Общие сведения о процессе дегидратации

ПРОЦЕССЫ ДЕГИДРАТАЦИИ СПИРТОВ С ОБРАЗОВАНИЕМ

ЭФИРНЫХ СВЯЗЕЙ. ПОЛУЧЕНИЕ 1,4 ДИОКСАНА

 

 

Методические указания к лабораторнойработе

для студентов направления 18.04.01 «Химическая технология»

Магистерская программа: «Химия и технология органических веществ»,

«Химия и технология продуктов основного органического и нефтехимического синтеза»

 

 

Волгоград 2017

 

УДК 661.7(075)

Рецензент:

Д. хим. наук, профессор кафедры«Технология высокомолекулярных и волокнистых материалов» О.И. Тужиков

 

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета

 

Процессы дегидратации спиртов с образованием эфирных связей. Получение 1,4 диоксана: методические указания к лабораторнойработе/ сост. В.Е. Шишкин, Е.В. Шишкин, В.С.Лобасенко; Волгоград: ИУНЛ,ВолгГТУ, 2017. –12с.

 

Под редакцией д.х.н., проф. Попова Ю.В.

 

Библиография: 3 названия.

В данной работе содержится необходимая учебно-методическая информация для успешного изучения студентами химии и технологиидегидратацииспиртов.

 

Методические указания предназначены в помощь студентам,обучающимся по направлению 18.04.01 «Химическая технология», магистерская программа: «Химия и технология органических веществ», «Химия и технология продуктов основного органического и нефтехимического синтеза», выполняющим лабораторный практикум по дисциплине«Технология основного органического синтеза», «Технология нефтехимического синтеза»

 

 

© Волгоградский

государственный

технический

университет, 2017

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее методическое указаниепосвящено химии и технологии получения 1,4 диоксана, которыйнаходит применение в промышленности основного органического и нефтехимического синтеза для производства ряда ценных соединений.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение химии и технологии процесса дегидратации спиртов на примереполучения 1,4 диоксана.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ

В результате выполнения лабораторной работы студент должен осуществить синтез 1,4 диоксана дегидратацией этиленгликоля; освоить для этого конкретные экспериментальные методики синтеза, выделения из реакционной массы и очистки1,4 диоксана, определить выход в расчете на израсходованное сырье, составить материальный баланси изучить влияние температуры реакции на выход 1,4 диоксана.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТА В РЕЗУЛЬТАТЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Студент должен:

- знать теоретические и инженерные основы процессов дегидратации спиртов, реакционные узлы для этих процессов;

- уметь воспроизвести оптимальные условия синтеза продукта дегидратации этиленгликоля– 1,4диоксана, определить показатели процесса в соответствии с индивидуальным заданием, выполнить расчет материального баланса;

- овладеть навыками работы по осуществлению синтеза 1,4 диоксана, техникой и методами выделения вещества из раствора высаливанием.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ИНЖЕНЕРНЫЕ ОСНОВЫ процессадегидратации

Общие сведения о процессе дегидратации

Процессы дегидратации – это реакции отщепления воды от кислородсодержащих соединений. Осуществляются термически (обычно в присутствии катализаторов) или под действием веществ, связывающих воду, так называемых дегидратирующих агентов, например, Р₂О₅, Н₂SО₄. В промышленности основного органического и нефтехимического синтеза в эти процессы вовлекают одно- и многоатомные спирты, карбоновые кислоты с целью получения простых эфиров с открытой и циклической структурой, ангидридов карбоновых кислот, кетонов. В некоторых процессах дегидратацией спиртов получают ненасыщенные углеводороды – мономеры, используемые в производстве высокомолекулярных соединений. Простые эфирные связи образуются при межмолекулярной дегидратации спиртов; двухатомные спирты способны образовывать пяти- и шестичленные циклические простые эфиры в результате внутримолекулярной дегидратации.

Межмолекулярная дегидратация выражается уравнением:

2R–CН₂–CН₂–ОН R–СН₂–СН₂–О–СН₂–СН₂–R + Н₂О

В качестве примера внутримолекулярной дегидратации можно привести получение 1,4 диоксана из диэтиленгликоля:

 

   

Реакции дегидратации относятся к кислотно-каталитическим процессам. В качестве катализаторов используют протонные и апротонные кислоты. Роль катализатора состоит в протонировании спирта (гидроксила).

В практических целях для получения диоксана обычно исходят из этиленгликоля или из оксида этилена.

Реакция А.Е. Фавроского стала основой одного из важнейших технических способов получения диоксана из этиленгликоля. Она основана на дегидратации этиленгликоля при его перегонке с концентрированной серной кислотой или в присутствии безводного хлористого цинка:

Для промышленного получения диоксана в качестве дегидратирующих этиленгликоль реагентов кроме серной кислоты и хлористого цинка преложеныфофорная и бензолсульфокислота. 

Чаще всего процесс проводят непрерывно, добавляя в реакционную массу исходное вещество и отгоняя целевой продукт (1,4 диоксан) с водяным паром. Образование низкокипящей азеотропной смеси способствует непрерывной отгонке продуктов, позволяя даже при катализе серной и фосфорной кислотами сохранять нужную концентрацию этих кислот в жидкости. Жидкофазная дегидратация осуществляется в простейшем реакторе типа котла, реактор обогревают паром или другим теплоносителем. Отгоняемые пары 1,4 диоксана и воды конденсируются в холодильнике, после чего полученная смесь разделяется, например, азеотропной ректификацией.

Диоксан образуется также при нагревании этиленгликоля до 100-300 ^оС. под давлением в присутствии сульфатов меди или алюминия.

Разработаны технологические способы непрерывного процесса дегидратации этиленгликоля в присутствии синтетических сульфокислотных катионотов или ионообменной смолы типа КУ-2. При этом выходы диоксана достигают 95%, а количество образующейся смолы снижается до минимума.