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

8 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

42552. Параллельные и распределённые вычисления 97.5 KB
  Разделить пакет из лабораторной работы № 2 на четыре пакета, поместив в первый пакет реализацию функций Func1 и типа Vector, во второй – реализацию функции Func2 и тип Matrix, в третий – реализацию функции Func3, а в последний - реализацию дополнительных процедур ввода-вывода Vector_Input, Vector_Output, Matrix_Input, Matrix_Output). Установить между пакетами отношения иерархии, выбрав первый пакет в качестве р о д и т е л ь с к о г о , а остальные пакеты реализовав через д о ч е р н и е модули ( п р и в а т н ы е и п у б л и ч н ы е).
42553. Швидке сортування 31 KB
  Завдання: розробити програму, що забезпечує сортування вхідного файлу методом швидкого сортування. Вхідний файл містить в собі двовимірний масив чисел цілого типу, всі елементи якого слід відсортувати за зростанням, причому зробити це окремо в кожному рядку.
42554. Создание фоновых рисунков, графических изображений, gif-анимаций, звуковых (mid или wav) файлов видеоклипов (avi или mpg), бегущих строк 29.5 KB
  Вставка рисунка в документ: img src= my. Если рисунок находится в поддиректории то ссылка на него будет выглядеть так: img src= my my.jpg Если рисунок лежит на уровень выше а документ находится в поддиректории то ссылка на неё будет такой: img src= .jpg Если картинка лежит на другом сайте то путь прописывается полностью: img src= http: www.
42555. Вибір типу та визначення необхідної кількості первинних засобів пожежогасіння 1.93 MB
  Визначити необхідну кількість та вибрати тип вогнегасників для оснащення приміщень в залежності від їх призначення розміру категорії за вибухопожежною та пожежною небезпекою класу очікуваної пожежної та інших умов. Головним критерієм вибору виду вогнегасників є величина можливого осередку пожежі.Визначаємо рекомендований тип вогнегасників.Визначаємо кількість вогнегасників.
42556. Организация текста внутри HTML-документов с помощью списков 87.5 KB
  Пунктами списка могут быть как элементы уровня текста так и элементы уровня блока за исключением заголовков H1H6 и элементов DDRESS. Пунктами списка могут быть также другие списки. UL ненумерованные списки Для создания ненумерованного списка используется элемент UL. Для этого элемента обязательны открывающий и закрывающий теги которые обеспечивают перевод строки до и после списка отделяя список от остального текста.
42557. Інструкції з охорони праці, що діють на підприємстві 84 KB
  Інструкції з охорони праці попереджують дію на працівників на робочих місцях небезпечних та шкідливих виробничих факторів, ліквідують умови, при яких вони можуть діяти на людей, а також зменшують ризик можливих небезпечних дій самих працівників. Призначення інструкцій з охорони праці полягає в тому, щоб вказати працівнику, в якому порядку необхідно виконувати технологічні операції та інші виробничі дії, щоб забезпечити власну безпеку, безпеку інших людей, безаварійну експлуатацію обладнання та зменшити вплив небезпечних та шкідливих виробничих факторів на конкретних робочих місцях.
42560. Оплата труда работников предприятия и пути ее совершенствования на примере предприятия ЗАО «ЭпиЭл» 548.5 KB
  Исследовать теоретические аспекты экономико-правового регулирования оплаты труда на предприятиях; Проанализировать существующую систему организации оплаты труда на ЗАО «ЭпиЭл» Разработать мероприятия, направленные на повышение эффективности организации оплаты труда на предприятии.