способы получения этилена. Выход 1215г., что составляет 6075%
 Скачать 163.37 Kb.
|
|
Синтез 1  К свежеприготовленной смеси 5 мл 96%-ного спирта и 15 мл концентрированной серной кислоты прибавляют немного песка кварца для ускорения отщепления воды; в капельную воронку засасывают смесь 10 мл спирта и 10 мл кислоты, нагревают до 160 °С на асбестовой сетке или песчаной бане. Берут пробу газа и поджигают его под водой. Чистый этилен сгорает спокойно, с воздухом - со свистом и хлопком. Как только начинает наблюдаться довольно быстрое выделение этилена, прибавляют по каплям смесь спирта и серной кислоты, поддерживая заданную температуру, чтобы выделялся равномерный ток этилена и не наблюдалось сильного вспенивания. Спирт и эфир из выделяющегося газа удаляют, пропуская через серную кислоту; для удаления сернистой кислоты, газ пропускают через раствор едкого натра. Далее газ поступает в промывные склянки с бромом, их охлаждают в воде для избежания испарения; отводную трубку с последней склянки подсоединяют к трубке Пелиго, наполненной раствором едкого натра. Если давление в приборе мало, выделяющиеся пары брома поглощают раствором щелочи, налитым в колбу, закрытую пробкой, имеющий прорез, трубка не должна касаться жидкости в колбе, колбу периодически взбалтывают. Как только бром обесцветился или когда над красно-бурым продуктом реакции не будут видны пары брома (примерно через 2-3 часа), отъединяют колбу от приемников. Сырой бромистый этилен встряхивают в делительной воронке с водой и раствором едкого натра до обесцвечивания, после чего еще несколько раз промывают водой. После высушивания хлористым кальцием и перегонки получают совсем чистый продукт. Выход 12-15г. , что составляет 60-75% Синтез 2  Ацетат натрия до опыта обезвоживают. Соль CH3COONa .3H2O помещают в фарфоровую чашечку, нагревают, помешивая стеклянной палочкой. Ацетат натрия вначале растворяется в кристаллизационной воде, затем, после испарения воды, выделяется в твердом виде. После того как затвердевшая соль снова расплавится, ей дают остыть в эксикаторе и измельчают в ступке пестиком. Оксид кальция перед использованием прокалить, охладить в эксикаторе и измельчить. К едкому натру, предварительно измельченному в фарфоровой ступке, добавляют оксид кальция, в соотношении 2:1 по объему порошков. Полученную смесь называют натронной известью. Оксид кальция необходим для устранения гигроскопичности едкого натра. Реакционную круглодонную пробирку на 3/4 наполняют смесью ацетата натрия с натронной известью в соотношении объемов порошков 1:3 или 1:2. Смесь тщательно перемешивается в фарфоровой ступке. Собирают прибор. В пробирку насыпают сухой песок (3-4 см. высотой) и пропитывают его спиртом. Поверх песка помещают катализатор почти до краев пробирки. Пробирку-реактор закрепляют в лапке штатива с небольшим наклоном (дно выше отверстия) и соединяют с двумя U-образными трубками. Тщательно прогревают катализатор, затем другой спиртовкой нагревают песок, смоченный спиртом так, чтобы постоянно в емкости имелись пары спирта (не перегревать!). В данных условиях кроме этилена может получаться и бутадиен, который ставит под сомнение корректность опыта. Для поглощения бутадиена в первую U-образную трубку наливают этанол. Растворимость бутадиена в спирте 15 мл на 100 мл растворителя. Весь бутадиен остается в спирте, так как газовая смесь, выходящая из первой U-образной трубки, не дает розовой окраски с раствором качественного реактива на бутадиен - хинона. Другая U-образная трубка заполняется спиртом или водой для получения раствора этилена. Растворимость этилена в воде и спирте 25,6 и 360 мл на 100 мл растворителя соответственно. Таким образом, можно получить раствор этилена в воде и спирте, которые используют для определения непредельных органических веществ. Отросток последней U-образной трубки соединяют с газоотводной трубкой, которую помещают в пробирку вначале с бромной водой, а затем с раствором перманганата калия. Наблюдают обесцвечивание растворов. Перед окончанием опыта к газоотводной трубке присоединяют стеклянную трубку с оттянутым концом. Поджигают этилен пламенем лучинки. Катализатор обеспечивает при дегидратации 15-100 мас. % этанола при температуре 400°C конверсию этанола 95% и селективность по этилену 96%. Введение модифицирующих добавок, например, оксида железа, в алюмооксидный катализатор положительно влияет на протекание процесса дегидратации этанола. Так, на катализаторе FeOx/Al2O3 увеличивается селективность по этилену без изменения конверсии по этанолу. Известен также способ получения катализатора дегидратации этанола в этилен путем получения γ-Al2O3, модифицированного добавками фосфатов Mg, Са и Zn. Катализатор увеличивает скорость и селективность по целевому продукту. В среднем выход этилена по данному методу составляет 47%. Синтез 3  С  хема окислительного дегидрирования этана включает реакционный узел Р-1, узел водной отмывки К-1, стадию предварительного удаления СО2 путем аминовой хемосорбции К-2, компримирования М-1, осушку С-1, колонны абсорбции и десорбции ЭЭФ (соответственно К-3 и К-4), колонну выделения товарного этилена К-5. (рис.1) Рис. 1. Технология получения этилена методом ОДЭ Разработанная технология является достаточно гибкой, чтобы проводить окислительное дегидрирование как концентрированным кислородом, так и кислородом воздуха или какой-либо промежуточной смесью воздухкислород. Для любого случая в зависимости от применяемого окислителя в представленной технологии решена проблема образования взрывоопасных смесей кислород-углеводороды-монооксид углерода, что делает технологию простой и безопасной. Кроме того, гибкость технологии позволяет использовать различные катализаторы окислительного дегидрирования этана, т.е. при появлении новых катализаторов, являющихся по тем или иным характеристикам лучше ныне существующих, их также можно применять в данной технологической схеме. Благодаря разработанной технологии, а также применению абсорбционной технологии выделения ЭЭФ из контактного газа, исключающей использование хладагентов с температурой ниже минус 37 °С, удалось достичь приемлемых для промышленной установки показателей эксплуатационных параметров. При моделировании технологии были получены следующие результаты: Расходный коэффициент по сырью, т этана/т этилена 1,29 Расход электроэнергии, МВт⋅ч/т этилена 0,60 Степень извлечения этилена - до 98% Вывод Во время работы выяснилось, что самым распространенным в литературе является 1 синтез, где происходит взаимодействие этанола с серной кислотой. Для данного синтеза не требуются высокие температуры, что делает синтез более доступным для выполнения, однако выход продукта составляет до 75%. Синтез № 2 требует высоких температур, а также к недостаткам катализатора следует отнести способ его приготовления методом осаждения из растворов солей алюминия, что приводит к образованию большого количества вредных стоков. Выход продукта в данном синтезе составляет до 47%. Синтез № 3 распространен в современной химической промышленности, моделирование технологии ОДЭ с применением концентрированного кислорода показало низкие эксплуатационные затраты. Кроме того, технология ОДЭ имеет значительно более простую схему выделения этилена: отсутствуют узлы каталитического удаления ацетилена, низкотемпературного (до минус 100 °С) удаления метана и водорода и другие. В связи с этим данный способ получения этилена претендует на получение высоких результатов при дальнейших более подробных оценках экономической целесообразности реализации данного проекта. По данному методу степень извлечения этилена наиболее высокая - до 98%. Литература 1.Петров А.Д. Синтез и изомерные превращения алифатических углеводородов. – М.-Л. Изд-во АН СССР, 1947. – с.256-257. 2. Рапопорт Ф. Ильинская А.А. Лабораторные методы получения чистых газов, М. Госхимиздат, 1963. –с.330. 3. https://chemtech.ru/alternativnye-metody-poluchenija-jetilena/ Т  аблица сопоставления |