30323

Физико-химические основы технологических процессов

Доклад

Иностранные языки, филология и лингвистика

Физикохимические основы технологических процессов Этилбензол на нефтехимических предприятиях Украины и в ведущих капиталистических странах получают по каталитической реакции алкилирования бензола этиленом: С6Н6 С2Н4→С6Н5СН2СН3 2 Реакция алкилирования бензола этиленом можно классифицировать как: по зоне протекания химической реакции гетерогенная ; по использованию в ходе реакции катализатора...

Русский

2013-08-24

59.5 KB

9 чел.

1.1.2.Физико-химические основы технологических процессов

Этилбензол на нефтехимических предприятиях Украины и в ведущих капиталистических странах получают по каталитической реакции алкилирования бензола этиленом:

                                       С6Н6 + С2Н4→С6Н5СН2-СН3                                   …(2)

Реакция алкилирования бензола этиленом можно классифицировать как:

-по зоне протекания химической реакции- гетерогенная ;

-по использованию в ходе реакции катализатора- гетеро-каталитическая;

-по характеру протекания- простая;

-по механизму протекания- электрофильного замещения;

-по физическим параметрам проведения- высокотемпературная, осуществляемая при среднем давлении;

-по тепловому эффекту- экзотермическая.

  Побочными продуктами этой реакции являются полиэтилбензолы, от которых целевой товар отделяют при помощи дистилляции:

                                 С6Н6 + 2СН2=СН2→С6Н42Н5)2                            …  (3)

                               С6Н6 + 3СН2=СН2→С6Н32Н5)3                                …(4)

Зависимость скорости реакции  представлена в следующем виде:

            r=d[ArR]/dτ= k1 k2[ArH][R+][B]/ (k-1+ k2[B])                             …(5)

Скорость алкилирования зависит от многих факторов, следовательно, возможны различные предельные случаи:

  •  Распад σ-комплексана исходные компоненты протекает значительномедленнее, чем отрыв протона; тогда k2[B]>>k-1 и величиной  k-1 в знаменателе можно пренебречь. В этом случае выражение 4  преобразуется в    r=[ArH][R+][B], т.е. реакция имеет второй порядок и концентрация основания не влияет на ее скорость.
  •  Если  k-1>> k2[B], то r=( k1 k2/ k-1) [ArH][R+][B],т.е. реакция имеет третий порядок и ее скорость зависит от концентрации основания.
  •  Если k-1 k2[B] >k1, то скорость реакции описывается выражением 4 и нелинейно зависит от концентрации основания.
  •  Если k1k-1> k2[B], то скорость реакции зависит от  концентрации основания и находящегося в избытке исходного реагента.

   Алкилирование этиленом протекает в присутствии безводного HCl с образованием активного комплекса:

                                 …(6)

Механизм реакции алкилирования предполагает, что сначала алкилгалогенид и катализатор образуют реагент (быстрая стадия), представляющий собой комплекс с переносом заряда (I) или ионную пару (II), который затем реагирует с ареном (медленная стадия), давая соединение III; перенос протона к растворителю приводит к продукту реакции. При проведении процесса без растворителя или в слабоосновном растворителе III - конечный продукт алкилирования, он распадается лишь при разложении реакционной массы:

…(7)

   При алкилировании в качестве катализаторов используют кислоты Льюиса, протонные кислоты, кислотные оксиды, а также катионообменные смолы.

 В промышленности в качестве катализатора чаще всего используется А1С13, это объясняется тем, что последний позволяет проводить реакции алкилирования и диспропорционирования при низких температурах с высокими скоростями по отдельным стадиям. При этом процесс реализуется при использовании прочих технологических схем, в должной мере отработан и допускает создание агрегатов большой единичной мощности.           Процесс алкилирования бензола олефинами, катализируемый комплексом на основе А1С1з является жидкофазным и протекает с выделением тепла.

         Хлорид алюминия в твердом виде практически не растворим в углеводородах и слабо катализирует реакцию. Однако по мере выделения НС1 хлорид алюминия начинает превращаться в темное жидкое вещество, также не растворимое в избытке углеводорода. Этот комплекс Густавсона обладает высокой каталитической активностью, и реакция постепенно ускоряется. Его можно приготовить, пропуская НС1 при нагревании через суспензию А1С1з в ароматическом углеводороде. Комплекс представляет собой соединение А1С1з и НС1 с 1—6 молекулами ароматического углеводорода, одна из которых находится в особом структурном состоянии положительно заряженного иона (σ-комплекс), а остальные образуют сольватную оболочку А12С17.

В настоящее время известны следующие гетерогенные катализаторы алкилирования бензола пропиленом: фосфорнокислотный, катализаторы на основе оксидов и солей металлов, оксиды, модифицированные ВРз, аморфные алюмосиликаты, цеолиты и катеониты.

                               ВF3* Н2О↔Н+[ ВF3ОН]¯                                               …(8)

При использование ВF3 не наблюдается промежуточных π- и σ-комплексов. При взаимодействии с олефинами образуются эфироподобные комплексы:         

                                                                                     σ+        σ-

                              ВF3 ·Н2О↔ Н+[ ВF3ОН]¯→СН3−СН…   ВF3ОН     …(9)

                                                                              СН3

Процесс с Н2SО4 и НF3 проводят в жидкой фазе при 10—40°С и 0,1—1,0 МПа. Образование комплексов и механизм реакции в присутствии Н2SО4 протекает следующим образом:

                СН2=СН2 + Н2SО4 →[ −СН3−СН2 ]+ + НSО4¯       …(10)

                 С6Н6 + НSО4¯ →[ С6Н5]¯ + Н2SО4                                      …(11)

                    [ С6Н5]¯ + [ −СН3−СН2 ]+ С6Н5С2Н5                        …(12)

Таким образом реакция алкилирования протекает по сложному многомаршрутному механизму.

Образование комплексов при реакции алкилирования ароматических углеводородов олефинами в присутствии сильных протонсодержащих кислот может быть представлено в упрощенном виде следующим образом:

         2Н3Р04→ Н2Р04 + Н4Р04 +                                  … (13)

        С2Н4 + Н4Р04۬ С2Н5 + + Н3Р04                             …(14)

       С6Н6 + С2Н5 + → С6Н5С2Н5  +                         …(15)

       Н2Р04¯ +Н۬Н3Р04                                                                         …(16)

Процесс с Н3Р04 проходит в газовой фазе при 225—275°С и 2—6 МПа, с алюмосиликатами и цеолитами — в жидкой или газовой фазе при 200—400°С и таком же давлении. Твердый фосфорно-кислотный катализатор имел одно время широкое распространение при алкилировании. Теперь же все большее внимание уделяется гетерогенным катализаторам (ВF3), что обеспечивает большую селективность по целевому продукту и уменьшение выброса вредных веществ.

  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25569. Возникновение ассоциативной психологии 33.5 KB
  Он определял ассоциации как неверные ненадежные способы комбинирования простых идей случайные и пассивные связи. Это основа возникновения идей и произвольных движений. Всем этим ассоциациям соответствуют ассоциированные дрожания нервных волокон для ощущений и движений или вибрации мозгового вещества для осознаваемых идей и сложных психических процессов. Все они различные виды ассоциаций ощущений или идей.
25570. Пуск асинхронных двигателей, имеющих мощность, соизмеримую с мощностью источника питания 1.31 MB
  Выбор допустимой пусковой мощности асинхронного двигателя производится следующим образом. средние значения КПД и коэффициента мощности самозапускаемых двигателей; Если предположить что напряжение на сборных шинах равно U = 105 UH действительно напряжение на шинах 400 В вместо 380 В то напряжение на шинах в момент пуска будет равно: где суммарная мощность самозапускаемых двигателей. Дефицит активной мощности в энергосистеме обуславливает снижение частоты. Обычно одновременно с появлением дефицита активной мощности в энергосистеме...
25571. екарт и формирование французского материализма в XVIII в 32.5 KB
  Все свойства живой природы продукты развития материи. Человек совершеннейшая часть природы. Законы природы распространяются на внутренний мир человека. Все обусловлено законами природы природный детерминизм Социальный детерминизм: К.
25572. Социологическое направление во французской философии и психологии в XIX веке 34.5 KB
  Обычаи моральные и юридические нормы представляют общественную силу господствующую над сознанием каждого отдельного человека. В двойственности заключается отличие человека от животных: у них нет общественного опыта. Они отражают различные стороны общественной жизни и называются коллективными представлениями: закрепляются в языке; обладают всеобщностью и необходимостью; являются продуктом длительного развития; создаются обществом а не личностью; оказывают принудительное воздействие на человека; они аффективно окрашены и принимаются...
25573. Радищев: о человеке, смертности и бессмертии 29.5 KB
  Радищев: о человеке смертности и бессмертии Украинский мыслитель Г. Радищев. Радищев ссылается на труды Гоббса Декарта Спинозы Пристли Локка французских материалистов опирается на знания по медицине но не меньше чем его материалистические взгляды его психологию определяла гуманистическая этика. Полемизируя с дуализмом Декарта Радищев отрицал существование души как самостоятельной субстанции.
25574. Н. Г. Чернышевский (1828 – 1889 ) о предмете и методах психологии 26 KB
  Чернышевский 1828 1889 о предмете и методах психологии Был сподвижником Добролюбова. Один из первых материалистов в России поставил вопрос о предмете задачах и методах научной психологии. Отсюда выводит главную задачу психологии: выяснение причин и законов протекания психических явлений. Причины и психические закономерности которые должны составить предмет психологии: Зависимость человеческой психики от внешнего мира от физиологических процессов протекающих в телесных органах органы чувств мозг НС.
25575. Основные направления в развитии психологии внутри естествознания 26 KB
  Важнейшей естественнонаучной основой психологии является физиология и поэтому прежде всего от ее состояния зависели судьбы психологии. Отдельные специальные области физиологии развились настолько что они вплотную подошли к экспериментальной разработке проблем издавна относящихся к ведению психологии: нервномышечная физиология физиология органов чувств анатомия и физиология ГМ Наряду с ними проникновению экспериментального метода в психологию способствовали астрономия физическая оптика и акустика биология психиатрия.
25576. Оформление психометрии как экспериментальной области измерения времени психических реакций 28.5 KB
  В результате установил что большее время занимают психофизиологические процессы на уровне высших отделов ЦНС тогда как в периферических частях скорость протекания нервных процессов подвержена меньшим изменениям под влиянием воздействующих факторов. В работах Экснера проблема личного уравнения всё более выступала как физиологическая поэтому он предложил заменить название на время реакции. Этот временной интервал носил предварительный и приблизительный характер точное время осталось не установленным. С помощью этого эксперимента он...
25577. Создание Фехнером психофизики 29.5 KB
  В центре его интересов оказался давно установленный рядом наблюдателей факт различий между ощущениями в зависимости от того какова первоначальная величина вызывающих их раздражителей. Занявшись изучением того как изменяются ощущения различных модальностей опыты ставились над ощущениями которые возникают при взвешивании предметов различной тяжести при восприятии предметов на расстоянии при вариациях в их освещенности и т.Вебер который ввел понятие об едва заметном различии между ощущениями. В тех случаях когда минимальный прирост...