Назовете възможните реакционни продукти на алкохолната дехидрогениране. Окисляване на първични алкохоли
Специалност: Химична технология
Отдел: Неорганична химия и химическа технология
Одобрявам
Ръководител на отдела
_____________________) (подпис, фамилно име, инициали)
"___" ____________ 20
Курсова работа
Чрез дисциплина: Индустриалната катализация
_______________________________
На тема: каталитично дехидрогениране
________________________
Означаване на Киргизска република - 02068108 - 240100 - 2015
Студент Фазлова Л. А.
Вход 435.
Главата _______________ kuznetsova i.v.
Voronezh - 2015.
Въведение
Производство на катализатори за процеси на дехидрогениране алкилароматични въглеводороди.
Каталитично дехидрогениране на Алканов
Оборудване за каталитично дехидрогениране на алкани
Регенериране на катализатори.
Списък на литературни източници
Въведение
Дехидрогенирането е реакцията на водородно разцепване от молекулата на органичната съединение; Тя е обратима обратна реакция - хидрогениране. Разклонителното преместване към дехидрогениране допринася за увеличаване на температурата и намаляването на налягането, включително разреждане на реакционната смес. Реакционни катализатори Хидрогениране - дехидрогениране са метали 8Ь и 1В подгрупи (никел, платина, паладий, мед, сребро) и полупроводникови оксиди (FE 2O3, CR2O3, Zno, Moo 3).
Процесите на дехидрогениране се използват широко в индустриалния органичен синтез:
1) Получава се дехидрогениране на алкохол: формалдехид, ацетон, метил етил кетон, циклохексанон.
2) Получават се дехидрогениране на алкилароматични съединения: стирен, а-метилстирен, винилтолулул, дивинилбензен.
3) Получава се дехидрогенирането на парафините: олефини (пропилей, бутилен и изобутилен, изопенентен, по-висши олефини) и диени (бутадиен и изопрен)
Каталитично дехидрогениране на алкохоли
Необходими са реакции на алкохолно дехидрогениране, за да се получат алдехиди и кетони. Кетоните се получават от вторични алкохоли и алдехиди от първични алкохоли. Катализаторите в процесите са мед, сребро, медни хроматита, цинков оксид и др. Заслужава да се отбележи, че в сравнение с медта катализатори на цинков оксид е по-устойчив и не губят активност по време на процеса, но може да провокира реакцията на дехидратация. В общата форма реакцията на дехидрогениране на алкохолите може да бъде представена, както следва:
В индустрията алкохол дехидрогенирането се получава чрез съединения като ацеталдехид, ацетон, метил етил кетон и циклохексанон. Процесите продължават в ток на водните пари. Най-често срещаните процеси са:
Етанол дехидрогениране Провежда се на меден или сребърен катализатор при температура от 200 - 400 ° С и атмосферно налягане. Катализаторът е носител AL 2O3, SNO 2 или въглеродни влакна, който се прилага върху компонентите на сребро или мед. Тази реакция е един от компонентите на процеса на вакала, който е промишлен метод за получаване на оцетен алдехид от етанол чрез дехидрогениране или кислородно окисление.
Метанол дехидрогениране. Този процес не е напълно изучен, но повечето изследователи го идентифицират като обещаващ процес на синтез на формалдехид, който не съдържа вода. Предлагат се различни параметри на процеса: температурата е 600 - 900 ° С, активният компонент на катализатора на цинк или мед, носител на силициев оксид, възможността за започване на реакцията на водороден пероксид и др. В момента повечето от формалдехид в света се получават чрез окисление на метанол.
2. Производство на катализатори за процеси на дехидрогениране на алкохол
Известен катализатор за дехидрогениране на алкохол, съдържащи оксиди, 5 цинк и желязо. Най-новият е катализатор за дехидрогениране на алкохоли, който е оксид на итрий или рядък 10 елемент, избран от групата, която включва неодимия, художник, итербий.
Недостатъкът на известните катализатори е тяхната недостатъчно висока активност и селективност.
Целта на науката е да се увеличи активността и селективността на катализатора за дехидрогениране на алкохолите. Тази цел се постига чрез факта, че катализаторът на базата на итриевите оксиди или редкоземен елемент, избран от групата, съдържащ неодимия, прасеодим, итербий, допълнително съдържа техний.
Въведение в катализатора Technetium позволява да се увеличи активността на претоварването на ролката, която се изразява в увеличаване на степента на превръщане на алкохола в 2-5 пъти и намалява температурата на началото на реакцията на дехидрогениране от 80-120 ° С , В същото време катализаторът придобива чисто дехидромни свойства, което дава възможност за увеличаване на селективността. В реакцията на алкохолна дехидрогениране, такава като изопропил в ацетон до 100%.
Такъв катализатор се получава чрез импрегниране с твърд разтвор на предварително оформени катализаторни частици. Обемът на разтвора надвишава 1,4 ─ 1.6 пъти по-голямата част от катализатора. Количеството на техниката в катализатора се определя чрез специфична радиоактивност. Изсушен мокър катализатор. Сухият продукт се загрява в продължение на 1 час в поток от водород първо при 280-300 ° С. (за трансформация на пертотат в техния диоксид), след това при 600-700 ° С в продължение на 11 часа (за намаляване на техния диоксид до метал ).
Пример. Катализаторът се приготвя чрез импрегниране на итриев оксид с разтвор на амониев петроунд, обемът на итриев оксид е 1,5 пъти. Импрегнираните каталитични частици се сушат при 70-80 ° С в продължение на 2 часа. След това намаляването на тока на водорода се провежда в продължение на 1 час при 280 ° С при температура от 600 ° С.
Изследването на каталитичната активност се извършва при примера на разграждането на имиопропилов алкохол в настройката на потока. Тегло на катализатора
0.5 g при обем 1 cm. Размерът на частиците на катализатора 1, 5 е 2 mm. Специфична повърхност 48.5 m / g. Скоростта на подаване на алкохол е 0.071 mL / min.
Разграждането на изовилов алкохол върху предложения катализатор се появява само в посока на дехидрогениране с образуването на ацетон и водород, нито едно други продукти не се откриват. На ITRIA оксиди без добавяне на техническо разлагане на изопропилов алкохол отива в две посоки: дехидратация и дехидратация. Увеличаването на активността на катализатора е по-голямо, толкова по-голямо е количеството на техниката. Катализаторите, съдържащи 0.03 - 0.05% Техтетрий, са селективни, водещи процеса само в една посока към дехидрогениране.
3. Дехидрогениране на алкилароматични съединения
Дехидрогенирането на алкилароматичните съединения е важен индустриален процес на стирен синтез и неговите хомолози. Процесните катализатори в повечето случаи се насърчават калиеви оксиди, калций, хром, церий, магнезий, железен оксид цинк. Тяхната различна характеристика е способността за саморазгенериране под влиянието на водните пари. Също така са известни фосфати, медни хромични и дори катализатори на базата на смес от желязо и медна оксид.
Процесите на дехидрогениране на алкилароматични съединения протичат при атмосферно налягане и при температура от 550 - 620 ° С в моларното съотношение на суровините до водна двойка от 1:20. Двойките са необходими не само за намаляване на частичното налягане на етилбензона, но и за поддържане на самопроникване на катализатори от железен оксид.
Етилбензол дехидрогенирането е вторият етап на процеса на получаване на стирен от бензола. На първия етап алкилиране на бензел хлорхетан (реакция на Friedel-Krafts) се провежда на алумохромен катализатор и на втория получен етилбензен, дехидратиран до стирен. Процесът се характеризира с висока стойност на активиране на енергия 152 kJ / mol, с оглед на която скоростта на реакцията е силно зависима от температурата. Ето защо реакцията се извършва при високи температури.
Успоредно с това, в процеса на дехидрогениране на етилбензол, протичане на нежелани реакции - образуване на кокс, скелетна изомеризация и напукване. Напукването и изомеризацията намаляват селективността на процеса и образуването на Кокс влияе на дезактивирането на катализатора. За да може катализаторът да работи по-дълго, е необходимо периодично да се извършва окислително регенерация, което се основава на реакцията на газификация, "изгаряне" по-голямата част от коката от повърхността на катализатора.
Общоприетият механизъм на дехидратация на алкохолите е следната (за простота, етилов алкохол се приема като пример):
Алкохолът се присъединява към етапа на водородната йон (1), за да образува протонизиран алкохол, който се дисоциализира етап (2), даваща водна молекула и карбонионния йон; След това йонът на карбонния етап (3) губи водороден йон и се образува алкен.
Така двойната връзка се образува на два етапа: загубата на хидроксилната група под формата на [етап (2)] и загубата на водород (етап (3)). Това се отличава с тази реакция от дехидрогалогенерационна реакция, където разцепването на водород и халоген се случва едновременно.
Първият етап представлява киселинно-базовото равновесие съгласно BrenStec-лука (раздел 1.19). Когато сярната киселина се разтваря във вода, например следната реакция:
Хидрогенният йон се е преместил от много слаба основа към по-силна основа с образуването на оксидиев йон. Основните свойства на двете съединения се дължат, разбира се, парна двойка електрони, които могат да свържат водородния йон. Алкохолът съдържа и кислороден атом с различна двойка електрона и неговата база е сравнима с основността на водата. Първият етап от предложения механизъм може най-вероятно да представи, както следва:
Хидрогенният йон се превключва от бисводния йон до по-силна основа (етилов алкохол) с образуването на заместен оксионичен йон на протониран алкохол.
По същия начин, етап (3) не натиска свободния йон на водород, но преходът му към най-силно от съществуващите основания, а именно
За удобство, този процес често е изобразен като свързване или разцепване на водороден йон, но трябва да се разбира, че във всички случаи всъщност има протонно прехвърляне от една база към друга.
И трите реакции са дадени като равновесие, тъй като всеки етап е обратим; Както ще бъде показано по-долу, обратната реакция е образуването на алкохолни алкохоли (сек. 6.10). Равновесието (1) се измества много вдясно; Известно е, че сярната киселина е почти напълно йонизирана в алкохолен разтвор. Тъй като концентрацията на карбортови йони, налична във всеки момент, е много малка, равновесието (2) се измества вляво. В някакъв момент един от тези няколко карбониъчни йони реагира чрез уравнение (3), за да образува алкени. При дехидратация летливият алкейн обикновено се отдестилира от реакционната смес и по този начин балансът (3) се променя надясно. В резултат на това цялата реакция стига до края.
Карбодровият йон се образува в резултат на дисоциация на протонизиран алкохол; В същото време, заредената частица е отделена от
неутралната частица е очевидна, този процес изисква значително по-малко енергия от образуването на карбониън от самия алкохол, тъй като в този случай е необходимо да се откъсне положителната частица от отрицанието. В първия случай слабата основа (вода) е разцепена от карбониън йонната (киселина на Люис) е много по-лесна от много силна основа, хидроксил йон, т.е. водата е най-добрата изходяща група от хидроксил йон. Показано е, че хидроксил-йонът почти никога не е разцепен от алкохол; Отговорът на разделянето в алкохол в почти всички случаи изисква киселинен катализатор, чиято роля, както в настоящия случай, е прототацията на алкохола.
И накрая, трябва да се разбере, че дисоциацията на протонизирана алкохол става възможна само поради превръщането на Cardmium ion (CP. Раздел 5.14). Енергията за счупване на робството на въглеродния кислород се взема поради образуването на голям брой йони диполни връзки между карбони и полярния разтворител.
Кардориумният йон може да влезе в различни реакции; Кой се случва, зависи от експерименталните условия. Всички реакции на карбониъчни йони са засенчени еднакво: те придобиват чифт електрони, за да запълнят октета в положително зареден въглероден атом. В този случай водородният йон се разцепва от въглеродния атом, в непосредствена близост до въглеродния атом на положително заредени изчерпани електрони; Чифт електрони, предварително задействани във връзка с този водород, сега може да се образува -
Този механизъм обяснява киселинната катализа по време на дехидратация. Този механизъм също така обясни факта, че лекотата на дехидратация на алкохолите намалява в серия от третични вторични първични? Преди да отговорите на този въпрос, е необходимо да се разбере как се променя стабилността на карбониъчните йони.
Хидратиращи алкени Най-важното индустриално значение е хидратация на олефините. Прикрепянето на вода към олефините може да се извърши в присъствието на сярна киселина - хидратация на сяра или когато сместа от олефин с водна пара над фосфатния катализатор H3P04 върху алумосиликат ...(ОРГАНИЧНА ХИМИЯ)
Окисляване на алкохоли
С изгаряне на алкохол, въглероден диоксид и вода се образуват: при действието на конвенционалните окислители - хромовата смес, Permangat калиев окисление е предимно въглероден атом, при който се намира хидроксилната група. Първичен Алкохолите се дават, когато алдехидът е окислен, който лесно се движи ...(ОРГАНИЧНА ХИМИЯ)
Окисление на етилов алкохол до оцетна киселина.
Етилов алкохол се окислява до оцетна киселина под влиянието на бактерии на оцетна киселина Gluconobacter и Acetobacter. Това са грам-негативни хеморгагоотрофични, немаркировки, гребащи организми, подвижни или неподвижни. Бактериите на оцетната киселина на тези кланове се различават един в друг ...(Основи на микробиологията)
Каталитично дехидрогениране на алкохоли
Превръщането на алкохоли в алдехиди и кетони може да се извърши и чрез дехидрогениране - предаване на алкохолни пари над нагрятия катализатор - мед или сребро при 300 ° С: взаимодействието на алкохоли с магнезиеви органични съединения (жрежарски реагенти) води до образуването на Ограничете въглеводороди: това ...(ОРГАНИЧНА ХИМИЯ)
Алкохолни и алкохолни продукти
Тя включва само етилов алкохол (суров и коригиран алкохол), независимо от вида на суровините, от които е произведен (храна или нететехнологичен). Техническият алкохол (това не е етил) не е акцизен продукт, той се получава от дърво или петролни продукти. За производството на акциз ...(Данъчно облагане на търговски дейности)
