самоконтроля
1. Получение изобутена дегидрированием изобутана.
2. Двухстадийное дегидрирование н-бутана в бутадиен-1,3.
3. Одностадийное дегидрирование н-бутана в бутадиен-1,3.
4. Окислительное дегидрирование н-бутана и н-бутенов.
5. Способы получения изопрена.
6. Способы получения стирола.
Раздел 8. ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ОКИСЛЕНИЯ
Студент должен:
знать:
- теоретические основы и технологию продуктов окисления;
уметь:
- выбирать и обосновывать параметры окислительного процесса;
- изображать графически отдельные узлы технологических схем;
- выполнять технические расчеты аппаратов.
ВВЕДЕНИЕ
Значение процессов окисления. Общая характеристика процессов окисления.
Тема 8.1. Окисление олефинов по двойной связи
Этиленоксид: свойства, способы получения. Окисление этилена воздухом и кислородом. Условия протекания химического процесса. Технологическая схема.
Пропиленоксид: свойства, способы получения. Условия протекания химического процесса.
Тема 8.2. Окисление олефинов по насыщенному атому углерода
Акролеин: свойства и способы получения. Условия протекания химического процесса, технологическая схема одностадийного окисления пропилена.
Метакролеин: свойства и способы получения. Условия протекания химического процесса.
Тема 8.3. Окисление олефинов по ненасыщенному атому углерода
Синтез карбонильных соединений.
Ацетальдегид: свойства и способы получения. Получение ацетальдегида прямым окислением этилена. Условия протекания химического процесса. Технологическая схема.
Винилацетат: свойства и способы получения. Условия протекания химического процесса.
Получение ацетона. Технологическая характеристика продукта. Свойства, применение и способы получения. Получение метилэтилкетона.
Методические указания
Практическое значение процессов окисления в промышленности основного органического и нефтехимического синтеза трудно переоценить. Их первостепенную роль обусловили следующие причины:
- большая ценность соединений, получаемых окислением различных углеводородов и являющихся промежуточными продуктами органического синтеза, растворителями, мономерами и исходными веществами для производства полимерных материалов, пластификаторов и т.д.;
- широкое многообразие реакций окисления, к которым способны многие органические вещества, в том числе углеводороды всех классов. Это позволяет использовать процессы окисления для первичной переработки углеводородного сырья и производить на их основе большое число ценных веществ;
- доступность и низкая стоимость большинства окислителей, среди которых главное место занимает кислород воздуха.
Это определяет более высокую экономичность синтеза некоторых продуктов методом окисления по сравнению с другими возможными методами их производства.
Изучая процессы окисления, студенты должны знать признаки реакций окисления в органической химии, иметь понятие полного и неполного окисления углеводородов, разделения реакций неполного окисления на три главные группы.
Студентам необходимо знать сравнительную характеристику окислительных агентов, технику безопасности в процессах окисления и энергетическую характеристику реакций окисления. /6.338с.-344с./
Изучая процессы окисления олефинов, студенты должны знать закономерности и особенности окисления олефинов по двойной связи, по насыщенному атому углерода, по ненасыщенному атому углерода.
При изучении производства этиленоксида, пропиленоксида обратите внимание на химизм процессов, как основного фактора, определяющего технологический режим синтезов, определите достоинства и недостатки технологических схем получения этиленоксида, пропиленоксида, сделайте заключение о перспективных методах.
При изучении производства акролеина, обратите внимание, что метод прямого окисления пропилена является более перспективным ввиду большей доступности и дешевизны сырья, кроме того, выбор окислителя обусловлен не только его свойствами, но и необходимостью снижения взрывоопасности производства.
При изучении процесса прямого окисления этилена в ацетальдегид обратите внимание на то, что протекают две реакции, которые проводят постадийно или в одном реакторе. Предложите условия синтеза ацетальдегида, оцените технологические схемы одно- и двухстадийного окисления этилена.
Ацетон широко применяется в качестве растворителя и промежуточного продукта органического синтеза: для получения дифенилолпропана, диацетонового спирта, метилизобутилкетона, кетена. В настоящее время способ совместного получения ацетона с фенолом является самым экономичным – небольшой расход дешевого сырья (кроме бензола – практически только воздух) и получении двух ценных продуктов. /3.144с.-167с., 5.136с.-168с., 6.408с.-431с./
Вопросы для самоконтроля
1. Характеристика процессов окисления.
2. Сравнительная характеристика способов получения этиленоксида.
3. Сравнительная характеристика способов получения пропиленоксида.
4. Укажите условия получения метакролеина.
5. Определите условия получения винилацетата.
6. Свойства и применение метилэтилкетона.
Тема 8.4. Окисление низших парафинов
Получение формальдегида. Техническая характеристика продукта. Свойства и способы получения. Окислительное дегидрирование метанола в формальдегид. Катализаторы. Условия протекания химического процесса. Технологическая схема процесса получения формалина окислением метанола.
Получение уксусной кислоты. Способы получения, их сравнительная характеристика. Технологическая схема жидкофазного окисления фракции С5-С8. Условия протекания химического процесса.
Тема 8.5. Окисление высших парафинов
Одноатомные алифатические спирты.
Способы получения одноатомных алифатических спиртов, их свойства и применение. Технологическая схема процесса получения высших спиртов.
Получение моно- и дикарбоновых алифатических кислот. Свойства и применение. Способы получения. Технологическая схема процесса получения высших жирных кислот окислением н-парафинов. Условия протекания химического процесса.
Тема 8.6. Окисление циклопарафинов
Промышленное значение процессов окисления циклогексана и циклододекана. Получение циклогексанола и циклогексанона. Свойства, применение и способы получения. Условия протекания химического процесса. Технологическая схема процесса получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола.
Получение адипиновой кислоты. Свойства, применение и способы получения. Условия процесса получения адипиновой кислоты двухстадийным методом окисления циклогексана.
Методические указания
В промышленности формальдегид получают термическим и каталитическим окислением метана. В настоящее время широко используется окислительное дегидрирование метанола в формальдегид, которое занимает промежуточное положение между окислением и дегидрированием. Окисление метанола кислородом воздуха проводится на катализаторе «серебро на алюмосиликате», процесс состоит из трех стадий, особые требования предъявляются к составу сырья, спирто-водно-воздушной смеси, температурному режиму. Обратите внимание на конструкцию контактного аппарата и его установку на схеме.
Уксусная кислота широко применяется во многих отраслях промышленности: химической, текстильной, пищевой и т.д.
Одним из промышленных методов получения уксусной кислоты является жидкофазное окисление фракции С5-С8. Характерной особенностью данного метода является образование широкой гаммы побочных кислородсодержащих соединений. Поэтому в целом экономику данного процесса определяют затраты на разделение продуктов окисления.