Алкилдеу процесінің сипаттамасы

КІРІСПЕ

Қазіргі уақытта химиялық технологияда өсімдік және жануар текті маңызды шикізаттармен қатар орны толмас табиғат шикізаттарының (мұнай, көмір, сланцтар, торф, көмірсутекті газдар мен басқалары) химиялық өңделуі тиімді проблемаға айналды. Осыдан келіп химиялық процесс мақсатты өнімге шикізатты өңдеудің маңызды сатысы болып табылады.

Сонымен қатар қазіргі кезде әлемде органикалық қосылыстардың үлкен мөлшері синтезделген, олар негізгі органикалық жіне мұнайхимиялық синтез өнімдері қатарына жатады әрі құнды химиялық және физико-химиялық қасиеттерге ие. Олардың біршамасы мақсатты өнім болып табылады, ал басқалары дәрілік және басқа заттарға, полимерлер өндірісіне жартылай өнім болады. Оларға деген тұтыну қажеттілігі әлемде және біздің елде бірнеше тоннаға жетеді.

Негізгі органикалық және мұнайхимиялық синтез саласының басты мақсаты мономердің, еріткіштің, дәрілік препараттар синтезі үшін бастапқы өнімдер, өсімдіктерді қорғаушы құралдар басқа қарапайым өнімдер, олардың шикізатының арзан тәсілін табу. Одан басқа өндіріс технологиясының көптонналығымен байланысты экологиялық қауіпсіз болуы керек.

Осылайша, негізгі органикалық және мұнайхимиялық синтез химиялық өнеркәсіп прогресін анықтаушы және бастаушы саласы болып табылады.

Алкилароматты қосылыстар химия мен химиялық технологияда полимерлі материалдар, беттік-активті заттар, отыннан жоғары октанды қоспалар мен жартылай өнім ретінде кең қолданылады. Этилбензол мен изопропилбензол стирол мен α-метилстирол сияқты мономерлерді алудың бастапқы заттары ретінде қолданылады. Изопропилбензол сонымен қатар фенол мен ацетон өндірісінің «кумолды» әдісінің жартылай өнімі болады. Осы әдіспен әлемде өндірілетін фенолдың 95% осы әдіспен алады.

Курстық жұмыста алюминий хлориді катализаторы қатысында этилбензол алу үшін алкилдеу процесі қарастырылады. Процестің негізгі физика-химиялық негіздері және бұл процестің технологиялық схемасы сипатталған. Курстық жұмысты орындау барысында бастапқы берілген мәліметтер бойынша процестің материалдық және жылулық баланстары және негізгі аппарат алкилатордың есептеулері жүргізіледі.

Деби шолу

Алкилдеу процесі

Алкилдеу дегеніміз органикалық және бірқатар бейорганикалық заттар молекуласына алкил топтарын енгізу процесі болып табылады. Бұл реакциялардың ароматты қосылыстар ядросында, изопарафиндерде, көптеген меркаптандар мен сульфидтерде, қарапайым эфирлі байланыстарда, элемент- және металлорганикалық қосылыстарда, α-оксидтер мен ацетилендерді өңдеу өнімдерінде заттарды алкилденгендер синтезі үшін үлкен практикалық маңызы бар. Алкилдеу процесі көбінесе мономерлер, жуғыш заттар өндірісінде аралық сатысы болып табылады.

Алкилдеудің көптеген өнімдері үлкен масштабта жүргізіледі. Себебі АҚШ жыл сайын шамамен 4 млн. т этилбензол, 1,6 млн. т изопропилбензол, 0,4 млн. т жоғары алкилбензолдар, 4 млн. т жоғары гликолдер мен өзге де алкиленоксид өңдеудің өнімдерін, шамамен 30 млн. т изопарафинді алкилат, шамамен 1 млн. т трет-бутилметил эфирін синтездейді.

Алкилдеу процесінің сипаттамасы

Алкилдеу реакциясының жіктелуі. Алкилдеу процесінің біршама рационалды жіктелуі қайтадан түзілген байланыстарға негізделген.

Көміртек атомы бойынша алкилдеу (С-алкилдеу) алкил тобына сутек атомын алмастырудан тұрады, ол көміртек атомында орналасқан. Осы алмастыруға парафиндер қабілетті, бірақ ароматты қосылыстарды алкилдеу біршама тән (Фридел—Крафтс реакциясы):

(1)

Оттек пен күкірт атомы бойынша алкилдеу (О- және S-алкилдеу) мынадай реакция береді яғни нәтижесінде оттек немесе күкірт атомы алкил тобымен байланысады:

(2)

Бұл жағдайда алкилдеу деген жалпы анықтамағы хлортуындысының гидролизі, олефиндердің гидратациясы сияқты процестер де түсіп қалады, ол алкилдеу деп тек реакцияға алкил тобын енгізу арқылы басқаларында болмайтын соған қарай біршама маңызды әрі жіктелуші белгілерін анықтаушы айтуға болады.

Азот атомы бойынша алкилдеу (N-алкилдеу) аммиактағы немесе аминдердегі сутек атомын алкил топтарына алмастырудан тұрады. Бұл – аминдер синтезінің маңызды әдістерінің бірі:

(3)

Гидролиз және гидратация реакциясы жағдайында, N-алкилдеуде органикалық қосылыстарды аммонолиз ретінде жіктеу жиі кездеседі (немесе аминолиз).

Басқа элемент атомдары бойынша алкилдеу (Si-, Pb-, А1-алкилдеу) элемент- және металлорганикалық қосылыстар алудың маңызды жолы болып табылады, онда алкил тобы тікелей гетеро-атоммен байланысады:

(4)

Алкилдеу реакциясының басқаша жіктелуі алкил тобының құрылысындағы ерекшелікке негізделген, яғни органикалық немесе бейорганикалық қосылысқа енгізілген. Ол қаныққан алифатты (мысалы, этильді және изопропилді) немесе циклді болады. Соңғысында реакцияны кейде циклоалкилдену деп те атайды:

(5)

Фенил немесе арилотобын енгізу ароматты ядродағы көміртек атомымен тікелей байланысудан түзіледі (арилдену):

(6)

Алкил тобына ароматты ядро немесе қос байланыс кіре алады және соңғысы реакциялық орталықтан бөліне алса реакция кәдімгі алкилдену процесінен ерекшелене алады:

(7)

Дегенмен винил тобын енгізудің (винилдеу) орны ерекше және ең бастысы ацетилен көмегімен жүзеге асады:

(8)

Соңында алкил тобында әртүрлі алмастырғыштар, мысалы, хлора томдары, гидрокси-, карбокси-, сульфоқышқыл топтары болуы мүмкін:

(9)

Алмасқан алкил тобын енгізудің маңызды реакциясы β-оксиалкилдеу процесі болып табылады (атап айтқанда оксиэтилдену), олефиндер оксидінің реакциясының кең аумағын қамтушы:

(10)