Как из уксусной кислоты получить этан


Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!



Уксусная кислота
Как из уксусной кислоты получить этан
Как из уксусной кислоты получить этан
Как из уксусной кислоты получить этан
Общие
Систематическое
наименование
Этановая кислота
Традиционные названия Уксусная кислота
Хим. формула C2H4O2
Рац. формула CH3COOH
Физические свойства
Состояние Жидкость
Молярная масса 60,05 г/моль
Плотность 1,0492 г/см³
Поверхностное натяжение 27,1 ± 0,01 мН/м [1] , 24,61 ± 0,01 мН/м [1] и 22,13 ± 0,01 мН/м [1]
Динамическая вязкость 1,056 мПа·с [2] , 0,786 мПа·с [2] , 0,599 мПа·с [2] и 0,464 мПа·с [2]
Энергия ионизации 10,66 ± 0,01 эВ [3]
Термические свойства
Т. плав. 16,75 °C
Т. кип. 118,1 °C
Т. всп. 103 ± 1 °F [3] и 39 ± 6 °C [4]
Т. свспл. 427 ± 1 °C [5]
Пр. взрв. 4 ± 0,1 об.% [3]
Кр. точка 321,6 °C, 5,79 МПа
Мол. теплоёмк. 123,4 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования −487 кДж/моль
Давление пара 11 ± 1 мм рт.ст. [3] , 10 ± 1 кПа [6] и 100 ± 1 кПа [6]
Химические свойства
pKa 4,76 (Ka=1,75*10 -5 )
Оптические свойства
Показатель преломления 1,372
Структура
Дипольный момент 1,74 Д
Классификация
Рег. номер CAS 64-19-7
PubChem 176
Рег. номер EINECS 200-580-7
SMILES
Кодекс Алиментариус E260
RTECS AF1225000
ChEBI 15366
Номер ООН 2789
ChemSpider 171
Безопасность
Токсичность Как из уксусной кислоты получить этан
NFPA 704

Как из уксусной кислоты получить этан

Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

У́ксусная кислота (эта́новая кислота) CH3COOH — органическое соединение, cлабая, предельная одноосно́вная карбоновая кислота. Соли и сложные эфиры уксусной кислоты называются ацетатами.

История [ править | править код ]

Уксус является продуктом брожения вина и известен человеку с давних времен.

Первое упоминание о практическом применении уксусной кислоты относится к III веку до н. э. Греческий учёный Теофраст впервые описал действие уксуса на металлы, приводящее к образованию некоторых используемых в искусстве пигментов. Уксус применялся для получения свинцовых белил, а также ярь-медянки (зелёной смеси солей меди, содержащей помимо всего ацетат меди).


В Древнем Риме готовили специально прокисшее вино в свинцовых горшках. В результате получался очень сладкий напиток, который называли «сапа». Сапа содержала большое количество ацетата свинца — очень сладкого вещества, которое также называют свинцовым сахаром или сахаром Сатурна. Высокая популярность сапы была причиной хронического отравления свинцом, распространённого среди римской аристократии [7] .

В VIII веке арабский алхимик Джабир ибн Хайян впервые изложил способы получения уксуса.

Во времена Эпохи Возрождения уксусную кислоту получали путём возгонки ацетатов некоторых металлов (чаще всего использовался ацетат меди (II)) (при сухой перегонке ацетатов металлов получается ацетон, вполне промышленный способ до середины XX века).

Свойства уксусной кислоты меняются в зависимости от содержания в ней воды. В связи с этим многие века химики ошибочно считали, что кислота из вина и кислота из ацетатов являются двумя разными веществами. Идентичность веществ, полученных различными способами, была показана немецким алхимиком XVI века Андреасом Либавиусом (нем. Andreas Libavius ) и французским химиком Пьером Огюстом Аде (фр. Pierre Auguste Adet ) [7] .

Как из уксусной кислоты получить этанФизические свойства [ править | править код ]

Как из уксусной кислоты получить этанПолучение [ править | править код ]


В промышленности [ править | править код ]

Ранними промышленными методами получения уксусной кислоты были окисление ацетальдегида и бутана [11] .

Ацетальдегид окислялся в присутствии ацетата марганца (II) при повышенной температуре и давлении. Выход уксусной кислоты составлял около 95 % при температуре +50—+60 °С.

2 C H 3 C H O + O 2 ⟶ 2 C H 3 C O O H <displaystyle <mathsf <2CH_<3>CHO+O_<2>longrightarrow 2CH_<3>COOH>>> Как из уксусной кислоты получить этан

Окисление н-бутана проводилось при 150 атм. Катализатором этого процесса являлся ацетат кобальта.

2 C 4 H 10 + 5 O 2 ⟶ 4 C H 3 C O O H + 2 H 2 O <displaystyle <mathsf <2C_<4>H_<10>+5O_<2>longrightarrow 4CH_<3>COOH+2H_<2>O>>> Как из уксусной кислоты получить этан

Оба метода базировались на окислении продуктов крекинга нефти. В результате повышения цен на нефть оба метода стали экономически невыгодными, и были вытеснены более совершенными каталитическими процессами карбонилирования метанола [11] .

Каталитическое карбонилирование метанола [ править | править код ]


Как из уксусной кислоты получить этан

Важным способом промышленного синтеза уксусной кислоты является каталитическое карбонилирование метанола моноксидом углерода [12] , которое происходит по формальному уравнению:

C H 3 O H + C O ⟶ C H 3 C O O H <displaystyle <mathsf <3>OH+COlongrightarrow CH_<3>COOH>>> Как из уксусной кислоты получить этан

Реакция карбонилирования метанола была открыта учеными фирмы BASF в 1913 году. В 1960 году эта компания запустила первый завод, производящий уксусную кислоту этим методом. [13] Катализатором превращения служил йодид кобальта. Метод заключался в барботаже монооксида углерода при температуре 180 °С и давлениях 200—700 атм через смесь реагентов. Выход уксусной кислоты составляет 90 % по метанолу и 70 % по СО. Одна из установок была построена в Гейсмаре (шт. Луизиана) и долго оставалась единственным процессом BASF в США [14] .

Усовершенствованная реакция синтеза уксусной кислоты карбонилированием метанола была внедрена исследователями фирмы Monsanto в 1970 году. [15] [16] Это гомогенный процесс, в котором используются соли родия в качестве катализаторов, а также йодид-ионы в качестве промоторов. Важной особенностью метода является большая скорость, а также высокая селективность (99 % по метанолу и 90 % по CO). [11]


Этим способом получают чуть более 50 % всей промышленной уксусной кислоты. [17]

В процессе фирмы BP в качестве катализаторов используются соединения иридия.

Биохимический способ производства [ править | править код ]

При биохимическом производстве уксусной кислоты используется способность некоторых микроорганизмов окислять этанол. Этот процесс называют уксуснокислым брожением. В качестве сырья используются этанолсодержащие жидкости (вино, забродившие соки), либо же просто водный раствор этилового спирта [18] .

Реакция окисления этанола до уксусной кислоты протекает при участии фермента алкогольдегидрогеназы. Это сложный многоступенчатый процесс, который описывается формальным уравнением [19] :

C H 3 C H 2 O H + O 2 → C H 3 C O O H + H 2 O <displaystyle <mathsf <3>CH_<2>OH+O_<2>
ightarrow CH_<3>COOH+H_<2>O>>> Как из уксусной кислоты получить этан

Гидратация ацетилена в присутствии ртути и двухвалентных солей ртути [ править | править код ]

Химические свойства [ править | править код ]

Уксусная кислота обладает всеми свойствами карбоновых кислот, и иногда рассматривается как их наиболее типичный представитель (в отличие от муравьиной кислоты, которая обладает некоторыми свойствами альдегидов). Связь между водородом и кислородом карбоксильной группы (−COOH) карбоновой кислоты является сильно полярной, вследствие чего эти соединения способны легко диссоциировать и проявляют кислотные свойства.


Как из уксусной кислоты получить этан

В результате диссоциации уксусной кислоты образуется ацетат-ион CH3COO − и протон H + . Уксусная кислота является слабой одноосновной кислотой со значением pKa в водном растворе равным 4,75. Раствор с концентрацией 1,0 M (приблизительная концентрация пищевого уксуса) имеет pH 2,4, что соответствует степени диссоциации 0,4 %.

На слабой диссоциации уксусной кислоты в водном растворе основана качественная реакция на наличие солей уксусной кислоты: к раствору добавляется сильная кислота (например, серная), если появляется запах уксусной кислоты, значит, соль уксусной кислоты в растворе присутствует (кислотные остатки уксусной кислоты, образовавшиеся из соли, связались с катионами водорода от сильной кислоты и получилось большое количество молекул уксусной кислоты) [20] .

Как из уксусной кислоты получить этан

Исследования показывают, что в кристаллическом состоянии молекулы образуют димеры, связанные водородными связями [21] .

Уксусная кислота способна взаимодействовать с активными металлами. При этом выделяется водород и образуются соли — ацетаты:

M g + 2 C H 3 C O O H → ( C H 3 C O O ) 2 M g + H 2 ↑ <displaystyle <mathsf <3>COOH
ightarrow (CH_<3>COO)_<2>Mg+H_<2>uparrow >>>


Как из уксусной кислоты получить этан

Уксусная кислота может хлорироваться действием газообразного хлора. При этом образуется хлоруксусная кислота:

C H 3 C O O H + C l 2 → C H 2 C l C O O H + H C l <displaystyle <mathsf <3>COOH+Cl_<2>
ightarrow CH_<2>ClCOOH+HCl>>> Как из уксусной кислоты получить этан

Как из уксусной кислоты получить этан

Этим путём могут быть получены также дихлоруксусная (CHCl2COOH) и трихлоруксусная (CCl3COOH) кислоты.

Уксусная кислота может быть восстановлена до этанола действием алюмогидрида лития. Она также может быть превращена в хлорангидрид действием тионилхлорида. Натриевая соль уксусной кислоты декарбоксилируется при нагревании со щелочью, что приводит к образованию метана и карбоната натрия.

Уксусная кислота в биохимии организмов [ править | править код ]

Уксусная кислота образуется в живых организмах в процессе углеводного обмена, в том числе в организме человека в процессе биохимических реакции, в частности в цикле Кребса, утилизации алкоголя.

Применение [ править | править код ]


Уксусную кислоту, концентрация которой близка к 100 %, называют ледяной. 70—80%-й водный раствор уксусной кислоты называют уксусной эссенцией, а 3—15%-й — уксусом [22] . Водные растворы уксусной кислоты используются в пищевой промышленности (пищевая добавка E260) и бытовой кулинарии, а также в консервировании и для избавления от накипи. Однако количество уксусной кислоты, используемой в качестве уксуса, очень мало, по сравнению с количеством уксусной кислоты, используемой в крупнотоннажном химическом производстве.

Уксусную кислоту применяют для получения лекарственных и душистых веществ, таких как растворитель (например, в производстве ацетилцеллюлозы, ацетона). Она используется в книгопечатании и крашении.

Уксусная кислота используется как реакционная среда для проведения окисления различных органических веществ. В лабораторных условиях это, например, окисление органических сульфидов пероксидом водорода, в промышленности — окисление пара-ксилола кислородом воздуха в терефталевую кислоту.

Поскольку пары уксусной кислоты обладают резким раздражающим запахом, возможно её применение в медицинских целях в качестве замены нашатырного спирта для выведения больного из обморочного состояния (что является нежелательным, если только это необходимо для его эвакуации из опасного места его собственными силами).

Безопасность [ править | править код ]

Как из уксусной кислоты получить этан


Безводная уксусная кислота — едкое вещество. Пары уксусной кислоты раздражают слизистые оболочки верхних дыхательных путей. Порог восприятия запаха уксусной кислоты в воздухе находится в районе 0,4 мг/л. Предельно допустимая концентрация в атмосферном воздухе составляет 0,06 мг/м³, в воздухе рабочих помещений — 5 мг/м³ [10] .

Действие уксусной кислоты на биологические ткани зависит от степени её разбавления водой. Опасными считаются растворы, в которых концентрация кислоты превышает 30 % [10] . Концентрированная уксусная кислота способна вызывать химические ожоги, инициирующие развитие коагуляционных некрозов прилегающих тканей различной протяженности и глубины [23] .

Токсикологические свойства уксусной кислоты не зависят от способа, которым она была получена [24] . Смертельная разовая доза составляет примерно 20 мл (при энтеральном приёме в перерасчёте на 100 % кислоту).

Последствиями приёма внутрь концентрированной уксусной кислоты являются тяжёлый ожог слизистой оболочки полости рта, глотки, пищевода и желудка; последствия всасывания уксусной эссенции — ацидоз, гемолиз, гемоглобинурия, нарушение свёртываемости крови, сопровождающееся тяжёлыми желудочно-кишечными кровотечениями. Характерно значительное сгущение крови из-за потери плазмы через обожжённую слизистую оболочку, что может вызвать шок. К опасным осложнениям отравления уксусной эссенцией относятся острая почечная недостаточность и токсическая дистрофия печени.

В качестве первой помощи при приёме уксусной кислоты внутрь следует выпить большое количество жидкости. Вызов рвоты является крайне опасным, так как вторичное прохождение кислоты по пищеводу усугубит ожог, также кислое содержимое может попасть в дыхательные пути. Допускается в целях нейтрализации кислоты и защиты слизистой приём жжёной магнезии, сырого яичного белка, киселя. Нельзя употреблять в этих целях соду, так как образующийся углекислый газ и вспенивание будет также способствовать забросу кислоты обратно в пищевод, гортань, а также может привести к прободению стенок желудка. Показано промывание желудка через зонд. Необходима немедленная госпитализация.

При ингаляционном отравлении парами требуется ополоснуть слизистые водой или 2 % раствором пищевой соды, приём внутрь молока, слабого щелочного раствора (2 % сода, щелочные минеральные воды) с последующей госпитализацией.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых, используя этан и неорганические вещества, можно получить этиловый эфир уксусной кислоты.

– реакция при высокой температуре (более 1000 °С).

– взаимодействие карбида с водой; – реакция Кучерова, катализатор – соли Hg 2+ .

– реакция «серебряного зеркала» с последующим подкислением, так как в одну стадию получается соль.

Источник: slon-cpk.ru

Инструкция

  • Способов ее получения очень много. Их применение зависит, прежде всего, от экономической эффективности. По этой причине сейчас уже не используются широко распространенные прежде способы, такие, как окисление уксусного альдегида или нормального бутана. Их давно вытеснил способ карбонилирования метилового спирта окисью углерода (угарным газом), протекающий по следующей схеме:
    СН3ОН + СО = СН3СООНОн весьма распространен до сих пор.
  • Уксусную кислоту можно получать и из метана. Ниже приведены способы поэтапно. CH4 + Cl2 = CH3Сl + HCl (Образуются хлорметан и хлороводород).
    2CH3Cl + 2Na = C2H6 + 2NaCl ( «Реакция Вюрца», с образованием этана и хлористого натрия).
    C2H6 + Cl2 = C2H5Cl + HCl (Образуются хлорэтан и хлороводород).
    C2H5Cl + Cl2 = C2H4Cl2 + HCl (Образуются дихлорэтан и хлороводород).
    C2H4Cl2 + Cl2 = C2H3Cl3 + HCl (Образуются трихлорэтан и хлороводород).
    C2H3Cl3 + 3NaOH = CH3COOH + H2O + 3NaCl (Образуется уксусная кислота).
    2CH4 = C2H4 + 2H2 (образуются этилен и водород).
    C2H4 + H2O = C2H5OH (гидратацией этилена получаем этиловый спирт).
  • Также существуют и другие методы: C2H5OH + CuO = CH3COH + Cu + H2O (этиловый спирт, восстанавливая медь из ее оксида, превращается в уксусный альдегид).
    2CH3COH + O2 = 2CH3COOH (окислением уксусного альдегида, получаем уксусную кислоту).
    2CH4 = C2H2 + 3H2 (образуются ацетилен и водород).
    C2H2 + H2O = CH3COH (гидратацией ацетилена получаем уксусный альдегид, т.н. «Реакция Кучерова»).
    2CH3COH + O2 = 2CH3COOH (Как в предыдущем примере, окислением уксусного альдегида получаем уксусную кислоту).

completerepair.ru

 

Способ окисления этана до уксусной кислоты, который включает в себя подачу этана и рециркулирующего газа в реакционную зону с псевдоожиженным слоем твердого оксидного катализатора, подачу отдельно от потока этана газа, содержащего молекулярный кислород. При этом газ сначала смешивается в псевдоожиженном слое с основной частью подающихся окисляемых углеводородных газов. Способ включает в себя стадии (1) охлаждения газообразного потока, вытекающего из реакционной зоны, (2) отделения сепарацией большей части жидкой уксусной кислоты, содержащий почти все образовавшиеся оксиды углерода, от газообразного потока, (3) продувки небольшой части названного газообразного потока через реактор с сырьем. Указанная продувка служит для предотвращения накопления оксидов углерода в реакционной зоне, а рециркуляция служи для поддержания высокой пропорции оксидов углерода в газах реакционной зоны. В результате снижается эффект подъема температуры высоко экзотермической окислительной реакции в реакционной зоне. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к улучшенному способу окисления этана до уксусной кислоты.

Известно использование каталитических систем для газофазового окисления (дегидрогенизации в присутствии кислорода) этана до этилена и уксусной кислоты. В 1978 Union Carbide Corporation опубликовала сообщение в The Journal of catalysis, описывающее способ оксигидрогенизации этана в неподвижном слое до этилена. Было выдано несколько патентов США (4 250 346, 4 524 236, 4 568 790, 4 899 003 и 4 596 787), относящихся к низкотемпературной оксидегидрогенизации этана до этилена. Рассматриваемый способ описан Роквеллом и Кендаллом в статье в The Arabian Jornar for Science and Engineering, т.10 N 4, с.353-360, а также в 4 899 003. Уксусная кислота упомянута как побочный продукт способа.

В некоторых из этих ссылок Carbide упомянуты подающиеся разбавители, например оксиды азота или углерода, но ни одна из этих ссылок не предполагает 1) первоначальное смешивание кислорода и этана внутри реактора с псевдоожиженным слоем, 2) возвращения большей части выходящего из реактора потока после отделения полученной уксусной кислоты в реактор для облегчения контроля за подъемом температуры, вызываемого высокой экзотермической реакцией окисления при поддержании высокой концентрации оксид-углеродных разбавителей и 3) очистки небольшой части выходящего из реактора потока, остающейся после удаления полученной уксусной кислоты, для предотвращения непрерывного накопления в системе оксидов углерода и одновременного отделения оксидов углерода от этилена и т.д. включая очень дорогостоящую криогенную сепарацию монооксида углерода.

В большинстве из ссылок не показана полная схема заводского процесса, но в публикации Роквелла и Кендалла на странице 353 приведена полная диаграмма потока, в которой CO2 и CO удаляются отдельно и только непрореагировавший этан возвращается в реактор. Это же справедливо и для патента США 4 899 003. Конечно в различных публикациях Carbide основным продуктом является этилен, а уксусная кислота представляет собой только побочный продукт.

Цель изобретения заключается в обеспечении улучшенного экономического способа производства уксусной кислоты при помощи каталитического окисления этана.

Другие цели, а также особенности, улучшения и преимущества будут очевидны из описания, которое представляет собой следующее: В соответствии изобретением предусмотрен способ окисления этана до уксусной кислоты, который представляет собой подачу этана и циркулирующего газа в реакционную зону с псевдоожиженным слоем, содержащим псевдоожиженные частицы твердого катализатора окисления, подачу в названную реакционную зону содержащего молекулярный кислород газа отдельно от названного этана так, что названный содержащий молекулярный кислород газ сначала смешивается с главной частью подлежащего сжиганию подающихся уг.
, подающегося в названную реакционную зону, где названная продувка служит для предотвращения накопления оксидов углерода в реакционной зоне, а названная рециркуляция служит для поддержания высокого содержания оксидов углерода в газах названной реакционной зоны, помогая таким образом уменьшить эффект подъема температуры в названной реакционной зоне из-за высокой экзотермической реакции окисления.

По сравнению с ранее известными способами окисления этана до уксусной кислоты, как главного продукта, настоящий способ делает возможным легкое осуществление такой реакции в единую стадию в единой реакционной зоне или реакторе экономичным способом, который обеспечивает требования теплопередачи этой высоко экзотермической реакции.

Изобретение использует преимущества теплопередачи реактора с псевдоожиженным слоем, улучшенные эффектом разбавления возвращаемых оксидов углерода для обеспечения по-существу изотермической реакции превращения этана в уксусную кислоту. Установленные в псевдоожиженном слое внутренние охлаждающие змеевики могут поддерживать необходимую реакцию и могут быть использованы для выработки утилизационного пара.
рактеристики перемешивания реактора с псевдоожиженным слоем улучшает селективность превращения в уксусную кислоту в присутствии этилена. Наиболее важно, что все смешивание реагирующего с выделением большого количества тепла этилена с молекулярным кислородом происходит внутри псевдоожиженного слоя, где кислород, так же как и этан, разбавляют твердым катализатором и относительно инертным возвратным газовым потоком, позволяя таким образом использовать внутри слоя более высокие концентрации кислорода, чем позволяет безопасность, когда подающиеся материалы и кислород предварительно смешиваются перед введением в реакционную зону. Более того, так как реагирование кислорода ограничено, то повышение подачи кислорода в реактор обеспечивает потенциально более высокий уровень превращений этана и этилена, чем тот, который может быть достигнут в реакторе с неподвижным слоем.

Продувка предотвращает от накопления инертных веществ в процессе, удаляет двуокись углерода и не требуются низкотемпературные (криогенные) системы сепарации газа. Таким образом, исключается дорогостоящее оборудование удаления двуокиси углерода и исключается даже более дорогостоящее оборудование криогеной сепарации моноокиси углерода, что существенно уменьшает стоимость процесса.

В реакционной зоне с псевдоожиженным слоем давление по-существу используется от 250 до 450 psig (1,72-3,1 МПа изб.), а температура в реакционной зоне обычно от 200 до 400oC.

На чертеже показано устройство аппаратуры для осуществления способа изобретения. Подающийся по линии 1 этан соединяется с поступающим по линии 2 возвратным потоком, содержащим воду, CO, CO2, O2, этилен и этан и объединенный поток подают в реактор с псевдоожиженным слоем 13, содержащий псевдоожиженный слой катализатора частиц. В псевдоожиженный слой вводятся отдельно по линии 3 поток, содержащий молекулярный кислород и по линии 4 — пар. Горячий, выходящий продукт окисления вытекает по линии 5 через парообразующий теплообменник 14 и холодильники 15 и 16 и через воздушный холодильник 17 к разделительному барабану 18. Частично сконденсированный выходящий поток через 17 втекает в 18, откуда жидкость, содержащая воду и уксусную кислоту, вытекает через линию 6, насос 19 и линию 10 к теплообменнику 20.

Верхний газообразный вытекающий поток в линии 7 из отстойника 18 поступает в нижний конец абсорбционной колонны 21, Поток в линии 6 главным образом содержит уксусную кислоту и водяные пары. Большая часть уксусной кислоты, входящая в 21, абсорбируется в 21 водяным противотоком и отводится через линию 8. Водный раствор кислотного потока выходит из дна 21 и направляется насосом 22 через линию 10, где он соединяется с потоком водного раствора кислоты в линии 6 и проходит через 20, а оттуда через клапан 26 к испарительному сепаратору 23. Большая часть находящейся в воде уксусной кислоты перекачивается из нижней части сепаратора 23 при помощи насоса 24 через линию 12 в качестве готового продукта. Небольшой продувной поток покидает 23 через линию 11 и состоит главным образом из CO2.

Выходящий из верхней части абсорбера 21 газообразный поток, содержащий главным образом CO, CO2, воду и этан, повторно направляется в реактор 13 при помощи компрессора 25 через линию 2. Небольшая часть этого вытекающего потока, обычно от 0,4 до 3 весовых процентов, продувается (удаляется) из системы через линию 9.

Конкретные теплообменники не представляют собой части изобретения в том смысле, что 14, 15, 16 и 17 являются просто одной иллюстрацией аппаратуры для осуществления стадии патентной формулы «охлаждение газообразного выходящего потока».
менники 14, 15, 16 и 20 представляют собой теплообменники непрямого действия, в которых входящая охлаждающая жидкость представляет собой воду, а теплообменник 17 непрямого действия представляет воздушный холодильник. Более того, псевдоожиженный слой в реакторе 13 содержит охлаждающие змеевики (не показано), в которые вводится вода и из которых выходит пар. В устройстве, обозначенном 14, также образуется пар. Подобный пар может быть использован в силовом генераторе или любым другим подходящим способом.

В конкретном примере способа изобретения катализатор в псевдоожиженном слое реактора 13 имеет эмпирическую формулу: Mo0,37 Re0,25 V0,26 Nb0,07 Sb0,03 Ca0,02 Ox Этот катализатор получен способом, описанным для катализатора (YIII) в ЕРА 407 091 (Китсон). Этот конкретный пример суммирован в таблице, где номера потоков такие же, как номера линий на чертеже, а процесс осуществляется в соответствии с описанием. В этом примере температура в псевдоожиженном слое реактора 13 составляет около 500oC, а давление в слое составляет примерно 400 psig (2,8 МПа изб.). Внутренний диаметр реактора 13 составляет 17 футов (5,2 м). Температуры и давления в линиях с 1 по 12 показаны в таблице. Количества в таблице все выражены в фунт.моль/ч. (0,45359 кг.моль/ч).

Из этого примера видно, что максимальная производительность уксусной кислоты в этом рециркуляционном процессе, основанном на подаче в реактор свежего этана плюс этилен, очень высока даже с потерями, которые происходят при очистке пара.

Другие катализаторы окисления этана, используемые в способе этого изобретения, включают, например, катализаторы вышеупомянутого ЕРА 407 091 и катализаторы, описанные в патенте 4 250 346.

Для специалистов очевидно, что различные модификации этого изобретения могут быть осуществлены или реализованы в свете вышеупомянутого открытия и обсуждения без отступления от идеи и объема открытия или от объема пунктов патентной формулы.

Формула изобретения

1. Способ окисления этана в уксусную кислоту кислородсодержащим газом в псевдоожиженном слое твердого оксидного катализатора, включающий подачу в реакционную зону этана и рециркулирующего газа и подачу в реакционную зону отдельно от указанного этана газового потока, содержащего молекулярный кислород, причем кислородсодержащий газ первоначально смешивают внутри псевдоожиженного слоя с основной частью окисляемых углеводородных газов, отличающийся тем, что выходящий из зоны реакции газовый поток охлаждают, сепарацией отделяют основную часть жидкой уксусной кислоты от газовой смеси, включающей почти все образовавшиеся оксиды углерода, после чего меньшую часть полученной газовой смеси продувают для предотвращения накопления оксидов углерода в системе, а основную большую часть газовой смеси рециркулируют через реактор с исходным сырьем, за счет чего поддерживают высокое содержание оксидов углерода в газовой фазе в реакционной зоне и таким образом обеспечивают необходимую температуру, регулируя выделяющуюся теплоту реакции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в реакционной зоне с псевдоожиженным слоем поддерживают избыточное давление в интервале 1,72 3,10 МПа.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в реакционной зоне с псевдоожиженным слоем поддерживают температуру 200 400oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Уксусная кислота – вещество с химической формулой СН3СООН. Она относится к классу карбоновых кислот, обширно распространена в природе. Являясь продуктом брожения, знаменита человеку издавна. Представляет собою бесцветную жидкость с характерным и крайне крутым запахом. Хорошо смешивается с водой. Как получают уксусную кислоту ?

Инструкция

1. Методов ее приобретения дюже много. Их использование зависит, раньше каждого, от экономической производительности. По этой причине теперь теснее не применяются обширно распространенные раньше методы, такие, как окисление уксусного альдегида либо типичного бутана. Их давным-давно вытеснил метод карбонилирования метилового спирта окисью углерода (угарным газом), происходящий по дальнейшей схеме:СН3ОН + СО = СН3СООНОн крайне распространен до сего времени.

2. Уксусную кислоту дозволено получать и из метана . Ниже приведены методы поэтапно. CH4 + Cl2 = CH3Сl + HCl (Образуются хлорметан и хлороводород). 2CH3Cl + 2Na = C2H6 + 2NaCl ( «Реакция Вюрца», с образованием этана и хлористого натрия). C2H6 + Cl2 = C2H5Cl + HCl (Образуются хлорэтан и хлороводород). C2H5Cl + Cl2 = C2H4Cl2 + HCl (Образуются дихлорэтан и хлороводород). C2H4Cl2 + Cl2 = C2H3Cl3 + HCl (Образуются трихлорэтан и хлороводород). C2H3Cl3 + 3NaOH = CH3COOH + H2O + 3NaCl (Образуется уксусная кислота). 2CH4 = C2H4 + 2H2 (образуются этилен и водород). C2H4 + H2O = C2H5OH (гидратацией этилена получаем этиловый спирт).

3. Также существуют и другие способы: C2H5OH + CuO = CH3COH + Cu + H2O (этиловый спирт, восстанавливая медь из ее оксида, превращается в уксусный альдегид). 2CH3COH + O2 = 2CH3COOH (окислением уксусного альдегида, получаем уксусную кислоту). 2CH4 = C2H2 + 3H2 (образуются ацетилен и водород). C2H2 + H2O = CH3COH (гидратацией ацетилена получаем уксусный альдегид, т.н. «Реакция Кучерова»). 2CH3COH + O2 = 2CH3COOH (Как в предыдущем примере, окислением уксусного альдегида получаем уксусную кислоту).

Еще с глубокой древности люди знали и применяли уксусную кислоту не только в пище, но даже и в медицине. Для ее создания вовсе не нужно было заниматься наукой, что–то постигать, открывать, проводить эксперименты, довольно было примитивно позабыть закрыть крышкой бутылку какого-либо слабенького винца. Вино примитивно скисало под действием уксусного грибка, находящегося в воздухе, и превращалось в уксус.

Вам понадобится

  • Дистиллятор, индикаторная бумага (лакмусовая), древесина, известь, концентрированная серная кислота.

Инструкция

1. В промышленности уксусная кислота получается окислением ацетальдегида, но ее дозволено получить и перегонкой древесины. Необходимо взять древесные щепки (отличнее будет если древесина содержит минимальное число смолы) и разместить их в дистиллятор (вернее перегонный куб), а позже начать нагрев. В начале процесса будет выдаваться дым, а позднее в приемнике дистиллятора начнет скапливаться жидкость, приемник не должен быть герметичным, дабы не возрастало давление, т.к. не все газы конденсируются. Перегонка ведется до того момента, пока не обуглится древесина.

2. Позже заключения перегонки даем жидкости отстояться, позже жидкость расслаивается на две фазы: смола и прозрачный раствор. Отфильтровываем раствор и вновь перегоняем. Приблизительно при 80 градусах Цельсия отгоняется немножко жидкости, это в основном метанол (дюже ядовит) и немножко ацетона. Когда отгонится каждый метанол, температуру повышаем и отгоняем раствор уксусной кислоты с водой, а в остатке остаются смолы. Дальше к раствору кислоты понемногу добавляем сообщи, до тех пор, пока не исчезнет кислотность среды (пока раствор не перестанет окрашивать лакмусовую бумагу в алый цвет). Кислота взаимодействует с известью и получается ацетат кальция. Дальше, данный ацетат смешиваем с концентрированной серной кислотой, происходит обменная реакция с образованием прочной уксусной кислоты, тем же методом отгоняем с подмогой дистилляции уксусную кислоту , а в остатке остается сернокислая кальциевая соль.

3. Но в приготовлении пищи отменнее каждого применять уксус настоящий, на данный случай существует восхитительный рецепт яблочного уксуса. Надобно измельчить яблоки и залить их теплой водой (кипяченой), расчет ведется так, приблизительно 0,5 литра воды на 400 грамм яблок. На всякий литр воды надобно 100 грамм сахара и 10 грамм хлебных дрожжей. Все это дело удерживаем в открытой емкости, в темном месте. Раза три в день нужно помешивать раствор, но это только первые 10 – 12 суток. После этого, эту массу необходимо отжать, а сока процедив слить в банку либо кастрюлю. После этого на всякий литр сока добавить еще 100 грамм сахара. Кастрюлю закрывают и хранят в тепле. Для того, дабы получился добротный уксус его надобно выдерживать от 40 до 60 суток.

Видео по теме

Обратите внимание!
Уксусную кислоту, полученную кустарным методом, способом перегонки древесины не спешите применять для приготовления пищи, помните, в ней до перегонки присутствовал метанол (дюже крепкий яд). В процессе, выдаются газы, в основном «углекислый газ» и «метан», следственно перегоняйте древесину на открытом воздухе либо в классно проветриваемом помещении.

Полезный совет
При приготовлении яблочного уксуса, в начале процесса отличнее применять эмалированную посуду.

Этилен – это горючий газ, он владеет слабым запахом. Этилен применяют в производстве гидролизного этилового спирта, этиленгликоля (основная часть тосола), стирола, полиэтилена и многого иного. Получают его при помощи пиролиза (нагревания без доступа воздуха) нефтяных фракций, скажем прямогонного бензина и т.п. Но существуют методы приобретения этилена без применения нефтепродуктов.

Вам понадобится

  • Этиловый спирт, оксид алюминия, серная кислота, лабораторная посуда.

Инструкция

1. В емкость из жаропрочного материала разместите немножко оксида алюминия и закройте ее крышкой с двумя газоотводными трубками, одну из которых разместите в пробирку с концентрированной серной кислотой. Нагрейте емкость на газовой горелке, температура оксида алюминия должна быть приблизительно, от 350 до 500 градусов.

2. Дальше, в отдельную пробирку налейте немножко чистого этилового спирта. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой и нагрейте ее на спиртовой горелке. Газоотводную трубку объедините с емкостью, в которой находится оксид алюминия. При нагревании спирт начнет испаряться, проходя по газоотводу, попадет в емкость с оксидом алюминия, а при высокой температуре на оксиде алюминия будет протекать дегидратация, т.е. отщепление воды от молекул спирта. Из емкости будет выходить этилен с водяным паром и не прореагировавший спирт в газообразном состоянии. Эта смесь попадет в пробирку с серной кислотой, которая служит для обезвоживания смеси.

3. Смешайте этиловый спирт и концентрированную серную кислоту. Произойдет реакция с образованием кислого этилового эфира. Нагрейте смесь, при нагревании произойдет процесс дегидратации спирта с выделением этилена.

Видео по теме

Обратите внимание!
При работе с кислотами пользуйтесь средствами охраны, берегите глаза и кожу. Соблюдайте меры пожарной безопасности.

Этан — один из зачастую встречающихся в природе газов. Это органическое вещество, которое наравне с метаном входит в состав нефти и природного газа. Из него получают этилен, тот, что, в свою очередь, является сырьем для приобретения уксусной кислоты, этилового спирта, винилацетата ряда других веществ. В качестве начального материала для приобретения этана обыкновенно применяется метан.

Инструкция

1. Как метан, так и этан относятся к классу органических соединений, называемых алканами. Они, в свою очередь, являются частными случаями предельных углеводородов. Углеводороды представляют собой органические соединения, молекулы которых состоят, как и следует из их наименования, из атомов углерода и водорода.Метан является первым поверенным гомологического ряда алканов. Дальше за ним следуют этан, пропан , бутан и ряд других веществ. Формулы предельных углеводородов выражаются дальнейшим образом: CnH2n+2. Метан и этан между собой являются гомологами. Так именуются вещества, идентичные по химическим свойствам, но различные по составу, и, следственно, физическим свойствам. Состав гомологов отличается на CH2-группу.

2. Существует два основных метода приобретения этана из метана . 1-й из них заключается в использовании реакции Вюрца, открытой в 1870 году. Данная реакция основана на взаимодействии галогенопроизводных предельных углеводородов с металлическим натрием. В частности, она может быть осуществлена в отношении хлорметана . Для упрощения хода реакции нужно добавить к этому соединению натрий. Он вступит в реакцию с молекулами хлора. Натрий присоединит к себе молекулы хлора, в итоге чего получится этан:CH3-{Cl+2Na+Cl}-CH3хлорметан?-2NaCl?C2H6Для того, дабы получить этан, следует заранее подготовить хлорметан. Он получается путем нагрева метана и хлора до 400 градусов. Позже этого, проводят реакцию Вюрца как показано выше.

3. 2-й метод является многоступенчатым. Сначала метан окисляют до ацетилена, а после этого ацетилен гидрируют до этана. Окисление метана до ацетилена проходит дальнейшим образом:4CH4+4O2?CH?CH+CO2+CO+5H2O+2H2Далее приступают к гидрированию ацетилена. В итоге двойного гидрирования окончательным продуктом реакции становится этан:CH3?CH3?CH2=CH2?C2H6 (Гидрирование по водородному радикалу H2)Невзирая на то, что этан почаще каждого получают несколько иными методами -это способ все равно изредка используется, исключительно когда начальным веществом может быть только метан. Метан и этан -газы одного класса и одной группы, следственно одно из иного легко получить.

Обратите внимание!
Все алканы являются ядовитыми и огнеопасными веществами.

Хлорэтан (другие наименования – хлористый этил, этилхлорид) представляет собою бесцветный газ, имеет химическую формулу C2Н5Cl. Смешивается с этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, примерно не смешивается с водой. Каким образом дозволено получить это вещество?

Инструкция

1. Существует два основных индустриальных способа синтеза хлорэтана :1) Путем гидрохлорирования этилена (этена).2) Путем хлорирования этана.

2. В текущее время больше многообещающим и экономически обоснованным признан 2-й метод. Реакция протекает таким образом: С2Н6 + Cl2 = C2H5Cl + HCl

3. Как и любая стандартная реакция галогенирования алканов, она протекает по т.н. «радикальному механизму». Для того, дабы инициировать ее предисловие, смесь: алкан (в данном случае, этан) – галоген (в данном случае, хлор) нужно подвергнуть насыщенному ультрафиолетовому облучению.

4. Под действием света молекула хлора распадается на радикалы. Эти радикалы здесь же вступают во взаимодействие с молекулами этана, забирая у них атом водорода, в итоге этого образуются этильные радикалы •С2Н5, которые, в свою очередь, разрушают молекулы хлора, образуя новые радикалы. То есть происходит так сказать «цепная реакция».

5. Возрастание температуры увеличивает скорость хлорирования этана. Впрочем от того что также нарастает «выход» других хлорсодержащих производных этана, что неугодно, эту реакцию проводят при низких температурах, для максимально допустимого приобретения целевого продукта.

Полезный совет
Еще относительно незадолго именно из этого вещества производился тетраэтилсвинец Pb(C2H5)4 — известный ТЭЦ, присадка к моторному топливу, повышающая его октановое число и снижающая вероятность детонации. Ввиду исключительной вредности этой присадки, из-за ядовитости свинца и всех его соединений, использование этилированных бензинов теперь круто ограничено, а в ряде стран, совсем запрещено. Разрешена лишь добавка ТЭЦ в авиационное горючее. Хлорэтан используется также при производстве ацетилцеллюлозы, в кремнийорганическом синтезе, в качестве растворителя ряда смол, жиров и т.д. Он находит использование и в медицине, как быстродействующий анестетик при здешнем наркозе, «замораживатель».

Видео по теме

Полезный совет
Это вещество имеет все свойства карбоновых кислот. Применяется в кулинарии (как домашней, так и индустриальной) в качестве консерванта и вкусовой добавки. Также ее используют в фармацевтической промышленности в качестве растворителя при обработке целлюлозы, при крашении.

jprosto.ru

Источник: vredkureniya.site

Источник: vredkureniya.site


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *