Синтез и исследование алкилсалицилатных присадок
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
ению геля, что проявляется в снижении фильтруемости присадки. Вероятность перекарбонатации продукта снижает избыточное количество Са(ОН)2. Эту задачу в [32] решают повторной карбонатацией: в этом случае используют дополнительное количество Са(ОН)2 или СаО.
Химизм и технологическое осуществление процесса карбонатации рассмотрены ниже.
В данной работе детально рассматриваются алкилсалицилатные присадки Детерсол-50 (старое название - АСК (алкилсалицилат кальция)), Детерсол-140 (старое название - МАСК (многоосновный алкилсалицилат кальция)) и Детерсол-180.
Современное производство этих присадок является многостадийным процессом, включающим следующие химические реакции:
1.)получение алкилфенолов алкилированием фенола олефинами;
2.)получение алкилфенолята натрия взаимодействием алкилфенола с гидроксидом натрия;
.)получение алкилсалицилата натрия взаимодействием алкилфенолята натрия с углекислым газом (реакция Кольбе-Шмидта);
.)получение алкилсалициловых кислот разложением алкилсалицилата натрия минеральной кислотой;
.)получение алкилсалицилата кальция (присадки Детерсол-50);
.)получение высокощелочных алкилсалицилатов кальция (присадок Детерсол-140 и Детерсол-180).
1. Получение алкилфенолов.
Получение алкилфенолов осуществляют алкилированием фенола олефинами. В качестве олефинов используют олефины фракции 240-320С термокрекинга парафинов и олигомеры этилена состава С16-С18, получаемые олигомеризацией этилена. Состав олефинов термокрекинга парафинов и олигомеров этилена состава С16-С18 приведён в таблицах 2 и 3.
Таблица 2.
Состав олефинов фракции 240-320С термокрекинга парафинов.
УглеводородыПарафиныОлефиныВсего олефиновС9С10С11С12С13С14С15С16С17С18С19Содерж. в % масс.39,160,90,10,60,92,46,311,413,011,48,04,82,0
Таблица 3.
Состав олигомеров этилена С16-С18.
УглеводородыПарафиныОлефиныВсего олефиновПо длинеПо строениюС16С18С14 и нижеС20 и выше?-олефиныВинили-деновыеС внутр. двойной связьюСодерж. в % масс.49657-6728-38До 2До 3До 40До 40До 20
Химизм процесса
Реакция алкилирования является реакцией электрофильного замещения и катализируется катализаторами кислотного типа: минеральные и органические кислоты, галогениды металлов, катионнообменные смолы, алюмосиликаты. В качестве катализаторов алкилирования фенола высшими олефинами описаны также хлораты металлов, триэтилаллюминий, молекулярный йод, фенолят алюминия и другие. Широкое применение в производстве присадок, при алкилировании фенола высокомолекулярными олефинами получила также бензолсульфокислота (далее БСК). Её каталитическая активность близка к активности H2SO4 и AlCl3. Будучи сильной кислотой, БСК не обеспечивает селективность процесса алкилирования. В её присутствии образуется около 30% диалкилфенолов, главным образом 2,6-замещённых. Существенным недостатком процесса алкилирования фенолов в присутствии растворимых катализаторов (минеральных и органических кислот, галогенидов металлов и их молекулярных соединений) является необходимость отмывки продуктов реакции от катализатора. При этом образуется значительное количество фенольных сточных вод и возникает проблема их очистки, имеют место повышенные потери продукта. Применение нейтрализующих средств, например, аммиака и удаление катализатора в виде аммонийных солей фугованием не всегда обеспечивает полную очистку продуктов алкилирования от катализатора. Указанных недостатков лишён метод алкилирования фенолов с применением гетерогенных катализаторов (катионообменные смолы, алюмосиликаты, синтетические цеолиты и др.). К тому же указанные катализаторы являются менее сильными кислотами, что в значительной мере обеспечивает селективность процесса. В настоящее время алкилирование фенола олефинами в промышленности осуществляют в реакторах колонного типа на кислотном гетерогенном катализаторе сульфокатионите КУ-2-8, представляющим собой сульфированный сополимер стирола и дивинилбензола. В результате набухания полимера молекулы фенола и олефинов проникают внутрь зёрен, где у активных центров (сульфогрупп) протекает алкилирование. Сульфокатионит в отсутствие полярного растворителя (например, воды) не способен протонировать молекулы олефинов, а следовательно, не может катализировать реакцию алкилирования. В нашем случае среда безводная, однако роль полярного растворителя здесь играет фенол. Молекулы фенола абсорбируются катионитом, и внутри зёрен последнего происходит обмен протонами между SO3H-группой этого катионита и ОН-группой фенола. Именно этот обмен протонами и делает возможным протонирование молекул олефинов, а следовательно и протекание реакции алкилирования на сульфокатионите. Поскольку катионит лучше сорбирует фенол, чем олефины, то внутри зёрен создаётся избыток фенола, что обуславливает образование преимущественно моноалкилфенолов.Количество функциональных групп на поверхности катионита ничтожно мало, в связи с этим ионно-каталитические процессы происходят, главным образом, внутри гранул, чему способствует набухание смол в реагирующих компонентах. Повышение температуры увеличивает скорость алкилирования, что связано с ростом скорости диффузии реагентов внутрь гранул катионитов и увеличением подвижности протонов сульфогрупп. Так, при повышении температуры от 95 до 130 С скорость алкилирования увеличивается в 4 раза. Показано, что пр