Спирттер-көмірсутектердің туындылары метанолдың өнеркәсіптік синтезі

ІІ Спирттер-көмірсутектердің туындылары метанолдың өнеркәсіптік синтезі
2.1. Спирттер мен көмірсутектер арасындағы генетикалық байланыс. Спирттерді көмірсутектерді гидроксильді туындылары ретінде қарастыруға болатынын жоғарыда байқадық. Оларды құрамында көміртегі мен сутегінен басқа оттегі де болатындықтан, жарым-жартылай тотыққан көмірсутектер ретінде де қарастыруға болады.
Көмірсутектердің молекуласындағы сутегі атомының орнына гидроксил тобын тікелей қою немесе оның молекула құрамына оттегі атомын тікелей енгізу едәуір қиын. Бұл көмірсутектің галоген туындылары арқылы оңай іске асырылады.
Мысалы, этаннан этил спиртін алу үшін әуелі бромэтан алуға болады:
С2Н6+Br2-C2H5Br+HBr
Сонан соң сілтілсі бар суды қосып, қыздыру арқылы бромэтанды спиртке айналдыру қажет:
C2H5Br+HOH-C2H5OH+HBr

Мұнан сілті осылайша метаннан бромсутегі нейтралдап, оның спиртпен реакцияласуына жол бермеу үшін, яғни химиялық тепе-теңдікті қажетті өнімнің түзілуі бағытына қарай жылжыту үшін керек.
Осы әдіспен метаннан метил спиртін де алуға болады:
CH4-CH3Br-CH3OH
Спирт алудың бұл әдісінің маңызы жоқ, ол тек лаборатория жағдайларында ғана қолданылады. Дегенмен бұл әдіс теориялық жағынан маңызды, өйткені ол көмірсутектердің көмірсутек галоген туындыларының және спирттердің араларында генетикалық тығыз байланыс бар екенін көрсетеді.
Спирттер қанықпаған көмірсутектермен де генетикалық байланысты. Қанықпаған көмірсутектер-осы замандағы органикалық синтездің қолға оңай түсетін шикізаты болғандықтан, олар өнеркәсіпте спирт алуға жиі пайдаланылады. Мысалы, этиленді гидраттаған кезде этанол алынады:
CH2=CH2+H2O-CH3-CH2-OH

Рекациясы -280-300° С температура кезінде 7-8 мПА қысымда катализатор ретінде ортафосфор қышқылының қатысымен жүреді.
Метанолдың өнеркәсіптік синтезі. Сірә метил спирті қанықпаған көмірсутекті гидраттау арқылы алынбайтын болса керек. Неліктен Оны көміртегі оксиді мен сутегі қоспасынан құралған синтез-газдан алады. Синтез газды жоғары температурада метан менсу буын өзара әрекеттесу арқылы алынатыны бұрыннан мәлім. Осы реакцияның құрыңдар.
Метил спиртін синтез-газдан мына реакция бойынша алады:
CO+2H2-CH3OH+Q
Бұл синтезді өнеркәсіпте жүзеге асырудың ең қолайлы жағдайларын анықтап көрейік.
Реакция мына көлемінің азайған жағына қарай жүреді, сондықтан тепе-теңдіктің қажетті өнім түзілетін жарыққа қарай ығысуына қысымның артуы жәрдемдеседі. Реакция жеткілікті жылдамдықта жүруі үшін катализатор және жоғары температура керек. Алайда экзотермиялық реакция болғандықтан өте күшті қыздырудан жылу сіңіре жүретін реакцияның жылдамдығы артады, яғни түзілген спирттің ыдырауынан тепе-теңдік кері бағытқа қарай ығысады. Осы факторлардың барлығын ескере отырып, спиртті өнеркәсіптік синтездеудің мынадай ең қолайлы жағдайлары анықталады: 250-300 °С температурада 10мПА қысым, катализатор қолдану.
Реакция қайтымды болғандықтан, бастапқы заттар реактор арқылы өткен кезде толық әрекеттеспейді. Оларды тиімді пайдалану үшін сірә реакция өнімінен түзілген спиртті және әрекеттеспеген газды қайтадан реакторға бағыттау қажеттігі туады, яғни циркуляциялы процесс жасау қажет. Экзотермиялық реакциядан шығарылатын өнімнің энергиялық шығыны тиімді болуы үшін синтезге жұмсалатын газды қыздыруға пайдаланған жөн.
Процестің ғылыми негізін айқындап алған соң оның технологиясын қарастыруға болады.

39 сурет Метанолды өнеркәсіпте алудың схемасы:
1-турбокомпрессор; 2-жылу алмастырғыш; 3-синтез колоннасы; 4-конденсатор суытқыш; 5-сепаратор; 6-метанол жинағыш;
Компрессор синтез-газды қысып, әрекеттеспеген газға араластырады да жылуалмастырғышқа қарай бағыттайды, онда газ қоспасы шығып кеткен газдың температурасына дейін қыздырады. Газ қоспасы одан әрі синтез колоннасын барып, көзделген процесс жүзеге асады. Синтез колоннасына шыққан реакция өнімдері жылуалмастырғышқа барып, синтезделіп, жатқан газ қоспасын қыздырады, одан соң салқындатқыш конденсатор арқылы өтіп, циркуляциялы компрессор оны технологиялық процеске қайтарады.
Синтез колоннасы әр түрлі конструкциялы болып келеді: көбінесе аммиак синтездейтін колонна құрылысына ұқсас түрі қолданылады. Аммиак және метил спирт синтезінің технологиялық схемаларында ұқсастықтар көп. Осы ортақ белгілерді табыңдар.
Алайда процестердің жүзеге асуында айтарлықтай айырмашылықтар бар. Метил спиртін синтездеген кезде аммиактан өзгеше қосалқы реакциялар жүреді; соның нәтижесінде көптеген қосымша өнімдер: молекулалық массасы үлкен диметил спирттері және басқа эфирлер, көмірсутектер және т.б. түзілуі мүмкін. Бұл катализаторларды іріктеп алуға ерекше жоғары талап қояды. Мұнда селективті катализаторлар қажет, олар көзделген реакцияларды тездетіп, басқа мүмкіндігі бар процестерді бөгейді. Мырыш, хром, мыс, оксидтерінің қасиеттері дәл осындай болады. Уважаемый пользователь полный текст материала вы можете смотреть в скачиваемом файле. На этой странице приведен только краткий обзор материала на тему Спирттер-көмірсутектердің туындылары метанолдың өнеркәсіптік синтезі реферат.