Получение 2-метилпропена дегидратацией 2,2-диметилэтанола-1
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?рованном сополимере стирола и дивинилбензола при 90-140 С и давлении 0,2-0,25 атм. использованием трет-бутилового спирта в виде 60-90 масс.% водного раствора, с последующим разделение смеси путем перегонки. Селективность изобутилена составляет 99,98 % [29].
Промышленный процесс дегидратации трет-бутилового спирта осуществляется над катализатором оксидом алюминия [4]. Также разработан метод получения изобутилена путем реактивной дистилляции при температуре не выше 100 С и давлении 50-101 кПа [30]. Петерс [1] разработал метод дегидратации трет-бутилового спирта в реакционно-дистилляционной колонне. В качестве катализатора использовались катиониты при температуре 90С. Выход изобутилена составлял 97 %.
Изучен метод разложения трет-бутилового спирта на смоле КУ-2ФПП [31]. Изобутилен-ректификат получается чистоты 99,9%.
1.1.12 Другие метод получения изобутилена
- пиролиз неопентана или аренов [1]:
При температуре 577 С протекает следующая реакция:
(CH3 )4С > (CH3 )2C=CH2 + СН4
а при температуре 412 С протекает следующая реакция:
С6 Н5-С(CH3 )3 > (CH3 )2C=CH2 + С6 Н6
- олигомеризация этилена:
В США запатентован метод олигомеризация этилена на катализаторах ZSM35 (SiО2, Al2О3, H2О, Na) с образованием изобутилена [32].
- получение изобутилена из синтез-газа:
Комиджа Теруаки исследовал этот метод, используя в качестве катализаторов ZrО2 [33].
- получение изобутилена с помощью металлорганических соединений.
Такие реакции протекают аномально, т.к. вместо присоединения трет-бутильного радикала к углероду происходит восстановление группы С=О [1].
(CH3)3С(О)-Cl + 2СH3-C(CH3)2MgCl >
> 2 (CH3)2C=CH2 + (CH3)3С-CH2ОMgCl + MgCl2
- получение изобутилена из ацетона:
Данный процесс протекает при температуре 167-452С на алюмосиликатах по следующей реакции:
(CH3 )2С=О (CH3 )2С=СН-С(О)- CH3 + Н2O
(CH3 )2C=CH2 +CH3 СООН
А.И. Башкиров получил изобутилен из ацетоновой смеси при 300-500 С на кремнийвольфрамовых катализаторах [34].
- получение изобутилена и пропилена:
Современный способ получение изобутилена и пропилена, запатентован Миначевым и Ходяковым. Пиролиз изобутана проводят при 500-700 С на углях БАУ, АТИ, КАД. Выход изобутилена составляет 15 -30 %, пропилена 10-25 %. Суммарная селективность 82-60 % [35].
Обоснование выбора реакции.
Дегидратация третичного бутилового спирта имеет историческое значение, так как именно с помощью этой реакции Бутлеров в 1868 г. впервые получил чистый изобутилен путем отщепления воды от спирта [4]. Эта реакция подвергалась многим исследованиям, которые показали, что третичный бутиловый спирт легко дегидратируется. В дальнейшем мы будем рассматривать именно эту реакцию, поскольку разрыв связи С-ОН в данном случае происходит значительно легче по сравнению с другими спиртами. Теплоемкость третичного бутилового спирта значительно выше, чем у других спиртов и это способствует более экономичному проведению процесса дегидратации. И, наконец, изобутилен при этом способе получается очень высокой чистоты, так как, здесь отсутствуют нежелательные побочные реакции [1].
1.2 Анализ основной реакции
(CH3 )3C-ОН > (CH3 )2C=CH2 + Н2O
1.2.1 Физические свойства реагентов и продуктов реакции
Для полного анализа предложенной реакции необходимо прежде всего рассмотреть наиболее важные физические свойства (См.табл.1.2.1) [36].
Таблица 1.2.1.
Физические свойства реагентов
Формула вещества физические свойства(СН3)3С-ОН(СН3)2С=СН2Н2О1234Фазовое состояниеЛегко плавящееся твердое веществоБесцветный газЖидкостьМолекулярная масса, г/моль74,125618Ткип, 0С82,5-6,896100Тпл, 0С25,5-140,3370n20 d1,39541,3841,333d200,78870,59420,9982Твосп., 0С10455Тсамовосп., 0С480465,2РастворимостьНеограниченно растворяется в воде, образуя с ней азеотропную смесь 1,8% . Хорошо растворим в органических растворителях.Растворим в спиртах, эфирах, углеводородах и воде. С некоторыми соединениями образует азеотропную смесь в воде ПримечаниеИмеет неприятный запах плесени.При вдыхании оказывает наркотическое действие, расстройство желудка.1.2.2 Электронная структура реагентов, продуктов реакции и катализатора
Химическое поведение, реакционная способность молекулы зависит от природы составляющих ее атомов и от их взаимного расположения. Образуя молекулы, атомы изменяют свое состояние, влияют друг на друга. Наиболее сильно взаимодействуют между собой атомы, образующие химические связи.
Реагенты и продукты изучаемой реакции имеют неполярные (С-С, С=С) и полярные (С-Н, С-О, О-Н) ковалентные связи, возникающие в результате обобщения не спаренных валентных электронов с противоположными спинами. Зная число электронов во внешней оболочке атомов, для любого органического и неорганического соединения легко написать октетные формулы. В них учитываются только внешние электроны атомов, как образующих так и не образующих химические связи [26].
В молекулах трет-бутилового спирта и изобутилена имеются электронные пары принадлежащие только одному атому (углероду или кислороду) это т.н. неподеленные электронные пары. Они имеют очень большое значение в химии органических соединений и называется p-электронами
В молекуле трет-бутилового спирта проявляется индуктивный эффект -смещение электронной плотности вдоль s-связи от одного атома к другому в следствии их различной электроотрицательности; при этом происходит поляризация связи. В данном случае наблюдается индукционный I-эффект, т.к. атом кислорода бо