Главная -> Словарь

Органической технологии

Так как при окислении парафина кислород распределяется по всем метиленовым группам примерно равномерно, при окислении получаются кислоты разного молекулярного веса, из которых перегонкой отделяют кислоты, пригодные для мыловарения. Окисление проводят при возможно низких температурах порядка 105—120° . Образующиеся жирные кислоты, особенно высокомолекулярные, окисляются далее, при этом образуются оксикислоты, кетокислоты и двухосновные жирные кислоты, не растворимые в бензине. Чтобы свести к минимуму образование этих нежелательных побочных продуктов, окисление ограничивают 30—50%-ным превращением всей окисляемой углеводородной смеси. В качестве катализатора применяют в большинстве случаев перманганат калия в количестве 0,3% вес. от всего парафина. Перманганат калия вводят при перемешивании в нагретый до 150° парафин в виде концентрированного водного раствора, вода испаряется, а перманганат восстанавливается органическим веществом до двуокиси марганца, которая распределяется в реакционной смеси в исключительно тонко распыленном состоянии. Окисление ведут без применения давления. Важно, чтобы применяемый для окисления воздух поступал в парафин в возможно тонко распыленном состоянии.

Перманганат калия вводят в виде концентрированного ВОДНОЕО раствора в нагретый до 150° парафин. Вода испаряется, и перманганат, находящийся в жидкости в результате хорошего перемешивания в виде очень тонкой взвеси, частично восстанавливается органическим веществом в чрезвычайно дисперсный МпО2. Таким образом удается снизить температуру до 110—120° и тем не менее сохранить технически приемлемую скорость процесса.

Однако до Дюма никто не лодумал объединить и обобщить все эти отдельные наблюдения в революционное для тогдашнего времени учение о способности атома хлора заменять атом водорода в органическом веществе. Ведь тогда еще считали, что хлор соединяется с органическим веществом только в двойные комплексы, и сомневались в том, что отрицательный элемент хлор может вступить на место положительного элемента водорода.

Горючие сланцы — разновидность каустобиолитов, в составе которых негорючая минеральная масса преобладает над органическим веществом. В сущности они представляют собой осадочные органоминеральные породы, содержащие сапропелитовые или гумус осапропелитовые органические вещества преимущественно морского генезиса.

Для подтверждения возможности органического синтеза нефти были проведены прямые лабораторные экспериментальные исследования . Так, еще в 1888г. немецкий химик К. Энглер впервые в мире произвел перегонку рыбьего жира при давлении 1 МПа и температуре 42 °С и получил 61 % масс, масла плотностью 0,8105, состоящего на 90 % из углеводородов, преимущественно парафиновых от Сь и выше. В тот же период им были получены углеводороды из растительных масел: репейного, оливкового и др. В 1919 г. акад. Н.Ф. Зелинский произвел перегонку сапропелита оз. Балхаш и получил 63,2 % смолы, 16 % кокса и 20,8 % газа. Газ состоял из метана, окиси углерода, водорода и сероводорода. После вторичной перегонки смолы были получены бензин, керосин и тяжелые масла, в состав которых входили парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды. В 1921 г. японский ученый Кобаяси получил искуственную нефть при перегонке рыбьего жира без давления, но в присутствии катализатора — гидросиликата алюминия. Подобные опыты были проведены затем и другими исследователями. Было установлено, что природные алюмосиликаты — глины-являются катализатором в химических реакциях нефте — образования. Акад. А.Д. Архангельский глинистые породы назвал нефтепроизводящими, или нефтематеринскими. Подтверждающие органическую концепцию нефтесинтеза результаты дали также исследования самих осадочных пород различного геологического возраста на присутствие углеводородов. Органические вещества в пределах 0,2 — 0,9 % от массы осадочных пород были обнаружены во всех оседочных образованиях — от докембрия до современных осадков, причем глины оказались в среднем в 2 — 4 раза богаче органическим веществом, чем пески и карбонаты. Более богатыми органикой оказались глинистые породы нефтегазоносных провинций. Так, глины девонских отложений Волго —Урала и юрских отложений Западной Сибири содержали до 10— 15 % органического вещества. Исследования химического состава органических веществ осадочных пород, определяемого по степени растворимости в различных растворителях, показали, что они состоят из битумоидов , гуминовых кислот и на 70 —80 % из нераство —

Различная радиоактивность нефтяных пластов используется при каротаже нефтяных скважин при бурении. Некоторые битуминозные сланцы, богатые органическим веществом, обладают весьма высокой радиоактивностью, но содержат очень мало нефти или совсем ее не содержат.

Рассмотрение приведенных данных показывает, что при одинаковом числе углеродных атомов более компактные молекулы вступают в комплекс с меньшим количеством тиомочевины. Этот вывод подтверждается тем, что компактность молекул зависит от степени разветвленное™ или цикличности. Весовое отношение, по-видимому, с успехом может быть использовано для подсчета теоретического отношения между тиомочевиной и органическим веществом. Это отношение снижается с 2,7—2,8 для алифатических соединений и моноциклических нафтенов до 2,5 для дициклических нафте-нов и до 2,2—2,3 для конденсированных кольчатых систем. Весовое отношение для ненасыщенных соединений в основном аналогично значению отношения для соответствующих насыщенных структур.

а) Общий метод восстановления по Вертело. Вертело использовал восстанавливающее действие йодисто-водородной кислоты, нагреваемой вместе с органическим веществом

В своем развитии промышленность органического синтеза разделилась на ряд отраслей , среди которых важное место занимает промышленность основного органического и нефтехимического синтеза. Термин «основной» органический синтез охватывает производство многотоннажных продуктов, служащих основой для всей остальной органической технологии. В свою очередь, термин «нефтехимический» синтез появился в связи с перебазированием технологии органических веществ на нефтяное сырье и в обычном смысле слова охватывает первичную химическую переработку углеводородов нефтяного происхождения. В этом плане он является частью основного срганического синтеза, чем и обусловлено их объединенное название.

Продукты этой отрасли промышленности отличаются большим многообразием строения, свойств и областей применения. Это различные углеводороды, хлор- и фторпроизводные, спирты и фенолы, простые эфиры, альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты и их прс изводные , амины и нитросоединения, вещества, содержащие серу и фосфор, и т. д. По назначению все они подразделяются на две группы: 1) промежуточные продукты для синтеза других веществ в этой же или в других отраслях органической технологии; 2) продукты целевого применения в разных отраслях народного хозяйства.

Таким образом, основной органический и нефтехимический синтез, получая сырье от коксохимической и нефтеперерабатывающей промышленности, обеспечивает синтетическими продуктами все остальные отрасли органической технологии и, кроме того, поставляет народному хозяйству ряд продуктов целевого назначения. Место и роль этой отрасли технологии иллюстрирует рис. 1.

Главной целью этой монографии является обзор тех областей органической технологии, в которых применение нефти как сырья наиболее экономично. Однако следует упомянуть, что в некоторых случаях наряду с нефтью используют также каменный уголь или растительное сырье. Так, например, в США и Великобритании этиловый спирт производят как из этилена нефтяного происхождения, так и методом брожения; в США, Германии и Италии ацетилен получают как неполным окислением природного газа — мегана, так и из угля, через карбид кальция.

Быстрый рост внедрения кумольного метода в промышленность указывает на большую перспективность нового направления в органической технологии, основывающегося на методах каталитического окисления углеводородного сырья кислородом воздуха, которому, видимо, принадлежит большое будущее.

1.5. Реакторы в органической технологии 40

РАДИКАЛЬНО-ЦЕПНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Химические процессы органической технологии характеризуются протеканием большого числа химических реакций с участием промежуточных активных частиц , которые существенным образом влияют на скорость и направление превращения исходных веществ.

1.5. РЕАКТОРЫ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

В научных исследованиях и промышленной органической технологии используются различные по конструкции реакторы, работающие как в режиме, близком к идеальному смешению или вытеснению, так и в смешанном режиме. В многотоннажной органической технологии, как правило, применяются аппараты непрерывного действия различной конструкции. Реакторы периодического действия находят применение в малотоннажных химико-технологических процессах.

Гетерофазные системы газ - жидкость очень широко используются в органической технологии. Примером могут служить процессы окисления органических соединений молекулярным кислородом, гидрирования, алкилирования, сульфирования и сульфатирова-ния триоксидом серы, реакции гидроформилирования, синтез уксусной кислоты из метанола и СО и др. Основные условия достижения высокой конверсии реагентов, селективности и устойчивости режима заключаются в обеспечении хорошего контакта фаз и теплообмена в реакционной системе.