ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дегидратация и дегидрирование этилового спирта с получением бутадиена из "Практикум по общей химической технологии" Из этилового спирта можно получить различные продукты. Однако наибольшие его количества до настоящего времени используются для получения бутадиена-1,3 (дивинила), который служит основным исходным мономером в производстве синтетического каучука по способу С. В. Лебедева. [c.168] Бутадиен — первый член гомологического ряда углеводородов с сопряженной системой двойных связей СН2=СН—СН=СНг. [c.168] При дальнейшем взаимодействии образующихся веществ получаются разные соединения и в том числе лишь незначительное количество бутадиена. [c.169] Для разложения спирта с получением в качестве главных продуктов бутадиена-1,3, водорода и воды катализатор должен обладать одновременно дегидратирующей, дегидрирующей и конден- сирующей способностью. Обуглероживание катализатора снижает его активность, поэтому периодически приходится прекращать процесс и производить регенерацию. [c.170] Качественный состав продуктов разложения почти не зависит от техмпературы (в указанном интервале) и активности катализатора. В то же время изменение активности катализатора изменяет количественный состав этих продуктов. Осуществление процесса с большим выходом бутадиена и минимальным образованием побочных продуктов возможно при использовании катализатора с высокой активностью, отсутствии в исходном сырье вредных примесей, соблюдении оптимальной температуры и т. п. [c.170] С повышением температуры увеличивается скорость основной реакции, приводящей к образованию бутадиена, а также скорость всех побочных и вторичных реакций, приводящих к образованию побочных продуктов разложения спирта (в контактном газе содержится около 30 различных соединений). Так, прн повышении температуры процесса от 360 до 465° С резко увеличивается количество газообразных продуктов и разлагающегося спирта. [c.170] В данной работе необходимо определить выход бутадиена-1,3 при каталитическом разложении этилового спирта, а также ознакомиться с методикой анализа продуктов каталитического разложения этилового спирта. [c.171] ДО заданной температуры, измеряемой термопарой 4. Регулирование нагрева реакционной трубки и температуры катализатора производится при помощи реостата. [c.171] Для производства опыта необходимо предварительно установить содержание абсолютного спирта в используемом этиловом спирте-ректификате, загрузить в реакционную трубку катализатор и отрегулировать нагрев печи до заданной температуры. Содержание воды и абсолютного спирта определяют по плотности . Склянку Тищенко взвешивают на технических весах с точностью до 0,012 г. До опыта в трубку загружают определенное количество (в зависимости от размеров установки) воздушно-сухого катализатора в виде зерен или червяков , которые приготовляют замешиванием на воде составных частей катализатора до тестообразного состояния и протиранием через металлическое сито с отверстиями 1 мм с последующей сушкой до постоянной массы и прокаливанием. [c.172] В качестве катализатора можно применить алюминиево-цинковый катализатор, а также смесь активированной глины и окиси цинка, приготовленную следующим образом 100 г чистой глины (с минимальным содержанием примесей железа, кальция и др.), измельченной в порошок, взбалтывают в колбе с 500 см 1 н. раствора соляной или серной кислоты затем смесь кипятят в колбе с обратным холодильником в течение 1 ч. По охлаждении раствор сливают и промывают глину декантацией до нейтральной реакции. К отмытой глине прибавляют концентрированный раствор азотнокислого цинка или взвесь ранее осажденной гидроокиси цинка в количестве, соответствующем соотношению А1аОз ZnO =1 1. [c.172] Массу просушивают в термостате при 150° С, а затем прокаливают при 600° С в контактной трубке в токе воздуха. [c.173] Перед началом опыта следует проверить герметичность установки. Для этого при помощи газометра создают в системе разрежение. При полной герметичности установки пузырьки воздуха через несколько минут перестают проходить через склянку Тищенко и вытекание запорной жидкости из газометра прекращается. Убедившись в герметичности всей системы, начинают нагревать печь и одновременно пускают воду в холодильник. Во время нагрева печи записывают температуру в зоне катализатора. Затем наливают спирт в бюретку до уровня верхних делений ее градуировки. Снова проверяют установку на герметичность в горячем состоянии таким же способом, как и ранее. Если установка полностью герметизирована, приступают к проведению опыта, записывая в журнал подачу спирта. Обычно скорость подачи спирта составляет 1 каплю в секунду. В дальнейшем следят за показаниями приборов, проводя опыт в заданных условиях. Если с началом подачи спирта температура катализатора понижается, то. изменением сопротивления реостата поддерживают температуру на заданной величине. Каждые 10 мин записывают показания приборов. [c.173] Образовавшиеся газообразные продукты в процессе опыта собирают в газометр. Скорость газообразования определяют ориентировочно по скорости прохода пузырьков газа через склянку Тищенко она должна быть постоянной. Равномерное поступление газа обеспечивается постепенным вытеканием жидкости из газометра и поддерживанием в системе необходимого разрежения, которое создается регулированием вытекания жидкости из газометра и контролируется манометром. Раствор поваренной соли по мере заполнения газометра газом вытекает из газометра в специальную емкость (бутыль). Опыт проводят в течение 1,5—2 ч. За это время собирается примерно 5—10 дм газа, в зависимости от количества и активности катализатора. [c.173] По прекращении подачи спирта оставляют прибор на 5—10 мин в рабочем состоянии для конденсации остатков жидких продуктов и отвода последних количеств газа в газометр. После этого приемник 7 с конденсатором в течение 10—15 мин подогревают на водяной бане до начала кипения для удаления растворенного в конденсате газа. Затем газометр отсоединяют от установки, а печь выключают из сети электрического тока. По окончании опыта устанавливают общее количество израсходованного спирта и количество образовавшихся продуктов. Для этого содержимое приемника 7 сливают в предварительно взвешенную колбочку с притертой пробкой и отключают от установки склянку Тищенко. Затем взвешивают на технических весах остаток спирта, колбочку с содержимым приемника и склянку Тищенко. [c.173] Обработка результатов и методика анализов. Газообразные продукты, образующиеся в процессе каталитического разложения спирта, анализируют на содержание в них двуокиси углерода, непредельных и предельных углеводородов, кислорода, окиси углерода, водорода и бутадиена. Анализ газа проводят в обычном приборе для определения первых шести, компонентов и в приборе Короткова — для определения содержания в газе бутадиена. Определение содержания, бутадиена в газе основано на его взаимодействии с малеиновым ангидридом (С4Н2О3). Сущность метода заключается в многократном пропускании заранее отсчитанного объема газа через жидкий С4Н2О3 при 100° С. Убыль газа в пересчете на объемные проценты дает содержание бутадиена.. [c.174] Реактор помещают в химический стакан 15 с водой, установленный на электрическую плитку и служащий водяной баней. [c.174] Для производства анализа наполняют измерительную бюретку до верха ртутью и закрывают кран 6. Затем присоединяют к трехходовому крану 8 газометр с анализируемым газом при помощи резиновой трубки, продувают несколько раз трубку, а также бюретку газом, затем набирают в нее около 50 см газа. Ртуть в бюретке и уравнительной трубке устанавливают на одном уровне и замечают температуру отходящей и поступающей воды. После этого открывают кран пипетки 14 и кран бюретки 6 и неоднократно пропускают газ через реактор, поднимая и опуская грушу со ртутью, до получения постоянного объема газа. [c.175] Второй сосуд заполняют 84%-ной серной кислотой, которой поглощается бутадиен, бутилен и пропилен. Практически можно принять объемное соотношение между бутадиеном и бутиленами 9 1. Отсюда определяется содержание бутадиена в газе. В третьем сосуде, наполненном бромной водой, поглощается этилен. Напомним, что после поглощения этилена газ следует пропускать перед измерением его объема в первую пипетку для удаления паров брома. Четвертый сосуд наполняют щелочным раствором пирогаллола и используют для улавливания кислорода, содержащегося Б газе, вследствие подсоса в систему воздуха. [c.176] Данные, полученные в результате проведения опыта, используют для подсчета выхода бутадиена на пропущенный и разложенный абсолютный этиловый спирт. [c.176] На основании записей подсчитывают среднюю температуру опыта, как среднее арифметическое из всех отсчетов. При этом следует внести в таблицу также значения минимальной и максимальной температур, наблюдавшиеся в процессе опыта. [c.176] Вернуться к основной статье