W domu nie było kwiatów, chciałam wszystko kupić, ale było mi przykro z powodu pieniędzy, a wczoraj przynieśli kwiaty do pracy za 150 rubli, więc kupiłam, wybrałem 2, a syn wybrał trzeci (w środku) )! Dracena (po prawej) Ekologia domu Dracena ma zwiększoną zdolność nawilżania powietrza. W pomieszczeniu, w którym się znajduje, zawartość formaldehydu w powietrzu maleje. Jest również zdolny do absorbowania i neutralizowania benzenu, toluenu, etylobenzenu, ksylenu i cykloheksanonu. Energia draceny Uważa się, że draceny są symbolem władzy, prestiżu i dobrobytu. Może oczyścić energię domu, zwłaszcza tam, gdzie mieszka...
WSZYSTKO O LECZENIU SODĄ (od kolegów z klasy)
Wskazówka 1: WSZYSTKO O LECZENIU SODĄ Obszary zastosowania 1. Zapobieganie i leczenie raka. 2. Leczenie alkoholizmu. 3. Rzuć palenie. 4. Leczenie wszystkich rodzajów narkomanii i nadużywania substancji. 5. Usuwanie z organizmu ołowiu, kadmu, rtęci, talu, baru, bizmutu i innych metali ciężkich. 6. Usuwanie izotopów promieniotwórczych z organizmu, zapobieganie skażeniom promieniotwórczym organizmu. 7. Wymywanie, rozpuszczanie wszelkich szkodliwych osadów w stawach i kręgosłupie; kamienie w wątrobie i nerkach, tj. leczenie zapalenia korzonków nerwowych, osteochondrozy, zapalenia wielostawowego, dny moczanowej, reumatyzmu, kamicy moczowej, kamicy żółciowej; rozpuszczanie kamieni w...
A) Halogenowanie. Reakcje podstawienia elektrofilowego zachodzą w obecności katalizatorów – chlorków lub bromków glinu lub żelaza.
Podczas halogenowania homologów benzenu zwykle otrzymuje się mieszaninę izomerów, ponieważ podstawniki alkilowe są orientacjami typu I. Ogólnie proces pokazano na schemacie:
B ) Nitrowanie. Benzen i jego homologi dość łatwo tworzą nitropochodne, jeśli nie stosuje się czystego kwasu azotowego, ale tzw. mieszaniny nitrującej - stężony HNO 3 i H 2 SO 4:
nitrobenzen
trinitrotoluen
V) Alkilowanie. Jak wspomniano powyżej, alkilowanie Friedela-Craftsa jest jedną z głównych laboratoryjnych metod otrzymywania homologów benzenu:
Alkilowanie alkenami jest szeroko stosowane w przemyśle. Rolę katalizatora pełni w tym przypadku jon wodoru H+. Nie powstają żadne inne produkty z wyjątkiem homologów benzenu. Alkilowanie etenem (etylenem) daje etylobenzen, a w przypadku propenu (propylenu) daje izopropylobenzen (kumen)
2 . Uwodornienie katalityczne benzen i jego homologi powstają pod podwyższonym ciśnieniem przy użyciu katalizatorów (Ni, Pt). W tym przypadku benzen uwodornia się do cykloheksanu i na przykład metylobenzen (toluen) uwodornia się do metylocykloheksanu.
C 6 H 5 CH 3 + 3 H 2 C 6 H 11 CH 3
3. Radykalne reakcje powstają podczas oddziaływania par arenu w trudnych warunkach (promieniowanie UV lub temperatury rzędu 500 o C). Należy zauważyć, że benzen i jego homologi reagują inaczej.
W przypadku benzenu jest to realizowane radykalne przystąpienie
Podczas radykalnego chlorowania toluenu atomy wodoru będą sukcesywnie zastępowane zgodnie z mechanizmem radykalne podstawienie.
4. Utlenianie. Utlenianie jest bardziej typowe dla homologów benzenu. Gdyby homolog miał tylko jeden łańcuch boczny, organicznym produktem utleniania byłby kwas benzoesowy. W tym przypadku długość i konstrukcja łańcucha nie mają znaczenia. Kiedy homologi następujące po toluenie są utleniane nadmanganianem potasu w kwaśnym środowisku, oprócz kwasu benzoesowego powstaje kwas węglowy.
Niektóre właściwości styrenu.
Jak wspomniano powyżej, styren nie należy do arenów, ponieważ ma podwójne wiązanie, a głównym rodzajem reakcji chemicznych będą dla niego reakcje addycji, utleniania i polimeryzacji.
Zatem styren łatwo reaguje z wodą bromową, odbarwiając ją, co jest jakościową reakcją na podwójne wiązanie:
Uwodornienie styrenu na katalizatorze niklowym przebiega według tego samego schematu:
Utlenianie styrenu prowadzi się zimnym wodnym roztworem nadmanganianu potasu, produktem utleniania będzie aromatyczny alkohol diwodorotlenowy:
Po utlenieniu gorącym roztworem nadmanganianu potasu w obecności kwasu siarkowego powstanie kwas benzoesowy i dwutlenek węgla.
Ważną reakcją o dużym znaczeniu praktycznym jest reakcja polimeryzacji styrenu:
Grupa winylowa jest orientantem typu I, więc dalsze podstawienie katalityczne (na przykład haloalkanami) będzie dotyczyć pozycji orto i para.
7.3.Przykłady rozwiązywania problemów
Przykład 21. Gęstość ozonu mieszaniny gazów składającej się z benzenu i pary wodoru wynosi 0,2. Po przejściu przez aparat kontaktowy do syntezy cykloheksanu wartość tej gęstości względnej wynosiła 0,25. Określić udział objętościowy par cykloheksanu w końcowej mieszaninie i praktyczną wydajność cykloheksanu.
Rozwiązanie:
1) Znajdź masę molową pierwotnej mieszaniny:
M cm = D(O 3)∙M (O 3) = 0,2∙ 48 = 9,6 g/mol.
2) Masa molowa końcowej mieszaniny wynosi 0,25 ∙ 48 = 12 g/mol.
3) Znajdź stosunek molowy składników pierwotnej mieszaniny
М cm = φ∙М(benzo.) + М(wodór) ∙(1-φ), gdzie φ jest ułamkiem molowym (objętościowym) benzenu
9,6 = 78φ + 2(1 –φ); 7,6 = 76φ; φ =0,1.
Oznacza to, że udział objętościowy wodoru wynosi 0,9.
Dlatego wodór jest w nadmiarze; obliczamy przy użyciu benzenu.
4) Niech ilość początkowej mieszaniny będzie wynosić 1 mol.
Następnie n(C 6 H 6) = 0,1 mol, n(H 2) = 0,9 mol,
a masa początkowej mieszaniny wynosi m cm = 1∙9,6 = 9,6 g.
Oznaczmy ilość przereagowanego benzenu –z(mol) i
Sporządźmy bilans ilościowy tej reakcji.
do 6 godz. 6 + 3 godz. 2 = do 6 godz. 12
Było 0,1 0,9 0
Zareagowano z 3 z z
Zapiszmy te dane dla wygody w formie tabeli:
5) Znajdź całkowitą ilość substancji w końcowej mieszaninie reakcyjnej:
n(con) = 0,1 – z + 0,9 – 3z + z = 1 - 3 z.
Ponieważ całkowita masa substancji w aparacie kontaktowym nie uległa zmianie,
wtedy n(con) = m cm / M (końcowy) = 9,6/12 = 0,8 mol.
6) Wtedy 1 – 3z = 0,8; 3 z = 0,2; z= 0,067.
W tym przypadku udział objętościowy cykloheksanu wynosi 0,067/0,8 = 0,084.
7) Teoretyczna ilość cykloheksanu wynosi 0,1 mol; ilość utworzonego cykloheksanu wynosi 0,067 mola. Praktyczne rozwiązanie
η =0,067/0,1= 0,67 (67,0%).
Odpowiedź: φ(cykloheksan) = 0,084. η =0,067/0,1= 0,67 (67,0%).
Przykład 22. Do zneutralizowania mieszaniny kwasów aromatycznych otrzymanej w wyniku utlenienia mieszaniny etylobenzenu i jego izomerów potrzebna jest objętość roztworu wodorotlenku sodu pięciokrotnie mniejsza niż minimalna objętość tego samego roztworu wymagana do wchłonięcia całego dwutlenku węgla powstałego w procesie spalania tę samą porcję mieszaniny izomerów. Określ udział masowy etylobenzenu w mieszaninie początkowej.
Rozwiązanie:
1) Etylobenzen - C 6 H 5 C 2 H 5. M = 106 g/mol; jego izomerami są dimetylobenzeny, które mają ten sam wzór cząsteczkowy C6H4(CH3)2 i tę samą masę molową co etylobenzen.
Niech ilość etylobenzenu będzie wynosić x (mol), a ilość mieszaniny dimetylobenzenów będzie wynosić y (mol).
2) Zapiszmy równania reakcji utleniania etylobenzenu i jego izomerów:
5C 6 H 5 C 2 H 5 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 5C 6 H 5 COOH + 5CO 2 +
5C 6 H 4 (CH 3) 2 + 12KMnO 4 + 18H 2 SO 4 5C 6 H 4 (COOH) 2 +
12MnSO4 + 6K2SO4 + 28H2O
Oczywiście ilości kwasu benzoesowego i mieszaniny kwasów ftalowych również wynoszą odpowiednio x i y.
3) Równania neutralizacji powstałych kwasów organicznych:
C 6 H 5 COOH + NaOH = C 6 H 5 COONa + H 2 O
C 6 H 4 (COOH) 2 + 2 NaOH = C 6 H 4 (COONa) 2 + 2 H 2 O
Z tych równań wynika, że całkowita ilość użytej zasady
neutralizacja mieszaniny kwasów n(ogółem) = x + 2 y
4) Rozważmy równania spalania węglowodorów, biorąc pod uwagę, że są one wszystkie
mają wzór cząsteczkowy C 8 H 10.
C 6 H 5 C 2 H 5 + 10,5 O 2 8 CO 2 + 5H 2 O
C 6 H 4 (CH 3) 2 + 10,5 O 2 8 CO 2 + 5H 2 O
5) Z tych równań wynika, że całkowita ilość dwutlenku węgla po spaleniu początkowej mieszaniny arenów wynosi n(CO 2) = 8x + 8y
6) Ponieważ wymagana jest minimalna ilość alkaliów, neutralizacja przebiega z utworzeniem soli kwasowej:
NaOH + CO2 = NaHCO3
Zatem ilość zasad do zneutralizowania CO2 jest również równa
8x + 8 lat. W tym przypadku 8x + 8y = 5(x + 2y); y = 1,5x. x =2/3y 7) Obliczenie udziału masowego etylobenzenu
ω(etylobenzen) = m(etylobenzen)/m(ogółem) = 106x/(106x +106y) =
1/ (1 +1,5) = 0,4 .
Odpowiedź: ω (etylobenzen) = 0,4 = 40%.
Przykład 23. Mieszaninę toluenu i styrenu spalono w nadmiarze powietrza. Po przepuszczeniu produktów spalania przez nadmiar wody wapiennej powstało 220 g osadu. Znajdź ułamki masowe składników pierwotnej mieszaniny, jeśli wiadomo, że można ją dodać
2,24 l HBr (nr).
Rozwiązanie:
1) Tylko styren reaguje z bromowodorem w stosunku 1:1.
C8H8 + HBr = C8H9Br
2) Ilość substancji bromowodoru
n(HBr) = n(C8H8) = 2,24/22,4 = 0,1 mol.
3) Zapiszmy równanie reakcji spalania styrenu:
C 8 H 8 + 10 O 2 8 CO 2 + 4H 2 O
Zgodnie z równaniem reakcji, w wyniku spalania 0,1 mola styrenu powstaje 0,8 mola dwutlenku węgla.
4) Dwutlenek węgla reaguje również z nadmiarem wodorotlenku wapnia
stosunek molowy 1:1 z utworzeniem osadu węglanu wapnia:
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3
5) Całkowita ilość węglanu wapnia wynosi
n(CaCO3) = m(CaCO3)/ M(CaCO3) = 220/100 = 2,2 mol.
Oznacza to, że podczas spalania węglowodorów powstało również 2,2 mola CO2
z czego 0,8 mola powstaje w wyniku spalania styrenu.
Następnie udział toluenu wynosi 2,2 - 0,8 = 1,4 mol CO2.
6) Równanie spalania toluenu:
C 7H 8 + 9 O 2 7CO 2 + 4H 2 O
Ilość toluenu jest 7 razy mniejsza niż ilość dwutlenku węgla:
n(toluen) = 1,4/7 = 0,2 mol.
7) Masa styrenu m(wash) = n(wash)∙M(wash) = 0,1∙104 =10,4(g);
masa toluenu m(tol) = n(tol)∙M(tol) =0,2∙92 = 18,4(g).
8) Całkowita masa mieszaniny węglowodorów wynosi 10,4 + 18,4 = 28,8 (g).
udział masowy styrenu: ω = 10,4/28,8 = 0,361;
udział masowy toluenu ω=0,639.
Odpowiedź: ω(styren) = 0,361 = 36,1%; ω(toluen)=0,639=63,9%.
7.4. Zadania i ćwiczenia do samodzielnego rozwiązania
189 . Narysuj wzory graficzne wszystkich izomerów arenu o wzorze ogólnym C 9 H 12. Nazwij te związki.
190 . Otrzymuj a) meta-nitrotoluen z metanu, b) styren z etanu, c) alkohol benzylowy z n-heptanu, stosując dowolne substancje nieorganiczne i katalizatory
191. Wskaż następujące związki: a) benzen, styren, toluen; b) heksen, cykloheksan, toluen; c) etylobenzen, styren, fenol.
192. Przeprowadź łańcuch transformacji:
koks HCl Kakt CH 3 Cl Cl 2.
a) CaCO3 A B C D E
1000 o 500 o FeCl 3 UV
NaOH C 2 H 4 Br 2 KOH KMnO 4
b) benzoesan sodu A B C D E
flisactwo H + alkohol UV H 2 O
t KMnO 4 C 2 H 5 Cl Cl 2 KOH
c) n-heptan A B C D E
Cr 2 O 3 H + AlCl 3 UV H 2 O
193 . Węglowodór C 9 H 12 reaguje z bromem po ogrzaniu. W rezultacie otrzymano związek o składzie C 9 H 5 Br 7. Zapisz wzory strukturalne wszystkich węglowodorów, które mogą dać ten wynik. Uzasadnij swoją odpowiedź.
194. Narysuj wzór strukturalny najbliższego homologu styrenu, który ma izomery cis i trans. Wskaż rodzaje hybrydyzacji atomów węgla w tym związku.
195. W której z poniższych substancji wszystkie atomy węgla mają hybrydyzację sp 2: toluen, 1,3-butadien, cykloheksan, etylobenzen, styren, benzen?
196. Uzyskaj etylobenzen z etanolu bez użycia innych odczynników organicznych. Można stosować dowolne substancje nieorganiczne i katalizatory.
197. Podaj sekwencję reakcji, w wyniku których z kumenu można otrzymać kwas izoftalowy (kwas 1,3benzenodikarboksylowy).
198. a) Ile izomerów ma aren, którego cząsteczka zawiera 58 protonów? Narysuj i nazwij te izomery.
b) Czy aren, którego cząsteczka zawiera 50 elektronów, ma izomery? Uzasadnij swoją odpowiedź
199. Podczas cyklotrimeryzacji acetylenu w temperaturze 500 o C powstała mieszanina gazów o gęstości powietrza 2,24. Oblicz praktyczną wydajność benzenu.
200. W wyniku cyklotrimeryzacji acetylenu w temperaturze 500 o C i pod ciśnieniem 1013 kPa, po ochłodzeniu otrzymano 177,27 ml cieczy o gęstości 0,88 g/ml. Określ objętość acetylenu zużytego w warunkach syntezy, jeśli praktyczna wydajność wyniosła 60%.
201 . Podczas katalitycznej dehydrocyklizacji uwolniło się 80 g n-heptanu
67,2 litrów wodoru (n.o.). Oblicz praktyczną wydajność powstałego produktu.
202. Węglowodór odbarwia wodę bromową i po wystawieniu na działanie zakwaszonego roztworu KMnO 4 tworzy kwas benzoesowy z uwolnieniem dwutlenku węgla. Po potraktowaniu nadmiarem amoniakalnego roztworu tlenku srebra obserwuje się wydzielanie białego osadu. W temperaturze pokojowej pierwotny węglowodór jest ciekły, a udział masowy wodoru w nim wynosi 6,9%. Zidentyfikuj węglowodory.
203. Mieszanina benzenu i cykloheksenu o ułamku molowym benzenu wynoszącym 80% odbarwia 200 g 16% roztworu bromu w czterochlorku węgla. Jaka masa wody powstanie podczas spalania tej samej masy mieszaniny w tlenie?
204. W wyniku reakcji nitrowania benzenu nadmiarem mieszaniny nitrującej otrzymano 24,6 g nitrobenzenu. Jaka objętość benzenu (gęstość 0,88 g/ml) przereagowała?
205 . W wyniku nitrowania jednego z arenów o masie 31,8 g powstała tylko jedna pochodna nitrowa o masie 45,3 g. Określ wzór arenu i produkt nitrowania.
206 . Mieszanina benzenu i cykloheksanu o masie 5 g poddała reakcji z bromem (w ciemności i bez ogrzewania) w obecności bromku żelaza(III). Objętość uwolnionego bromowodoru wyniosła 1,12 litra (liczba). Określ skład mieszaniny w ułamkach masowych.
207. Oblicz masę bromobenzenu, którą otrzyma się w reakcji 62,4 g benzenu z 51,61 ml bromu o gęstości 3,1 g/ml w obecności bromku żelaza(III), jeśli wydajność wynosi 90% wydajności teoretycznej.
208 . W wyniku katalitycznego bromowania 50 ml toluenu (gęstość 0,867 g/ml) z wydajnością 75% otrzymano mieszaninę dwóch pochodnych monobromowych i gazu, który przepuszczono przez 70 g 40% roztworu butenu-1 w benzen Znajdź ułamki masowe substancji w powstałym roztworze.
209. W wyniku bromowania na świetle 46 g toluenu otrzymano mieszaninę pochodnych mono- i dibromowych. Objętość wydzielonego gazu wyniosła 17,92 l (n.s.). Jaka jest objętość 10% roztworu węglanu sodu
(gęstość 1,1 g/ml) przereagował z wydzielonym gazem, jeśli stężenia molowe soli kwasowej i bromowodoru w powstałym roztworze były równe.
210. Gaz powstały podczas produkcji bromobenzenu z 44,34 ml benzenu (gęstość 0,88 g/ml) przereagował z 8,96 litra izobutylenu. Wydajność bromobenzenu wyniosła 80% wydajności teoretycznej, a reakcję z izobutylenem przeprowadzono z wydajnością 100%. Jakie związki powstały w tym przypadku? Oblicz ich masy.
211. Jaka objętość 10% roztworu wodorotlenku sodu o gęstości 1,1 g/ml będzie potrzebna do zobojętnienia gazu uwolnionego podczas wytwarzania bromobenzenu z 31,2 g benzenu?
212 . Podczas spalania 5,2 g określonego węglowodoru w nadmiarze tlenu powstaje 8,96 litra dwutlenku węgla (nierozdzielonego). Określ prawdziwy wzór substancji, jeśli gęstość względna jej par w stosunku do helu wynosi 26.
213 . Spłonęła mieszanina styrenu i etylocykloheksanu zdolna do reakcji z 4,48 litrami chlorowodoru (n.o.). Otrzymano 134,4 g mieszaniny wody i dwutlenku węgla. Znajdź objętość tlenu potrzebną do spalenia tej samej porcji mieszaniny.
214 . Masa mieszaniny toluenu i styrenu jest 29,23 razy większa niż masa wodoru potrzebna do całkowitego uwodornienia katalitycznego mieszaniny wyjściowej. Znajdź stosunek ilościowy składników mieszaniny.
215 . Mieszaninę benzenu, toluenu i etylobenzenu o masie 13,45 g utleniono nadmanganianem potasu w środowisku kwaśnym. W tym przypadku powstało 12,2 g kwasu benzoesowego i 1,12 l (n.s.) dwutlenku węgla. Znajdź ułamki masowe węglowodorów w pierwotnej mieszaninie.
216. Podczas spalania 23,7 g mieszaniny benzenu i etylobenzenu objętość zużytego tlenu była 1,2917 razy większa niż całkowita objętość dwutlenku węgla. Określ ułamki masowe substancji w początkowej mieszaninie, a także masę osadu powstałego podczas przepuszczania produktów spalania przez nadmiarowy roztwór wody wapiennej.
217. Po utlenieniu 26,5 g 1,4-dimetylobenzenu gorącym obojętnym roztworem nadmanganianu potasu wytrąciło się 66,55 g osadu. Określ, która część pierwotnej substancji ulega utlenieniu.
218. Etylobenzen o masie 42,4 g potraktowano najpierw nadmiarem zakwaszonego roztworu nadmanganianu potasu, a następnie jeszcze większym nadmiarem roztworu KOH. Następnie wodę odparowano, a suchą pozostałość kalcynowano. Po skropleniu par otrzymano 26,59 ml bezbarwnej cieczy o gęstości 0,88 g/ml. Określ praktyczną wydajność produktu.
219. Na powietrzu spalono mieszaninę styrenu i dimetylocykloheksanu, zdolną do odbarwienia 320 g 5% wody bromowej. Otrzymano 67,2 g mieszaniny wody i dwutlenku węgla. Oblicz objętość powietrza zużytego na spalanie, jeśli udział objętościowy tlenu wynosi 20%.
220. Na jednej z aren udział masowy neutronów wynosi 54,717%. Wskaż areny, narysuj i nazwij ich izomery.
221. Określ prawdziwy wzór węglowodoru, jeśli masa jednej cząsteczki wynosi 17,276. 10 -23 g, a udział masowy wodoru wynosi 7,69%.
222. Gęstość względna par węglowodorów w stosunku do neonu wynosi 6. Wiadomo, że węglowodór nie reaguje z wodą bromową, ale utlenia się zakwaszonym roztworem nadmanganianu potasu do kwasu tereftalowego (1,4-benzenodikarboksylowego), a liczba atomów węgla stanowi 75% liczby atomów wodoru. Zidentyfikuj węglowodory.
223. Jaka masa toluenu będzie potrzebna, aby otrzymać 113,5 g trinitrotoluenu, jeśli wydajność produktu wynosi 82% wydajności teoretycznej?
224. Jaką objętość benzenu (gęstość 0,88 g/ml) można otrzymać z 33,6 litrów acetylenu?
225. Do otrzymania izopropylobenzenu pobrano 70,0 ml 2-bromopropanu o gęstości 1,314 g/ml i 39 g benzenu. Objętość powstałego izopropylobenzenu wynosiła 55,5 ml (gęstość 0,862 g/ml). Oblicz wydajność izopropylobenzenu.
Rozdział 8. ALKOHOLE
Alkohole są hydroksypochodnymi węglowodorów, w których grupa –OH nie jest bezpośrednio związana z atomami węgla pierścienia aromatycznego.
Alkohole jednowodorotlenowe i wielowodorotlenowe rozróżnia się na podstawie liczby grup hydroksylowych.
(dwuatomowe, trójatomowe i z dużą liczbą grup hydroksylowych). W zależności od charakteru rodnika węglowodorowego alkohole dzieli się na nasycone, nienasycone, cykliczne i aromatyczne. Alkohole, w których grupa hydroksylowa znajduje się przy pierwszorzędowym atomie węgla, nazywane są alkoholami pierwszorzędowymi, te przy drugorzędowym atomie węgla nazywane są drugorzędowymi, a te przy trzeciorzędowym atomie węgla nazywane są trzeciorzędowymi.
Na przykład: 
butanol-1 butanol-2 2-metylopropanol-2
(podstawowe) (wtórne) (trzeciorzędne)
alkohol allilowy, glikol etylenowy, gliceryna
(alkohol nienasycony) (alkohol dwuwodorotlenowy) (alkohol trójwodorotlenowy)
alkohol benzylowy cyklopentanolu
(alkohol cykliczny) (alkohol aromatyczny)
8.1. Przygotowanie alkoholi
1. Hydratacja alkenów w środowisku kwaśnym:
R 1 −CH=CH−R 2 + H. 2 O(H +) R 1 −CH 2 −CH(OH) −R 2
Na przykład:
CH 2 = CH 2 + H 2 O(H +) CH 3 – CH 2 (OH)
2. Hydroliza halogenków alkilu w środowisku kwaśnym lub zasadowym:
CH 3 –CH 2 –CH 2 –Br +NaOH(H 2O) CH 3 –CH 2 –CH 2 –OH +NaBr
3. Hydroliza estrów:
a) w środowisku kwaśnym
CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O(H +) = CH 3 COOH + C 2 H 5 OH
b) hydroliza alkaliczna (zmydlanie)
CH 3 COOC 2 H 5 + NaOH(H 2 O) CH 3 COONA + C 2 H 5 OH
Ministerstwo Edukacji Ogólnej Federacji Rosyjskiej
PAŃSTWOWE KAZANIE TECHNOLOGICZNE
UNIWERSYTET
NIŻNEKAMSK CHEMIO-TECHNOLOGICZNY
INSTYTUT
Katedra Chemiczna technologie
Grupa
Projekt kursu
Temat: Wytwarzanie etylobenzenu przez alkilowanie benzenu etylenem
Student:
Kierownik (_________)
Student ka (_________)
Niżniekamsk
WSTĘP
Tematem tego projektu kursu jest produkcja etylobenzenu poprzez alkilowanie benzenu etylenem.
Najbardziej powszechnym procesem syntezy petrochemicznej jest katalityczne alkilowanie benzenu olefinami, co jest uwarunkowane dużym zapotrzebowaniem na węglowodory alkiloaromatyczne – surowce do produkcji kauczuków syntetycznych, tworzyw sztucznych, włókien syntetycznych itp.
Alkilowanie to proces wprowadzania grup alkilowych do cząsteczek 
cząsteczki substancji organicznych i niektórych substancji nieorganicznych. Reakcje te mają ogromne znaczenie praktyczne w syntezie związków alkiloaromatycznych, izoalkanów, amin, merkaptanów i siarczków itp.
Reakcję alkilowania benzenu chlorkami alkilu w obecności bezwodnego chlorku glinu po raz pierwszy przeprowadzili w 1877 roku S. Friedel i J. Crafts. W 1878 roku uczeń Friedela, Balson, otrzymał etylobenzen przez alkilowanie benzenu etylenem w obecności ALCL3.
Od czasu odkrycia reakcji alkilowania opracowano wiele różnych metod zastępowania atomów wodoru w benzenie i innych węglowodorach aromatycznych rodnikami alkilowymi. W tym celu stosowano różne środki i katalizatory alkilujące 48,49.
Szybkość alkilowania węglowodorów aromatycznych jest kilkaset razy większa niż parafin, dlatego grupa alkilowa prawie zawsze jest skierowana nie do łańcucha bocznego, ale do rdzenia.
Do alkilowania węglowodorów aromatycznych olefinami stosuje się liczne katalizatory o charakterze mocnych kwasów, w szczególności kwas siarkowy (85-95%), kwas fosforowy i pirofosforowy, bezwodny fluorowodór, syntetyczne i naturalne
glinokrzemiany, 
wymieniacze jonowe, heteropolikwasy. Kwasy w postaci płynnej wykazują aktywność katalityczną w reakcjach alkilowania w niskich temperaturach (5-100°C); kwasy na stałych nośnikach, np. kwas fosforowy na ziemi okrzemkowej, działają w temperaturze 200-300°C; glinokrzemiany są aktywne w temperaturach 300-400 i 500°C i ciśnieniu 20-40 kgf/cm² (1,96-3,92 MN/m²).
Znaczenie tego tematu polega na tym, że styren otrzymuje się następnie z etylobenzenu w drodze odwodornienia etylobenzenu.
1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA
2.1 Podstawy teoretyczne przyjętej metody produkcji.
Alkilowanie benzenu etylenem. Przemysłowe procesy alkilowania benzenu etylenem różnią się w zależności od użytego katalizatora. W skali pilotażowej przetestowano szereg katalizatorów.
W 1943 roku Copers przeprowadził alkilowanie benzenu etylenem na katalizatorze glinokrzemianowym w fazie ciekłej w temperaturze 310°C i 63 kgf/cm² (6,17 MN/m²) przy stosunku molowym etylen: benzen 1:4.
Powszechnie rozpowszechnił się proces alkilowania benzenu etylenem na chlorku glinu pod ciśnieniem atmosferycznym lub lekko podwyższonym i w temperaturze 80-100°C.
Alkilowanie na stałym katalizatorze kwasu fosforowego konkuruje z tą metodą, ale na tym katalizatorze można otrzymać jedynie izopropylobenzen. Alkilowanie benzenu etylenem praktycznie nie jest na nim przeprowadzane.
Dużą grupę katalizatorów alkilowania stanowią kwasy aprotonowe (kwasy Lewisa) – halogenki niektórych metali. Zwykle wykazują działanie katalityczne w obecności promotorów, z którymi tworzą produkty będące mocnymi kwasami protonowymi. Katalizatorami tego typu mogą być chlorek glinu, bromek glinu, chlorek żelazowy, chlorek cynku, trójchlorek tytanu i czterochlorek tytanu. Tylko chlorek glinu ma zastosowanie przemysłowe.
Istnieją następujące ogólne poglądy na temat mechanizmu reakcji alkilowania benzenu i jego homologów z olefinami.
Alkilowanie w obecności chlorku glinu interpretuje się mechanistycznie
 |
kataliza kwasowa mu. W takim przypadku system musi zawierać
stworzyć promotor, którego rolę pełni chlorowodór. To ostatnie może
powstaje w obecności wody:
CH3 CH=CH2 + H – CL ∙ ALCL3 ↔ CH3 – CH – CH3 ∙ CL ∙ ALCL3
Dalsze dodanie do pierścienia aromatycznego następuje poprzez mechanizm podobny do omówionego powyżej:
HCL(CH3)2 ∙CL∙ALCL3 +CH3 –CH–CH3 ∙CL∙ALCL3 →HCH(CH3)2 + CH(CH3)2 + CL ∙ ALCL3 + HCL + ALCL3
W obecności chlorku glinu łatwo zachodzi dealkilacja, co świadczy o odwracalności reakcji alkilowania. Reakcje dealkilacji służą do przekształcenia polialkilobenzenów w monoalkilo-
Termodynamika reakcji alkilowania. Na podstawie fizyko-chemicznej
stałe węglowodorów i ich funkcje termodynamiczne - entalpia ΔН i
entropia ΔS, możesz znaleźć stałe równowagi i obliczyć równowagę
wydajności pochodnych alkilowych podczas alkilowania benzenu olefinami, w zależności od
w zależności od temperatury i ciśnienia.
Wydajność równowagowa etylobenzenu wzrasta wraz ze wzrostem molowym
nadmiaru benzenu i przy rosnącym ciśnieniu w danej temperaturze.
C6 H6 + C2 H4 ↔ C6 H5 C2 H5
Gdy benzen jest alkilowany etylenem w temperaturach poniżej 250-300°C
Osiąga się prawie całkowitą konwersję benzenu do etylobenzenu. O 450
-500°C, aby zwiększyć głębokość przemiany, konieczne jest zwiększenie ciśnienia do 10-20 kgf/cm² (0,98-1,96 MN/m²).
Reakcja alkilowania benzenu etylenem jest sekwencyjną, odwracalną reakcją pierwszego rzędu. W miarę pogłębiania się procesu obok monoalkilobenzenu powstają także polialkilobenzeny
C6 H6 + Cn H2n ↔ C6 H5 Cn H2n+1
C6 H5 Cn H2n+1 + Cn H2n ↔ C6 H4 (Cn H2n+1)2, które są niepożądanymi produktami ubocznymi. Dlatego o składzie mieszaniny reakcyjnej alkilatu częściej decydują czynniki kinetyczne niż równowaga termodynamiczna.
Zatem dealkilacja jest możliwa termodynamicznie z dużą głębokością w temperaturze 50-100°C. Rzeczywiście w obecności chlorku glinu przebiega to dobrze, gdyż przy tym katalizatorze proces alkilowania jest odwracalny. Jednakże w tych samych temperaturach w obecności kwasów dealkilacja w ogóle nie zachodzi. MAMA. Dalin badał eksperymentalnie skład produktów alkilowania benzenu etylenem w obecności chlorku glinu.
Skład mieszaniny reakcyjnej jest określony stosunkiem benzenu do etylenu i nie zależy od sposobu otrzymania alkilatu: bezpośredniego alkilowania lub dealkilowania polialkilobenzenu. Jednakże wniosek ten jest ważny tylko wtedy, gdy jako katalizator stosuje się chlorek glinu.
Proces alkilowania odbywa się w alkilatorze – kolumnie reakcyjnej emaliowanej lub wyłożonej płytkami grafitowymi w celu zabezpieczenia przed korozją. Trzy sekcje kolumny mają płaszcze chłodzące, ale główna ilość ciepła jest usuwana przez odparowanie części benzenu. Alkilowanie prowadzi się w obecności ciekłego kompleksu katalitycznego składającego się z chlorku glinu (10-12%), benzenu (50-60%) i polialkilobenzenów (25-30%). Aby utworzyć chlorowodór, który jest promotorem reakcji, należy dodać 2% wody
masy chlorku glinu, a także dichloroetan lub chlorek etylu, których rozkład daje chlorowodór.
W celu wydzielenia etylobenzenu z alkilatu benzen oddestylowuje się pod ciśnieniem atmosferycznym (ślady wody usuwa się jednocześnie z benzenem). Szeroką frakcję, mieszaninę etylobenzenu i polialkilobenzenu, destyluje się z dolnej cieczy pod zmniejszonym ciśnieniem (200 mm Hg, 0,026 MN/m²). W następnej kolumnie przy ciśnieniu resztkowym 50 mm Hg. Z żywic oddziela się polialkilobenzeny (0,0065 MN/m²). Szeroką frakcję dysperguje się w kolumnie próżniowej pod ciśnieniem resztkowym 420-450 mm Hg. (0,054-0,058 MN/m²). Handlowy etylobenzen jest destylowany w zakresie temperatur 135,5-136,2°C.
Do produkcji etylobenzenu wykorzystuje się etan – frakcję etylenową z pirolizy zawierającą 60-70% etylenu.
Benzen do alkilowania powinien zawierać nie więcej niż 0,003-0,006% wody, natomiast benzen dostępny w handlu zawiera 0,06-0,08% wody. Odwadnianie benzenu przeprowadza się poprzez destylację azeotropową. Zawartość siarki w benzenie nie powinna przekraczać 0,1%. Zwiększona zawartość siarki powoduje zwiększenie zużycia chlorku glinu i pogorszenie jakości gotowego produktu.
 |
1.2. Charakterystyka surowców i otrzymanego produktu.
Nazwa surowców, materiałów, odczynniki, katalizatory. półprodukty, zrobiony fabrycznie produkty. | Numer stanu wojskowy lub przemysł standard techniczny standard przedsiębiorstwa. | Wskaźniki jakości wymagane do weryfikacji. | Norma (wg OST, stan- Dartu podjął się | Zamiar, obszar zastosowań. |
1.Etylobenzen | bezbarwna, przezroczysta ciecz. Główne wskaźniki właściwości etylobenzenu: Masa cząsteczkowa = 106,17 Gęstość, g/cm3 = 0,86705 Temperatura wrzenia, °C = 176,1 Topienie=-25,4 Miganie=20 Samozapłon = 431. Ciepło, kJ/mol Topienie = 9,95 Parowanie=33,85 Pojemność cieplna, J/mol ∙ K=106,4 Ciepło spalania, kcal/mol=1089,4 Rozpuszczalność w wodzie, g/100ml=0,014 | W przemyśle stosowany jest głównie jako surowiec do syntezy styrenu, jako dodatek do paliw silnikowych oraz jako rozcieńczalnik i rozpuszczalnik. C6 H5 C2 H5 Większość etylobenzenu otrzymuje się przez alkilowanie benzenu etylenem, a znacznie mniejszą ilość wyodrębnia się w wyniku ultrawysokiej destylacji z prostych produktów reformingu benzyny. Główne wskaźniki właściwości etylobenzenu: Etylobenzen działa drażniąco na skórę konwulsyjne działanie. Maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu atmosferycznym wynosi 0,02 mg/m3, w zbiornikach wodnych do użytku domowego – 0,01 mg/l. CPV 0,9-3,9% objętościowo. Objętość świata produkcja wynosi około 17 milionów ton rocznie (1987). Wielkość produkcji w Rosji 0,8 milionów ton rocznie (1990). |
| H2C=CH2. Bezbarwny gaz o słabym zapachu. Etylen rozpuszcza się w wodzie w ilości 0,256 cm3/cm3 (w temperaturze 0°C), rozpuszcza się w alkoholach i eterach. Etylen ma właściwości fitohormonów – spowalnia wzrost, przyspiesza starzenie się komórek, dojrzewanie i opadanie owoców. Jest wybuchowy, CPV 3-34% (objętościowo), MPC w powietrzu atmosferycznym 3 mg/m3, w powietrzu obszaru roboczego 100 mg/m3. Światowa produkcja 50 milionów ton rocznie (1988). | Zawiera duże ilości (20%) w gazach rafinacyjnych; jest częścią gazu koksowniczego. Jeden z głównych produktów przemysłu petrochemicznego: stosowany do syntezy chlorku winylu, tlenku etylenu, alkoholu etylowego, polietylenu itp. Etylen otrzymywany jest w procesie przetwarzania ropy naftowej i gazu ziemnego. Wydanie Frakcja etylenu lnianego zawiera 90-95% etylenu z domieszką propylenu, metanu, etanu. Wykorzystywany jest jako surowiec do produkcji polietylenu, tlenku etylenu, alkoholu etylowego, etanoloaminy, polichlorku winylu oraz w chirurgii do znieczulenia. |
 |
C6 H6. Bezbarwna ciecz o specyficznym, łagodnym zapachu dom Tworzy mieszaniny wybuchowe z powietrzem, dobrze miesza się z eterami, benzyną i innymi rozpuszczalnikami organicznymi. Rozpuszczalność w wodzie 1,79 g/l (w 25°C). Produkt toksyczny, niebezpieczny dla środowiska, palny. Benzen jest węglowodorem aromatycznym. Główne wskaźniki właściwości benzenu: Masa cząsteczkowa = 78,12 Gęstość, g/cm3=0,879 Temperatura, °C: Temperatura wrzenia = 80,1 Topienie = 5,4 Miga = -11 Samozapłon=562 Ciepło, kJ/mol: Topienie = 9,95 Parowanie = 33,85 Pojemność cieplna, J/mol ∙ K=81,6 Benzen miesza się pod każdym względem z rozpuszczalnikami niepolarnymi: węglowodorami, terpentyną, eterami, rozpuszcza tłuszcze, gumę, żywice (smołę). Tworzy mieszaninę azeotropową z wodą o temperaturze wrzenia 69,25 ° C i tworzy podwójne i potrójne mieszaniny azeotropowe z wieloma związkami. | Znaleziono w niektórych oleje, paliwa silnikowe, benzyny. Szeroko stosowany w przemyśle, jest surowcem do produkcji leków, różnych tworzyw sztucznych, kauczuku syntetycznego i barwników. Benzen jest składnikiem ropy naftowej, ale na skalę przemysłową jest głównie syntetyzowany z innych jej składników. Stosowany jest także do produkcji etylobenzenu, fenolu, nitrobenzenu, chlorobenzenu, jako rozpuszczalnik. W zależności od technologii produkcji otrzymuje się różne gatunki benzenu. Benzen naftowy otrzymywany jest w procesie katalitycznego reformingu frakcji benzynowych, katalitycznego hydrodealkilowania toluenu i ksylenu, a także podczas pirolizy surowca naftowego. |
 |
2.3. Opis schematu technologicznego.
W dodatku A przedstawiono schemat blokowy produkcji etylobenzenu. Proces alkilowania benzenu etylenem prowadzony jest w alkilatorze poz. R-1 w środowisku chlorku etylu w temperaturze 125-135°C i pod ciśnieniem 0,26-0,4 MPa. Do alkilatora wprowadza się: suszony benzen, kompleks katalityczny, frakcję polialkilobenzenową, etylen, recyrkulujący kompleks katalityczny, benzen powrotny.
W reakcji alkilowania wydziela się ciepło, którego nadmiar jest usuwany przez recyrkulujący kompleks katalityczny i odparowujący benzen. Benzen z górnej części alkilatora zmieszany ze spalinami kierowany jest do skraplacza poz. T-1, chłodzony wodą. Nieskroplone gazy ze skraplacza poz. T-1 są wysyłane do kondensatora poz. T-2, chłodzony wodą lodową t=0°C. Otwory wentylacyjne za skraplaczem poz. T-2 dostarczany jest w celu dalszego odzysku oparów benzenu. Kondensat benzenu ze skraplaczy poz. T-1 i T-2 spływają grawitacyjnie na dno alkilatora poz. R-1. Z alkilatora poz. P-1 masa reakcyjna przez wymiennik ciepła poz. T-3, gdzie jest schładzany wodą do temperatury 40-60°C, kierowany jest do osadnika poz. E-1 do oddzielenia od krążącego kompleksu katalitycznego. Osadzony kompleks katalityczny z dna osadnika poz. E-1 jest pobierany przez pompę poz. N-1 i wraca do poz. alkilatora. R-1. Aby utrzymać aktywność katalizatora, do linii recyrkulującego kompleksu doprowadza się chlorek etylu. W przypadku spadku aktywności katalizatora zużyty kompleks katalityczny usuwa się w celu rozkładu. Masa reakcyjna z osadnika poz. E-1 gromadzony jest w pojemniku poz. E-2, skąd pod wpływem ciśnienia panującego w układzie alkilowania trafia do mieszalnika poz. E-3 do mieszania z kwaśną wodą krążącą w układzie rozkładu:
osadnik poz. Pompa E-4, poz. Mieszalnik N-2, poz. E-3. Stosunek wody obiegowej dostarczanej do mieszalnika do masy reakcyjnej wynosi l/2:1.In 
Tak, system rozkładu jest zasilany ze zbioru elementów. Pompa E-5 poz. N-3. Masę reakcyjną oddziela się z wody w osadniku poz. E 4; dolny poziom wody z pompą poz. N-2 przesyła się do mieszalnika; a warstwa wierzchnia – masa reakcyjna – wpływa grawitacyjnie do kolumny płuczącej poz. K-1 do wtórnego płukania wodą dostarczaną przez pompę poz. N-4 z kolumny myjącej poz. K-2. Z kolumny myjącej poz. Masa reakcyjna K-1 przepływa grawitacyjnie do zbiorniczka poz. E-6, skąd pompa poz. N-5 jest wypompowywany w celu zobojętnienia do mieszalnika poz. E-7.
Dolna warstwa wodna z kolumny płuczącej poz. K-1 odprowadzany jest grawitacyjnie do zbiornika poz. E-5 i pompa poz. N-3 wprowadza się do mieszalnika poz. E-3. Neutralizacja masy reakcyjnej w mieszalniku poz. E-7 przeprowadza się za pomocą 2-10% roztworu wodorotlenku sodu. Stosunek masy reakcyjnej do krążącego roztworu wodorotlenku sodu wynosi 1:1. Oddzielenie masy reakcyjnej od roztworu alkalicznego następuje w osadniku, poz. E-8, skąd masa reakcyjna wpływa grawitacyjnie do kolumny poz. K-2 do czyszczenia alkaliów za pomocą kondensatu wodnego. Dolna warstwa – woda zanieczyszczona chemicznie – jest odprowadzana z kolumny do zbiornika poz. E-9 i pompa poz. N-4 wypompowuje się w celu przemycia masy reakcyjnej do kolumny poz. K-1. Masa reakcyjna ze szczytu kolumny spływa grawitacyjnie do osadnika poz. E-10, następnie zebrane w pojemniku pośrednim, poz. E-11 i jest wypompowywana pompą poz. N-7 do magazynu.
Schemat technologiczny alkilowania benzenu etylenem na chlorku glinu, odpowiedni również do alkilowania benzenu propylenem.
Proces alkilowania odbywa się w alkilatorze – kolumnie reakcyjnej emaliowanej lub wyłożonej płytkami grafitowymi w celu zabezpieczenia przed korozją. Trzy sekcje kolumny mają płaszcze chłodzące, ale główna ilość ciepła jest usuwana przez odparowanie części benzenu. Alkilowanie przeprowadza się w obecności ciekłego kompleksu katalitycznego składającego się z chlorku glinu (10–12%), benzenu (50–60%) i
polialkilobenzeny (25 – 30%). Aby wytworzyć chlorowodór, będący promotorem reakcji, do kompleksu katalitycznego dodaje się 2% wagowo wody chlorku glinu, a także dichloroetan lub chlorek etylu, których rozszczepienie daje chlorowodór.
 |
1,5. Opis urządzeń i zasada działania aparatu głównego.
Alkilowanie przeprowadza się w reaktorze kolumnowym bez mieszania mechanicznego, pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego (Załącznik B). Reaktor składa się z czterech ram, emaliowanych lub wyłożonych płytkami ceramicznymi lub grafitowymi. Dla lepszego kontaktu wewnątrz reaktora znajduje się dysza. Wysokość reaktora wynosi 12 m, średnica 1,4 m. Każda szuflada wyposażona jest w płaszcz do odprowadzania ciepła podczas normalnej pracy reaktora (służy również do ogrzewania podczas uruchamiania reaktora). Reaktor napełnia się do góry mieszaniną benzenu i katalizatora. Suszony benzen, kompleks katalityczny i gazowy etylen wprowadza się w sposób ciągły do dolnej części reaktora. Ciekłe produkty reakcji alkilowania odprowadza się w sposób ciągły na wysokość około 8 m od podstawy reaktora, a ze szczytu reaktora usuwa się mieszaninę par i gazów składającą się z nieprzereagowanych gazów i par benzenu. Temperatura w dolnej części reaktora wynosi 100°C, w górnej 90 - 95°C. Kompleks katalityczny wytwarza się w aparacie, z którego zawiesinę katalizatora wprowadza się w sposób ciągły do reaktora alkilowania.
Alkilator do wytwarzania etylobenzenu w fazie ciekłej jest kolumną stalową wyłożoną wewnątrz wykładziną kwasoodporną poz. 4 lub pokryty emalią kwasoodporną w celu ochrony ścian przed korozyjnym działaniem kwasu solnego. Urządzenie posiada cztery pozycje szuflad. 1, połączone kołnierzami poz. 2. Trzy szuflady wyposażone są w koszulki poz. 3 do chłodzenia wodą (w celu usunięcia ciepła podczas reakcji alkilowania). Podczas pracy reaktor napełnia się cieczą reakcyjną, której wysokość kolumny wynosi 10 M . Nad poziomem cieczy czasami umieszcza się dwie wężownice, w których krąży woda w celu dodatkowego chłodzenia.
Praca alkilatora jest ciągła: do jego dolnej części w sposób ciągły dostarczane są benzen, etylen i kompleks katalityczny; mieszanina reagentów i katalizatora podnosi się do górnej części aparatu i stamtąd wpływa do osadnika. Opary wydobywające się ze szczytu alkilatora (składające się głównie z benzenu) kondensują i powracają do alkilatora w postaci cieczy.
W jednym przejściu etylen reaguje prawie całkowicie, a benzen tylko 50-55%; dlatego wydajność etylobenzenu w jednym przejściu wynosi około 50% wydajności teoretycznej; reszta etylenu jest tracona w wyniku utworzenia di- i polietylobenzenu.
Ciśnienie w alkilatorze podczas pracy wynosi 0,5 Na(nadmierna), temperatura 95-100°C.
Alkilowanie benzenu etylenem można również przeprowadzić w fazie gazowej na stałym katalizatorze, ale metoda ta jest nadal mało stosowana w przemyśle.
Wydajność etylobenzenu wynosi 90–95% w przeliczeniu na benzen i 93% w przeliczeniu na etylen. Zużycie na 1 tonę etylobenzenu wynosi: etylen 0,297 tony,
benzen 0,770 t, chlorek glinu 12 - 15 kg.
 |
2. WNIOSKI Z PROJEKTU.
Najtańszy etylobenzen otrzymuje się poprzez wyizolowanie go z frakcji ksylenowej produktów reformingu lub pirolizy, gdzie jest zawarty w ilości 10-15%. Jednak główną metodą wytwarzania etylobenzenu pozostaje metoda katalitycznego alkilowania benzenu.
Pomimo obecności produkcji alkilobenzenów na dużą skalę, istnieje szereg nierozwiązanych problemów, które zmniejszają wydajność oraz wskaźniki techniczne i ekonomiczne procesów alkilowania. Można zauważyć następujące wady:
Brak stabilnych, wysoce aktywnych katalizatorów do alkilowania benzenu olefinami; szeroko stosowane katalizatory - chlorek glinu, kwas siarkowy itp. powodują korozję urządzeń i nie podlegają regeneracji;
Występowanie reakcji wtórnych zmniejszających selektywność wytwarzania alkilobenzenów, co wymaga dodatkowych kosztów oczyszczania powstałych produktów;
Wytwarzanie dużych ilości ścieków i odpadów przemysłowych w ramach istniejących schematów technologicznych alkilowania;
Niewystarczająca jednostkowa zdolność produkcyjna.
Tym samym, ze względu na dużą wartość etylobenzenu, obecnie istnieje na niego bardzo duży popyt, a jego cena jest stosunkowo niska. Szeroka jest także baza surowcowa do produkcji etylobenzenu: benzen i etylen w dużych ilościach pozyskiwane są w procesie krakingu i pirolizy frakcji naftowych.
3. STANDARYZACJA
W projekcie kursu wykorzystano następujące GOST:
GOST 2.105 – 95 Ogólne wymagania dotyczące dokumentów tekstowych.
GOST 7.32 – 81 Ogólne wymagania i zasady przygotowywania zajęć i prac dyplomowych.
GOST 2.109 – 73 Podstawowe wymagania rysunku.
GOST 2.104 – 68 Podstawowe napisy na rysunkach.
GOST 2.108 – 68 Specyfikacje.
GOST 2.701 – 84 Schematy, typy, typy, wymagania ogólne.
GOST 2.702 – 75 Zasady wdrażania różnych typów schematów.
GOST 2.721 – 74 Symbole i symbole graficzne na schematach.
GOST 21.108 – 78 Symboliczne i graficzne przedstawienie na rysunkach.
GOST 7.1 – 84 Zasady sporządzania wykazu referencji.
 |
4. WYKAZ WYKORZYSTANYCH BIBLIOGRAFII.
1. Traven V.F. Chemia organiczna: w 2 tomach: podręcznik dla uniwersytetów / V.F. Travena. – M.: NCC Akademkniga, 2005. – 727 s.: il. – Bibliografia: s. 13 704 – 708.
2. Epstein D.A. Ogólna technologia chemiczna: podręcznik dla szkół zawodowych / D.A. Epsteina. – M.: Chemia, – 1979 r. – 312 s.: il.
3. Litwin O.B. Podstawy technologii syntezy kauczuku. / O. Litwin. – M.: Chemia, 1972. – 528 s.: il.
4. Achmetow N.S. Chemia ogólna i nieorganiczna: podręcznik dla uniwersytetów - wyd. 4, poprawione. / N.S. Achmetow. – M.: Szkoła Wyższa, wyd. Akademia Centrum, 2001. – 743 s.: il.
5. Yukelson I.I. Technologia podstawowej syntezy organicznej. / I.I. Yukelsona. – M.: Chemia, -1968. – 820 s.: chory.
6. Paushkin Ya.M., Adelson S.V., Vishnyakova T.P. Technologia syntezy petrochemicznej: część 1: Surowce węglowodorowe i produkty ich utleniania. / Mniam. Pauszkin, S.V. Adelson, T.P. Wiszniakowa. – M.: Chemia, -1973. – 448 s.: chory.
7. Lebiediew N.N. Chemia i technologia podstawowej syntezy organicznej i petrochemicznej: podręcznik dla uczelni wyższych - wyd. 4, poprawione. i dodatkowe / N.N. Lebiediew. – M.: Chemia, -1988. – 592 s.: chory.
8. Płyta N.A., Slivinsky E.V. Podstawy chemii i technologii monomerów: podręcznik. / N.A. Plate, E.V. Śliwinski. – M.: MAIK Nauka / Interperiodika, -2002. – 696 s.: chory.
 |
Wprowadzenie……………………………………………………………………………3
2. Część technologiczna…………………………………………………….
2.1. Podstawy teoretyczne przyjętej metody produkcji……….5
2.2. Charakterystyka surowców i produktów powstałych…………………..9
2.3. Opis schematu technologicznego…………………………………12
2.4. Kalkulacja materiałowa produkcji…………………………….15
2.5. Opis urządzenia i zasada działania urządzenia głównego….20
3. Wnioski dotyczące projektu……………………………………………………….22
4. Standaryzacja……………………………………………………………24
5. Lista referencji………………………………………………………25
6. Specyfikacja……………………………………………………………………………26
7. Załącznik A………………………………………………………27
8. Załącznik B…………………………………………………………………………28
 |
Benzen jest organicznym związkiem chemicznym. Należy do klasy najprostszych węglowodorów aromatycznych. Jest produkowany ze smoły węglowej; po przetworzeniu tworzy bezbarwną ciecz o specyficznym słodkawym zapachu.
Wzór chemiczny – (C6H6,PhH)
Benzen jest dobrze rozpuszczalny w alkoholu i chloroformie. Doskonale rozpuszcza tłuszcze, żywice, woski, siarkę, bitum, gumę, linoleum. Po zapaleniu dymi mocno, a płomień jest jasny.
Toksyczny i rakotwórczy. Ma działanie narkotyczne, hepatotoksyczne i hemotoksyczne.
Używaj na co dzień i w pracy
Benzen stosowany jest w przemyśle chemicznym, gumowym, poligraficznym i farmaceutycznym.
Stosowany do produkcji kauczuków syntetycznych, włókien, gumy i tworzyw sztucznych. Produkuje się z niego farby, lakiery, masy uszczelniające i rozpuszczalniki. Wchodzi w skład benzyny silnikowej i jest ważnym surowcem do produkcji różnych leków.
Z benzenu syntetyzuje się inne produkty: etylobenzen, dietylobenzen, izopropylobenzen, nitrobenzen i anilinę.
Niedawno do paliw silnikowych dodano benzen, ale ze względu na bardziej rygorystyczne przepisy dotyczące ochrony środowiska dodatek ten został zakazany. Nowe normy dopuszczają jego zawartość w paliwie silnikowym do jednego procenta ze względu na jego wysoką toksyczność.
Toksykolodzy stwierdzają benzen w żywności, takiej jak jajka, konserwy mięsne, ryby, orzechy, warzywa i owoce. Dziennie z pożywieniem może przedostać się do organizmu człowieka aż 250 mcg benzenu.
Jak dochodzi do zatrucia?
Do zatrucia benzenem dochodzi przez drogi oddechowe, rzadziej w wyniku spożycia i kontaktu z nieuszkodzoną skórą. Toksyczność benzenu jest bardzo wysoka; przy długotrwałej interakcji może rozwinąć się przewlekłe zatrucie.
Ostre zatrucia zdarzają się rzadko, mogą być związane z wypadkami przy pracy, będącymi następstwem naruszenia przepisów bezpieczeństwa. Dlatego podczas czyszczenia zbiorników z benzenem pracownicy mogą ponieść śmierć w wyniku błyskawicy.
Dostając się do organizmu, benzen może powodować podrażnienie układu nerwowego i głębokie zmiany w szpiku kostnym i krwi. Krótkotrwałe narażenie organizmu na opary benzenu nie powoduje zmian w układzie nerwowym.
W przypadku ostrego zatrucia benzen i jego homologi znajdują się w mózgu, wątrobie, nadnerczach i krwi. W przypadku przewlekłego zatrucia przedostaje się do szpiku kostnego i tkanki tłuszczowej. Jest wydalany w postaci niezmienionej przez płuca.
Objawy ostrego zatrucia benzenem:
- ból głowy;
- zespół efektu narkotykowego;
- zawroty głowy;
- szum w uszach,
- drgawki;
- spadek ciśnienia krwi;
- mały puls;
- drażliwość;
- szybkie męczenie się;
- ogólna słabość;
- słaby sen;
- depresja;
- nudności i wymioty.
W przypadku łagodnych lub wymazanych form zatrucia zmiany w obrazie krwi są ledwo zauważalne.
Jeśli zatrucie benzenem ma umiarkowane nasilenie, oprócz powyższych objawów pojawia się krwawienie z nosa i dziąseł. U kobiet miesiączka ulega skróceniu i występuje obfite krwawienie. Zwykle takim zjawiskom towarzyszy niedokrwistość. Wątroba jest lekko powiększona i bolesna.
W przypadku ciężkiego zatrucia często występują skargi na słaby apetyt, odbijanie i ból w prawym podżebrzu. Błony śluzowe i skóra stają się bardzo blade, a czasami pojawiają się samoistne krwotoki. Wątroba ulega znacznemu powiększeniu i staje się bolesna. Zmniejsza się kwasowość i zdolność trawienia.
Z układu sercowo-naczyniowego może rozpocząć się niedokrwienie mięśnia sercowego, tachykardia i niedociśnienie naczyniowe.
Układ nerwowy reaguje inaczej podczas ciężkiego zatrucia. Czasami pojawiają się objawy nadpobudliwości, w innych przypadkach pojawia się letarg, a odruchy kończyn dolnych zmniejszają się
Bez szybkiego leczenia stopniowo rozwija się białaczka szpikowa i rzadziej białaczka limfatyczna.
Podczas badania szpiku kostnego punktowo wykrywa się obecność procesów zanikowych w szpiku kostnym. W niektórych przypadkach obserwuje się jego całkowitą dewastację.
W przypadku przewlekłego zatrucia, które najczęściej rozwija się w warunkach przemysłowych, pojawiają się zmiany w składzie krwi.
Jeśli Twoje dłonie często mają kontakt z benzenem, skóra staje się sucha, pojawiają się na niej pęknięcia, pęcherze, swędzenie i obrzęk.
Pierwsza pomoc i leczenie
Główną zasadą leczenia i zapobiegania zatruciu benzenem jest natychmiastowe zaprzestanie kontaktu z nim przy pierwszych objawach zatrucia. W przypadku przewlekłego zatrucia benzenem całkowite wyleczenie może nastąpić, jeśli kontakt z benzenem zostanie przerwany w odpowiednim czasie. Jeśli nie zostanie to zrobione, nastąpi ciężkie zatrucie i pomimo różnych metod terapii leczenie będzie nieskuteczne.
Podczas wdychania oparów benzenu lekarze zauważają następujący obraz kliniczny:
następuje pobudzenie, podobne do alkoholu, a następnie pacjent traci przytomność i zapada w śpiączkę. Twarz blednie, zaczynają się drgawki i charakterystyczne drżenie mięśni. Błony śluzowe są czerwone, źrenice rozszerzone. Rytm oddechu zostaje zaburzony, ciśnienie krwi ulega obniżeniu, a tętno wzrasta. Może wystąpić krwawienie z nosa i dziąseł.
W tym przypadku stosuje się preparaty podsiarczynu sodu, siarki i glukozy, które pomagają przyspieszyć proces neutralizacji benzenu i produktów jego utleniania.
W przypadku ostrego zatrucia konieczne jest zapewnienie dopływu świeżego powietrza. Ofiarze podaje się sztuczne oddychanie. W przypadku wymiotów podaje się glukozę dożylnie, w przypadku zaburzeń krążenia podaje się zastrzyki z kofeiną.
Wykonuje się upuszczanie krwi, dożylne wlewy glukozy i leki kardiologiczne. Jeśli pacjent jest zbyt podekscytowany, stosuje się leki bromkowe.
W ciężkich przypadkach z wyraźną niedokrwistością stosuje się leki stymulujące erytropoezę, witaminę B12, kwas foliowy, suplementy żelaza razem z kwasem askorbinowym lub kwasem solnym. Wykonują ułamkowe transfuzje krwi.
Witamina P w połączeniu z kwasem askorbinowym jest bardzo skuteczna. Aby zapobiec rozwojowi zjawisk martwiczych, penicylinę i glukozę podaje się dożylnie.
W przypadku toksycznego zapalenia wątroby powstałego w wyniku przewlekłego zatrucia benzenem podaje się lipokainę, metioninę i cholinę.
Jeśli benzen zostanie przyjęty doustnie, obraz kliniczny jest następujący: pacjent odczuwa nieznośne pieczenie w jamie ustnej i za mostkiem, silny ból brzucha, któremu towarzyszą wymioty, podniecenie, a następnie depresja. Może wystąpić utrata przytomności, drgawki i drżenie mięśni. Oddech początkowo staje się szybki, ale wkrótce zwalnia. Usta pacjenta pachną gorzkimi migdałami. Temperatura gwałtownie spada. Wątroba jest powiększona, wykryto toksyczną hepatopatię.
Przy spożyciu bardzo dużych stężeń benzenu twarz zmienia kolor na niebieski, a błony śluzowe na wiśniowo-czerwony kolor. Osoba traci przytomność niemal natychmiast, a śmierć następuje w ciągu kilku minut. Jeśli śmierć nie nastąpi po ciężkim zatruciu, zdrowie jest znacznie nadszarpnięte, a często po długiej chorobie śmierć nadal następuje.
Jeśli trucizna dostanie się do środka, żołądek przemywa się przez rurkę, do środka wstrzykuje się olej wazelinowy, siarczan sodu, a do żyły wstrzykuje się roztwór tiosiarczanu sodu, roztwór kordiaminy i glukozy oraz kwas askorbinowy. Roztwór kofeiny wstrzykuje się podskórnie.
Roztwór tiaminy, chlorowodorku pirydoksyny i cyjanokobalaminy wstrzykuje się domięśniowo. Aby zapobiec infekcji, przepisuje się antybiotyki. W przypadku krwawienia domięśniowo wstrzykuje się Vicasol.
Jeśli zatrucie jest łagodne, wymagany jest odpoczynek i ciepło.
Zapobieganie
W zakładach produkcyjnych, w których stosowany jest benzen, wymagane są okresowe badania lekarskie wszystkich pracowników mających kontakt z benzenem. W badaniu uczestniczy terapeuta, neurolog i ginekolog – zgodnie ze wskazaniami.
Nie wolno podejmować prac mogących wiązać się z kontaktem z benzenem:
- osoby z organicznymi chorobami ośrodkowego układu nerwowego;
- na wszystkie choroby układu krwionośnego i niedokrwistość wtórną;
- pacjenci z padaczką;
- z ciężkimi stanami nerwicowymi;
- na wszystkie rodzaje skaz krwotocznych;
- na choroby nerek i wątroby.
Zabrania się pracy z benzenem kobietom w ciąży i karmiącym oraz osobom niepełnoletnim.
UZYSKANIE ETYLObenzenu
Etylobenzen do produkcji styrenu otrzymuje się przez alkilowanie benzenu etylenem według reakcji:
Wraz z reakcją główną zachodzi szereg reakcji ubocznych, w których powstają głębiej alkilowane pochodne benzenu: dietylobenzen C6H6(C2H5)2, trietylobenzen C6H6(C2H5)3, tetraetylobenzen C6H6(C2H5)4. Katalizatorem reakcji alkilowania jest złożony związek otrzymywany z chlorku glinu, chlorku etylu, benzenu i alkilobenzenów:
Reakcja alkilowania przebiega według następującego schematu.
Dodatek etylenu do kompleksu katalitycznego:
Reakcja wymiany pomiędzy kompleksem katalitycznym i benzenem z wytworzeniem etylobenzenu:
Chlorek glinu może tworzyć trójskładnikowe kompleksy nie tylko z jednym, ale także z dwoma, trzema itd. rodnikami etylowymi, które w reakcji wymiany z benzenem dają polialkilobenzeny. Dlatego oprócz etylobenzenu mieszanina reakcyjna zawiera dietylobenzen i inne polialkilobenzeny.
Kompleksy mogą wchodzić w reakcje wymiany nie tylko z benzenem, ale także z produktami reakcji, np. z dietylobenzenem, wówczas proces transalkilowania przebiega według następującego schematu:
Ponieważ reakcja transalkilowania zachodzi jednocześnie z alkilowaniem, do alkilatora wraz z benzenem wprowadza się także frakcję polialkilobenzenów wydzieloną z masy reakcyjnej podczas rektyfikacji. W wyniku wszystkich tych reakcji ustala się całkowicie określony, równowagowy skład produktów reakcji, zależny jedynie od stosunku rodników alkilowych i zarodków benzenu w mieszaninie reakcyjnej.
Benzen dostarcza się w ilości odpowiadającej stosunkowi molowemu benzen:etylen = (2,8-3,3):1. Masa reakcyjna powstająca w procesie alkilowania zawiera średnio: 45-55% nieprzereagowanego benzenu, 26-35% etylobenzenu, 4-10% polialkilobenzenu.
Proces technologiczny wytwarzania etylobenzenu składa się z dwóch głównych etapów: alkilowania benzenu etylenem i rektyfikacji masy reakcyjnej.
Alkilowanie benzenu etylenem
Proces alkilowania benzenu etylenem prowadzi się w alkilatorze 1 (rys. 37) w środowisku chlorku etylu w temperaturze 125-135°C i pod ciśnieniem 0,26-0,4 MPa. Do alkilatora wprowadza się: suszony benzen, kompleks katalityczny, frakcję polialkilobenzenową, etylen, recyrkulujący kompleks katalityczny, benzen powrotny.
Ryż. 37.
1 - alkilator, 2,3 - skraplacze, 4 - wymiennik ciepła, 5, 10, 17, 22 - osadniki; 8, 9, 13, 15, 18, 21, 24 - pompy, 7, 12, 14, 20, 23 - zbiorniki; 8, 16 - mieszalniki, 11, 19 - kolumny myjące.
I - benzen, II - etylen; III - chlorek etylu, IV - kompleks katalityczny; V - polialkilobenzeny; VI - zużyty kompleks katalityczny; VII - odpędzanie i absorpcja benzenu, VIII - nadmiar wody; IX – zdmuchy kwaśne, X – zużyty roztwór zasadowy; XI – kondensat; XII – woda zanieczyszczona chemicznie, XIII – masa reakcyjna, XIV – polialkilobenzeny; XV - neutralne zapachy.
W reakcji alkilowania wydziela się ciepło, którego nadmiar jest usuwany przez recyrkulujący kompleks katalityczny poprzez odparowanie benzenu. Benzen z górnej części alkilatora zmieszany ze spalinami kierowany jest do skraplacza 2, chłodzonego wodą. Nieskroplone gazy ze skraplacza 2 kierowane są do skraplacza 3, chłodzone wodą lodową. Przedmuchy za skraplaczem 3 są dostarczane w celu dalszego odzyskiwania oparów benzenu. Kondensat benzenu ze skraplaczy 2 i 3 jest odprowadzany grawitacyjnie w dół alkilatora 1. Z alkilatora 1 masa reakcyjna przez wymiennik ciepła 4, gdzie jest chłodzona wodą do temperatury 40-60 ° C, kierowana jest do osadnika 5 do oddzielenia od krążącego kompleksu katalitycznego. Osadzony kompleks katalityczny z dna osadnika 5 jest pobierany przez pompę 6 i zawracany do alkilatora 1. Aby utrzymać aktywność katalizatora, do linii kompleksu recyrkulacyjnego doprowadza się chlorek etylu. W przypadku spadku aktywności katalizatora zużyty kompleks katalityczny usuwa się w celu rozkładu. Masa reakcyjna z osadnika 5 gromadzona jest w zbiorniku 7, skąd pod wpływem ciśnienia panującego w układzie alkilowania trafia do mieszalnika 8 w celu wymieszania z kwaśną wodą krążącą w układzie rozkładu: osadnik 10 - pompa 9 - mieszalnik 8. Stosunek wody obiegowej dostarczanej do mieszalnika i masy reakcyjnej wynosi (l-2):1. Woda do układu rozkładu dostarczana jest z kolektora 12 za pomocą pompy 13. Masa reakcyjna jest oddzielana od wody w osadniku 10; Dolna warstwa wodna kierowana jest pompą 9 do mieszalnika, a górna warstwa – masa reakcyjna – przepływa grawitacyjnie do kolumny myjącej i do wtórnego przemywania wodą dostarczaną pompą 21 z kolumny myjącej 19. Z kolumny myjącej 11 , masa reakcyjna przepływa grawitacyjnie do zbiornika 14, skąd pompa 15 jest pompowana w celu zobojętnienia do mieszalnika 16. Produkcja katalizatora reakcji etylobenzenu
Dolna warstwa wodna z kolumny płuczącej 11 jest odprowadzana grawitacyjnie do pojemnika 12 i pompowana 13 do mieszalnika 8. Zobojętnianie masy reakcyjnej w mieszalniku 16 przeprowadza się za pomocą 2-10% roztworu wodorotlenku sodu. Stosunek masy reakcyjnej do krążącego roztworu wodorotlenku sodu wynosi 1:1. Oddzielenie masy reakcyjnej od roztworu alkalicznego następuje w osadniku 17, skąd masa reakcyjna grawitacyjnie przepływa do kolumny 19, gdzie jest zmywana od zasady wodnym kondensatem. Dolna warstwa – woda zanieczyszczona chemicznie – jest odprowadzana z kolumny do zbiornika 20 i wypompowywana pompą 21 w celu przemycia masy reakcyjnej do kolumny 11. Masa reakcyjna z górnej części kolumny przepływa grawitacyjnie do osadnika 22, następnie jest zbierany do pojemnika pośredniego 23 i pompowany do magazynu.
Izolacja i oczyszczanie etylobenzenu
Masę reakcyjną otrzymaną w wyniku alkilowania benzenu etylenem ogrzewa się w wymienniku ciepła 1 (rys. 38) pod wpływem ciepła polialkilobenzenów, w wymienniku 2 pod wpływem ciepła kondensatu pary, w wymienniku ciepła 3 w wyniku wymiany ciepła z rektyfikowany etylobenzen i w wymienniku ciepła 4 ze względu na ciepło kondensatu pary i wprowadzany do kolumny 5 w celu oddzielenia nieprzereagowanego benzenu. Opary benzenu ze szczytu kolumny są skraplane w skraplaczu powietrznym 7 i skraplaczu 8 chłodzonym lodowatą wodą. Nieskroplone gazy za skraplaczem 8 przesyłane są do odbioru benzenu. Kondensat – benzen powrotny – zbierany jest w zbiorniku 9, skąd jego część dostarczana jest do kolumny w postaci refluksu, reszta jest przepompowywana przez chłodnię 11 do magazynu.
Ciecz z dołu kolumny 5 jest dostarczana pompą 12 do kolumny 13 w celu otrzymania rektyfikowanego etylobenzenu. Kolumna jest ogrzewana parą przez zewnętrzny bojler 14. Opary rektyfikowanego etylobenzenu ze szczytu kolumny 13 trafiają do skraplacza-parownika 15, gdzie ulegają skropleniu w wyniku odparowania kondensatu pary. Nieskroplone pary etylobenzenu wprowadzane są do skraplacza 16. Powstałe kondensaty gromadzone są w zbiorniku 17, skąd pompa 18 zawraca część z nich do kolumny w postaci refluksu, a reszta przesyłana jest przez wymiennik ciepła 3 do magazynu.
Ciecz z dołu kolumny 13, zawierająca polialkilobenzeny i żywice, jest dostarczana pompą 19 do kolumny 20 w celu oddzielenia polialkilobenzenów od żywicy. Opary polialkilobenzenu ze szczytu kolumny 20 doprowadza się do kondensacji. Kondensat wpływa do zbiornika 24, skąd jego część w postaci refluksu dostarczana jest do kolumny, reszta jest przepompowywana przez wymiennik ciepła 1 do magazynu. Żywica polialkilobenzenowa z dna kolumny 20 dostarczana jest pompą 25 do magazynu lub do wytwórni kopolimerów.
Tryb pracy kolumn instalacji separacji etylobenzenu
