Этилен и его производные в промышленном органическом синтезе
ателей внутреннего сгорания.
Для получения этиленгликоля существуют три промышленных способа:
1. гидролиз этиленхлоргидрина;
2. гидролиз дихлорэтана;
3. гидратация окиси этилена.
Гидролиз дихлорэтана производится при помощи
двууглекислых солей:
СН2Сl(СН2Сl +2NаНСО3 СН2ОН(СН2ОН +2NaCl +2СО2 +71кДж
Серьёзным недостатком способа получения этиленгликоля из дихлорэтана
является трудность отделения растворов от солей в процессе упарки и отгонки
этиленгликоля под вакуумом.
Наиболее удобным способом получения этиленгликоля является гидратация
окиси этилена. Она производится обычно в присутствии небольших количеств
(0,05%) серной кислоты в качестве катализатора. Смесь нагревается в
автоклаве при температуре 100(С в течение двух часов. Получается весьма
чистый этиленгликоль в виде 25%-ного раствора.
Этиленгликоль находит разнообразное применение. Он используется в
приготовлении антифризов, применяемых для охлаждения моторов автомобилей и
самолётов, вместо рассола в холодильных машинах и т.д. антифризы
применяются для предохранения предметов от обледенения (пропеллеров
самолёта). Гликоль является распространённым пластификатором для различных
клеев. Наравне с глицерином он применяется в качестве смягчающего средства
в полиграфическом производстве.
Из этиленгликоля приготовляют многие вещества, имеющие большое
практическое значение, например динитроэтиленгликоль, эфиры с органическими
кислотами, полигликоли и т.д.
Окись этилена энергично реагирует с аммиаком, давая различные
этаноламины, нашедшие практическое применение.
1. Моноэтаноламин Н2N(CH2(CH2OH - густая, сиропообразная, очень
гигроскопическая жидкость, обладающая сильно выраженными основными
свойствами.
2. Диэтаноламин NH((CH2(CH2OH)2 - легко расплывающиеся и дымящие на
влажном воздухе кристаллы с температурой плавления 28(С.
3. Триэтаноламин N((CH2(CH2OH)3 - тяжёлая, вязкая жидкость, быстро
темнеющая на воздухе. Хорошо поглощает влагу и углекислый газ.
Триэтаноламин и отчасти диэтаноламин применяют для
извлечения углекислоты и сероводорода из промышленных газов, например при
отчистке нефтяных или природных газов. Они также широко используются как
основания при изготовлении мыла.
Синтез на основе гомологов этилена
Ближайшие гомологи этилена - пропилен и бутилены - более активны в
химическом отношении, чем сам этилен. Их реакции разнообразны и протекают с
большей лёгкостью, и такие углеводороды начинают всё в большей степени
использоваться в промышленном органическом синтезе.
Алкирирование пропиленом бензола даст изопропилбензол (кумол),
окислением которого получают фенол и ацетон. При гидратации пропилена
образуется изопропиловый спирт. Процесс осуществляется в колоннах
непрерывного действия при температуре 40-50(С с использованием 80-85%
серной кислоты или же в присутствии жидких или твёрдых катализаторов
(например, восстановленная окись вольфрама на силикагеле) - прямая
СН3(СН = СН2 + НОН СН3(СНОН(СН3
Изопропиловый спирт применяется для получения ацетона, уксусного
ангидрида, диизопропилового эфира, перекиси водорода, в парфюмерной
промышленности, а так же в качестве растворителя.
Хлорирование пропилена с последующей обработкой хлоропроизводных
является сейчас одним из промышленных способов получения глицерина. При
высокой температуре (360-400(С) в присутствии определённых катализаторов
(активированный уголь) происходит замещение атомов водорода в метильной
группе пропилена на хлор и получается хлористый аллил:
СН3(СН = СН2 + Сl2 СН2Сl (СН = СН2 + НCl
Хлористый аллил нагреванием с раствором соды при 150(С и давлением
250 атм омыляется в аллиловый спирт:
2СН2Сl(СН=СН2+Nа2СО3 +Н2О 2СН2ОН(СН=СН2+2NаСl+СО2
Хлорированием аллилового спирта при низкой температуре и омылением
полученного 1,2 - дихлорпропанол-3 получают глицерин
СН2ОН(СН = СН2 + Сl2 СН2ОН(СНСl(СН2Сl
СН2ОН(СНСl(СН2Сl + НОН СН2ОН(СНОН(СН2ОН
В промышленности так же осуществлено производство глицерина из
акролеина присоединением к нему перекиси водорода, с последующим
восстановлением глицеринового альдегида.
Главным направлением в использовании н-бутилена является его
дегидрирование для получения бутадиена - 1,3 (дивинил), алкилирование,
гидратация в бутиловые спирты и изомеризация в изобутилен.
Производство бутадиена из н-бутана и н-бутиленов может быть
осуществлено в две стадии или в одну стадию. Дегидрирование н-бутана -
процесс эндотермический:
СН3(СН2(СН2(СН3 СН3(СН = СН(СН3 + Н2 - 126 кДж
По двустадийному способу производства исходное сырьё - бутановую
фракцию предварительно подвергают ректификации и направляют на первую
стадию процесса - дегидрирование н-бутана в бутилены, что осуществляется
при t(=530-600(C на алюмохромовом катализаторе, активированным едким кали
и окислами металлов. Для этой цели применяются трубчатые реакторы с
неподвижным и движущимся слоем катализатора, а так же аппараты с кипящим
слоем пылевидного катализатора. После охлаждения, сжатия и очистки из
полученных продуктов выделяют фракцию, содержащую бутилены, которые
направляют на вторую стадию - в адиабатический реактор, внутри которого
имеется решётка со слоем катализатора. При этом идут следующие реакции
СН3(СН2(СН = СН2
СН2 = СН(СН = СН2 + Н2 -
113 кДж
СН3(СН = СН(СН3
Для выделения чистого дивинила применяют физические и химические
методы, из которых можно отметить экстракционную перегонку и поглощение
водным аммиачным раствором ацетата меди (хемосорбция). Не прореагировавшие
бутилены возвращаются на дегидрирование.
Для получения бутиловых спиртов на бутан-бутиленовую фракцию,
выделяемую из газов крекинг - процесса, действуют серной кислотой. Применяя
последовательно растворы соляной кислоты различной концентрации (55-80%),
извлекают из смеси, содержащей бутаны, и все три изомерные бутилена:
сначала изобутилен, как более активный изомер, а затем другие бутилены в
виде соответствующих вторичных и третичного спиртов. Очистка спиртов
производится ректификацией.
Изомеризация в изобутилен осуществляется пропусканием н-бутилена
через контактные аппараты при t(=300(С в присутствии в качестве
катализатора фосфорной кислоты, нанесённой на шамот. Изобутилен обладает
большой активностью и успешно применяется в промышленности для синтеза
изооктана, полиизобутиленов, для получения бутилкаучика, некоторых душистых
веществ (искусственный мускус) и в ряде других производств.
Более серьёзным источником для получения изобутилена является
бутилены газов крекинга и пиролиза нефти. Непосредственно из этих газов
изобутилен может быть выделен ректификацией
ОSО2ОН
(
СН3(С = СН2 + НОSО2ОН СН3(С(СН3
(
(
СН3
СН3
изобутилсерная
кислота
Изобутилен полностью извлекается из смесей с бутиленом и бутадиеном
при перемешивании с 55-60%-ным раствором серной кислоты при t(= (10 ( (5(С
в течение 2-ух часов.
Дальнейшее выделение изобутилена может быть осуществлено
непосредственным разложением изобутилсерной кислоты в отгонных колоннах
ОSО2ОН
(
СН3(С(СН3 СН3(С = СН2 + Н2SО4
( (
СН3 СН3
Полимеризацией изобутилена получают диизобутилен
СН2
СН3
|
(
СН3(С + Н(СН = С(СН3 СН3(С(СН = С(СН3
( (
( (
СН3 СН3
СН3 СН3
Диизобутилен, или изооктилен, путём гидрирования превращается в
"изооктан" (2,2,4 - триметилпентан) - важный компонент моторного топлива:
СН3
СН3
( Pt (
СН3(С(СН = С(СН3 + Н2 СН3(С(СН2(СН(СН3
( ( (
(
СН3 СН3
СН3 СН3
Алкилирование с помощью олефинов используется в промышленности в
очень широких масштабах. Таким образом, получаются этилбензол и на его
основе стирол, алкилфенолы, моющие средства. В качестве катализаторов
используются минеральные кислоты, хлориды металлов, сульфокислоты,
фтористый бор и др. Так, взаимодействием фенола и изобутилена в присутствии
серной кислоты получают третичный бутилфенол, который используется как
полупродукт в производстве фенолформальдегидных смол, растворимых в маслах,
а так же для производства бактерицидов, ингибиторов, корезина (мягчителя
синтетического каучука).
Полимеризация олефинов.
Полимеризацией называется реакция соединения друг с другом большого
числа молекул одного и того же вещества (мономер) в одну большую молекулу
(полимер). Это соединение происходит за счёт освобождения валентностей при
разрыве двойных связей.
Химический состав образовавшегося высокомолекулярного соединения тот
же, что и у исходного мономера.
Этилен полиризуется с большим трудом по реакции:
nСН2 = СН2 ((СН2(СН2()n
При атмосферном давлении реакция со значительной скоростью идёт
только при температуре 600-700(С, причём получается смесь низкомолекулярных
| |  скачать работу |
Этилен и его производные в промышленном органическом синтезе |
