Файл: Андрианов К.А. Технология элементоорганических мономеров и полимеров учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 200

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Свинецорганические соединения 321

Синтез осуществляется в реакторе 5, представляющем собой стальной аппарат с мешалкой, паро-водяной рубашкой, расширите­ лем 4 и холодильником 3. После загрузки сплава заливают в реактор для «вызова» реакции часть хлористого этила (35—50 л на I m сплава) из мерника 2 и начинают подавать горячую воду в рубашку. Во время подогрева хлористый этил взаимодействует со сплавом, что сопровождается заметным нарастанием температуры и давления. Как только температура в реакторе достигнет 60 °С, а давление 1,5 am,

Рис.

117.

Схема

производства

тетраэтилсвинца:

1 , 2 ,

7,8

— м е р н и к и ; з,

в — х о л о д и л ь н и к и ; 4 — р а с ш и ­

р и т е л ь ; 5 — р е а к т о р ; 9 — п р о м ы в а т е л ь ;

ю—фильтры;

11 —

емкость;

12—сборник;

13

— л о в у ш к а ;

14 — б у н к е р - в а г о ­

нетка;

15

—

ц е н т р о б е ж н ы й

н а с о с ;

16 —

о т г о н н ы й

а п п а р а т .

подогрев заканчивают и в рубашку дают воду для охлаждения. Дальнейший подъем температуры в аппарате продолжается за счет экзотермичности реакции; допускается повышение температуры до 90 °С.

По мере вступления хлористого этила в реакцию температура и давление в реакторе повышаются — сначала резко, а затем мед­ леннее. В момент прекращения подъема температуры и давления начинают подавать хлористый этил из мерника 2 с такой скоростью, чтобы температура в реакторе не поднималась выше 90 °С. В случае повышения температуры сверх 90 °С в реактор из мерника 1 подают минеральное масло для разжижения реакционной массы и сниже­

ния активности реакции.

Во время синтеза необходимо равномерно

и достаточно интенсивно

отводить выделяющееся тепло — путем

подачи охлаждающей воды в рубашку реактора и за счет испарения не вступившего в реакцию хлористого этила.

Пары хлористого этила поступают из реактора в расширитель 4, где оседают твердые частицы, и затем конденсируются в холодиль­ нике 3. Конденсат через мерник 2 возвращается на синтез. После

21 З а к а з 89

322

Гл. 18.

Свинецорганические

соединения

 

подачи

всего хлористого этила смесь в

реакторе

перемешивают

1 ч при 70—90 °С для

завершения

реакции. Если

при отсутствии

теплосъема температура

начинает

снижаться, это

свидетельствует

об окончании реакции. Если же наблюдается повышение температу­ ры, значит, реакция не закончена. В этом случае процесс ведут при 70—90 °С более длительно — пока не начнется выделение тепла.

После завершения реакции, не прекращая подогревать реакцион­ ную массу, отгоняют избыток хлористого этила в мерник 2. При

этом подачу хлористого этила

в реактор прекращают,

а давление

в системе постепенно снижают до атмосферного. Отгонка

хлористого

этила

считается законченной,

если в течение последующих 10—

15 мин

поступление погона в мерник 2 прекращается.

Затем для

более полного удаления паров

хлористого этила систему

продувают

азотом (избыточное давление 0,5 am). По окончании отгонки реак­ ционную массу охлаждают до 60 °С и через люк при остановленной мешалке отбирают пробу из реактора. Реакция считается закончен­ ной при содержании активного щелочного металла не более 0,1% .

Затем массу выгружают из реактора в аппарат 16 для отгонки тетраэтилсвинца. Предварительно в аппарат 16 подают измельченную серу и хлорное железо, которые являются противокомкующими средствами. Хлорное железо снижает щелочность шлама и улучшает его консистенцию за счет образования коллоидного раствора гидро­ окиси железа; измельченная сера равномерно распределяется в шла­ ме, улучшая его консистенцию и препятствуя слипанию частиц свинца. Отгонку тетраэтилсвинца из реакционной массы ведут, пропуская через нее острый пар. В начале отгонки избыточное давле­ ние пара равно 0,2—0,4 am, но далее оно увеличивается и может быть доведено до 1—2 am. Температура пара не должна превышать 130 °С. Отгоняющиеся пары тетраэтилсвинца и воды поступают в холодиль­ ник 6, где они конденсируются, и стекают в мерник 7. Там благодаря разности плотностей водный конденсат отделяется от тетраэтилсвинца и стекает через ловушку 13 в канализацию. Отогнанный тетра­ этилсвинец отсасывается в мерник 8 и далее поступает на обработку водой и воздухом.

После отгонки тетраэтилсвинца шлам из аппарата 16 (свинец, поваренная соль, масло, некоторые примеси и вода) охлаждают и выгружают в специальные бункеры-вагонетки 14. Поваренная соль и масло из бункеров после отстаивания отсасываются в специаль­ ные .монжусы, откуда через ловушки перетекают в канализацию; шлам поступает в печи регенерации свинца.

Для промывки тетраэтилсвинца продукт из мерника 8 поступает в сборник 12 и оттуда азотом передавливается ^ промыватель 9. Там тетраэтилсвинец очищают от нестабильных примесей путем

отмывки водой и окисления кислородом воздуха.

Промыватель

представляет

собой аппарат, снабженный

пропеллерной мешалкой

и кольцевым

барботером, через который

поступает

воздух со ско-

Свинецорганические соединения 323

ростью 25—60 м3/ч. В промыватель сначала

заливают воду, а затем

при включенной

мешалке из

сборника 12

подают

тетраэтил свинец

в соотношении к

воде не более

1,5 : 1 (по объему). Смесь перемеши­

вают в

течение

30 мин, после

чего через

барботер

подают сжатый

воздух

в течение 3 ч. Обработанный таким образом

тетраэтилсвинец

отстаивают в промывателе в течение 5—10 ч, потом его отфильтро­ вывают и собирают в емкости 11.

Отстоявшаяся в промывателе вода самотеком сливается в ло­ вушку 13. Попавший в ловушку тетраэтилсвинец периодически по мере накопления передают в аппарат 16, а воду по переливной

трубе сливают в канализацию.

 

 

Технический

 

тетраэтилсвинец

должен

удовлетворять следу­

ющим

требованиям:

 

 

 

 

 

Внешний вид

 

•

< ,

i

, , , ,

Прозрачная бесцветная или слегка

 

 

 

 

 

 

 

желтоватая жидкость, не содержа­

 

 

 

 

 

 

 

щая

осадка

df,

не ниже

,

•

• ,

 

 

 

1,570

Содержание,

%

 

 

 

 

 

 

 

тетраэтилсвинца,

не

менее

 

92

 

хлористого

этила,

не более

 

0,6

Тетраэтилсвинец служит основным компонентом для приготовле­

ния антидетонационных

смесей.

 

 

Аналогично тетраэтилсвинцу получают и другие тетраалкилпроизводные свинца.

Недостатками химического метода получения тетраэтилсвинца являются невысокая степень превращения реагентов (75% свинца в реакцию не вступает) и побочное образование хлористого натрия; кроме того, полное выделение тетраэтилсвинца из губкообразной массы — смеси свинцово-натриевого сплава и хлористого натрия — технически весьма сложно. Процесс осуществляется по периодиче­ ской схеме, поэтому его трудно автоматизировать. Более перспектив­ ным в этом отношении, по-видимому, является электрохимический метод синтеза тетраэтилсвинца.

Электрохимический метод получения тетраэтилсвинца. Сущность этого метода заключается в следующем. Смесь тетраэтилалюмината калия и комплексной соли фтористого калия с триэтилалюминием подвергают электролизу; анодом служит свинец, катодом — ртуть. При электролизе происходит растворение свинцового анода с обра­ зованием тетраэтилсвинца, а на катоде образуется амальгама калия:

K A l ( C 2 H 6 ) 4 + K F . A l ( C 2 H 5 ) 3 + P b + ^Hg •

>P b ( C 2 H 5 ) 4 + K ( H g ) x + K F . 2 A l ( C 2 H 5 ) 3

Тетраэтилсвинец отделяют,

а электролит обрабатывают этиленом

и гидридом натрия:

 

K F . 2 A l ( C 2 H 5 ) 3 - f C 2 H 4 + N a H

• K F • А 1 ( С 2 Н 5 ) 3 + NaAl(C 2 H 5 ) 4

21*

324

Гл. 18. Свинецорганические

соединения

Получающийся при этом тетраэтилалюминат натрия обрабаты­ вают амальгамой калия, образовавшейся на катоде при электролизе:

N a A l ( C 2 H 5 ) 4 + K ( H g ) ,

• K A K C 2 H 5 ) 4 + Na(Hg)^

Тетраэтилалюминат калия вновь поступает на электролиз, а по­ лученную амальгаму натрия разлагают водой на щелочь и водород, используемый в производстве гидрида натрия. Таким образом осу-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

смесь

Рис. 118.

Схема производства тетра­

Рис. 119. Схема производства

тетра­

этилсвинца

электролизом

комплекс­

этилсвинца

электролизом

реактива

ных солей:

 

 

Гриньяра:

 

 

 

 

1,2,3,4

—

а п п а р а т ы с и н т е з а ;

5 — э л е к ­

1 —

м е л ь н и ц а ;

2,4

— б у н к е р ы ; з

—

р е а к т о р ;

т р о л и з е р ; в — л о в у ш к а ; 7 — а п п а р а т д л я

5 — э л е к т р о л и з е р ; в — в ы п р я м и т е л ы о к а ; 7 —

р а з л о ж е н и я а м а л ь г а м ы н а т р и я .

а п п а р а т д л я о т д е л е н и я х л о р и с т о г о э т и л а ; 8,

 

 

 

 

10 — х о л о д и л ь н и к и ; 9 — а п п а р а т д л я о т д е л е ­

 

 

 

 

н и я т е т р а э т и л с в и н ц а ; 11 — с б о р н и к ; 12— с м е ­

 

 

 

 

ситель; і з ,

14,

15,

ів — м е р н и к и ;

17

— а п п а ­

 

 

 

 

р а т

д л я

очистки

р а с т в о р и т е л е й .

 

 

ществляется замкнутый трехступенчатый цикл получения тетраэтил­ свинца, и поэтому это производство называется схемой трех циклов.

Суммарная реакция, протекающая при синтезе тетраэтилсвинца электрохимическим методом, выглядит так:

Pb + 4Na + 4 C 2 H 4 + 4H 2 0

v Pb(C 2 H 6 )4 + 4NaOH

Общая схема производства тетраэтилсвинца электролизом ком­ плексных солей приведена на рис. 118. Электролизер 5 запол­ няют низкотемпературным расплавом — смесью тетраэтилалюмината калия и комплексной соли фтористого калия с триэтилалюминием. Анодом служит свинцовый стержень, катодом — ртуть. В электроли­ зере происходит растворение свинцового анода с образованием тетра­ этилсвинца, а на катоде образуется амальгама калия. По окон­ чании процесса электролит отделяют от тетраэтилсвинца. Он

Смотрите также файлы