Уравнение получения дивинила из этилового спирта

Производство дивинила из этилового спирта по Лебедеву

Дивинил (бутадиен—1,3) СН₂ = СН — СН = СН₂ — бесцветный газ сладковатого запаха, температура кипения—4,41°, температура плавления— 108,9°. Удельный вес газа по воздуху 1,877. Для дивинила, углеводорода с сопряженными двойными связями, особенно характерна способность к полимеризации с образованием высокомолекулярных углеводородов, близких по свойствам к каучуку. Из общего количества мономеров, расходуемых в настоящее время для синтеза каучука, на долю дивинила приходится около 85%. Образование дивинила из этилового спирта по способу С. В. Лебедева протекает в присутствии катализатора, обладающего смешанными функциями дегидрирования, дегидратации и конденсации, и соответствует общему уравнению:

По описываемой схеме производство дивинила состоит из следующих основных стадий:

1) подготовка шихты и контактирование,

Свежий и возвратный этиловый спирт смешиваются в определенном отношении в емкости для спирта 13.Из нее полученная шихта, содержащая некоторое количество ацетальдегида, подается центробежным насосом в напорный бак 1, из которого самотеком, через теплообменник 2и спиртоуловитель 3стекает в кипятильник 12.Образовавшиеся в нем пары спирта, отделившись от жидкости, поступают в перегреватель 4 и нагреваются в нем до температуры около 100°С. Дальнейший перегрев паров до температуры контактирования осуществляется в центральном перегревателе 14и вертикальном перегревателе 15.Перегретые пары поступают в реторты контактной печи, обогреваемой форсунками, в которых сгорает мазут или газ, отходящий из скрубберов. Дымовые газы, образующиеся при сгорании топлива после обогрева реторт, используются для подогрева идущих на контактирование паров в вертикальном и центральном перегревателях 15, 14.

В ретортах контактной печи, заполненных катализатором Лебедева, протекают основные реакции образования дивинила. Сложный процесс превращения этилового спирта в дивинил может быть выражен уравнениями:

1) СНз-СН₂ОН — СНз-СНО+2Н

Реакционные газы по выходе из контактной печи проходят пылеуловитель 17,в котором задерживается уносимый газом катализатор, и направляются в систему конденсации.

В водяных конденсаторах 5конденсируется в основном этиловый спирт. Затем он проходит через фазоразделители 10и собирается в сборниках 18.Центробежным насосом содержимое из этих сборников перекачивается на эпюрацию для отделения легколетучих, после чего поступает на ректификацию для выделения спирта-регенерата. На схеме этот процесс не показан. Затем конденсация осуществляется в конденсаторе 6,охлаждаемом рассолом до —5°С. Конденсат, состоящий, главным образом, из эфиров и альдегидов, из этого конденсатора через фазоразделитель 10 стекает в сборник 18и перекачивается на установку для выделения этилового спирта, после чего этиловый спирт возвращается в емкость 13.

Несконденсировавшаяся в конденсаторе 6парогазовая фаза поступает в фазоразделитель 7.Отделившаяся в нем жидкость стекает в сборник 18.Парогазовая фаза турбокомпрессором подается в холодильник 8и проходит затем последовательно через три скруббера 9.В холодильнике 8конденсируется часть дивинила. Конденсат стекает в сборник 19.Скрубберы 9орошаются этиловым спиртом, который закачивается из приемника 21,через холодильник 11подается на последний по ходу газа скруббер и движется затем противотоком навстречу газу.

Насыщенный дивинилом этиловый спирт, вытекающий из первого по ходу газа скруббера 9,собирается в сборнике 19и перекачивается через теплообменник 14в десорбер 15(см. схему № 3).

Необходимая для десорбции дивинила температура поддерживается в десорбере 15 паром, поступающим в кипятильник 16.

Этиловый спирт, вытекающий из кубовой части десорбера 15, проходит теплообменник 14, холодильник 13 и центробежным насосом перекачивается в приемник регенерированного абсорбента 21 (схема № 2). Выходящие из верхней части десорбера пары легкокипящих веществ конденсируются в дефлегматоре 1. Часть конденсата из него возвращается в десорбер в виде флегмы. В копденсаторе 2, охлаждаемом рассолом, конденсируются пары, несконденспровавшиеся в дефлегматоре 1. Образовавшийся конденсат стекает в сборник 10. Несконденспровавшиеся газы сдуваются в абсорбционную установку. Дивинил-сырец поступает в напорный бак 3, из которого самотеком сливается в смесительный бачок 11, где смешивается с водой.

Вода, необходимая для экстрагирования примесей из дивинила, поступает из мерника 5 и движется противотоком дивинилу, образуя с ним эмульсию в смесительных бачках 11. Расслоение эмульсии происходит в отстойниках 4. Дивинил, имеющий меньший удельный вес (около 0,62), выходит сверху, вода вытекает снизу отстойников. Отмытый дивинил собирается в приемнике 18. Центробежным насосом из этого приемника дивинил перекачивается в напорный мерник 6, из которого поступает па ректификацию, с целью отделения от высококипящих углеводородов (остатка). Ректификация осуществляется в колонне 7.

Схема № 2. Технологическая схема производства дивинила из этилового спирта по Лебедеву

Уравнение получения дивинила из этилового спирта

Реакция Лебедева — получение бутадиена (дивинила) каталитическим пиролизом этанола.

В 1928 г. С. В. Лебедев разработал способ получения бутадиена путем одностадийного дегидрирования-дегидратации этанола, который положен в основу промышленного производства синтетического каучука.

На специально подобранном катализаторе (Al₂O₃+ZnO) этиловый спирт претерпевает внутримолекулярную дегидратацию и межмолекулярное дегидрирование в присутствии амфотерных оксидов при температуре 450 0 С.

Эту реакцию открыл ученик А.Е. Фаворского Владимир Николаевич Ипатьев, а Лебедев усовершенствовал технологию, доведя ее до промышленной.

Получение алкадиенов

Алкадиены – это непредельные (ненасыщенные) нециклические углеводороды, в молекулах которых присутствуют две двойные связи между атомами углерода С=С.

Общая формула алкадиенов C_nH_2n-2 (как у алкинов, а также циклоалкенов), где n ≥ 3.

Наличие двух двойных связей между атомами углерода очень сильно влияет на свойства углеводородов. В этой статье мы подробно остановимся на свойствах, способах получения и особенностях строения алкадиенов.

Получение алкадиенов

1. Дегидрирование алканов

Отщепление водорода от бутана — это промышленный способ получения дивинила. Реакция протекает при нагревании в присутствии оксида хрома (III):

Изопрен получают каталитическим дегидрированием изопентана (2-метилбутана):

2. Синтез Лебедева

Н агревание этанола в присутствии катализатора (смесь оксидов Al₂O₃, MgO, ZnO) – это промышленный способ получения дивинила из этанола (синтез Лебедева).

При этом образуются бутадиен-1,3, вода и водород:

3. Дегидратация двухатомных спиртов

Под действием серной кислоты вода отщепляется от бутандиола-1,3. При этом образуется дивинил и вода:

4. Дегидрогалогенирование дигалогеналканов

Под действием спиртовых растворов щелочей протекает отщепление атомов галогена и водорода и образуются вода, соль и алкадиен.

При этом атомы галогенов в дигалогеналкане должны располагаться не у одного и не у соседних атомов углерода.

1,3-Дихлорбутан реагирует со спиртовым раствором гидроксида калия с образованием бутадиена-1,3: