5.4.2. Xlortörəmələrdən aminlərin sintezi prosesinin texnologiyası
Xlortörəmələrinin amonyak və aminlərlə reaksiyasını amonyakın sulu
məhlullarından istifadə etməklə həm maye fazada, həm də susuz amonyakın iştirakı
ilə qaz fazada aparmaq olar.
Prosesin optimal sürətini əldə etmək üçün tələb olunan temperatur
xlortörəmələrinin reaksiya qabiliyyətindən hədsiz çox asılıdır. Alifatik xlortörəmələri
üçün bu temperatur 50 – 150
0
C və xlorbenzol üçün isə 200-210
0
C olur. Reaksiya
kütləsini maye halda saxlamaq üçün təzyiqi artırmaq tələb olunur ki, bu da amonyakın
qatı sulu məhlullarının bu temperaturdakı yüksək təzyiqi altında daha da yüksəlir.
Müxtəlif proseslər üçün təzyiq 0,5-6 MPa arasında dəyişir. Əksər xlortörəmələri
amonyakın sulu məhlullarında həll olmurlar və reaksiya heterogen fazalı mühitdə baş
verir. Bununla əlaqədar olaraq prosesin intensivləşdirilməsi üçün qarışdırma və ya
mayenin
turbulent
rejiminin
ə
ldə
olunması
ilə
reaksiya
kütləsinin
emulsiyalaşdırılmasının böyük əhəmiyyəti vardır. Bu məqsədlə səthi aktiv
maddələrdən istifadə olunması məsləhət görülür.
Aminlərin
xlorlutörəmələrdən
sintezinin
periodik
prosesləri
reaksiya
məhsullarının buxarla qızdırılması və su ilə soyudulması üçün köynəklə təchiz
olunmuş qarışdırıcılı avtoklavda həyata keçirilir.
Fasiləsiz prosesləri isə kiçik diametrli borulu sobalarda aparırlar. Sobanın
borularının diametrinin kiçik olması onun divarının qalınlığının kiçilməsinə səbəb
olur ki, bunun da nəticəsində mayenin turbulent hərəkəti əldə edilir. Reaksiyanın
sonunda ilk öncə təzyiqi azaldırlar. Bu halda artiq olan amonyak buxarlanır və
regenerasiya sisteminə göndərilir. Reaksiya mayesini soyudurlar və qələvi məhlulu ilə
neytrallaşdırırlar. Artıq amonyakı qovub ayırdıqdan sonra neytrallaşdırılmış kütlənin
sonrakı emalı ekstraksiya və rektifikasiya üsulu ilə aparılır.
132
5.4.3. Aminlərin spirtlərdən alınması
Spirtlərin amonyak və aminlərlə reaksiyası ekzotermiki olub praktiki olaraq
dönməyən bir prosesdir.
AlkOH + NH
3
→
AlkNH
2
+ H
2
O .........(5.22)
Metanolun amonyakla reaksiyasının izobar-izotermiki potensialı aşağıdakı
tənliklə ifadə olunur ki, bu da bütün buraxıla bilən temperaturlarda tarazlıq
konstantlarının yüksək qiymətini təmin edir.
∆
G
0
=
−
5600 + 0,9 T ...................(5.23)
Bundan fərqli olaraq fenolların amonyak və aminlərlə reaksiyası dönərdir:
∆
G
0
=
−
3300 + 6,7 T ...................(5.25)
Ə
ksər hallarda amonyak və aminlərlə spirtlər ancaq katalizatorların iştirakı ilə
reaksiyaya girirlər. Metilanilinin anilin və metanoldan alınması üçün sulfat
turşusundan istifadə olunur:
+H
2
SO
4
+CH
3
OH; +H
+
C
6
H
5
−
NH
2
+ CH
3
OH
→
C
6
H
5
−
NH
−
CH
3
→
−
H
2
O
−
H
2
O
→
C
6
H
5
−
N(CH
3
)
2
............(5.26)
Ali spirtlərlə reaksiya çox böyük miqdarda yan məhsulların – sadə efirlər və
olefinlərin alınması ilə gedir. Sənayedə turş xassəli heterogen katalizatorlar çox geniş
tətbiq olunur və bunların iştirakı ilə reaksiya qaz fazada 350-450
0
C temperatur
intervalında aparılır. Daha çox AI
2
O
3
, alyumosilikatlar, alüminium fosfatlar,
ammonium fosfatlar istifadə olunur. Heterogen katalizatorların təsiri spirt
molekulunda olan C
−
O rabitəsini aktivləşdirməkdən ibarət olur.
ArOH + NH
3
ArNH
2
+ H
2
O ...........(5.24)
133
Məlumdur ki, bu katalizatorların iştirakı ilə sadə efirlərin və olefinlərin alınması ilə
gedən spirtlərin dehidratasiya prosesi də baş verir:
Sadə efirlər də amonyak və aminləri alkilləşdirmək qabiliyyətinə malikdir,
lakin olefinlərin əmələ gəlməsi bu halda arzuolunmaz hesab olunur. Bunun qarşısını
almaq üçün amonyakı artıq götürmək lazımdır. Onda əsas alkilləşmə reaksiyası
sürətlənir və dehidratasiya prosesinin sürəti isə azalır. Amonyakın spirtlərlə reaksiyası
da ardıcıl-paralel prosesdir və birli, ikili, üçlü aminlər qarışığının alınması ilə müşayət
olunur:
+ROH +ROH +ROH
NH
3
→
RNH
2
→
R
2
NH
→
R
3
N ..............(5.30)
−
H
2
O
−
H
2
O
−
H
2
O
Bu halda da reaksiyanın ardıcıl mərhələlərinin sürət sabitləri arasındakı nisbət birli
aminlərin alınması üçün əlverişli hesab olunmur, belə ki, amonyak daha zəif əsas və
nükleofil reagentdir. Lakin məlum olmuşdur ki, həmin turşu tipli katalizatorlar, AICI
3
–un təsiri ilə gedən aromatik birləşmələrin perealkilləşmə reaksiyalarında olduğu kimi
alkil qrupunun molekulalararası miqrasiyasına səbəb olur. Məsələn, metilaminin
disproporsionlaşması aşağıdakı tərkibdə qarışığın əmələ gəlməsinə səbəb olur: 33 %
NH
3
, 31 % CH
3
NH
2
, 32 % (CH
3
)
2
NH və 4 % (CH
3
)
3
N; trimetilamin də amonyakla
həmin dörd məhsulu əmələ gətirir. Beləliklə, alkilləşmə məhsullarının tərkibinə güclü
təsir göstərən, aminlərin dönər perealkilləşmə reaksiyası baş verir:
2 ROH ROR + H
2
O ........(
5.28
)
RCH
2
−
CH
2
OH RCH
2
=
CH
2
+ H
2
O .......(
5.29
)
+NH
3
ROH + H
+
RO
+
H
2
→
RN
+
H
3
→
RNH
2
+ H
+
......(
5.27
)
−
H
2
O
2 RNH
2
R
2
NH + NH
3
..........(
5.31
)
2 R
2
NH RNH
2
+ R
3
N ............(
5.32
)
134
Bu halda tarazlıq nisbətləri kinetik rejimə nəzərən birli aminlərin alınması üçün
daha sərfəlidir. Hərçənd ki, praktikada tarazlığı tam əldə etmək mümkün olmur, ona
görə də yenə də amonyakın bir qədər artıq miqdarda götürülməsi onun
regenerasiyasına çəkilən xərci azaldar. Əgər prosesin məqsədli məhsulu ikili aminlər
olarsa, onda birli və üçlü aminləri reaksiyaya qaytarmaqla prosesi istənilən səmtə
yönəltmək olar.
Amonyakın
spirtlərlə
alkilləşmə
reaksiyasında
dehidrogenləşmə
katralizatorlarından da ( məsələn AI
2
O
3
üzərinə hopdurulmuş mis, nikel, kobalt)
istifadə etmək olar. Bu halda reaksiyanın mexanizmi tamamilə başqa cür olur.
Ə
vvəlcə spirtlərin dehidrogenləşməsindən aldehidlər əmələ gəlir, sonra aldehidlərin
amonyakla kondensləşməsi və alınan iminin hidrogenləşməsi prosesi baş verir:
5.4.4. Metilaminlərin spirtlərdən alınması prosesinin texnologiyası
Alçaq molekullu alifatik aminlərin alınmasında əsasən amonyakın spirtlərlə
alkilləşmə prosesindən istifadə olunur.
Metilamin CH
3
NH
2
(kond. temperaturu
−
6,8
0
C), dimetilamin (CH
3
)
2
NH (kond.
temperaturu 7,4
0
C) və trimetilamin (CH
3
)
3
N (kond. temperaturu 3,5
0
C) adi halda
qazşəkilli birləşmələrdir. Etilamin C
2
H
5
NH
2
(qaynama temperaturu 16,5
0
C),
dietilamin (C
2
H
5
)
2
NH (qaynama temperaturu 55,9
0
C) və trietilamin (C
2
H
5
)
3
N
(qaynama temperaturu 89,5
0
C) isə adi şəraitdə maye halda olurlar. Bütün bu
birləşmələr su ilə istənilən nisbətdə qarışırlar, hava ilə partlayış təhlükəli qarışıq
ə
mələ gətirirlər və digər aminlərin əksəriyyəti kimi çox toksikoloji xüsusiyyətlərə
malikdirlər. Metil- və etilaminlər sənayedə spirtlər və amonyakdan alınır. Onlar
mayeli raket mühərriklərində yanacaq kimi və üzvi sintezin bir sıra aralıq
−
H
2
+NH
3
;
−
H
2
O +H
2
RCH
2
OH RCHO RCH=NH RCH
2
NH
2
...(5.33)
135
məhsullarının, o cümlədən dimetilhidrazin, aniondəyişmə qətranları, karbamatlar,
ditiokarbamatlar və digər aminlərin alınmasında tətbiq olunur.
Bu üsulla da müvafiq spirtlərdən propil-, butilaminlər və bir sıra yüksək
homoloqlar alına bilər.
Aminlərin sintezi qaz fazada 380 – 450
0
C temperatur intervalında 2–5 MPa
təzyiq altında aparılır. Prosesi təzyiq altında aparmaqda məqsəd qurğunun
məhsuldarlığını artırmaq, aparatların qabarit ölçülərini kiçiltməkdən və həm də
spirtlərin əlavə hidratasiya prosesinə uğramasının qarşısını almaqdan ibarətdir.
Katalizator kimi bəzən promotor əlavə olunmaqla aktiv AI
2
O
3
və ya alyumosilikatdan
istifadə olunur. Bu halda proses tipik heterogen-katalitik olub bütöv stasionar
katalizator laylı adiabatik reaktorlarda aparılır. Amonyak və spirtin mol nisbəti
≈
4:1
həddində götürülür. Artiq qalan amonyakın, çevrilməyən spirtin və sadə efirin
resirkulyasiyası da həyata keçirilir.
Metilaminlərin istehsalı prosesinin texnoloji sxemi şəkil 5.4.-də göstərilmişdir.
Təzə metanol, amonyak və resirkulyat 1 qarışdırıcısında 2-5 MPa təzyiq altında
qarışdırılaraq 2 istidəyişdiricisinə verilir. Burada qarışıq qaynar reaksiya qazlarının
istiliyi hesabına qızdırılır və buxarlandırılaraq 3 reaktoruna göndərilir. 3 reaktorunda
amonyakın spirtlərlə alkilləşmə prosesi baş verir və metanın tam konversiyası ilə
aminlər əmələ gəlir. 3 reaktorundan çıxan qaynar qazlar öz istiliyini 2
istidəyişdiricisində ilkin qarışığa verərək soyudulur və sonrakı emala göndərilir.
Alınan məhsulları çoxmərhələli rektifikasiya yolu ilə ayırırlar; hər bir
mərhələdə suyun soyudulması yolu ilə fleqma əmələ gətirməyə imkan verən
təzyiqdən istifadə edilir. 4 kalonunda əvvəlcə resirkulyasiyaya gedən daha uçucu
amonyak qovulur. 4 kalonunun kub qalığı isə su ilə ekstraktiv distillə prosesinə düçar
edilmək üçün 5 kalonuna verilir (suyun iştirakı ilə trimetilaminin nisbi uçuculuğu
digər aminlərə nəzərən daha yüksək olur). Bu halda qovulan trimetilaminin əsas
hissəsi resirkulyasiyaya, diğər hissəsi isə əmtəə məhsulu kimi anbara göndərilir. Digər
iki amin – metilamin və dimetilaminin qaynama temperaturları bir-birindən çox
136
fərqlənir (
−
6,8
0
C və 7,4
0
C) və odur ki, onları adi rektifikasiya yolu ilə 6
(monometilamin) və 7 kalonunda (dimetilamin) ayırmaq mümkündür. 6 və 7
kalonunun yuxarısından müvafiq olaraq monometilamin və dimetilaminin bir hissəsi
resirkulyasiyaya , digər hissəsi isə hazır məhsul kimi anbara göndərilir. 8 rektifikasiya
kalonunda isə çirkli suyun tərkibindən çevrilməyən metanol ayrılaraq yenidən
reaksiya prosesinə qaytarılır. Bütün itkiləri nəzərə almaqla cəmi aminlərin çıxımı
95 % -ə çatır.
Etilaminlərin sintezində də ilkin qarışığın hazırlanması və reaksiya qovşağı
analoji olaraq metilaminlərin alınması prosesinin texnoloji sxemində olduğu kimi
yerinə yetirilir.
137
İ
STİFADƏ OLUNAN ƏDƏBİYYATLAR
1. M.
İ
.Rüst
ə
mov,
V.M.Abbasov,
A.M.M
ə
h
ə
rr
ə
mov,
N.
Ə
.S
ə
limova,
Z.C.Seyidov, M.M.Abbasov “
Ə
sas üzvi v
ə
neft kimya sintezi” d
ə
rslik, Bakı,
“Bakı” n
əş
riyyatı, 2003-cü il, 265 s
ə
h.
2. Calal Mahmudov “
İ
stehsal sah
ə
l
ə
rinin texnologiyası v
ə
s
ə
naye ekologiyası”
D
ə
rs v
ə
saiti, “Adilo
ğ
lu n
əş
riyyatı”, Bakı, 2001-ci il, 237 s.
3. «
Новые
процессы
органического
синтеза
»
Под
ред
.
Черных
С
.
П
.,
Москва
«
Химия
» 1989, 331
с
.
4.
Адельсон
С
.
В
.,
Вишнякова
Т
.
П
.,
Паушкин
Я
.
М
.
Технология
нефтехимического
синтеза
.»
М
.,
Химия
, 1985, 607
с
.
5.
Мухина
Т
.
Н
.,
Барабанов
Н
.
Л
.,
Бабаш
С
.
Е
.
и
др
.
Пиролиз
углеводородного
сырья
.
М
.
Химия
, 1987, 239
с
.
6.
Тимофеев
В
.
С
.,
Серафимов
Л
.
А
.
Принципы
технологии
основного
органического
и
нефтехимического
синтеза
:
Учеб
.
Пособие
для
вузов
.
Москва
. «
Высшая
школа
» 2003.536
с
.
7.
Тимофеев
В
.
С
,
Львов
С
.
В
.
Серафимов
«T
ехнология
основного
органического
синтеза
.» -
М
,:
МИТХТ
им
.
М
.
В
.
Ломоносова
, 1981, 94
с
.
Москва
, «
высшая
школа
», 2003
г
. 536
с
.
8.
Ганкин
В
.
Ю
.,
Гуревич
Г
.
С
. «
Технология
оксосинтеза
.»
Л
.: «
Химия
»,
1981. 269
с
.
9.
Кафаров
В
.
В
.
«
Принципы
создания
безотходных
химических
производств
.»
М
,: «
Химия
», 1982, 288
с
.
10.
Серафимов
Л
.
А
.,
Тимофеев
В
.
С
.,
Писаренко
Ю
.
А
.,
Солохин
А
.
В
.
«T
ехнология
основного
органического
синтеза
.» -
М
,:
Химия
, 1993,
416
с
.
138
11.
Фальве
Ю
. «
Синтезы
на
основе
окиси
углерода
:
Пер
.
с
нем
./
Под
ред
.
Н
.
С
.
Имянитова
.-
Л
,:
Химия
, 1971, 216
с
.
12.
ХайловВ
.
С
.,
Брандт
Б
.
Б
.
Введение
в
технологию
основного
органического
синтеза
.» -
Л
,:
Химия
, 1969, 555
с
.
13.
Черный
И
.
Р
.
Производство
мономеров
и
сырья
для
нефтехимического
синтеза
.
М
,:
Химия
, 1973, 264
с
.
14.
Лебедев
Н
.
Н
. «
Химия
и
технология
основного
органического
и
нефтехимического
синтеза
»
М
,:
Химия
, 1981, 608
с
.
Dostları ilə paylaş: |