Технология тонкого органического синтеза
Реферат на тему:
"Технология
тонкого органического синтеза"
Содержание
Введение
1. Определение органического синтеза
2. Исторический обзор
2.1 Развитие органического синтеза
2.2 Направления органического синтеза
2.3 Перспективы развития
3. Масштабы производства
3.1 Пути экономии материальных ресурсов
4. Методика органического синтеза
Заключение
Литература
Введение
Я выбрала данную тему, так как считаю, что органический
синтез всегда был актуален. Ведь человечество оказалось бы в затруднительном
положении, лишившись в один из дней синтетических органических соединений и
получаемых из них материалов. В самом деле, без пластических масс,
синтетических каучуков и смол, искусственных и синтетических волокон,
синтетических моторных топлив, лекарственных, красящих и взрывчатых веществ,
соединений, способствующих повышению продуктивности сельского хозяйства, и
многих других ценных продуктов было бы невозможно нормальное существование и
прогресс современного мира.
Одним словом, в наши дни разностороннее практическое
применение органических соединений обусловлено развитием и совершенствованием
теоретической и экспериментальной технологии органического синтеза.
1.
Определение органического синтеза
Органический синтез - раздел органической химии
и технологии, изучающий различные аспекты (способы, методики, идентификация,
аппаратура и др.) получения органических соединений, материалов и изделий, а
также сам процесс получения веществ.
Цель органического синтеза - получение веществ с ценными
физическими, химическими и биологическими свойствами или проверка предсказаний
теории. Современный органический синтез многогранен и позволяет получать
практически любые органические молекулы.
Основные тенденции развития:
I. разработка одностадийных, соединенных процессов и
прямых методов синтеза;
органический синтез вещество методика
II. повышение селективности процессов выбором
оптимальных параметров;
III. интенсификация производства путем повышения удельной
производительности оборудования, увеличения единичной мощности установок,
агрегатов к оптимальным величинам; автоматизация процесса;. оптимизация
(математический расчет оптимальных параметров процесса и оборудования).
4. Методика
органического синтеза
Реализация органического синтеза включает следующие научные,
организационные и технологические этапы:
) задание структуры целевой молекулы;
2) рассмотрение возможных схем синтеза;
) подбор продуктов, аппаратуры;
) проведение химических реакций, выделение
промежуточных и целевых продуктов, их анализ и очистку, модифицирование;
) принятие мер безопасности, экологический контроль,
экономический анализ.
Основные методы органического синтеза можно разбить на три
группы:
) конструктивные, ведущие к образованию новых связей С-С,
назначение которых - построение скелета будущей молекулы (например, реакция
Гриньяра, реакция Фриделя-Крафтса, цикло - присоединение);
) деструктивные, ведущие к разрыву определенных связей С-С с
целью удаления той или иной группировки из молекулы после того, как ее роль в
синтезе сыграна (например, декарбоксилирование, периодатное окисление диолов);
) методы трансформации функциональных групп. Последнее важно
для введения в молекулы исходных или промежуточных соединений функциональных
групп и их защиты, требующихся для осуществления очередной
конструктивной реакции, а на заключительных стадиях синтеза - для введения
необходимых функциональных групп в целевое соединение
Окончательный выбор метода синтеза происходит после
всестороннего комплексного анализа этих этапов и их оптимизации.
1. Реакции органического синтеза
Ниже приводится далеко не исчерпывающий список реакций
органического синтеза, классифицированных по признаку изменения химического
класса синтезируемой молекулы:
· Гидрирование
<#"530634.files/image003.gif">
Циклогексанол представляет собой бесцветную жидкость со
слабым камфорным запахом.; образует кристаллы напоминающие фенол; и
кристаллическом, и в жидком виде горюч; пары циклогексанола в воздухом образует
взрывчатые смеси. В воде растворим ограниченно.
С6Н5ОН + 3Н2
С6Н11ОН
Процесс проводят в паро - газовой фазе под давлением 18-20 ат
при 130 - 150°С над металлическим никелем, осажденным на носителе - окиси
алюминия.
Одновременно с основной реакцией в небольшой степени протекают
следующие побочные реакции:
Образование циклогексана;
Деструктивное гидрирование фенола до метана;
Образование циклогексена путем дегидратации образовавшегося
циклогексанола.
На рисунке 1 изображена схема получения циклогексанола
гидрированием фенола. Фенол из сборника 9 перекачивают в
испаритель контактного аппарата 12. Чтобы предотвратить
застывание фенола, аппараты 9, 10, 13, а также все трубопроводы,
по которым перекачивают фенол, обогревают глухим паром. Испаритель заполняют до
определенного (постоянного) уровня фенолом и подогревают фенол до 110-130°С.
Высококонцентрированный водород, тщательно очищенный от
вредных примесей, в особенности, от кислорода, из газгольдера (на схеме не
показан) трехступенчатым компрессором 1 нагнетают под давлением
18 - 20 ат в смеситель 8. При таком же давлении
циркуляционным компрессором 6 в смеситель подают оборотный водород. Смесь
свежего и оборотного водорода, подогретая продуктами реакции в теплообменнике 11
до 110°С, поступает в испаритель контактного аппарата 12. Для
более полного гидрирования фенола процесс ведут при большом избытке водорода.
Водород, барботируемый через жидкий фенол, насыщается его
парами, и паро-газовая смесь поступает в реакционную часть контактного
аппарата, представляющего собой кожухо-трубный теплообменник. В трубах
аппарата, заполненных гранулированным катализатором, происходит гидрирование
фенола (степень превращения фенола 99%). Тепло экзотермической реакции
гидрирования отводится путем испарения воды в межтрубном пространстве
контактного аппарата. Образующийся водяной пар поступает в конденсатор 14,
откуда конденсат возвращается в межтрубное пространство контактного аппарата.
Отработанный катализатор периодически заменяют свежим.
Охлаждение контактной зоны кипящей водой имеет ряд преимуществ
перед охлаждением проточной водой. Вода кипит при определенной температуре,
зависящей от давления; это температура совершенно одинакова для всех сечений по
высоте межтрубного пространства аппарата. Коэффициент теплоотдачи от кипящей
воды к стенке в этом аппарате очень высокий и составляет 2500 - 3500 ккал/ (м2
).
Из контактного аппарата 12 продукты реакции
поступают в теплообменник 11, где отдают часть тепла водороду, и
далее охлаждаются в конденсаторе 5. При охлаждении пары
циклогексанола конденсируются; конденсат отделяют в сепараторе 7
от избытка водорода. По выходе из аппарата давление жидкого циклогексанола
снижается с помощью дроссельного вентиля до атмосферного. Далее циклогексанол
направляют на ректификацию. Водород из сепаратора 7
циркуляционным компрессором 6 нагнетается в смеситель 8. Чтобы
избежать попадания в циркулирующий водород инертных примесей (азота) или
кислорода (что очень опасно), часть водорода периодически отводят из системы и
заменяют свежим.
Рис.2. Контактный аппарат для получения циклогексанола (нижняя
часть I - испаритель; верхняя часть II - трубчатый реактор): 1 - корпус
испарителя; 2 - регулятор пара; 3 - гильза для термопары; 4
паровой змеевик; 5 - барботер для водорода; 6 - мерное стекло; 7
- штуцер для ввода фенола; 8 - насадка; 9 - корпус реактора; 10
- опорные лапы; 11 - катализаторные трубки; 12 - компенсаторы; 13
- штуцер для выхода продуктов реакции.
На рисунке 2 показана конструкция контактного аппарата для
гидрирования фенола; аппарат состоит из двух частей: нижней I (испаритель фенола) и верхней II (контактный аппарат). В испарителе имеется паровой змеевик 4
для подогрева фенола и барботер 5 для подачи водорода. В
верхней части испарителя на решетке помещена насадка 8, которая
задерживает (отбивает) брызги фенола, увлекаемые водородом. Стальной контактный
аппарат снабжен автоматическими регулирующими устройствами, поддерживающими
постоянный состав паро-газовой смеси путем регулирования постоянства уровня
фенола в испарителе, постоянства температуры и равномерной подачи водорода.
Заключение
В заключении, хотелось бы сказать, что при изучении
"Технологии органического синтеза" я поняла, как обширна и очень
важна данная тема.
Я поняла особенность технологии органического синтеза, она
обусловлена большими масштабами производства и высокими требованиями к чистоте
получаемых продуктов. Это, прежде всего непрерывность технологических
процессов, определяющая в целом последовательную структурную схему производства
и многое другое, которое рассматривалось выше.
Таким образом, хочется верить, что мы, будущие технологи,
сделаем свой вклад в развитие и совершенствование технологии в целом. Ведь
химическая технология является очень интересной и важной наукой.
Литература
1. Бенедек
П., Ласло А., Научные основы химической технологии, Л., 1970;
2. Кафаров
В.В., Методы кибернетики в химии и химической технологии, 2 изд., М., 1971;
. Реихсфельд
В.О., Еркова Л.Н., Оборудование производств основного органического синтеза и
синтетических каучуков, М. - Л., 1965;
. Хайлов
В.С., Брандт Б.Б., Введение в технологию основного органического синтеза, Л.,
1969;
. Юкельсон
И.И., Технология основного органического синтеза, М., 1968.