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

84469. ВОДНОДИСПЕРСИОННЫЕ ЛАКИ 46.83 KB
  Сразу после нанесения лака на печатный оттиск частицы полимера растворенные в водной суспензии при испарении воды выпадают на поверхности основы и абсорбируются бумагой. Поэтому перед нанесением на оттиски температуру лака необходимо довести до комнатной чтобы обеспечить его хорошую адгезию к основе. Температура воднодисперсионных лаков ниже указанной может отрицательно сказаться на смачиваемости поверхности и привести к снижению адгезии лака. При двустороннем лакировании печатных оттисков воднодисперсионными лаками рекомендуется соблюдать...
84470. УФ-ЛАКИРОВАНИЕ В ПОЛИГРАФИИ 121.57 KB
  Преимущества технологии УФлака состоят в следующем: ярко выраженный декоративный эффект; повышенная стойкость к истиранию; повышенная химическая стойкость; хорошая адгезия к большинству субстратов; мгновенное высыхание К недостаткам технологии УФлакирования можно отнести следующее: УФлаки агрессивны; при работе УФламп выделяется озон; технология требует специального оборудования; лаковая пленка сохраняет запах за исключением лаков катионной полимеризации. Их применяют для изготовления упаковки с использованием...
84471. УФ-ЛАКИРОВАНИЕ «В ЛИНИЮ» ПО ТРАДИЦИОННЫМ ОФСЕТНЫМ КРАСКАМ: ОСОБЕННОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ 44.64 KB
  На первый взгляд вариант выглядит очень привлекательно: нет нужды использовать дорогие и сложные в работе УФотверждаемые краски отсутствует экономия лишний прогон для нанесения УФлака. Оборудование и принцип Для реализации технологии требуется листовая офсетная машина с двумя лакировальными модулями. Стандартная комплектация включает: необходимое количество красочных секций часто с промежуточным одним или двумя модулями ИК сушки; модуль ИКсушки после красочных секций; лакировальную секцию для нанесения грунтовочного...
84472. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЛАКИ В ПОЛИГРАФИИ 38.36 KB
  Наибольшее распространение получили лаки придающие оттиску особые физикохимические свойства в том числе повышенную стойкость к какимлибо разрушающим факторам: воздействию света высоких и низких температур влаги различных химических реагентов абразивных материалов и т. В рамках этой группы специальных лаков следует отдельно рассмотреть так называемые барьерные лаки. Барьерные лаки позволяют получить эти свойства при нанесении на оборотную сторону картона.
84473. ПОСЛЕПЕЧАТНЫЕ ОТДЕЛОЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ 41.66 KB
  Бывает в этот момент выясняется что завершить исполнение заказа невозможно: заготовка не склеивается на ней появляются разрывы или краска смазывается с бумаги вариантов может быть много. Название технологии говорит само за себя: при скреплении корешка книжного блока и вставке в обложку используются только клеи и не происходит шитьё нитками или проволокой. В данном способе обычно используются клеирасплавы реже на водной основе. Необходимо отметить что эти клеи могут различаться жёсткостью плёнки открытым временем схватывания...
84474. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА В ПОЛИГРАФИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 48.95 KB
  Наиболее популярный вискозиметр Brookfield ISO 2555 известен также Conne nd Plte ISO 2884 STM 4287 KrebsStormer STM D 562 Hoppler. Её аналоги: DIN 4 DIN 5321187 и UNE ISO DIN 2431. Для густых красок используется вискозиметр падающего стержня ISO 126441996.
84475. АДГЕЗИЯ В ПОЛИГРАФИИ 286.49 KB
  Технолог вместе с печатниками экспериментируют с настройками машины и различными лаками пытаясь добиться необходимой адгезии и спасти тираж. Рисунок 1 Рисунок 2 Плохая адгезия лак Прибор для измерения адгезии К сожалению часто бывает непонятно почему же он не держится Все кто занимается УФлакированием сталкиваются с проблемой адгезии УФлака рис. В процессе лакирования печатник должен контролировать адгезию УФлака тестом на скотч и тестом на ноготь. Недостаточное высыхание лака Если между слоем высохшего лака и подложкой окажется...
84476. АНТИКРИЗИСНЫЕ ГРУНТЫ ДЛЯ УФ-ПЕЧАТИ ПО ПЛЁНКАМ И МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫМ ОСНОВАМ 457.58 KB
  Причина возникшей проблемы была связана с необходимостью использовать более дешевые запечатываемые материалы не прошедшие специальной обработки для УФпечати. Современные машины для флексографской печати УФкрасками редко оснащены секцией для нанесения грунта на основе растворителей поэтому типографии вынуждены наносить сольвентное покрытие на плёнку отдельно. Появление эффективных УФгрунтов решило бы много проблем благодаря возможности печати в линию на стандартном оборудовании.
84477. ЗАКОНОДАТЕЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ВЫБОРА РАСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПЕЧАТИ УПАКОВКИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 46.7 KB
  Например практически каждый год пополняется список запрещенных веществ попадающих в пищевые продукты из упаковки. Часть заказчиков пищевой упаковки выдвигает свои особые требования которые могут быть более жесткими чем обычные например как это до недавнего времени делала копания Nestle. В то же время потребители упаковки заинтересованы в максимальном снижении цены на упаковку поэтому перед производителем упаковки стоит нелегкая задача создать минимальный по цене продукт соответствующий всем требованиям и при этом остаться в прибыли.