Файл: Эпштейн Д.А. Химия в промышленности учеб. пособие по факультатив. курсу для учащихся X классов.pdf

температуре), циркулирующую газовую смесь очищают от него в фильтрах с активированным углем.

жаются удельные капиталовложения, повышается производительность труда, понижается себестоимость продукта, лучше используется тепло реакции.

6.Как можно сочетать производство метанола и аммиака из природного

газа?

7.Каковы, по вашему мнению, функции аппаратчика цеха синтеза мета­ нола и какие знания ему необходимы для управления мощной установкой синтеза метанола?

§ 4. Применение и способы производства этилового спирта (этанола)

Этиловый спирт широко применяют как растворитель и жид­ кое топливо, как сырье для получения сложных эфиров, ацетальдегида и других продуктов.

Этерификацией этилового спирта уксусной кислотой получают этилацетат:

С2 Н5 ОН + С Н з С О О Н — ^ С 2 Н 5 О С О С Н 3 + Н 2 0 ,

большие количества которого используют в качестве раствори­ теля в производстве митроцеллюлозиых лаков.

Одним из способов производства ацетальдегида из этилена (взамен более дорогого ацетилена) является дегидрирование этилового спирта:

С2 Н5 ОН — С Н з - СНО + Н 2

Этиловый спирт получали ранее только сбраживанием крах­ мала или глюкозы — продукта гидролиза древесной целлюлозы. В связи с развитием органического синтеза понадобилась раз­ работка способов синтеза его. Синтетический этиловый спирт по­ лучают из этилена гидратацией:

С Н 2 = СНг+ Н 2 0 — ^ С Н 3 С Н 2 О Н + Q

Сначала промышленностью был освоен процесс, включающий две стадии: получение алкилсульфата и его гидролиз. Этот спо­

веществ равновесная степень превращения этилена в этиловый спирт (без учета побочных реакций) при повышении давления увеличивается:

При 80 ат и стехиометрическом составе смеси степень пре­ вращения этилена при повышении температуры уменьшается:

Катализатором гидратации этилена служит фосфорная кис­ лота на носителе с большой поверхностью, например иа алюмосилнкатиом катализаторе крекинга. Реакция идет с достаточной скоростью при 300 °С. Исходные вещества и этиловый спирт на­ ходятся при этой температуре в парообразном состоянии, сле­ довательно, это гетерогенно-каталитическая реакция. При этих условиях фосфорная кислота постепенно улетучивается и актив­ ность катализатора падает. Ведутся попеки катализаторов, не обладающих этим недостатком. К ним относится оксид вольфра­ ма \V03 , нелетучий в условиях синтеза этилового спирта. На фосфорнркислотном катализаторе реакция течет в направлении образования этилового спирта, как основного продукта. Однако полностью исключить побочные реакции не удается.

При наиболее благоприятных условиях 95% этилена превра­ щается в этиловый спирт, а остальные 5%-—в побочные про­ дукты, в том числе смолы — продукты более глубокой полиме­ ризации этилена. Они откладываются в порах катализатора и примерно через месяц настолько снижают его активность, что приходится выжигать смолу и дополнительно пропитывать но­ ситель фосфорной кислотой.

Исходя из химических свойств этилена и этилового спирта, обдумайте, какие побочные реакции могут сопровождать синтез этилового спирта.

Из побочных реакций наибольшее значение имеют полиме­ ризация этилена, образование диэтилового эфира и ацетальдегида:

пС2 Н4 —>- (С2 Н4 )„ 2 С 2 Н 5 О Н — ^ С 2 Н 5 О С 2 Н 5 + Н 2 0

С2 НБ ОН—*-СН3 СНО + Н 2

Скорость реакции растет с повышением концентраций реа­ гирующих веществ, но при повышении до определенного преде­ ла давления водяного пара фосфорная кислота усиленно адсор­ бирует, концентрация ее уменьшается и скорость реакции падает.

Зависимость выхода этилового спирта по отношению к про­ реагировавшему этилену от температуры и времени контакта та­ кая же, как и для всех сложных реакций. С повышением темпе-

Г л а в а XII. ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

ПРОИЗВОДСТВО ФОРМАЛЬДЕГИДА, АЦЕТАЛЬДЕГИДА

ИУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ

§1. Роль процессов окислительной переработки органических соединений в научно-техническом прогрессе

Переработка углеводородов н других органических соедине­ ний при участии кислорода заняла в настоящее время ведущее положение в нефтехимической промышленности, вытесняя в ряде случаев традиционные способы производства. Две основные при­ чины объясняют такое направление развития этой отрасли про­ изводства: 1) дешевизна и доступность углеводородного сырья и окислителя — кислорода воздуха (в том числе и технического кислорода, стоимость которого непрерывно снижается, особен­ но в связи с укрупнением установок); 2) относительная просто­ та технологических процессов, малое число производственных стадий, простота аппаратуры. Приведем несколько примеров, доказывающих эти положения.

к-Бутан окисляют в жидкой фазе при участии катализато­ ров с получением в качестве основного продукта уксусной кис­ лоты. (Сопоставьте с известным вам из курса органической хи­ мии способом производства уксусной кислоты.)

Окись этилена получают прямым окислением этилена (воз­

чение имеет широко применяемый в промышленности способ получения ацетальдегнда прямым окислением этилена. Новей­

лонитрила, в несколько раз меньше, чем при использовании аце­ тилена.

Циклогексан окисляют кислородом воздуха непосредственна в адипиновую кислоту. Окислением нафталина и о-ксилола по­ лучают о-фталевую кислоту и фталевый ангидрид — сырье для - производства лавсана и других продуктов. Окисление метанола в формальдегид является в настоящее время основным про­ мышленным способом производства этого очень важного про­

дукта.

Разнообразные окислительные процессы имеют общую сырь­ евую базу — природные и попутные газы и нефть. В качестве 146