Реферат
на тему:
«Технологія отримання циклогексану»
1. Хімія і технологія процесів гідрування
У промисловості основного органічного і нафтохімічного синтезу широко використовують процеси гідрування вуглеводнів, кисневмісних і азотистих сполук з метою отримання головним чином насичених вуглеводнів, кетонів, карбонових кислот, спиртів і амінів.
2. Гідрування ароматичних вуглеводнів
Каталізаторами гідрування ароматичних систем можуть бути всі метали восьмий групи, але в промисловості застосовують головним чином нікель на носіях, особливо на Cr 2 O 3. З таким контактом достатня швидкість процесу досягається при 120-200 0 С. При цьому на відміну від олефінів, необхідно підвищений тиск (1-5 МПа) - не тільки для прискорення реакції, але і для збільшення рівноважної ступеня конверсії, бо термодинамічні відносини в цьому випадку менш сприятливі для гідрування. Ароматичні вуглеводні потрібно попередньо очищати від сполук сірки, що є контактними ядрами.
Порівняльна стабільність ароматичної системи обумовлює її меншу реакційну здатність при гідруванні в порівнянні з олефінами. Так, відносні швидкості гідрування бензолу в ядро, циклоолефинов і подвійних зв'язків в бічному ланцюзі арілолефіна такі (в умовних одиницях):
1150900
З цієї причини і навіть не дивлячись на послідовно-паралельний тип реакції з ступінчастим насиченням зв'язків
У реакційній масі не виявляється циклічних олефінів. Однак у спеціальних умовах з бензолу можна отримати циклогексен (нагомогенних каталізаторах) або ціклогексілбензол (на гетерогенних біфункціональних каталізаторах):
Гомологи бензолу гидрируются з меншою швидкістю, ніж сам бензол, що є ще одним проявом дезактивуючий впливу заступників при гідріруемих зв'язках. При наявності в ароматичних вуглеводнів ненасиченої бічного ланцюга вона гідруван в першу чергу. У присутності мідного каталізатора, що не катализирующего гідрування ароматичних систем, насичуються тільки бічні ланцюги, а на нікелевому при надлишку водню відбувається повне гідрування, наприклад, стиролу:
Умови гідрування ароматичних вуглеців в чому визначаються побічними реакціями гідрогенолізу з розщепленням бічних ланцюгів і циклів. Так, з бензолу на нікелевому каталізаторі при 290 0 С утворюються метан (до 71%) і вільний вуглець:
Ще легше розщеплюються бічні ланцюги, особливо більш довгі. Наприклад, з н-пропілбензолу при гідруванні можна отримати не тільки пропілціклогексан, але також етил- і метілзамещенние, циклогексан і нижчі парафінові вуглеводні. Ці побічні реакції визначають верхню межу температури при гідруванні ароматичних вуглеводнів.
У промисловості процеси гідрування ароматичних вуглеців застосовують для синтезу декількох практично важливих продуктів, особливо циклогексану.
Циклогексан С6Н12 (рідина; т.кіп 80,70 С) міститься в невеликій кількості в бензинових фракціях нафти, і його можна витягати з легких нафтових фракцій екстрактивної перегонкою, фракційною кристалізацією. На практиці ці методи використовують рідко. Це пояснюється труднощами, пов'язаними з виділенням чистого циклогексану з нафтової сировини. Головним методом отримання циклогексану в промисловості є гідрування бензолу:
Гідрування бензолу протікає з виділенням тепла (? Н=- 49 ккал). Гідрування бензолу проводять при атмосферному тиску, так і при середньому і високому тиску. Найбільш вигідно в техноекономіческой відношенні є, мабуть, проведення процесу при високому тиску: при 200-300 атм і 260 - 3600 С. При більш низьких температурах рівновагу оборотної реакції зсувається вправо, але значно зменшується швидкість реакції, і тому знижується продуктивність каталізатора. Підвищення температури призводить, поряд з прискоренням основної реакції, і до прискорення побічної - ізомеризації циклогексану в метілціклопентан:
Якщо вихідний бензол не містить сірчистих сполук, синтез циклогексану проводять при 100 атм і 2700 С в присутності нікелевого каталізатора (окис нікелю, нанесена на окис алюмінію). Через 1л такого каталізатора можна пропустити за годину 2,7 л бензолу і 20 л водню, стиснутого до 200 атм.
Якщо у вихідному бензолі містяться сірчисті з'єднання, то використовують комбінований каталізатор, що складається з сульфіду нікелю і сульфіду вольфраму. Сульфіди наносять на носій - активну окис алюмінію; однак можливе застосування сульфідів без носія - в цьому випадку з'їм продуктів з одиниці об'єму каталізатора вище. Сульфідні каталізатор, володіючи високою активністю і...
