Nazwij możliwe produkty reakcji dehydrogenowania alkoholu. Utlenianie pierwotnych alkoholów
Specjalność: technologia chemiczna
Dział: Chemia nieorganiczna i technologia chemiczna
Zatwierdzać
Kierownik Departamentu
_____________________) (podpis, nazwisko, inicjały)
"___" ____________ 20
Praca kursu
Dzięki dyscyplinie: kataliza przemysłowa
_______________________________
Na temat: Dehydrogenowanie katalityczne
________________________
Oznaczenie Kyrgistów - 02068108 - 240100 - 2015
Student Fazilova L. A.
Logowanie 435.
Głowa _______________ Kuznetsova I.v.
Voronezh - 2015.
Wprowadzenie
Produkcja katalizatorów do procesów dehydrogenów alkilaromatycznych węglowodorów.
Dehydrogenowanie katalityczne Alkanova
Sprzęt do katalitycznego dehydrogenowania alkanów
Regeneracja katalizatorów.
Lista źródeł literackich
Wprowadzenie
Dehydrogenowanie jest reakcją rozszczepienia wodoru z cząsteczki złożonej organicznej; Jest odwracalna reakcja odwrotna - uwodornienie. Przemieszczenie równowagi w kierunku dehydrogenowania przyczynia się do wzrostu zmniejszenia temperatury i ciśnienia, w tym rozcieńczenie mieszaniny reakcyjnej. Katalizatory reakcji uwodornienie - dehydrogenowanie są metali 8B i 1B podgrupy (nikiel, platyna, pallad, miedź, srebrny) i tlenki półprzewodnikowe (Fe 3, CR2O3, ZNO, MOO 3).
Procesy dehydrogenowania są szeroko stosowane w przemysłowej syntezie organicznej:
1) Otrzymuje się dehydrogenowanie alkoholu: formaldehyd, aceton, keton metylowy etylowy, cykloheksanon.
2) Uzyskuje się dehydrogenowanie związków alkilaromatycznych: styren, α-metylostyren, winylotoluluol, divinylbenzen.
3) Otrzymuje się dehydrogenowanie parafin: olefiny (propylen, butylen i izobutylen, izopenten, wyższe olefiny) i dienes (butadien i izopren)
Dehydrogenowanie katalityków alkoholi
Reakcje dehydrogenowania alkoholu są niezbędne do uzyskania aldehydów i ketonów. Ketony otrzymuje się z alkoholi wtórnych i aldehydów z pierwotnych alkoholi. Katalizatory w procesach są miedzi, srebra, chromitów miedzi, tlenek cynku itp. Warto zauważyć, że w porównaniu z katalizatorami miedziami tlenku cynku jest bardziej trwałe i nie traci aktywności podczas procesu, ale może wywołać reakcję odwodnienia. W postaci ogólnej reakcja dehydrogenowania alkoholi można przedstawić w następujący sposób:
W przemyśle dehydrogenowanie alkoholu otrzymuje się przez związki, takie jak acetaldehyd, aceton, keton metylowy etylowy i cykloheksanon. Procesy postępują w prądu pary wodnej. Najczęstszymi procesami to:
Dehydrogenowanie etanolu. Jest prowadzony na miedzi lub srebrnym katalizatorze w temperaturze 200 - 400 ° C i ciśnienie atmosferyczne. Katalizator jest nośnikiem Al 2 O 3, SNO 2 lub włóknem węglowym, który jest stosowany do składników srebra lub miedzi. Reakcja ta jest jednym ze składników procesu próżnika, który jest metodą przemysłową do wytwarzania aldehydu octowym z etanolu przez dehydrogenowanie lub utlenianie tlenu.
Dehydrogenowanie metanolu.. Proces ten nie jest w pełni studiowany, ale większość badaczy identyfikuje go jako obiecujący proces syntezy formaldehydu, nie zawierającej wody. Proponuje się różne parametry procesu: temperatura wynosi 600 - 900 ° C, składnik aktywny katalizatora cynku lub miedzi, nośnik tlenku krzemu, możliwość inicjowania reakcji nadtlenku wodoru itp. W tej chwili większość formaldehydu na świecie otrzymuje się przez utlenianie metanolu.
2. Produkcja katalizatorów do procesów dehydrogenowania alkoholu
Znany katalizator do dehydrogenowania alkoholu zawierające tlenki, 5 cynku i żelaza. Najnowszym jest katalizatorem dehydrogenowania alkoholi, który jest tlenkiem Yttrium lub rzadki element 10 wybranych z grupy, która obejmuje neodym, malarz, Ytterbium ..
Wadą znanych katalizatorów jest ich niewystarczająco wysoka aktywność i selektywność.
Celem nauki jest zwiększenie aktywności i selektywności katalizatora dla dehydrogenowania alkoholi. Cel ten uzyskuje się przez fakt, że katalizator oparty na tlenkach YTTRIU lub rzadkiego elementu uziemiającego wybranego z grupy obejmującej neodymium, praseodymium, Ytterbium dodatkowo zawiera Technet.
Wprowadzenie do katalizatora Technetum pozwala zwiększyć aktywność przeciążenia rolkowego, który jest wyrażony w zwiększaniu stopnia konwersji alkoholu w ciągu 2-5 razy i zmniejszając temperaturę początku reakcji dehydrogenowania o 80-120 0 s . Jednocześnie katalizator nabywa czysto dezwodnie właściwości, co umożliwia zwiększenie selektywności. W reakcji dehydrogenowania alkoholu, takie jak izopropyl do acetonu do 100%.
Taki katalizator otrzymuje się przez impregnację z solidnym roztworem preformowanych cząstek katalizatora. Objętość roztworu przekracza 1,4 ─ 1,6 razy większość katalizatora. Ilość technetu w katalizatorze jest określona przez określoną radioaktywność. Suszony katalizator mokry. Suchy produkt ogrzewa się przez 1 godzinę w strumieniu wodoru najpierw w temperaturze 280-300 0 ° C (do transformacji pertowanu w dwutlenku Technencji), następnie przy 600-700 0 ° C przez 11 godzin (w celu zmniejszenia dwutlenku technicznego do metalu ).
Przykład. Katalizator przygotowywany jest przez impregnację tlenku Yttrium o roztworze amonu Piotra ACTENUUUJ, objętość tlenku YTTRU wynosi 1,5 razy. Impregnowane cząstki katalizatora suszy się w 70-80 ° C przez 2 godziny. Następnie zmniejszenie prądu wodoru przeprowadza się przez 1 godzinę przy 280 ° C w temperaturze 600 C.
Badanie aktywności katalitycznej prowadzi się na przykładzie rozkładu alkoholu imeopropylowego w ustawieniu typu przepływu. Catalyst Waga
0,5 g przy objętości 1 cm. Rozmiar cząstek katalizatora 1, 5 wynosi 2 mm. Specyficzna powierzchnia 48,5 m / g. Wskaźnik podawania alkoholu wynosi 0,071 ml / min.
Rozkład alkoholu izooplu na proponowanym katalizatorze występuje dopiero w kierunku dehydrogenowania przy tworzeniu acetonu i wodoru, nie wykryto żadnych innych produktów. Na tlenków ITRIA bez dodawania dekompozycji technicznej alkoholu izopropylowego idzie w dwóch kierunkach: odwodnienie i odwodnienie. Zwiększenie aktywności katalizatora jest większe, tym większa ilość wprowadzonego Technetu. Katalizatory zawierające 0,03 - 0,05% Technetum są selektywne, prowadząc proces tylko w jednym kierunku w kierunku dehydrogenowania.
3. Dehydrogenowanie związków alkilaromowych
Dehydrogenowanie związków alkilaromatycznych jest ważnym procesem przemysłowym syntezy styrenu i jego homologów. Katalizatory procesu w większości przypadków są promowane tlenki potasu, wapnia, chrom, cer, magnez, cynk tlenku żelaza. Ich odrębna cecha jest zdolność do samodzielnego degeneracji pod wpływem pary wodnej. Znane są również fosforan, chromiczne chromiczne, a nawet katalizatory na bazie mieszaniny żelaza i mieszaniny tlenkowej miedzi.
Procesy dehydrogenowania związków alkilaromatycznych przebiegają na ciśnieniu atmosferycznym i w temperaturze 550 - 620 ° C w stosunku molowym surowców do pary wodnej 1:20. Pary są potrzebne nie tylko w celu zmniejszenia ciśnienia częściowego etylobenzenu, ale także utrzymanie samodzielnej przenikania katalizatorów tlenku żelaza.
Dehydrogenowanie etylobenzenu jest drugim etapem procesu uzyskania styrenu z benzenu. W pierwszym etapie alkilowanie benzenu chlorosetanu (reakcja Friedel-Krowe) przeprowadza się na katalizatorze glumochromowym, a na drugim uzyskanym etylobenzene odwodniony do styrenu. Proces charakteryzuje się wysoką wartością energii aktywacyjnej 152 KJ / MOL, widoku, w jakim wskaźnik reakcji jest wysoce uzależniony od temperatury. Dlatego reakcję prowadzi się w wysokich temperaturach.
Równolegle, w procesie dehydrogenowania etylobenzenu, przepływ niepożądanych - powstawanie koksu, izomeryzacji szkieletowej i pękanie. Pękanie i izomeryzację zmniejszają selektywność procesu, a tworzenie COX wpływa na dezaktywację katalizatora. Aby katalizator pracował dłużej, konieczne jest okresowe wykonywanie regeneracji oksydacyjnej, która opiera się na reakcji zgazowania, "spalania" większość koksu z powierzchni katalizatora.
Ogólnie akceptowany mechanizm odwodnienia alkoholi jest następujący (dla prostoty, alkohol etylowy jest przyjmowany jako przykład):
Alkohol łączy etap jonów wodorowych (1), tworząc protonizowany alkohol, który dysocjuje etapę (2), dając cząsteczkę wody i jonę węglową; Następnie utworzono jon etapu węglowego (3) traci jon wodoru i alkene.
Tak więc, podwójne wiązanie powstaje w dwóch etapach: utrata grupy hydroksylowej w postaci [etapu (2)] i utraty wodoru (etap (3)). Wyróżnia się to reakcją od reakcji dehydrogaloteme, gdzie rozszczepienie wodoru i fluorowca występuje jednocześnie.
Pierwszy etap reprezentuje równowagę kwasowo-zasadową zgodnie z Brenstec - Loury (sekcja 1.19). Gdy kwas siarkowy rozpuszcza się w wodzie, na przykład następująca reakcja następuje:
Ion wodór przesunął się z bardzo słabej zasady do silniejszej podstawy z tworzeniem jonu oksoniowego. Główne właściwości obu związków są należne, oczywiście para pary elektronów, które mogą wiązać jon wodoru. Alkohol zawiera również atom tlenowy z inną parą elektronów, a jej zasadowość jest porównywalna z zasadami wody. Pierwszy etap proponowanego mechanizmu może być najprawdopodobniej złożony w następujący sposób:
Jon wodoru przełączył się z jonu bisulfat do silniejszej bazy (alkohol etylowy) z tworzeniem podstawionego jonu outonowanego alkoholu.
Podobnie, etap (3) nie popycha swobodnego jonu wodoru, ale jego przejście do najsilniejszego z istniejących podstaw, a mianowicie
Dla wygody proces ten jest często przedstawiany jako łączenie lub rozszczepienie jonów wodorowych, ale należy rozumieć, że we wszystkich przypadkach istnieje rzeczywiście transfer proton z jednej podstawy do drugiej.
Wszystkie trzy reakcje są podawane jako równowaga, ponieważ każdy etap jest odwracalny; Jak pokazano poniżej, reakcję odwrotną jest tworzenie alkoholi alkoholowych (sek. 6.10). Równowaga (1) jest przesuwa się bardzo w prawo; Wiadomo, że kwas siarkowy jest prawie całkowicie zjonizowany w roztworze alkoholu. Ponieważ stężenie jonów węglowych dostępnych w każdej chwili jest bardzo mała, równowaga (2) jest przesuwa się w lewo. W pewnym momencie jeden z tych jonów węglowych reaguje przez równanie (3), tworząc alkeny. W odwodnieniu, lotny alkene zazwyczaj destylowano z mieszaniny reakcyjnej, a tym samym saldo (3) przesuwa się w prawo. W rezultacie cała reakcja przychodzi do końca.
Jon węglowy powstaje w wyniku dysocjacji alkoholu o protonowanym; Jednocześnie naładowana cząstka jest oddzielona
neutralna cząstka jest oczywista, proces ten wymaga znacznie mniejszej energii niż tworzenie jonu węglowego z samego alkoholu, ponieważ w tym przypadku konieczne jest oderwanie dodatniej cząstki od negatywu. W pierwszym przypadku słaba baza (woda) jest rozszczepiona z jonów węglonowych (kwas Lewisa) jest znacznie łatwiejsza niż bardzo silna podstawa, jon hydroksylowy, tj. Woda jest najlepszą grupą wychodzącą niż jon hydroksylowy. Wykazano, że hydroksylo-jon prawie nigdy nie przebija się z alkoholu; Odpowiedź podziału w alkoholu w prawie wszystkich przypadkach wymaga kwasowego katalizatora, której rola, której w niniejszej sprawie jest protonowanie alkoholu.
Wreszcie należy rozumieć, że dysocjacja protonowanego alkoholu staje się możliwa tylko z powodu solwacji jonów węglowych (CP. Punkt 5.14). Energia do łamania wiązania węgla - tlenu jest podejmowana ze względu na utworzenie dużej liczby wiązań jonowo-dipolowych między jonem węglowym a rozpuszczalnikiem polarnym.
Jon węglowy może wprowadzić różne reakcje; Który występuje, zależy od warunków eksperymentalnych. Wszystkie reakcje jonów węglowych są eklipsowane równo: nabywają parę elektronów, aby wypełnić oktet w dodatnio naładowanym atomie węgla. W tym przypadku jon wodorowy jest rozszczepiony z atomu węgla, przylegający do atomu węgla dodatnio naładowanych wyczerpanych elektronów; Para elektronów, wcześniej zaangażowana w połączenie z tym wodorem, może teraz formować -eb
Mechanizm ten wyjaśnia kwasową katalizę podczas odwodnienia. Czy mechanizm ten wyjaśnia również fakt, że łatwość odwadniania alkoholi zmniejsza się w serii trzeciorzędnych pierwotnych podstawowych? Przed odpowiedzią na to pytanie konieczne jest, aby stabilność zmian jonów węglowych.
Hydration Alkenes. Najważniejszym znaczeniem przemysłowym jest nawodnienie olefin. Mocowanie wody do olefinów można przeprowadzić w obecności kwasu siarkowego - nawilnienie kwasu sulka Albo gdy mieszanina olefiny z pary wodną nad katalizatorem fosforanowym H3P04 na glinokrzemian ...(CHEMIA ORGANICZNA)
Utlenianie alkoholi
W przypadku spalania alkoholu, dwutlenek węgla i wodę powstają: Zgodnie z działaniem konwencjonalnych środków utleniających - mieszaniny chromu, dopuszczalne utlenianie potasu jest przede wszystkim atomem węgla, w którym znajduje się grupa hydroksylowa. Podstawowy Alkohole są podawane, gdy aldehyd jest utleniony, które łatwo się poruszają ...(CHEMIA ORGANICZNA)
Utlenianie alkoholu etylowego do kwasu octowego.
Alkohol etylowy jest utleniany do kwasu octowego pod wpływem bakterii kwasu octowego Glukonobacter i acetobacter. Są to gram-ujemne chemoranometroometroficzne, nie-usposobieżne, organizmy wioślarskie, ruchome lub nieruchomo. Bakterie kwasu octowego tych klanów różnią się w każdym zdjęciu ...(Podstawy mikrobiologii)
Dehydrogenowanie katalityków alkoholi
Konwersja alkoholi w aldehydach i ketonach można również prowadzić przez dehydrogenowanie - transmisję pary alkoholowej nad ogrzewaną katalizatorem - miedź lub srebro w temperaturze 300 ° C: interakcja alkoholi z związkami organicznymi magnezem (odczynniki Grignar) prowadzi do tworzenia Ogranicz węglowodory: to ...(CHEMIA ORGANICZNA)
Produkty zawierające alkohol i alkohol
Obejmuje on tylko alkohol etylowy (alkohol surowy i rektyfikowany), niezależnie od rodzaju surowców, z których jest produkowany (żywność lub nie-tech). Alkohol techniczny (nie jest to etyl) nie jest produktem akcyzowym, jest on uzyskiwany z drewna lub produktów naftowych. Do produkcji akcyzy ...(Opodatkowanie działań komercyjnych)
