Этиленгликоль
Контрольная работа - Химия
Другие контрольные работы по предмету Химия
??
О СН2OH СООН > НООС С - Н
СН2ОН ?? v
? > С О О СООН
СН2ОН ?Н ?? ?? ?
СН2OH С - С СООН
? ?
Н Н
4. Отщепление воды от этиленгликоля может иметь внутримолекулярный и межмолекулярный характер. Направление отщепления воды зависит от условий реакции. Пример внутримолекулярного выделения воды:
СН2ОН - СН2ОН > [СН2 = СНОН] > СН3 СНО
Межмолекулярное выделение воды приводит к образованию оксиэфиров (спиртоэфиров) или циклических простых эфиров:
СН2 СН2
СН2ОН НО СН2 СН2 О СН2 ? ?
?+?> ??> О О
СН2ОН СН2ОН СН2ОН СН2ОН ? ?
СН2 СН2
При межмолекулярной дегидратации этиленгликоля могут быть получены зависимости от условий диэтиленгликоль или диоксан:
СН2 СН2
? ?
2НОСН2 СН2ОН > НОСН2 СН2О-СН2 СН2ОН > О О
? ?
СН2 СН2
Способы получения этиленгликоля
В промышленном масштабе этиленгликоль получают главным образом гидратацией окиси этилена:
Н2С СН2 +Н2ОСН2ОН СН2ОН
О
При гидратации окиси этилена, кроме этиленгликоля, образуются ди-, три-, тетра- и полиэтиленгликоли. Чтобы уменьшить образование полигликолей, гидратацию проводят с большим избытком воды (на 1 моль окиси этилена берут от 10 до 22 моль воды) и добавляют к водному раствору окиси этилена 0,10,5% кислоты. В этих условиях получается этиленгликоль, содержащий лишь немного диэтиленгликоля и следы высших полиэтиленгликолей.
Процесс проводят в жидкой фазе в присутствии катализаторов (небольшое количество кислоты серной, фосфорной или щавелевой) при 50100С и атмосферном давлении или без катализатора при 10 ат и 190200 С.
Гидратацию окиси этилена при атмосферном давлении можно проводить, обрабатывая раствором кислоты контактные газы процесса прямого окисления этилена. Получаемый разбавленный раствор этиленгликоля нейтрализуют, отгоняют большую часть воды и далее фракционной перегонкой удаляют остатки воды и высшие гликоли.
В отсутствие катализаторов гидратацию окиси этилена проводят обычно под давлением 10 ат. при мольном соотношении окиси этилена и воды примерно 1 : 16; продолжительность контакта 30 мин. Раствор гликолей упаривают в многокорпусном выпарном аппарате до содержания воды около 15% и далее подвергают ректификации. Соковый пар из последнего аппарата конденсируют и конденсат, содержащий 0,51,0% этиленгликоля, возвращают на гидратацию свежей окиси этилена. На 1 т этиленгликоля получается примерно 120 кг диэтиленгликоля и 30 кг триэтилен- гликоля.
Общий выход гликолей (считая на окись этилена) при получении их методом гидратации превышает 90%.
Технологическая схема получения этиленгликоля гидратацией окиси этилена
Процесс проводят без катализаторов при температуре 200С под давлением, обеспечивающим сохранение смеси в жидком состоянии. Исходную шихту готовят из свежего и оборотного водного конденсата и оксида этилена, причем концентрация оксида 1214% (масс.), что соответствует примерно 115-кратному мольному избытку воды по отношению к ?-оксиду.
Оксид этилена, свежий и оборотный конденсат подают под давлением в смеситель 1 и затем в паровой подогреватель 2. Там шихта нагревается до 130150С и поступает в реактор 3 адиабатического типа. Смесь проходит вначале по нейтральной трубе аппарата и дополнительно подогревается горячей реакционной массой, находящейся в объеме реактора, где и протекает образование продуктов. Кроме этиленгликоля, ди- и триэтиленгликоля, побочно получаются ацетальдеги (за счет изомеризации оксида этилена) и продукты его уплотнения. По выходе из реактора жидкость, нагретую до 200С, дросселируют до атмосферного давления, причем часть воды испаряется, а жидкость охлаждается до 105110С.
Смесь поступает в аппарат 4, являющийся первой ступенью многокорпусной выпарной установки, следующие ступени которой работают при все более глубоком вакууме (вплоть до 133 Па) и обогреваются за счет сокового пара с предыдущей стадии [на схеме показана, кроме первой (в аппарате 4), только последняя ступень выпаривания аппарате 5]. Выходящую из аппарата 5 кубовую жидкость для отделения остатков воды подвергают ректификации в вакуумной колонне 7, причем все водные конденсаты объединяют и возвращают на приготовление исходной шихты и затем на реакцию. Смесь гликолей из колонны 7 поступает в вакуумную колонну 8, где отгоняют достаточно чистый этиленгликоль, а в кубе остается смесь ди- и триэтиленгликоля. Эти продукты также представляют большую ценность, и их разделяют на дополнительной вакуум-ректификационной установке.
Рисунок 1.
Технологическая схема получения этиленгликоля
1 смеситель; 2 паровой подогреватель; 3 реактор; 4, 5 выпарные аппараты; 6 конденсатор; 7,8 ректификационные колонны.
Реакционный узел
Реакция производства этиленгликолей и диэтиленгликоля ос