Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

19.11.2023

Размер:

56.77 Mб

Скачать

☆

1 / 611 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

6П7.5

Л 33

УДК 661.7 (075.8)

Лебедев Н. Н.

Химия и технология основного органического и: нефтехимического синтеза. 3-е изд., перераб. — М.: Химия, 1981 г.— 608 с., ил.

Книга является третьим, переработанным изданием учеб ника для химико-технологических вузов (2-е издание вышло

в1975 г.).

Вкниге описано производство важнейших органических продуктов (в настоящем издании сокращены или исключены описания устаревших или менее значительных производств, расширены или написаны заново разделы по перспективным процессам). Материал, как и раньше, расположен по принци пу химической общности процессов. Это позволяет подробно

рассмотреть теорию и ;механизм реакций, обосновать выбор технологических параметров и реакционной аппаратуры. По важнейшим производствам проведено технико-экономическое сопоставление.

Книга представляет также интерес для химиков, инжене ров и техников основного органического синтеза и других отраслей химической технологии.

608 с., 169 рис., 7 табл., список литературы 8 ссылок.

Р е ц е н з е н т : кафедра технологии основного органического и нефтехимического синтеза Ярославского технологического института (зав. кафедрой профессор С. И. КРЮКОВ).

„	31407-028	6П7.5
^	050(01 )-81 28.81.2803010000	6П7.5

С О Д Е Р Ж А Н И Е
Предисловие												7
Введение												8
Г л а в а	I. Исходные вещества для основного органического								и нефтехими			23
	ческого синтеза .				.		.	.	.	.		23
П а р а ф и н ы .......................................................................................................												23
Выделение низших парафинов изприродных и попутных газов .											.	24
Выделение высших парафинов из нефтепродуктов											.	28
Изомеризация парафинов					. . .		. .				. 3	0
О л е ф и н ы ..........................................................................................									.		. 3	3
Теоретические основы процессов крекинга и пиролиза									.		.	35
Технология			процессов крекинга		ипиролиза ............................						. 4	1
Выделение			и концентрирование		олефинов..................................						.	46
Получение			олефинов реакциями их взаимного превращения .								.	55
Ароматические		углеводороды ................................................................................			.						59
Ароматизация нефтепродуктов					.	........................................................60
Коксование каменного у г л я .........................................................................											66	69
Выделение и концентрированиеароматических углеводородов .											.	69
Получение ароматических углеводородов методами изомеризации и												72
деалкилирования.......................................................												72
А ц е т и л е н ............................................................................								.			. 7	76
Производство ацетилена из карбида кальция .								.			. 7	7
Получение			ацетилена из	углеводородов.				.				81
Оксид углерода и синтез-газ......................................................								углеводородов				86
Получение			синтез-газа каталитической конверсией					углеводородов				87
Получение		....	синтез-газа	высокотемпературной конверсией углеводо								92
родов						.	• .		.			92
Получение			синтез-газа газификацией угля .				.					94
Г л а в а	II. Процессы галогенирования											97
Общая характеристика процессов галогенирования .												97
Радикально-цепное хлорирование.........................................................												101
Химия и теоретические основы процесса												101
Технология			жидкофазного хлорирования						. .			ПО
Технология			газофазного	хлорирования .					. .			И 8
Ионно-каталитическое галоген и рован и е................................									123			123
Аддитивное			галогенирование с помощью свободных					галогенов .				123
Процессы		гидрогалогенирования			. . . .			. . . .			135	130
Хлорирование ароматических соединений в я д р о ..................								соединений .			135	139
Галогенирование кислородсодержащие						и азотистых		соединений .				139

Реакции расщепления хлорпроизводных, комбинированные и совмещенные				144.
процессы	х л о р и р о в а н и я ......................................................................
Процессы расщепления, их комбинирование и совмещение с хлори				Г45.
рованием ........................................................................................................................		его процессы	синтеза
Окислительное хлорирование и включающие				15$
х л о р п р о и з в о д н ы х .......................................... .......		. .	.
Процессы	ф т о р и р о в а н и я ...................................................................................................			159

Фторирование молекулярным фтором и высшими фторидами ме

159

таллов

.......................................................................................................................

водородом

и его

солями. Производство

Фторирование фтористым

162

ф т о р о л е ф и н о в ..............................................................................

Г л а в а

III. Процессы гидролиза, гидратации, дегидратации, этерификации

и а м и д и р о в а н и я ....................................................................................

169

Гидролиз

и щелочное

дегидрохлорирование

хлорпроизводных . . . .

170

Химия и теоретические основы гидролиза хлорпроизводных .

170

Производство хлоролефинов и а-оксидов щелочным дегидрохлори

175

рованием ............................

.............................................................................

Производство спиртов и фенолов реакциями гидролиза .

178

Процессы

гидратации

и дегидратации

182

Химия

и теоретические

основы

процесса .

182

Гидратация

олефинов

ацетилена. . .

•.

187

Процессы дегидратации.................................

197

Процессы

э т е р и ф и к а ц и и

.............................................................................

203

Химия

и теоретические основы этерификации . ....................................

203

Технология

синтеза

эфиров

карбоновых к и с л о т

...................................

эфиры кислот

209

Получение

эфиров

из хлор ангидридов. Карбонаты

217

ф о с ф о р а ................................................................................................................

Синтез

и превращения азотистых производных к и с л о т

...................................

221

Синтез и превращения азотистых производных карбоновых кислот

221

Синтез

и превращения

азотистых производных

угольной кислоты

229

Г л а в а

IV. Процессы алкилирования .

237

Общая

характеристика реакций алкилирования............................

237

Алкилирование по атому

у г л е р о д а

242

Химия и теоретические основы алкилирования ароматических соеди

242

нений в ядро ..........................................

...................................

Технология

алкилирования ароматических углеводородов

249

Алкилирование

фенолов ...............................................................

256

Алкилирование

парафинов ........................................................

262

Алкилирование по атомам

кислорода,

серы и азота . . . .

266

О-Алкилирование

. ..............................................................

267

S-Алкилирование .................................................

♦

270

Синтез аминов реакциями N-алкилирования...........................

272

Процессы p-оксиалкилирования и другие синтезы на основе а- оксидов

282

Химия и теоретические основы синтезов из а-оксидов .

282

Технология

синтезов

из

а-оксидов . . . . . . .

287

Процессы ви ни ли ровани я

.....................................................................

298

Винилирование, катализируемое солями переходных металлов

298

Винилирование,

катализируемое

щелочами

301

Алкилирование по атомам

других

э л ............................е м е н т о в

304

Синтез

кремнийорганических

соединений............................

на

их

основе

304

Алюминийорганические соединения и синтезы

309

Г л а в а	V. Процессы сульфатирования, сульфирования и нитрования									317
Сульфатирование спиртов и олефинов. ПАВ типаалкилсульфатов										317
Процессы сульфирования. ПАВ типа							олефин- и арилсульфонатов . . .			327
Сульфохлорирование и сульфоокисление парафинов. ПАВ типа алкилсуль-										336
фонатов		..............................................................................................................
Процессы н и тр о ван и я					.........................................	соединений				342
Нитрование			ароматических							342
Нитрование насыщенных углеводородов										345
Г л а в а	VI.	Процессы			окисления	.	,	,		35$
Общая	характеристика				процессов	окисления . . . .				351
Гомогенное		окисление по насыщенному						атому у г л е р о д а ..................................		357
Научные и инженерные основы процесса......................................................									фенола и	357
Окисление			углеводородов			в гидропероксиды. Получение				369
а ц е т о н а ..............................................................			п а р а ф и н о в					.	.
Окисление										378
Окисление нафтенов и их производных.............................................................										385
Окисление метилбензолов в ароматические кислоты ..................................										394
Окисление			насыщенных альдегидов и с п и р т о в ........................................							404
Гетерогеннокаталитическое окисление углеводородов и их производных										411
Научные и инженерные основы процесса......................................................										411
Окисление			олефинов по насыщенному атому у гл е р о д а ............................							419
Окислительный				аммонолиз		углеводородов...............................................				422
Производство фталевого, малеинового и других циклических анги										428
дридов .............................................................................................................				оксида э т и л е н а
Производство							........................................			433
Окисление		олефинов		в	присутствии		металлокомплексных катализаторов			437
Эпоксидирование					ненасыщенных			соединений...............................................		438
Окисление и окислительное сочетание олефинов при катализе комп										447
лексами м е т а л л о в ...............................................................................................

Г л а в а . VI I . Процессы дегидрирования и гидрирования ,

Физико-химические основы процессов дегидрирования и гидриро

вания .............................................................................................................. ......

Термодинамика реакций дегидрирования и гидрирования

Катализ, механизм и кинетика реакций дегидрирования и гидри

рования .........................................................................................

Химия	и технология		процессов дегидрирования	. . . .	.
	Дегидрирование и окисление спиртов.......................................................
	Дегидрирование алкилароматнческих соединений. Производство сти
	рола и его	г о м о л о г о в ..................................................................................			бутадиена и
	Дегидрирование парафинов и олефинов. Производство
	и зо п р ен а ............................................................................				. . . .
Химия	и технология		процессов гидрирования	,	,
	Гидрирование		углеводородов ............................
	Гидрирование		кислородсодержащих соединений
	Гидрирование		азотсодержащих соединений
Технология		жидкофазного гидрирования .			,
Технология		газофазного гидрирования . .

456

459

465

472

47?

478

483

496

501

510

515

521

Г л а в а VIII. Синтезы на основе оксида углерода .

525

Синтезы	из оксида углерода и водород а	........................................................			525
Процесс	о к с о с и н т е з а ..........................................................................................				531
Синтез карбоновых кислот и их производных на основе оксида
углерода	, ......................................................................			.	542
Г л а в а IX. Конденсации по карбонильной группе .					547
Конденсация альдегидов и кетонов с ароматическими соединениями					549
Синтез ацеталей и реакция Принса. Получение			изопрена . . .		554
Конденсация альдегидов и кетонов с азотистыми основаниями. По					560
лучение	капролактама..............................................	.	. . .	.	560
Реакция	типа альдольной конденсации	.	. . .	.	573
Рекомендуемая	литература				589
Предметный указатель					590

ПРЕДИСЛОВИЕ

Впредлагаемом читателю третьем издании учебника сохране на теперь уже принятая в большинстве вузов систематизация ма териала по основным химическим процессам. Это позволяет изло жить теорию и технологию в необходимом единстве и дать в достаточно сжатом виде более глубокое и широкое понимание ме тодов получения многочисленных продуктов основного органиче ского и нефтехимического синтеза.

Вданном издании несколько изменена систематизация мате риала, сокращены или исключены устаревшие или менее важные процессы, за счет чего учебник дополнен изложением ряда новых производств. В результате объем книги сокращен по сравнению с двумя предыдущими изданиями. Более серьезное внимание уделе но вопросам экономии сырья и энергии, охране окружающей сре ды, тенденциям развития технологии отдельных продуктов и про

цессов.

Автор заранее благодарен читателям за их отзывы и критичес кие замечания.

В В Е Д Е Н И Е

Производство органических веществ зародилось очень давно, но первоначально оно базировалось на переработке растительного или животного сырья, состоявшей в выделении ценных веществ (сахар, масла) или их расщеплении (мыло, спирт и др.). Органи ческий синтез, т. е. получение более сложных веществ из сравни тельно простых, зародился в середине XIX века на основе побочных продуктов коксования каменного угля, содержавших аромати ческие соединения. Затем, уже в XX веке как источники органи ческого сырья все' большую роль стали играть нефть и природный газ, добыча, транспорт и переработка которых более экономичны, чем для каменного угля. На этих трех видах ископаемого сырья

главным образом и базируется промышленность			органического
синтеза. В процессах их физического разделения,			термического
или каталитического расщепления	(коксование,	крекинг,		пиролиз,
риформинг, конверсия) получают	пять главных	групп		исходных
веществ для синтеза многих тысяч других соединений:
1) парафиновые углеводороды	(от СН4 до Q 5—С4о);
2) олефины (С2Н4, С3Нб, С4Н8, С5Ню);

3)ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, наф талин) ;

4)ацетилен;

5)оксид углерода и синтез-газ (смесь СО и Н2).

Всвоем развитии промышленность органического синтеза раз делилась на ряд отраслей (технология красителей, лекарственных веществ, пластических масс, химических волокон и др.), среди которых важное место занимает промышленность основного орга нического и нефтехимического синтеза. Термин «основной» (или «тяжелый») органический синтез охватывает производство много тоннажных продуктов, служащих основой для всей остальной ор ганической технологии. В свою очередь, термин «нефтехимичес кий» синтез появился в связи с перебазированием технологии ор ганических веществ на нефтяное сырье и в обычном смысле слова (исключая получение неорганических веществ и полимеров) охва тывает первичную химическую переработку углеводородов нефтя ного происхождения. В этом плане он является частью основного органического синтеза, чем и обусловлено их объединенное наз вание.

Важнейшие продукты основного органического и нефтехимического синтеза

Продукты этой отрасли промышленности отличаются большим многообразием строения, свойств и областей применения. Это раз личные углеводороды, хлор- и фторпроизводные, спирты и фено лы, простые эфиры, альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты и их производные (сложные эфиры, ангидриды, нитрилы и др.), ами

ны и нитросоединения, вещества, содержащие		серу	и фосфор, и
т. д. По назначению все они	подразделяются	на	две группы:
1) промежуточные продукты	для синтеза других веществ в этой

же или в других отраслях органической технологии; 2) продукты

целевого применения в разных отраслях народного хозяйства. Промежуточные продукты. Многие вещества, почти не имею

щие целевого применения в народном хозяйстве, производят глав ным образом для того, чтобы на их основе синтезировать другие ценные соединения. Это — промежуточные продукты органическое го синтеза. Так, основную массу 1,2-дихлорэтана производят для последующей переработки в хлористый винил:

+С12

СН2= С Н 2 ------ ►- С1СН2- С Н 2С1 ——^ СН2=СНС1

—нсд

То же самое относится ко многим другим хлорпроизводным, аль дегидам, оксидам олефинов и т. д.

Роль, масштабы производства и ассортимент промежуточных продуктов очень велики, так как синтез даже сравнительно прос тых, а тем более сложных органических соединений из парафинов, олефинов и т. д. протекает через ряд промежуточных стадий.

Мономеры и исходные вещества для полимерных материалов. Их производство занимает одно из самых важных мест в основ ном органическом и нефтехимическом синтезе, обеспечивающем сырьем промышленность пластических масс, синтетического кау чука, синтетических лаков, клеев, пленочных материалов, воло кон и т. д.

Все синтетические полимеры получают двумя основными пу тями— полимеризацией и поликоиденсацией. Для первой из этих реакций требуются мономеры, т. е. вещества, способные под влия нием тепла, света, облучения или катализаторов соединяться друг с другом без выделения каких-либо низкомолекулярных соедине ний и давать длинные цепи полимера с тем же составом элемен тарных звеньев, как в исходном мономере:

Сополимеризация двух или более разных мономеров дает по лимеры, макромолекулы которых состоят из чередующихся в раз личном порядке звеньев исходных мономеров:

пХ + mY ---- »- —X—Y—X—X—Y—X—Y—Y—X—X—X— и т. д.

При поликонденсации, как правило, выделяется низкомолеку лярное вещество (Н20 , НС1 и др.), а образующиеся полимеры от

личаются по составу от взятых реагентов. Последние поэтому пра вильнее называть не мономерами, а исходными веществами для синтеза поликонденсационных полимеров. Чтобы происходил не прерывный рост макромолекулы, исходные вещества должны иметь не менее двух функциональных групп, способных реагиро вать друг с другом. Так, при образовании полиэфиров взаимодей ствуют гидроксильные и карбоксильные группы:

-fHOOC—R	СООН	+ Н О —R—ОН
H O -R -O H ------------—	-------- ► H O - R - O O C - R '- C O O H --------- — >-
—H2U		—НоО

+НООС—R'—соон

*■ НО—R—ООС—R '—COO—R —ОН

- н 2о

►НО—R—ООС—R '—COO—R—ООС—R '—СООН и т. д.

Среди полимеризующихся мономеров наибольшее значение по лучили соединения с двойной углерод-углеродной связью. Из та ких мономеров отметим моноолефины (этилен, пропилен, изобути лен), диены (бутадиен-1,3 и изопрен, являющиеся основой при по лучении каучука) и стирол. Важны также виниловые и различные галогенсодержащие мономеры: винилацетат С Н 2 = С Н — О С О С Н з , винилхлорид С Н 2 = С Н С 1 , акриловые мономеры, в которых двой ная связь находится в кислотном остатке [например, акрилонит рил CH2=C H C N , метилметакрилат С Н 2 = С ( С Н 3) С О О С Н 3] .

Исходные вещества для поликонденсационных процессов при надлежат к разнообразным ди- и полифункциональным. соедине ниям. Это — дикарбоновые кислоты, их ангидриды и хлорангидриды:

			с о
НООС—(СН2)4—СООН	НООС—	—с о о н
адипиновая кислота	терефталевая кислота		фталевыр ангидрид

фосген СОС12, а также ряд поликарбоновых кислот и их ангидри дов, гликоли и полигликоли, диамины:

СН2—C H -C H 2 C(CH2OH)4 H2N—(СН2)„—NH2

I	I	I
ОН	ОН	о н
	глицерин	пентаэритрит	гексаметилендиамин

Фенол, формальдегид, меламин, их гомологи и аналоги приобрели большое значение для производства феноло-альдегидных, карбамино- и меламино-формальдегидных «полимеров. Ряд дихлорпроизводных С1— (СН2) П—С1, кремнийорганических соединений R2SiCb

и диизоцианатов 0 = C = N R N = C = 0	применяется для производ
ства полисульфидов, силиконовых	полимеров, полиуретанов
и т. д.

1 / 611 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги

#
20.11.202315.66 Mб99Химия и технология бризантных взрывчатых веществ.-1.pdf
#
19.11.202326.24 Mб15Химия и технология бризантных взрывчатых веществ..pdf
#
12.11.20231.95 Mб4Химия и технология древесной массы..pdf
#
12.11.20238.45 Mб2Химия и технология камфары..pdf
#
20.11.202359.89 Mб4Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза.-1.pdf
#
19.11.202356.77 Mб26Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза..pdf
#
20.11.20231.56 Mб2Химия и технология полимерных материалов. Полимеры.pdf
#
20.11.20231.19 Mб2Химия и технология полимерных материалов. Технология полимерных материалов.pdf
#
20.11.202319.24 Mб3Химия и технология пропилена..pdf
#
20.11.20238.86 Mб4Химия металлов и неметаллов. Нанохимия. Наноматериалы.pdf
#
20.11.202313.79 Mб8Химия нефти и газа..pdf