Этилен и его производные в промышленном органическом синтезе

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО

И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СамГТУ

Кафедра органической химии

КУРСОВАЯ РАБОТА

ЭТИЛЕН И ЕГО ПРОИЗВОДНЫЕ В ПРОМЫШЛЕННОМ ОРГАНИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ

Выполнил Асафьев В.Н.

студент II-ХТ-4

Принял Климочкин Ю.Н.

доктор химических наук

Самара

1999

Содержание

Стр.

Получение и применение

этилена……………………………………………………………….. 3

Галогенирование этилена……………………………………………

Гидратация этилена………………………………………………….

Окись этилена и синтезы на её основе…………………………………………………………………

Синтезы на основе гомологов этилена………………………………………………………………..

Полимеризация олефинов……………………………………………

Список используемой литературы…………..……………………………………………….

Получение и применение этилена.

Этилен впервые был получен немецким химиком Иоганном Бехером в 1680 году при действии купоросного масла на винный спирт. Вначале его отождествляли с "горючим воздухом", т.е. с водородом. Позднее, в 1795 году этилен подобным же образом получили голландские химики Дейман, Потс-ван-Труствик, Бонд и Лауеренбург и описали под названием "маслородного газа", так как обнаружили способность этилена присоединять хлор с образованием маслянистой жидкости - хлористого этилена ("масло голландских химиков").

Изучение свойств этилена, его производных и гомологов началось с середины ХIХ века. Начало практическому использованию этих соединений положили классические исследования А.М. Бутлерова и его учеников в области непредельных соединений и особенно созданная Бутлеровым теория химического строения. В 1860 году он получил этилен действием меди на йодистый метилен, установив структурную формулу этилена.

Этилен представляет собой бесцветный газ, обладающий слабым, едва ощутимым запахом. Он плохо растворим в воде (при 0°С в 100 г воды растворяется 25,6 мл этилена), горит светящимся пламенем, образует с воздухом взрывчатые смеси. Термически менее устойчив, чем метан. Уже при температурах выше 350°С этилен частично разлагается на метан и ацетилен:

3С₂Н₄ 2СН₄ + 2С₂Н₂

При температуре около 1200°С диссоциирует главным образом на ацетилен и водород:

С₂Н₄ С₂Н₂ + Н₂

В природных газах (за исключением вулканических) этилен не встречается. Он образуется при пирогенетическом разложении многих природных соединений, содержащих органические вещества.

Процесс пиролиза для получения этилена осуществляется в печах различного устройства пропусканием газообразных углеводородов или их паров в присутствии катализаторов при температуре 760-780°С. Обычно используются печи трубчатого типа. Этилен можно также получить дегидрированием этана:

2СН₄ ^t°С₂Н₄ + 2Н₂

и осторожным гидрированием ацетилена:

С₂Н₂ + Н₂ ^катС₂Н₄

Для получения этилена и его гомологов методом пиролиза в качестве сырья используют этан, пропан, бутан, содержащиеся в попутных газах нефтедобычи, газах термического и каталитического крекингов, а также жидкие углеводороды: газовый бензин и низкоактановые бензино-легроиновые фракции прямой гонки нефти.

Производительность существующих печей для пиролиза углеводородов составляет 3,5-4 т перерабатываемого сырья в час. Печи новой конструкции рассчитаны на переработку 7-10т сырья в час.

При определённых условиях пиролиза бензина при получении 1т этилена может быть одновременно выделено: пропилена - 0,65т; изобутилена - 0,11т; н-бутиленов - 0,11т, дивинила - 0,12т; бензола - 0,165т и толуола - 0,08т, использование которых позволит значительно улучшить технико-экономические показатели нефтехимических производств. Из этилена получают более 200 ценных соединений, важнейшими из которых являются хлористый этил, дихлорэтан-1,2, этиленхлоргидрин, окись этилена, диоксан, этиленгликоль, этиловый эфир этиленгликоля, уксусногликолевый эфир, диэтиленгликоль, этиламин, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин.

Галогенирование этилена.

Обычной реакцией между галогенами и непредельными углеводородами является присоединение атомов галогена по месту двойной связи с образованием галогенопроизводных с чётным числом атомов галогена. Однако у олефинов с разветвлёнными цепями, а при высокой температуре и у олефинов нормального строения галогенирование протекает сложнее, с образованием полихлоридов и непредельных моногалогенопроизводных.

Активность галогенов в реакциях присоединения понижается с увеличением их молекулярного веса. Фтор реагирует весьма энергично, реакция присоединения хлора протекает несравненно медленнее.

При хлорировании этилена сначала получается дихлорэтан:

С₂Н₄ + Сl₂ С₂Н₄Сl₂ + 201 кДж

Но хлорирование этилена может идти и дальше, в результате чего образуется трихлорэтан и тетрахлорэтан. Выход этих продуктов растёт с повышением температуры реакции. Для торможения цепной реакции замещения при хлорировании этилена и получения более чистого дихлорэтана процесс ведут при низких температурах и в присутствии небольших количеств хлорного железа и О₂.

Следует отметить, что Е.В. Алексеевский в 1928 году установил, что при пропускании смеси этилена и хлора над углём при 120°С получается чистый дихлорэтан с выходом в 80% от теоретического.

Процесс получения дихлорэтана хлорированием этилена в промышленности осуществляется в реакторе с мешалкой или башне барботажного типа. Заранее тщательно высушенные, во избежании коррозии аппаратуры, хлор и этилен с небольшим избытком последнего (5-10%) поступают раздельно в нижнюю часть реактора1 и барботируют через слой дихлорэтана.

Рисунок 1

Избыточный дихлорэтан стекает в сборник 2. Газы, содержащие пары дихлорэтана, хлористый водород, не прореагировавший этилен, поступают в вымораживатель для извлечения дихлорэтана, а оставшиеся газы промываются водой для удаления хлороводорода, после чего выводятся из системы. Из сборника 2 дихлорэтан-сырец насосом 3 направляется в смеситель 4, где растворённый хлористый водород нейтрализуется 5-10%-ным раствором едкого натра. Затем азеотропная смесь дихлорэтан-вода отгоняется при температуре 72°С в колонне азеотропной сушки, не показанной на схеме, и для освобождения от трихлорэтана и других примесей поступает в ректификационную колонну 10.

Процесс осуществляется в среде жидкого дихлорэтана, который растворяет хлор и этилен и обеспечивает необходимый отвод тепла из зоны реакции. Циркуляция дихлорэтана через выносной теплообменник позволяет вести реакцию с хорошим выходом при температуре 30-40°С.

Дихлорэтан получил широкое практическое применение как неогнеопасный растворитель при извлечении жиров, а также для синтеза таких ценных химических продуктов, как этиленгликоль и его эфиры, этилендиамин, дибензил, хлористый винил, полисульфидный синтетический каучук (тиокол) и др. Дихлорэтан используется для борьбы с вредителями с/х (окуривание или фумигация).

Дихлорэтан легко отщепляет хлористый водород, превращаясь в хлористый винил:

активир. уголь

СН₂Сl-СН₂Сl ^480-520°С СН₂ = СНСl + НСl

Производство этого важного для промышленности мономера осуществляется и другими методами. При хлорировании этилена при температуре 430°С образуется хлористый винил:

СН₂ = СН₂ + Сl₂ СН₂ = СНСl + НСl

Хороший выход наблюдается и при дегидрохлорировании дихлорэтана спиртовым раствором щёлочи:

СН₂Сl-СН₂Сl + NaOH ^{75°С, 2,5 атм} СН₂ = СНСl + NaСl + Н₂О

Для получения этиленгликоля дихлорэтан нагревают в автоклавах с известью или раствором щелочи. При взаимодействии с известью достаточно 15-20 минутного нагревания при 190°С и 100 атм давления, чтобы получить с выходом 80-85% (А.Л. Клебанский и И.М. Долгопольский, 1933г.).

Хорошие результаты получают при омылении в автоклаве формиатом натрия в присутствии метанола:

СН₂Сl-СН₂Сl +2НСООNa + 2СН₃ОН

СН₂ОН-СН₂ОН +2NaCl +2НСООСН₃

Образующийся муравьино-метиловый эфир действием щелочи переводится в формиат натрия и метиловый спирт, которые снова реагируют с дихлорэтаном. Процесс проводится непрерывно.

Практический интерес представляют также некоторые непредельные хлорфторпроизводные углеводородов, которые можно получить дихлорированием хлорфторпроизводных предельных углеводородов при действии цинковой пыли, например:

CCl₂F-CCl₂F + Zn ZnCl₂ + CClF = CF₂

CCl₂F-CCl₂F+ Zn ZnCl₂ + CF₂ = CF₂

Эти непредельные соединения способны полимеризоваться под влиянием перекисей и других инициаторов с образованием важных в практическом отношении продуктов. Как непредельные соединения перфторолефины могут быть использованы и для ряда других синтезов.

Гидратация этилена

Гидратация этилена является сейчас одним из основных производственных методов получения этилового спирта. Она осущесвляется в промышленности двумя путями:

1. В жидкой фазе при помощи серной кислоты;

2. Прямым присоединением воды в газовой фазе с участием твёрдых катализаторов.

Способность этилена присоединять элементы воды была известна ещё в конце ХVIII века. А.М. Бутлеров в 60-тых годах прошлого столетия применил реакцию гидратации при помощи серной кислоты к различным этиленовым углеводородам.

Реакции, приводящие к образованию спирта при взаимодействии этилена с серной кислотой, могут быть в общем виде представлены следующими уравнениями:

1.

СН₂ = СН₂ + НОSО₂ОН СН₃СН₂ОSО₂ОН

этилсульфат

2.

СН₃-СН₂ОSО₂ОН + Н₂О СН₃СН₂ОН+НОSО₂ОН

3.

2СН₂ = СН₂ + НОSО₂ОН СН₃СН₂НОSО₂ОСН₂СН₃

диэтилсульфат

4.

СН₃СН₂НОSО₂ОСН₂СН₃ + 2Н₂О 2С₂Н₃ОН+

+НОSО₂ОН

Побочными продуктами являются диэтиловый эфир, продукты полимеризации и обугливания этилена и др.

Эфир образовывается главным образом при реакции между диэтилсульфатом и спиртом

(С₂Н₃)₂SО₄ + С₂Н₃ОН (С₂Н₅)₂О + С₂Н₅НSО₄

На ход реакции большое влияние оказывает концентрация этилена в исходном газе. При уменьшении концентрации соляной кислоты, t° реакции, парционального давления этилена и интенсивности перемешивания реагирующих веществ. С повышением концентрации кислоты скорость поглощения этилена увеличивается (93%-ная кислота поглощает в 10раз медленнее, чем 97,5%-ная), так как увеличивается скорость образования диэтилсульфата. В таком же направлении действует и повышение температуры до определённого предела. На рисунке 2 изображена схема производства спирта непрерывным способом.

Рисунок 2

Газовая смесь, содержащая не менее 30% этилена, или чистый этилен, подаётся в нижнюю часть абсорбционной колонны 1 и поднимается вверх навстречу орошающей смеси из серной кислоты и этилсульфатов.

Абсорбционная колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, выложенный внутри кислотоупорным кирпичом. Внутри цилиндра имеются тарелки с колпачками и змеевиковые холодильники, изготовленные из хромоникелевой стали. На верхнюю тарелку абсорбера подаётся насосом 97-98%-ная серная кислота. К этой кислоте уже в абсорбере добавляется некоторое количество кислоты, содержащей диэтилсульфат и этилсульфат. Такая смесь лучше поглощает этилен, чем чистая серная кислота. Происходит поглощение этилена с образованием этилсерной кислоты и диэтилсульфата. Эта реакция экзотермическая. Для поддержания нужной температуры необходимо непрерывно отводить избыточное тепло, что и осуществляется при помощи водяных холодильников.

Газ, отходящий из верхней части абсорбера, промывается в специальных скрубберах 2 - водой и 3 - щёлочью и используется или для пиролиза, или в качестве топлива.

Вытекающий из нижней части абсорбера экстракт, представляющий собой смесь соляной кислоты с этил- и диэтилсульфатом, охлаждается в холодильнике 4 до 40°С и смешивается с водой. Из смесителя 5 охлаждённый экстракт направляется в гидролизёр 6 типа тарельчатой колонны, где при t°=80-90°С идёт реакция гидролиза с образованием спирта.

Гидролизат, содержащий, кроме спирта, ещё и дтэтиловый эфир, соляную кислоту и небольшое количество побочных продуктов, подаётся в отгонную колонну 7. Здесь происходит отгонка эфира, спирта и других легколетучих веществ и одновременно заканчивается гидролиз оставшейся этилсерной кислоты. В нижнюю часть колоны 7 подаётся острый пар.

Пары спирта-сырца после нейтрализации раствором щёлочи в колонне8 направляются на очистку и ректификацию. После ректификации получается этиловый спирт-ректификат (95% объёмных), практически ничем не отличающийся от спирта, получаемого путём брожения.

В качестве побочного продукта выделяется диэтиловый эфир в количестве около 10% от спирта-ректификата.

Недостатками сернокислотного метода является большой расход серной кислоты (на 1 кг спирта берётся 1,8-2 кг серной кислоты в пересчёте на моногидрат) и сильная коррозия многих частей аппаратуры.

Непосредственное присоединение воды к этилену давно являлось заманчивым делом, но на пути к осуществлению этой реакции стоял целый ряд затруднений. Реакция является обратимой и идёт с выделением теплоты:

С₂Н₄ + Н₂О С₂Н₅ОН + 45 кДж

В результате исследований и промышленных испытаний установлены следующие основные условия взаимодействия газообразного этилена и водяных паров:

1. Температура 275-300°С;

2. Давление при гидратации 65-75 атм;

3. Концентрация этилена в циркулирующем газе 85% (объёмных);

4. Молярное отношение воды к этилену 0,7:1;

5. Концентрация применяющейся здесь фосфорной кислоты в плёнке катализатора не ниже 83%;

6. За 1 час проходит 1800 м³ газа через кубометр катализатора.

Для сдвига равновесия в сторону гидратации этилена

необходимо понижение температуры и повышение давления. Процесс прямой гидратации этилена состоит из несколько непрерывно протекающих стадий:

1. Компрессия исходного этилена до давления, необходимого для гидратации, и возвращение не прореагировавшего этилена;

2. Приготовление исходной парогазовой смеси;

3. Гидратация этилена;

4. Нейтрализация фосфорной кислоты, уносимой из зоны реакции;

5. Охлаждение парогазовой смеси и конденсация паров спирта и воды;

6. Очистка циркулирующего газа.

Установка получения этилового спирта каталитической гидратацией этилена представлена на рисунке 3.

Рисунок 3

1. - теплообменник

2. - печь

3. - реактор

4. - ёмкость для спирта-сырца

5. - холодильник

6. - промывная колонна.

Парофазная каталитическая гидратация этилена является

более перспективным методом, и наша промышленность сейчас ориентируется на этот более прогрессивный метод.

Синтетический этиловый спирт требует для своего производства гораздо меньше трудовых затрат, он аналогичен по составу и качеству спирту, получаемому из пищевых продуктов, и широко применяется в различных отраслях промышленности.

Окись этилена и синтезы на её основе

Целый ряд весьма важных промышленных синтезов основан

на применении в качестве исходного продукта окиси этилена.

Окись этилена можно отнести к числу таких же "строительных кирпичей" в органическом синтезе, как формальдегид, ацетилен и некоторые другие соединения. Окись этилена получена впервые в 1857 году французским химиком Вьюрцем, но практическое использование её интересных химических свойств началось тогда, когда сам этилен стал более доступным продуктом. Работы П.В. Зимакова с сотрудниками по окиси этилена послужили основой для организации в нашей стране целого ряда новых отраслей промышленности.

Окись этилена при обычных условиях представляет собой газ, легко сгущающийся в бесцветную жидкость с t°_кип.=13,5°С, имеющую эфирный, немного резкий запах и жгучий вкус. Смешивается с водой и спиртом в любых отношениях, вступая с ним во взаимодействие. Это нейтральное вещество, обладающее весьма высокой реакционной способностью, которая связана с особенностями в строении молекулы - наличием трёхчленного цикла с атомом кислорода в качестве связующего звена.

Окись этилена получают двумя методами: прямым окислением этилена

СН₂ = СН₂ + О₂^360°С СН₂¾СН₂

\ /

О

и действием щелочей на хлоргидрин этилена

2НОСН₂СН₂Сl + Са(ОН)₂ 2СН₂¾СН₂+СаСl₂+2Н₂О

\ /

О

Главные задачи при технологическом осуществлении первого метода заключаются в выборе условий, исключающих возможность взрыва смеси этилена с кислородом и обеспечивающих образование окиси этилена в качестве главного продукта реакции.

По второму методу этилен сначала обрабатывают хлорноватистой кислотой НСlО для получения хлоргидрина, который кипячением с известковым молоком или щелочами превращается в окись этилена.

Этот процесс осуществляется в колонне с насадкой из керамических колец при температуре 70°С. Выход окиси этилена по этому методу достигает 75% от теоретического.

В присутствии слабых оснований в этой реакции образуется главным образом этиленгликоль:

СН₂ОН-СН₂Сl + NаНСО₃ СН₂ОН-СН₂ОН +NaCl+СО₂

Этиленгликоль представляет собой бесцветную жидкость, очень похожую на глицерин; он обладает сладким вкусом и почти не имеет запаха. Замерзает нечётко при температурах от -13 до -25°С, плавится около 12-17°С ниже нуля. Водные растворы этиленгликоля замерзают при сравнительно низких температурах. На этом свойстве основано применение этиленгликоля в качестве антифриза для охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Для получения этиленгликоля существуют три промышленных способа:

1. гидролиз этиленхлоргидрина;

2. гидролиз дихлорэтана;

3. гидратация окиси этилена.

Гидролиз дихлорэтана производится при помощи

двууглекислых солей:

СН₂Сl-СН₂Сl +2NаНСО₃ СН₂ОН-СН₂ОН +2NaCl +2СО₂ +71кДж

Серьёзным недостатком способа получения этиленгликоля из дихлорэтана является трудность отделения растворов от солей в процессе упарки и отгонки этиленгликоля под вакуумом.

Наиболее удобным способом получения этиленгликоля является гидратация окиси этилена. Она производится обычно в присутствии небольших количеств (0,05%) серной кислоты в качестве катализатора. Смесь нагревается в автоклаве при температуре 100°С в течение двух часов. Получается весьма чистый этиленгликоль в виде 25%-ного раствора.

Этиленгликоль находит разнообразное применение. Он используется в приготовлении антифризов, применяемых для охлаждения моторов автомобилей и самолётов, вместо рассола в холодильных машинах и т.д. антифризы применяются для предохранения предметов от обледенения (пропеллеров самолёта). Гликоль является распространённым пластификатором для различных клеев. Наравне с глицерином он применяется в качестве смягчающего средства в полиграфическом производстве.

Из этиленгликоля приготовляют многие вещества, имеющие большое практическое значение, например динитроэтиленгликоль, эфиры с органическими кислотами, полигликоли и т.д.

Окись этилена энергично реагирует с аммиаком, давая различные этаноламины, нашедшие практическое применение.

1. Моноэтаноламин Н₂N-CH₂-CH₂OH - густая, сиропообразная, очень гигроскопическая жидкость, обладающая сильно выраженными основными свойствами.

2. Диэтаноламин NH-(CH₂-CH₂OH)₂ - легко расплывающиеся и дымящие на влажном воздухе кристаллы с температурой плавления 28°С.

3. Триэтаноламин N-(CH₂-CH₂OH)₃ - тяжёлая, вязкая жидкость, быстро темнеющая на воздухе. Хорошо поглощает влагу и углекислый газ.

Триэтаноламин и отчасти диэтаноламин применяют для

извлечения углекислоты и сероводорода из промышленных газов, например при отчистке нефтяных или природных газов. Они также широко используются как основания при изготовлении мыла.

Синтез на основе гомологов этилена

Ближайшие гомологи этилена - пропилен и бутилены - более активны в химическом отношении, чем сам этилен. Их реакции разнообразны и протекают с большей лёгкостью, и такие углеводороды начинают всё в большей степени использоваться в промышленном органическом синтезе.

Алкирирование пропиленом бензола даст изопропилбензол (кумол), окислением которого получают фенол и ацетон. При гидратации пропилена образуется изопропиловый спирт. Процесс осуществляется в колоннах непрерывного действия при температуре 40-50°С с использованием 80-85% серной кислоты или же в присутствии жидких или твёрдых катализаторов (например, восстановленная окись вольфрама на силикагеле) - прямая

СН₃-СН = СН₂ + НОН СН₃-СНОН-СН₃

Изопропиловый спирт применяется для получения ацетона, уксусного ангидрида, диизопропилового эфира, перекиси водорода, в парфюмерной промышленности, а так же в качестве растворителя.

Хлорирование пропилена с последующей обработкой хлоропроизводных является сейчас одним из промышленных способов получения глицерина. При высокой температуре (360-400°С) в присутствии определённых катализаторов (активированный уголь) происходит замещение атомов водорода в метильной группе пропилена на хлор и получается хлористый аллил:

СН₃-СН = СН₂ + Сl₂ СН₂Сl-СН = СН₂ + НCl

Хлористый аллил нагреванием с раствором соды при 150°С и давлением 250 атм омыляется в аллиловый спирт:

2СН₂Сl-СН=СН₂+Nа₂СО₃ +Н₂О 2СН₂ОН-СН=СН₂+2NаСl+СО₂

Хлорированием аллилового спирта при низкой температуре и омылением полученного 1,2 - дихлорпропанол-3 получают глицерин

СН₂ОН-СН = СН₂ + Сl₂ СН₂ОН-СНСl-СН₂Сl

СН₂ОН-СНСl-СН₂Сl + НОН СН₂ОН-СНОН-СН₂ОН

В промышленности так же осуществлено производство глицерина из акролеина присоединением к нему перекиси водорода, с последующим восстановлением глицеринового альдегида.

Главным направлением в использовании н-бутилена является его дегидрирование для получения бутадиена - 1,3 (дивинил), алкилирование, гидратация в бутиловые спирты и изомеризация в изобутилен.

Производство бутадиена из н-бутана и н-бутиленов может быть осуществлено в две стадии или в одну стадию. Дегидрирование н-бутана - процесс эндотермический:

СН₃-СН₂-СН₂-СН₃ СН₃-СН = СН-СН₃ + Н₂ - 126 кДж

По двустадийному способу производства исходное сырьё - бутановую фракцию предварительно подвергают ректификации и направляют на первую стадию процесса - дегидрирование н-бутана в бутилены, что осуществляется при t°=530-600°C на алюмохромовом катализаторе, активированным едким кали и окислами металлов. Для этой цели применяются трубчатые реакторы с неподвижным и движущимся слоем катализатора, а так же аппараты с кипящим слоем пылевидного катализатора. После охлаждения, сжатия и очистки из полученных продуктов выделяют фракцию, содержащую бутилены, которые направляют на вторую стадию - в адиабатический реактор, внутри которого имеется решётка со слоем катализатора. При этом идут следующие реакции

СН₃-СН₂-СН = СН₂

СН₂ = СН-СН = СН₂ + Н₂ - 113 кДж

СН₃-СН = СН-СН₃

Для выделения чистого дивинила применяют физические и химические методы, из которых можно отметить экстракционную перегонку и поглощение водным аммиачным раствором ацетата меди (хемосорбция). Не прореагировавшие бутилены возвращаются на дегидрирование.

Для получения бутиловых спиртов на бутан-бутиленовую фракцию, выделяемую из газов крекинг - процесса, действуют серной кислотой. Применяя последовательно растворы соляной кислоты различной концентрации (55-80%), извлекают из смеси, содержащей бутаны, и все три изомерные бутилена: сначала изобутилен, как более активный изомер, а затем другие бутилены в виде соответствующих вторичных и третичного спиртов. Очистка спиртов производится ректификацией.

Изомеризация в изобутилен осуществляется пропусканием н-бутилена через контактные аппараты при t°=300°С в присутствии в качестве катализатора фосфорной кислоты, нанесённой на шамот. Изобутилен обладает большой активностью и успешно применяется в промышленности для синтеза изооктана, полиизобутиленов, для получения бутилкаучика, некоторых душистых веществ (искусственный мускус) и в ряде других производств.

Более серьёзным источником для получения изобутилена является бутилены газов крекинга и пиролиза нефти. Непосредственно из этих газов изобутилен может быть выделен ректификацией

ОSО₂ОН

½

СН₃-С = СН₂ + НОSО₂ОН СН₃-С-СН₃

½ ½

СН₃ СН₃

изобутилсерная кислота

Изобутилен полностью извлекается из смесей с бутиленом и бутадиеном при перемешивании с 55-60%-ным раствором серной кислоты при t°= -10 ¸ -5°С в течение 2-ух часов.

Дальнейшее выделение изобутилена может быть осуществлено непосредственным разложением изобутилсерной кислоты в отгонных колоннах

ОSО₂ОН

½

СН₃-С-СН₃ СН₃-С = СН₂ + Н₂SО₄

½ ½

СН₃ СН₃

Полимеризацией изобутилена получают диизобутилен

СН₂ СН₃

║ ½

СН₃-С + Н-СН = С-СН₃ СН₃-С-СН= С-СН₃

½ ½ ½ ½

СН₃ СН₃ СН₃ СН₃

Диизобутилен, или изооктилен, путём гидрирования превращается в "изооктан" (2,2,4 - триметилпентан) - важный компонент моторного топлива:

СН₃ СН₃

½ Pt ½

СН₃-С-СН = С-СН₃ + Н₂ СН₃-С-СН₂-СН-СН₃

½ ½ ½ ½

СН₃ СН₃ СН₃ СН₃

Алкилирование с помощью олефинов используется в промышленности в очень широких масштабах. Таким образом, получаются этилбензол и на его основе стирол, алкилфенолы, моющие средства. В качестве катализаторов используются минеральные кислоты, хлориды металлов, сульфокислоты, фтористый бор и др. Так, взаимодействием фенола и изобутилена в присутствии серной кислоты получают третичный бутилфенол, который используется как полупродукт в производстве фенолформальдегидных смол, растворимых в маслах, а так же для производства бактерицидов, ингибиторов, корезина (мягчителя синтетического каучука).

Полимеризация олефинов.

Полимеризацией называется реакция соединения друг с другом большого числа молекул одного и того же вещества (мономер) в одну большую молекулу (полимер). Это соединение происходит за счёт освобождения валентностей при разрыве двойных связей.

Химический состав образовавшегося высокомолекулярного соединения тот же, что и у исходного мономера.

Этилен полиризуется с большим трудом по реакции:

nСН₂ = СН₂ (-СН₂-СН₂-)n

При атмосферном давлении реакция со значительной скоростью идёт только при температуре 600-700°С, причём получается смесь низкомолекулярных жидких углеводородов. Под давлением 70 атм полимеризация начинается уже при t°=325°С и приводит к образованию углеводородов различного молекулярного веса. И только при температуре 200°С и высоком давлении 1000-2000 атм или в присутствии металлоорганических катализаторов получается твёрдый полиэтилен. Таким образом, полимеризацией можно получить жидкие продукты с молекулярным весом 280-500, которые используются как смазочные масла, либо твёрдые полиэтилены с молекулярным весом 18000-800000. Для получения полиэтилена необходим этилен с высокой концентрацией (99,9%) и с малым содержанием таких компонентов, которые бы в условиях реакции могли давать свободные радикалы.

Список используемой литературы.

1. Валакин В.П. "Получение синтетического этилового спирта"

Москва, издательство "Химия" 1976г.

2. "Краткая химическая энциклопедия", т5,

издательство "Советская энциклопедия" 1967г.

3. "Общая органическая химия" под ред. Кочеткова Н.К.,т1

Москва, издательство "Химия" 1981г.

4. Степанов А.В. "Производство этилена"

Киев, издательство "Наукова думка" 1973г

5. Угрюмов П.Г., Авербух А.Я. "Органический синтез в промышленности"

Москва, издательство "Просвещение" 1964г.