Файл: Эпштейн Д.А. Химия в промышленности учеб. пособие по факультатив. курсу для учащихся X классов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.06.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 1
Первым продуктом окисления ацетальдегида является иадуксусная кислота:
С Н з - С ^ ° + 0 2 — > С Н 3 - с / ° |
(Л |
||
х н |
, |
\ о о н |
|
Ыадукеусная кислота нестабильна уже при температуре 50 °С
и выше в присутствии катализатора |
ацетата марганца. Она |
окис |
||
ляет ацетальдегид: |
|
|
|
|
СНз - С{° + |
СНз - |
С / ° |
—> 2СН3 - СООН ' |
(2) |
\ Н |
. |
\ О О Н |
|
|
Суммируя оба уравнения, |
получаем: |
|
||
2СН3 — С ^ ° |
+ 0 2 — ^ 2 С Н 3 — СООН + Q |
(3) |
||
\ н
Одновременно протекают и побочные реакции, приводящие к образованию муравьиной кислоты, сложных эфиров и других продуктов.
Реакция (3), как и другие реакции окисления, экзотермиче ская, практически необратимая, сложная (IV класса), гетероген ная (типа >К + Г = Ж ) , каталитическая.
Для направления реакции в сторону получения уксусной кис лоты нужен катализатор, который должен одинаково ускорять как первую, так и вторую реакцию. Если первая реакция проте кает быстрее второй, то происходит накопление надуксусной кислоты, ее разложение с выделением кислорода и окисление ацетальдегида до С 0 2 и Н 2 0 ; возможно образование взрывча той смеси. Для обеспечения безопасности реакцию необходимо вести с большим избытком ацетальдегида.
Температура реакции также должна быть такой, при которой не происходит накопления в реакционной смеси надуксусной кис
лоты и скорость побочных реакций минимальна, примерно |
50;— |
80 °С. Под давлением в 3—4 ат и указанной температуре |
про |
цесс протекает в жидкой фазе. В качестве окислителя исполь зуют воздух или кислород.
Как видно из физико-химической характеристики реакции, не обходимо очень строго соблюдать оптимальный режим. Отклоне ния от него не только снижают выход целевого продукта, но могут привести к взрыву установки. Особенно тщательно сле дует поддерживать в заданных пределах температуру. Между тем реакция идет с выделением значительного количества теп ла, поэтому в реакторе — полом цилиндрическом сосуде — уста навливают несколько холодильников. Выход уксусной кислоты по этому способу достигает 98%.
Объясните, почему: 1) ацетальдегид охлаждают рассолом; 2) кислород вводят в нескольких местах по высоте реактора; 3) азот подают в верхнюю часть колонны; 4) применяют циркуляцию исходного вещества.
Метанол
Подконтатный
холодильник
Рис. 30. Схема производства формальдегида.
|
Вопросы |
и задания |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1. |
Пользуясь |
технологической |
схемой |
производства формальдегида |
|||||||||
•(рис. 30), рассмотрите основные операции, в |
частности объясните: |
|
||||||||||||
|
1) |
почему воздух подают через слой метанола; |
|
|
|
|||||||||
|
2) |
какие |
автоматические |
регуляторы должны |
быть |
установлены, чтобы |
||||||||
не |
допустить |
образования взрывчатой |
смеси; |
|
|
|
||||||||
|
3) |
почему |
нужно |
подогревать |
паровоздушную |
смесь перед |
контактным |
|||||||
аппаратом |
(примерно |
до ПО °С), |
если |
|
и без |
нагревания |
процесс |
можно вес |
||||||
ти |
автотермично; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
4) |
зачем резко охлаждают парогазовую смесь после выхода ее из кон |
||||||||||||
тактного аппарата |
не |
ниже и |
не |
выше |
100 °С; |
|
|
|
||||||
|
5) |
как |
извлечь |
формальдегид |
из |
газовой смеси, получив |
стабилизиро |
|||||||
ванный метанолом |
формалин? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2. С каким из изученных вами процессов сходен по оптимальным усло виям, технологической схеме и конструкции реактора процесс производства •формальдегида окислительным дегидрированием метанола?
3. |
|
Составьте сводную таблицу применения формальдегида, |
ацетальдеги- |
|||
да и |
уксусной кислоты. |
|
|
|
||
4. |
Составьте демонстрационную таблицу, в которой покажите, какое зна |
|||||
чение |
|
приобретают |
процессы |
окислительной |
переработки углеводородов и |
|
других |
органических |
соединений в настоящее |
время. В таблицу следует так |
|||
же включить рассмотренные в предыдущих |
главах процессы |
производства |
||||
•оксида |
углерода СО, водорода |
и ацетилена. Рассмотрите тенденции развития |
||||
органического синтеза, отметив, какие процессы вытесняются из промышлен
ности |
окислительными |
методами. |
|
|
5. |
Какую |
роль играет катализатор в реакции окисления |
ацетальдегида |
|
в уксусную кислоту? |
|
|
||
6. |
Охарактеризуйте процессы переработки органических соединений при |
|||
участии кислорода, используя обобщенную физико-химическую |
характеристи |
|||
ку, принципы |
выбора |
температуры, давления, соотношения реагентов, време |
||
ни реакции, принципиальную схему, устройство реакционных |
аппаратов, а |
|||
также |
укажите выход |
основных продуктов. |
|
|
З А К Л Ю Ч Е Н ИЕ
Какими знаниями и умениями вы овладели, изучив факульта тивный курс «Химия в промышленности»?
Автор и ваши преподаватели стремились к тому, чтобы вы овладели некоторыми основными инженерно-химическими поня тиями и глубже поняли роль химии в современной жизни, в строительстве нового, коммунистического общества.
Мы с вами совместно на конкретных примерах выяснили, как возникает потребность в химическом продукте, и проследи ли, как рождается, развивается и совершенствуется способ его производства в соревновании с возможными другими способа ми, как иногда он вытесняется более совершенными.
Вам теперь ясно, что к любому производству следует подхо дить с позиции его оптимизации: определения условий, при ко торых получаются наилучшие результаты. Критерии оптимиза ции были рассмотрены во вводной части курса, затем во всех гла вах вы самостоятельно формулировали их применительно к кон
кретным |
производствам. Это |
те критерии, которые положены |
в основу |
девятого пятилетнего |
плана. |
Каков путь определения оптимальных условий химико-техио- логпческих процессов? На современном уровне науки открывает ся возможность решать эти задачи, опираясь на естественные науки, математику и технические науки (химическую техноло гию и др.).
Предпосылкой ваших поисков было исследование-физико-хи мических свойств веществ, участвующих в реакции. Выявлялась зависимость качества продукта, его выхода, расхода энергии и других технико-экономических показателей от управляющих па раметров — температуры, давления, концентраций реагирующих веществ.
Отправляясь от отдельных решений, вы формулировали об щие закономерности оптимизации реакций, обладающих одина ковыми физико-химическими характеристиками. Оказалось, ре акции можно разделить на классы. Затем, определив класс хи мико-технологического процесса и пользуясь общими закономер-
ностями, вы были в состоянии самостоятельно решать новые проблемы.
Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев назвал на XXIV съезде партии химизацию всего народного хозяйства мощ ным рычагом повышения эффективности общественного произ водства. В настоящее время научно-технический уровень любой отрасли народного хозяйства определяется не только ее механи зацией, электрификацией, автоматизацией, но и химизацией. Химизация машиностроения и строительства открывает возмож ность принципиально новых конструктивных решений, оказывает революционизирующее воздействие на эти области производст венной деятельности. Химизация сельского хозяйства приводит к огромной экономии общественного труда, обеспечивает резкое повышение урожайности всех культур. Для того чтобы работа по химизации народного хозяйства шла успешно, нужны люди, увлеченные химией и владеющие ею. Можно надеяться, что не которые из выбравших для углубленного изучения факультатив ный курс, посвященный актуальным проблемам химизации, от дадут в дальнейшем свой труд и способности химии — будут го товить себя для работы иа химических заводах, в лабораториях, в научных институтах.
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
А.Для более глубокого ознакомления с вопросами
|
|
|
|
|
|
|
|
химической технологии |
|
|
|
|
|
|
|
||||
1. |
«Материалы |
XXIV съезда КПСС». М., Политиздат, |
1971. |
|
|
||||||||||||||
2. |
К, о с т а н д о в Л. А. Научно-технический прогресс |
в |
химической |
про |
|||||||||||||||
мышленности. М., «Знание», |
1971. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
3. |
A we л н н |
А. Г. Технология |
серной |
кислоты. |
М., |
«Химия», |
1971. |
|
|||||||||||
4. |
А т р о щ е н к о |
В. |
И. и |
др. |
Курс |
технологии |
связанного |
азота. М.,. |
|||||||||||
«Химия», |
1971. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
С о к о л о в с к и й |
А. А., |
Я ш и с Е. В. Технология |
минеральных |
удоб |
||||||||||||||
рений |
и |
кислот. М., «Химия», 1971. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
6. |
Э п ш т е н н |
Д. А. Горючие ископаемые и их химическая переработка. |
|||||||||||||||||
М., Изд-во АПН РСФСР, |
1959. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
7. |
Г у р е в и ч |
|
И. Л. Общие свойства |
и |
первичные |
методы |
переработки |
||||||||||||
нефти |
и |
газа, |
изд. |
3. |
М.. «Химия», |
1972. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
8. |
Л е б е д е в |
Н. Н. Химия |
и технология |
основного |
органического и |
неф |
|||||||||||||
техимического синтеза. М., «Химия», 1971. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
9. |
В о р о б ь е в |
В. А., |
А н д р и а н о в |
Р. А. Технология |
полимеров. |
М.,. |
|||||||||||||
«Высшая |
школа», |
1971. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
10. Э п ш т е й - н |
Д. А. Учителю |
о химической |
|
технологии. |
М., Изд-во- |
||||||||||||||
АПН РСФСР, |
1961. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Б. Справочники |
|
|
|
|
|
|
|
||||
1. |
Краткая |
химическая |
энциклопедия, |
в |
5-ти |
т. |
«Советская |
энциклопе- ' |
|||||||||||
дия». |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
«Справочник |
химика». |
(В |
т. I I I — материал |
о |
химическом |
равновесии |
||||||||||||
и кинетике; в т. V |
— о сырье и продуктах |
промышленности неорганических, |
|||||||||||||||||
веществ; в т. V I — |
о продуктах |
основного |
органического |
синтеза, |
мономерах |
||||||||||||||
иполимерах.)
3.«Химизация сельского хозяйства». Научно-технический словарь-спра
вочник, под |
ред. проф. Л. Л. Балашева и акад. С. И. Вольфковича, изд.'2_ |
М., «Наука», |
1968, |
|
|
|
|
|
|
О Г Л А В Л Е Н И Е |
|
|
|
|
|
|
|
|||
П р е д и с л о в и е |
. |
. |
. |
. |
. |
• |
• |
. |
• |
|
• |
• |
J |
|||
Как |
оценивают |
работу |
химических заводов. Какие проблемы решает |
|
||||||||||||
|
|
наука — химическая |
технология |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
||||
§ |
1. План выпуска |
продукции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' — |
||||
§ 2. Качество химических продуктов |
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
|||||||
§ |
3. |
Классификация химических продуктов и общие требования к от |
|
|||||||||||||
|
|
дельным классам продуктов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
||||
§ |
4. |
Виды химического |
сырья |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|||
§ |
5. |
Проблема |
выбора |
сырья |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
||
§ |
6. |
Воздух — важнейшее химическое сырье |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
||||||
§ |
7. Значение воды в химическом |
производстве. Экономия воды |
. |
|
. |
10 |
||||||||||
§ 8. Экономное использование сырья |
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|||||||
§ 9. Вычисление практических выходов продуктов |
|
|
|
|
|
|
13 |
|||||||||
§ |
10. Пути уменьшения |
расхода энергии |
на химических заводах |
|
. |
. |
14 |
|||||||||
§ |
П. Борьба с загрязнением атмосферы и воды вредными |
веществами |
15 |
|||||||||||||
§ |
12. Что такое химическая |
технология |
и чем |
она занимается |
|
. |
. |
— |
||||||||
|
|
|
|
|
|
Ч а с т ь |
п е р в а я |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
ТЕХНОЛОГИЯ |
НЕОРГАНИЧЕСКИХ |
ВЕЩЕСТВ |
|
|
|
|
||||||||
Г л а в а I . Серная |
кислота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
||||
§ |
1. |
Свойства серной кислоты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
||||
§ |
2. |
Применение серной |
кислоты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|||
§ |
3. Виды сырья |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
||
§ |
4. Физико-химическая |
характеристика |
реакции |
горения |
серного |
|
кол |
|
||||||||
|
|
чедана |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
§ |
5. |
Оптимальные условия обжига |
колчедана |
|
|
|
|
|
|
|
26 |
|||||
§ |
6. |
Сжигание |
серы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
|
§ |
7. |
Сжигание |
сероводорода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
||
§ |
8. |
Физико-химическая |
характеристика |
реакции |
окислення |
оксида |
|
серы |
|
|||||||
|
|
S02 кислородом |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
31 |
||
§ |
9. Оптимальные |
условия |
окисления |
оксида |
серы |
S0 2 |
. . . |
34 |
||||||||
§ |
10. Реакция |
оксида серы S0 3 с |
содой |
|
|
|
|
|
|
|
39 |
|||||
156 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|