МУ №10 ОХТ казз. 10. Этанол ндірісі. Шикізат, катализаторлар жне этанол алу дістері. Этанол ндірісіні технологиялы схемалары
 Скачать 1.44 Mb.
|
ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚТАРҒА АРНАЛҒАН МЕТОДИКАЛЫҚ НҰСҚАУЛАР Тема №10. Этанол өндірісі. Шикізат, катализаторлар және этанол алу әдістері. Этанол өндірісінің технологиялық схемалары «ЖАЛПЫ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ» ОП В072 - «Фармацевтикалық өндіріс технологиясы» 2 курс студенттеріне арналған 2022 - 2023 Алматы 2023 УДК: 66.03 1. 1. "Медициналық және фармацевтикалық мамандықтар бойынша Мемлекеттік жалпыға міндетті стандарттар мен үлгілік кәсіптік оқу бағдарламаларын бекіту туралы" ҚР БҒМ 31.10.2018 ж. № 604 бұйрығымен (21.02.2020 ж. өзгертулермен) 2. Проректордың 24.08.2020 ж. № 366 бұйрығымен 6В07201 "фармацевтикалық өндіріс технологиясы" мамандығы бойынша білім беру бағдарламасымен (өзектендірілген және Сенаттың шешімімен бекітілген, 31.03.2022 ж. № 20/2 хаттама) 2-3 курс үшін бекітілген
Тақырып: Этанол өндірісі. Шикізат, катализаторлар және этанол алу әдістері. Этанол өндірісінің технологиялық схемалары Мақсаты: этанол синтезінің негізгі әдістерімен және өндірістің технологиялық схемасымен танысу. Міндеттер: этил спиртін алу әдістерін зерделеу: шикізат түрлерімен, қолданылатын реакторлардың түрлерімен және технологиялық параметрлермен танысу; өндірістің технологиялық схемаларын түсіндіру. Оқыту әдістері: практикалық Репродуктивті: теориялық материалмен танысу, тест нұсқаларын орындау және есептерді шығару. Көрнекі: технологиялық схемаларын қолдану. Интерактивті: шағын топтарда жұмыс істеу, сұрақтарға шабуыл жасау, іскерлік ойын. Тақырыптың негізгі сұрақтары: 1) Этанол, физика-химиялық қасиеттері, қолданылуы 2) Этил спиртін алудың өнеркәсіптік әдістері. 3) Медицинада қолдану 4) Фармацевтикалық өндіріс технологиясындағы этил спирті 5) Дәрілік зат ретінде этил спиртінің сапасын қамтамасыз ету Тақырып бойынша тапсырмалар: 1-тапсырма. Тест 1.Шикізаттан дайын өнімді алу мақсатында белгілі бір ретпен жүргізілетін операциялардың жиынтығы-бұл: а) химиялық-технологиялық процесс; б) технологиялық режим; в) технологиялық параметр; г) технологиялық регламент. 2. Шикізатты өңдеу процесі оның пайдалы бөлігін пайдасыздан бөлу мақсатында қалай аталады: а) регенерация; б) газсыздандыру; в) байыту; г) кешенді пайдалану. 3. Оттегі қатысында суды биохимиялық тазарту процесі деп аталады: а) аэробты; б) анаэробты; в) тотығу; г) қалпына келтіру. 4.Бейтарап орта үшін рН мәні а) рН>7; б) рН<7; в) рН=7; г) рН=0. 5. Әр түрлі фазаларда жүретін реакциялар: а) біртекті; б) гетерогенді; в) жоғары температура; г) дәйекті. 6. Температура параметрін белгілеу: а) с; б) Р; в) Т; г) F. 7. Концентрация жоғарылағанда реакция жылдамдығы: а) азаяды; б) артады; в) өзгеріссіз қалады; г) алдымен азаяды, содан кейін көбейеді. 8. Аппаратты немесе оның жұмыс режимін сипаттайтын шама: а) шоғырлану; б) технологиялық параметр; в) технологиялық режим; г) технологиялық регламент. 9. Аппаратты немесе оның жұмыс режимін сипаттайтын шама а) темір; б) тұз; в) мұнай; г) су. 10. Қатты және сұйық фазаларға бөлу: а) катализ; б) коагуляция; в) ректификация; г) сіңіру. 11. Суретте көрсетілген құрылғы қалай аталады:  а) пеш; б) реактор; в) баған; г) тұндырғыш. 12. Сұйық қоспаларды дистиллят пен текше қалдыққа бөлу процесі Сұйықтық пен будың кері ағыны нәтижесінде пайда болады а) ректификация; б) сіңіру; в) коагуляция; г) катализ. 13. Реакция жылдамдығын өзгертетін зат: а) активатор; б) жартылай өнім; в) катализатор; г) реттеуші. 14. Катализатордың белсенділігін қалпына келтіру: а) регенерация; б) газсыздандыру; в) байыту; г) коррозия. 15. Агрессивті ортаның әсерінен материалдарды бұзу а) араластыру б) коррозия; в) ұнтақтау; г) сіңіру 16. Судың реакциясы сипатталады: а) қышқылдық немесе сілтілік; б) ашықтық; в) тұз құрамы; г) иісі бар. 17. Органикалық заттардың болуына байланысты судың қасиеті а) ортаның рН; б) ашықтық; в) тотығу; г) түсі. 18. Суды өлшенген қоспалардан тазарту әдісі: а) қайнату арқылы; б) сүзу арқылы; в) газсыздандыру; г) бейтараптандыру арқылы . 19. Жоғары температуралы процестерді жүргізуге арналған аппарат: а) ректификациялық баған; б) тасымалдаушы; в) диспенсер; г) пеш. 20. Сұйықтықтағы ең кішкентай бөлшектердің суспензиясы: а) эмульсия; б) полимер; в) катализатор; г) суспензия. 2-тапсырма. Есептер 500 л этанол (қ.ж.) алу үшін этиленнің қандай массасы қажет ? Сірке қышқылын өндіру қондырғысының жылдық өнімділігі 10 мың тоннаны құрайды. Егер цех жылына 365 күн жұмыс істесе, оның 25 күні жөндеуге берілсе цехтың сағаттық өнімділігін есептеңіз. Теориялық жағдайда 120 кг күкірт диоксидін тотықтыру кезінде 500 кг күкірт ангидридін алуға болады. Бірақ іс жүзінде 410 кг күкірт ангидриді алынды. Күкірт газының шығымын есептеңіз. " Этил спирті экстрагент ретінде. Экстрагенттерге қойылатын талаптар" тақырыбы бойынша СОӨЖ орындауға арналған тапсырма (№10 сабақ) Тақырыпты эссе немесе презентация түрінде ұсыныңыз, онда келесі сұрақтар көрсетіледі: 1) экстрагенттер туралы ақпарат беріңіз; 2) олардың химиялық және физикалық қасиеттерін қарастыру; 3) этанолды экстрагент ретінде қолдануды сипаттаңыз; 4) осындай заттарды қолдану және оларға қойылатын талаптар туралы қорытынды жасаңыз Рефераттың бірінші беті титулдық парақ болуы тиіс, онда жоғарыдан біздің университеттің дұрыс атауы көрсетілген колонтитул, "Реферат" сөзі, тақырыптың атауы (ортасында), рефератты орындаған адамның аты-жөні, тобы, рефератты тексерген оқытушының аты-жөні, лауазымы, ғылыми дәрежесі (оң жақта), төменде ортасында Алматы қаласы 2023. Эссенің соңында пайдаланылған әдеби дереккөздердің тізімін келтіріңіз. Көлемі: 5-10 с. "Глицерин-фармацевтика және косметика өнеркәсібінде" тақырыбы бойынша СӨЖ орындауға арналған тапсырма Тақырыпты қысқаша түрде көрсететін реферат немесе презентация түрінде ұсыну: 1) глицеринге анықтама беріңіз;; 2) физика-химиялық қасиеттерін сипаттау; 3) глицериннен косметикалық заттарды алу және осындай заттарды қолдану туралы жалпы мәліметтер беру. Көлемі: 8-10 с. Негізгі әдебиет: Қайырбеков Ж. К., Əубəкіров Е. А., Мылтықбаева Ж. К. «Жалпы химиялық технология». – Алматы, 2014. – Б. 246-256. (rmebrk.kz›bilim/himia-2.pdf). Қосымша: 1. Керімқұлов Қ. Нұрсейітов Ш., Шертаев Е. Жалпы химиялық технология. – Астана: Фолиант, 2015. – Б. 12-125. 2. Жакирова Н.Қ. Жалпы химиялық технология. 1-бөлім. Химиялық технологияның теориялық негіздері. Оқу құралы:– Алматы, 2012. – Б.150-154. (jakirova_jalpi_himijalik_kz_2012). АҚПАРАТТЫҚ-ДИДАКТИКАЛЫҚ БЛОК Синтетикалық этил спиртін өндіру. Этил спирті (этанол) -78,30C-та қайнайды. Ауамен (30% С2Н5ОН бу күйінде) араласқанда қопарылғыш қоспаға айналады. Суда жақсы ериді жəне онымен 95,6 % С2Н5ОН азеотропты қоспа түзеді. Қолданылуы. Этанол тамақ, медицина жəне каучук өндірісінде кеңінен қолданылады, сонымен қатар ракетаның сұйық отынының, антифриздің т.б. компоненттерінің бірі. Этанол, əсіресе, органикалық синтезде өте көп мөлшерде еріткіш ретінде жəне жартылай шикізат ретінде, мысалы, күрделі эфирлерді, хлороформды, ацетальдегидті, сірке қышқылын бутадиенді жəне басқа өнімдерді өндіруде пайдаланылады. Бұрын этил спиртін ағашты гидролиздеу арқылы жəне тамақтық шикізаттан алатын, ал қазіргі кезде этил спиртін синтетикалық жолмен: тікелей гидраттау жəне жанама (этиленді күкірт қышқылының қатысуымен гидраттау) сияқты екі əдіспен алады: Тікелей гидраттау. Жалпы алғанда қанықпаған көмірсутектерді гидраттағанда бір атомды спирттер түзіледі. CnH2n +H2O  CnH2n+1OH В. В. Марковников ережесі бойныша: гидраттау үрдісінде сутек атомы ең көп гидрогендеген, ал гидроксил ең аз гидрогенденген көміртек атомына қосылады. Сондықтан этиленнен басқа олефиндер екінші ретті немесе үшінші ретті спирттер түзіледі: Этилен гидратацияланғанда бір атомды этил спиртін алуға болады:  Тікелей гидраттау – катализатор қатысымен этиленмен судың тура қосылуына негізделген. Катализатор ретінде фосфор қышқылымен оның тұздары, күкірт қышқылы, алюминий оксиді, вольфрам, кейбір органикалық қосылыстар жəне т.б пайдаланылады. Гидратация жылдамдығы олефиндердің құрылысына жəне көміртек тізбегінің ұзындығына байланысты. Тармақталған көміртек тізбекті олефиндердің гидраттау жылдамдығы жоғары болады. Олефиндердің көміртек тізбегі қысқа болған сайын гидраттау үрдісі қиын жүреді. Этиленді гидраттау қайтымды жəне жылу бөліп жүретін үрдіс. Бұл үрдіс бу жəне сұйық фазада өтеді :   CH2 = CH2 + H2O Ле-Шателье принципі бойынша спирттің шығымы қысымның артуы мен, температураның төмендеуімен артады. Этиленді тікелей гидраттау үрдісі 280-3000С температурада, 7-8МПа қысымда жəне катализатор ретінде ортофосфор қышқылы сіңірілген алюмосиликаттың қатысуымен жүреді. Этанол шығымына H2O:С2Н4 моль қатынастары, контакт уақыты, көлемдік жылдамдық əсер етеді. Оптималды параметрлер: H2O:С2Н4 = 0,6:1; газ-бу қоспасының көлемдік жылдамдығы 1800-2500 сағ-1. Бір циклдегі этиленнің конверсиялану дəрежесі 4-5%-дан аспайды. Сондықтан үдерісіт циклді технологиялық сызбанұсқамен жүргізеді (72-сурет). Реакцияға түспеген этиленді циклге қайта жіберіледі. Этилен циркуляция газы (реакцияға түспеген этилен) жəне бумен араласып, (1) жылу алмастырғышқа келіп, одан соң құбыр пешінде (2) 2800С-ға дейін қыздырылып, контакт аппаратына (3) келеді. Контакт аппаратында катализатордан сүзіліп өтіп, бу күйіндегі этил спиртін түзеді. Контакт аппаратынан (3) шыққан бу-газ қоспасы (1) жылу алмастырғышқа жіберіліп салқындайды. Коденсацияланған су жəне спирт (4) жинақтағышта газдан бөлінген шикі-спирт (1516% CH3-CH2OH) тазартуға жіберіледі. Реакцияға түспеген этилен тоңазытқыштан (5) өтіп, этанолды этиленнен толық бөліп алу үшін (6) қондырмалы колоннада сумен жуылады, жуынды шикі-спиртке қосылып, тазартуға жіберіледі. Реакцияға түспеген этилен жаңа келген этиленмен қосылып, үрдіске қайта жіберіледі. Жанама əдіс. А. М. Бутлеров ашқан күкірт қышқылы əдісі: этилен күкірт қышқылына абсорбцияланып күкірт қышқылды эфирдің түзілуі; эфир гидролизденіп спирттің түзілуі; спиртті бөлу жəне оны ректификациялау; күкірт қышқылын концентрлеу сияқты төрт сатыдан тұрады: Күкірт қышқылымен этиленнің əрекеттесуі екі сатыдан тұрады: біріншісі – этиленнің күкірт қышқылында еруі, екіншісі – екі компоненттің гомогенді əрекеттесуі нəтижесінде, алкилсульфат түзілуі: C   H2 = CH2 + HOSO2OH  3-сурет. Бу фазада этиленді гидратациялау əдісімен этил спиртін өндірудің технологиялық сызбанұсқасы: 1 – жылу алмастырғыш, 2 – құбырлық пеш, 3 – контакт аппараты, 4 – жинағыш, 5 – тоңазытқыш, 6 – шайғыш колонна Орташа температурада реакция қайтымсыз, бірақ қыздырғанда тепетеңдік солға ығысады. Үрдістің оптималды температурасы 70-800С. Этил жəне диэтилсульфаттың гидролизі келесі теңдеумен жүреді: C  2H5OSO3H + H2O (C2H5O)SO2 + 2H2O Бұдан басқа диэтил эфир, ацеталдегид түзіледі жəне этиленнің полимерленуі байқалады. Гидролиз кезінде температура 100-1100С, қысым 1МПа шамасында болу керек. Гидролиз уақыты, шамамен, 30 минут. Бір тонна спирт алу үшін абсорбцияға 2 т күкірт қышқылын, содан соң, 4 тонна 50%-ды сұйытылған күкірт қышқылымен буландыру керек. Мұндай қышқылдың көп жұмсалуы өндірісті қиындатады жəне қымбаттатады. Бұл əдіспен 1 т этиленнен 1,2 т этанол жəне 100 кг этил эфирі алынады. Тазаланған этил спиртінің концентрациясы 95-96% болады. Этиленді тікелей гидраттау əдісімен этанол алу жанама əдіске қарағанда едəуір үнемді келеді (2-кесте). 2-кесте Этанолды алу əдістерін салыстыру
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
