Organik sintez mahsulotlari texnologiyasi fanining labaratoriya mashgʻuloti uchun qoʻllanishi

Metil spirtining sintezi.

Metil spirti (metanol, SN₃ON) – kullab maxsulotlar olish uchun muxim birikma xisoblanadi. (1-rasm) Toza xolda metanol erituvchi va motor ekilgisi sonini oshiruvchi reagent sifatida kullanadi. U rangsiz suyuklik bulib, molekulyar ogirligi 32 ρ = 793 kg/m³ (20⁰S) kaynash temperaturasi 64,8⁰S (337,8K).

Suyuklanish temperaturasi – 97,8 ⁰S (175,2K)/ (kg*K)
Urtacha solishtirma issiklik sigimi 2,516 kDj

Metanol buglarining xavo Bilan xosil kilgan arashmasining portlash chegarasi 5,5 – 36,5% (xajm usulida)

1-rasm. Organik sintezda metanolning kullanilishi.

A kril kislotaning Formaldegid Dimetil sulfat metil efiri

t etrametil kurgoshin
M etilamin
Ingibitorlar
D imetilforilamid
Laklar
Metilatsetat
Bueklar
Dimetil tereftalat
Antifriz
Metanol sintezi uchun xom ashe sifatida SO va N₂ olinadi. Metil spirtining sintezi fizik-kimeviy sharoitlari jixatidan, xamda texnolik kurilmalari ammiak sinteziga uxshashdir. Jaraen yukori temperatura va bosim ostida katalizator ishtirokida olib boriladi. Maxsulot chikishi juda kam bulgani uchun jaraen siklik ravishda olib boriladi. Bitta siklning chikishi 4%.
Jaraen 620-680 K 20-30 mPa da, xajmiy tezligi V=35000/40000 soat^-1 sinkxromli katalizator (ZnO+Cr₂O₃) ishtirokida olib boriladi, eki 490-570 K 5-10 mPa va V=8000/10000_s^-1 past xaroratli mistutuvchi katalizator (CuO+ZnO+Al₂O₃ eki CuO+ZnO+Cr₂O₃) ishtirokida olib boriladi. 2-rasmda xajmiy tezlikning katalizator unumdorligiga tasviri grafik kurinishda berilgan.

Sintez uchun gazlar aralashmasi ¼ dan 1/8 nisbatda olinadi. Metanol sintezi kaytar ekzotermik jaraendir.

CO+2H₂ CH₃OH_ΔH=-11kDj

Muzanat konstantasi.

K₁ = R^*SN₃ON

R^*_SO R^*2N₂

Temperatura kutarilishi Bilan Kr pasayadi va kuidagi tenglamadan topiladi:

lgKp=10,826+3886/T-8,1421gT+2470*10^-3*T

Past xaroratda muvozanat ung tomonga kuchli siljitilsa reaksiya juda sekin ketadi. Bosimni pasaytirib, xarorat kutarilsa kuidagi kushimcha reaksiyalar ketadi:

CO+3H₃ CH₄+H₂O_ΔH=-209rL;

2 CO+2H₂ CH₄+CO_2ΔH=-252 kDj

2 CO CO₂+C

C O +H₂ (CH₃) + H₂O

_n CO+2_pH₂C_pN_2p+1 ON + (p-1) N₂O

S N₃ON + N₂ SN₄+N₂O

Katalizator aktivligi va olingan maxsulotlarning tarkibiga karab kushimcha maxsulot mikdori turlicha xosil buladi. Kupincha metan aralashma tarkibida buladi.

Reaksiyaning umumiy tezligi Telekin tenglamasi orkali topiladi:

V= dx = k₁Pn₂Pco^0.25 -k₂Pn₃on^0.25

dτPn₃on^0.25Pco^0.25

k₁ va k₂ tugri va teskari reaksiya tezligi. Tugri reaksiyaning energiya aktivatsiyasi 100 kDj/mol ga teng.

Jaraen ekzotermik bulgani uchun va T anik bajarilgan bulishi kerakligi uchun dastlabki reagentlar ya’ni sintez-gaz sovuk polkalar oraligida tekis taksimlangach xarorat kutariladi. Polkalarga katalizator joylashtirilganda apparat devorlari vodorod ta’sirida korroziyaga uchramasligi uchun, yana temirpentokarbonil xosil bulishini kamaytirish uchun , devorlar chegirlangan pulatdan yasaladi. Temirpentokarbonil termik parchalanib mayda dispers temirga aylanadi va u kushimcha reaksiyalarni katalizlashi mumkin.
Metanol sintezining texnologik sxemasi 3-rasmda berilgan.
3-rasm. Metanol sintezining sxemasi.
1-skrubber, 2-adsorber, 3-siklik almashgich, 4-sintez minorasi, 5-sovitgich, 6-separator
(ajratgich), 7,8-rektifikatsion minoralar, I-sintez-gaz, II-suv, III-reaksiya gazi, IV-metanol maxsuloti, V-dimtil efiri, VI-metanol, VII-yukori spirtlar.

Sintez-gaz 1-2 mPa bosimda skrubberga suv Bilan yuvilishi uchun yuboriladi. (SO₂ yuvilib chikib ketadi). Sung gaz kerakli bosimgacha sikilib aktiv kumir tuldirilgan adsorberga temirpentokarbonildan tozalash uchun yuboriladi.

Undan ikkita okim bulib chikadi. Birinchi okim isitilib sintez kolonkaga yukoridan beriladi. Ikkinchi okim esa gaz taksimlagich orkali katalizator katlamlariga yuboriladi.
Xar bir polka (katalizator katlami) adiabatik rejimda ishlaydi. Apparat butunligicha esa – pogonali gazni sovituvchi prinsipda ishlaydi.
Ayrim xollarda trubali politermik rejimda ishlovchi apparatlar kullanadi.
Gaz aralashmasi 5-sovitgichda sovitilib 6 ajratgichga tushadi. Bu erda kondensat reaksiyaga kirishmagan gazlardan ajratilib jaraenga kaytariladi. Kondensat, ya’ni metanol xom-ashyo 7 rektifikatsion kolonkaga keladi. Kolonkaning eng tepa kismida dimetilefir xaydab olinadi.
Kolgan kub suyuklik 7 dan 8 minoraga yuboriladi. Bu erda distillyat sifatida metanol suv Bilan birga ajratib olinadi. Sungra metanol suvdan kuchli Bug yordamida ajratib olinadi. 8 minorada kolgan kub aralashma yukori spirtlar aralashmasi bulib ular xam chikazib yuboriladi. Metanolning umumiy chikishi 85-95% ni tashkil kiladi.
Jaraen paytida chikadigan chikindi gazlar bug kozonlarida bug olishda yokilgi sifatida ishlatiladi.
Metanol ishlab chikarishda chikgan okava suvlar tarkibida 0,3% metanol va uglerodning kislorodli boshka birikmalari buladi. Bu suvlarni tulik tozalash uchun biologik usul kullanadi.
Aktiv il bulgan agrotenkalar kislorod Bilan tuyintiriladi va undan okava suv utkazilganda mikroorganizmlar biologik oksidlanish jaraenida ishtirok etib organik aralashmalarni SO₂ va N₂O ga aylantirib beradilar.

Mavzu: Etil spirtini ishlab chikarish.

Reja: Sulfatli gidrotatsiya usuli.

Tugridan-tugri gidrotatsiyalash usuli.
Etilen SN₂=SN₂ , propilen SN₂-SN=SN₂ , butilen SN₃-SN₂-SN=SN₂ , butadien (divinil) SN₂=SN-SN=SN₂ organik sintezda boshlangich moda sifatida juda kata axamiyatga egadirlar. Ular polimerlanish, gidratatsiya, xlorlash, oksidlanish reaksiyalarida va boshka jaraenlarda ishtirok etib, ulardan ishlab chikarishda kuplab maxsulotlar olinadi. Bularning ichida olefinlarning gidratatsiya reaksiyasi keng tarkalgandir. Gidratatsiyalash yordamida etil, izopropil va b. spirtlar olinadi. Etil spirti ishlab chikarilishni xajmi jixatidan organik moddalar ichida birinchi urinni egallaydi. Yildan yilga ozik-ovkat xom-ashyosidan , ya’ni tabiiy maxsulotlardan spirt olish jaraeni sintetik usulda spirt olishga Karaganda axamiyatini yukotmokda. Sintetik usulda olingan spirt tabiiy usulda olingan spirtga Karaganda arzonga tushadi. Kam mexnatni talab kiladi.
Sintetik spirtni ishlab chikarishning turli soxalarida muvaffakiyatli kullanib kelinmokda: sintetik usulda olishda, selluloid, atsetaldegid, parfyumeriyada, tutunsiz porox, butadien, insektitsid ishlab chikarishda va erituvchi sifatida.
Etilen gidratatsiyasi ikki xil usulda amalga oshiriladi: 1. sulfat kislota ishtirokida 2. tugridan-tugri suv buglari Bilan katalizator ishtirokida.

1. 
   sulfat kislotali gidratatsiya.
   

A.M Butlerov tomonidan kashf etilgan bu usul urush yillaridan sung sanoatda kullanildi. Sulfat kislotali gidrotatsiya turtta boskichdan iborat:
1) etilenning sulfat kislota Bilan absorbsiyasi va efir xosil bulishi;
2) xosil bulgan efirning gidrolizi;
3) spirtni ajratib olish va uni rektifikatsiyalanishi;
4) sulfat kislotani konsentrlash.

Etilenni sulfat kislota Bilan ta’sirlashuvi ikki boskichdan iborat. Avval etilen sulfat kislotada fizik eriydi. Sung ikala komponent gomogen ta’sirlashib alkilsulfat xosil kiladi:

S₂N₄+N₂SO₄ S₂N₅OSO₃N
S₂N₅OSO₃N (S₂N₅O)₂SO₂

Sulfat kislotaning konsentratsiyasi kanchalik yukori bulsa, shunchalik etilenni erishi yukori buladi. SHuning uchun jaraenda 97-98% kislota ishlatiladi. Jaraenning optimal temperaturasi 65-75⁰S.

Temperaturani yanada oshirsak etil sulfat kislotaning xosil bulishi kamayib boradi.
Jaraenga bosimning tavsiri 1-rasmda grafik kurinishda berilgan:
1-rasm. Bosimning sulfat kislotaga etilenning tuyinishiga boglikligi.
1-1mPa; 5-1,65 mPa; 6-2,36 mPa.

Bosim kutarilishi Bilan etilenning kislotaga adsorbsiyasi ortib boradi. Jaraen uchun reagentlarning aralashishi xam kata axamiyatga ega. Sanoatda nasadkali minoraga Karaganda aralashtirishni tulik ta’minlaydigan barbotajli minoralar kullaniladi.

Ikkinchi boskichda kuyidagi gidroliz reaksiyasi ketadi:

S₂N₅OSO₃H+H₂O = C₂H₅OH+H₂SO₄

(C₂H₂O)₂SO₂+2H₂O = 2C₂H₂OH+H₂SO₄

asosiy reaksiyadan tashkari kushimcha reaksiyalar ketadi:

(S₂N₅O)₂SO₂ + C₂H₅OH = C₂H₅OC₂H₅+C₂H₅OSO₃H

(S₂H₅O)₂SO₃ + H₂O = C₂H₅OC₂H₅+H₂SO₄

kushimcha maxsulot sifatida dietil efiri, atsetaldegid, etilen polimerlari xosil buladi. Dietil efirini xosil bulishini kamaytirish uchun jaraen tez olib boriladi va xosil bulgan spirt darxol xaydab olinadi. Etilenning sulfat kislota ishtirokida gidratlanish texnologik sxemasi 2-rasmda berilgan.

2- rasm. Etil spirtini sulfat kislotali gidratatsiya usulida ishlab chikarish texnologik sxemasi.