No Image

Этанол и этиленгликоль

1 просмотров
09 марта 2020

Применение этилового спирта

Этиленгликоль. Дегидратация этилового спирта.

Дистилляция этилового спирта из бражки

Эпюрация и ректификация этилового спирта

Этиленгликоль, полученный дегидратацией этилового спирта: С 1990 года мировой спрос на рынке полиэфирной продукции резко возрос, и это привело к быстрому росту и развитию производства этиленгликоля в мире. В 1996 году, производственные мощности гликоля в мире составляет 11,2 млн. тонн в год. В течение 1996 и 2004 года темпы роста производственных мощностей гликоля в мире составляют 5%, а ежегодные темпы роста производства этиленгликоля составляет 5,8%. В 2004 году, производственные мощности в мире по этиленгликолю составили 16,98 млн. т / год, продукциями 14.96 млн. тонн, средний уровень операционных составляет 92%.

В структуре потребления этиленгликоля производенного в мире,

80,4% используется в производстве полиэфиров,

12% используется в производстве антифриза,

7,6% используется в производстве антиобледенительной жидкости,

нанесения покрытий и др.

Ожидается, что в 2010 году, гликоль производственных мощностей в мире будет около 22,4 млн. тонн / год, в 2015 году составит около 22 млн т / год.

Рост в основном в Азии и на Ближнем Востоке; рост Западной Европы и Северной Америки становится сравнительно меньше. Спрос на гликоль в мире составляет около 19,2 млн. тонн в 2010 году, из которых средний ежегодный рост спроса на 4,4% и 1,1% в Северной Америке и Западной Европе, соответственно, и ожидается, что спрос на потребление гликоля в мире в 2015 г. достигнет 23.36 млн. тонн, а среднегодовые темпы роста спроса составят примерно на 4 процента.

Китай является крупным потребителем гликоля, около 80% гликоля используется в полиэфирных производствах и 8% для антифриза и 12% для других производств. В настоящее время отечественные китайские заводы, включая Яньшань нефтехимическую корпорацию, Шанхайскую нефтехимическую компанию ", ООО Sinopec Янцзы нефтехимической Ко, Лтд, Кыргызская компания, Maoming нефтехимическая компания, чья общая мощность производства 1,28 млн. тонн, а общий объем производства 1.2564 млн. тонн в 2006.

Одновременно, фактическое китайское потребление составило 5.3177 млн. тонн с годовым объемом импорта 4.0613 млн. тонн, эти цифры показали, что спрос на гликоль в промышленности сильно вырос. Из-за ограниченности ресурсов гликоля, в период 2006-2010 годов, гликолевый производственный потенциал основном концентрируется в China Petrochemical Corporation, дочерних предприятий и китайско-иностранных совместные предприятиях, соответственно – 60% и 23%.

К 2010 году в Китае ожидается, что производственные мощности по гликолю будут увеличены на 1,92 млн. т / год , и как ожидается, достигнет 3,1 млн. тонн / год в 2010 году. В соответствии с внутренним производством полиэфиров 19 млн. тонн в 2010 году прогноз потребления гликоля составит 6,4 млн. тонн и возникнет разрыв на рынке на 3,3 млн. тонн полиэфирного сырья по самых низким оценкам.

Кто закроет разрыв в производстве этиленгликоля ?

Отщепление воды от спиртов (реакция дегидратации).

При действии на одноатомные спирты (метиловый спирт CH3OH, этиловый спирт С2H5OH, пропиловый спирт С3H7OH, бутиловый спирт С4H9OH, амиловый спирт С5H11OH и т.д.) различных водоотнимающих средств происходит отщепление молекул воды. При этом атом водорода отщепляется от углеводородного атома, соседнего с тем, при котором находится гидроксильная группа спирта. Это приводит к образованию непредельного углеводорода

В этой реакции также проявляется правило Зайцева: если есть выбор, водород отщепляется преимущественно от того соседнего углеродного атома, который содержит меньшее число атомов водорода.

Читайте также:  Софосбувир велпатасвир оригинал

Дегидратация спиртов происходит, например, при пропускании паров спирта над нагретой при 350 – 500 градусов Цельсия окисью алюминия.

Старый же лабораторный метод заключается в нагревании спиртов с концентрированной серной кислотой; обычно так получают по приведенной выше реакции этилен из этилового спирта.

При смешивании концентрированной серной кислоты со спиртом вначале образуется сложный эфир – алкисернистая кислота.

В этом случае, при избытке спирта, дегидратация протекает межмолекулярно, т.е. путем выделения молекулы воды за счет гидроксильных групп двух молекул спирта; при этом образуются так называемые простые эфиры

При дальнейшем нагревании алкисернистая кислота разлагается с образованием непредельного углеводорода этилена и серной кислоты

Из этилена легко получить окись этилена. В промышленности ее получают прямым окислением этилена кислородом воздуха в присутствии катализатора (серебро) при температуре до 350 градусов Цельсия

Окись этилена – бесцветная, легко летучая жидкость с температурой кипения 10,7 градусов Цельсия; d = 0,897, окись этилена хорошо растворима в воде. Окись этилена очень активное в реакциях соединение. Трехчленное кольцо окиси этилена легко раскрывается, и она присоединяет различные реагенты; на этом основано применение окиси этилена для многих синтезов.

Присоединяя молекулу воды окись этилена образует этиленгликоль. Этиленгликоль именно так и получают в промышленности :

Таким образом, реакция получения этиленгликоля из этилового спирта может быть записана следующими формулами:

Этиленгликоль может быть получен также щелочным гидролизом 1,2-дихлорэтана, а 1,2-дихлорэтан – хлорированием этилена

Этиленгликоль из этилена может быть получен и путем окисления в водном растворе / По такой же реакции получают пропиленгликоль – антиобледенительная жидкость для Авиакомпаний – авиационный антифриз

При взаимодействии окиси этилена с этиленгликолем получаются полигликоли

Синтетические моющие средства – ценные заменители мыл. Производство мыл требует большого расхода растительных и животных жиров. Синтетические моющие средства – это различные композиции основой которых являются изготовляемые путем синтеза разнообразные поверностно-активные вещества ПАВ. 131

Диоксан – это соединение иначе называют диэтиленовым эфиром, так как в нем через кислород соединены два этиленовых радикала. Диоксан образуется из двух молекул этиленгликоля с выделением двух молекул воды; для этого этиленгликоль достаточно нагревать с небольшим количеством серной кислоты. Диоксан – бесцветная жидкость, температура кипения 101 градус Цельсия, температура плавления 11,8 гр Цельсия d=1,0338. Диоксан смешивается с водой. По химическим свойствам диокан подобен простым эфирам. Диоксан применяется как очень хороший растворитель высокомолекулярных соединений, жиров, масел. 131

К неионогенным моющим веществам относятся соедиенния с различными относительно высокими молекулярными массами, содержащие гидроксильные и эфирные группы, придающие им растворимость в воде и поверхностно-активные свойства. Примером могут служить продукты взаимодействия высших спиртов с окисью этилена по схеме

Соединения этого типа предствавляют собой эфиры полигликолей. Радикал R может содержать, например, 18 углеродных атомов. В зависимости от числа молекул окиси этилена, введенных в реакцию (величина n=6-8, 10-15 или 20-30) получают поверхностно-активные вещества различных назначений (моющие средства для шерсти, искусственного шелка, хлопка, эмульгаторы масел и т.п.)

Екатеринбург 2016

Содержание

– Понятие об Спиртах

– Применение спиртов в промышленности

Введение

СПИРТЫ (алкоголи) – класс органических соединений, содержащих одну или несколько группировок С–ОН, при этом гидроксильная группа ОН связана с алифатическим атомом углерода (соединения, у которых атом углерода в группировке С–ОН входит в состав ароматического ядра, называются фенолами)

Классификация спиртов разнообразна и зависит от того, какой признак строения взят за основу.

Читайте также:  Противоэпидемические мероприятия направлены на

1. В зависимости от количества гидроксильных групп в молекуле спирты делят на:

а) одноатомные (содержат одну гидроксильную ОН-группу), например, метанол СН3ОН, этанол С2Н5ОН, пропанол С3Н7ОН

б) многоатомные (две и более гидроксильных групп), например, этиленгликоль

HO–СH2–CH2–OH, глицерин HO–СH2–СН(ОН)–CH2–OH, пентаэритрит С(СН2ОН)4.

Многоатомные спирты

Многоатомными являются спирты, содержащие две и более гидроксильные группы в составе молекулы органического вещества. Все двухатомные спирты называются гликолями.

Этиленгликоль

Этиленгликоль (тривиальное название) или этандиол (систематическое название). Химическая формула HO−CH2CH2−OHHO−CH2CH2−OH.

Двухатомный спирт, простейший представитель многоатомных спиртов. В очищенном виде представляет собой прозрачную бесцветную жидкость слегка маслянистой консистенции. Не имеет запаха и обладает сладковатым вкусом. Этиленгликоль токсичен. По степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности. Попадание этиленгликоля или его растворов в организм человека может привести к необратимым изменениям в организме и к летальному исходу. Этиленгликоль — горючее вещество. Температура вспышки паров 120 градусов C.

Этиленгликоль находит широкое применение в технике в качестве охлаждающего реагента систем охлаждения двигателей и компьютеров, антифризов и тормозных жидкостей. Используется в органическом синтезе.

ПОЛУЧЕНИЕ ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ

В промышленности этиленгликоль получают путём:

· (I) гидратацией 1,2-дихлорэтана;

· (II) гидратацией хлоргидринов;

· (III) гидратации окиси этилена при повышенном давлении и температуре в присутствии 0,1—0,5 % серной или ортофосфорной кислоты, достигая 90 % выхода;

· (IV) окислением этилена перманганатом калия:

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ

Этиленгликоль обладает всеми свойствами гликолей.

1. Взаимодействие с щелочными металлами: образует соли гликоляты

В отличие от одноатомных спиртов, многоатомные взаимодействуют также и соснованиями. Качественным реактивом на многоатомные спирты является щелочной раствор гидроксида меди(II), при взаимодействии с которым многоатомные спирты образуют комплексное соединение с медью ярко-синего цвета.

2. Взаимодействие с органическими кислотами: образует -одно- и двухзамещенные сложные эфиры (аналогично глицерину)

3. Взаимодействие с галогеноводородами HHal: образует этиленгалогенгидрины

HOCH2CH2OH+HHal⟶HOCH2CH2Hаl+H2O

4. Дегидратация при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты: образуется ацетальдегид 5. Окисление в зависимости от условий и окислителя: могут образовываться

· глиоксалевая и щавелевая кислоты;

Окисление молекулярным кислородом приводит к образованию формальдегида HCOH и муравьиной кислоты HCOOH.

Глицерин

Глицерин(тривиальное название) или пропантриол-1,2,3 (название по систематической номенклатуре).

Трехатомный спирт,входящий в состав сложных эфиров природного происхождения – жидких и твердых жиров.

Бесцветная вязкая жидкость, за счет наличия водородных связей смешивается с водой в любых отношениях. Безводный глицерин очень гигроскопичен, при попадании на кожу вызывает ожоги, но в разбавленном состоянии используется при изготовлении косметических средств (кремов, гелей), и даже в пищевой промышленности для приготовления ликеров.

Получение глицерина

Глицерин получают гидролизом жиров, а также из пропилена (через получение 2,3-гидроксипропановой кислоты с последующим ее восстановлением):

Дата добавления: 2016-11-18 ; просмотров: 11091 | Нарушение авторских прав

Первый представитель ряда многоатомных спиртов имеет два атома углерода в молекуле, потому что α-дигидроксипроизводные в большинстве случаев неустойчивы и, отщепляя воду, превращаются в оксосоединения (правило Эльтекова-Эрленмейера).

Первый член ряда многоатомных спиртов – этандиол-1,2 обычно называют по тривиальной номенклатуре – этиленгликоль, поэтому все 1,2-двухатомные спирты объединяют под названием гликоли. Трехатомные спирты называются глицеринами по названию самого простого из них – пропантриола-1,2,3.

По своим свойствам этиленгликоль, глицерин и другие полиатомные спирты большей частью похожи на алканолы. Однако у них имеются и некоторые специфические свойства, на которые целесообразно обратить внимание.

Читайте также:  Натуральные лекарства для печени

Образование ассоциатов за счет водородных связей проявляется у них в большей степени, чем у алканолов, что связано с бóльшим количеством полярных групп по отношению к длине углеродного скелета. Это является причиной более высоких температур кипения, например, температура кипения этиленгликоля 197 °С, а этанола – 78 °С. Этиленгликоль и глицерин представляют собой вязкие жидкости, они неограниченно смешиваются с водой, что также обусловлено высокой степенью ассоциированности.

Этиленгликоль является более сильной кислотой (рКа 14,2), чем этанол (рКа 15,9), потому что каждая из гидроксильных групп испытывает -I-эффект соседнего гидроксила. При действии на гликоли сильных оснований образуется два ряда алкоголятов: по одному и по обоим гидроксилам в зависимости от количества основания.

Присутствие двух гидроксильных групп у соседних атомов углерода в молекулах многоатомных спиртов создает благоприятные условия для образования с катионами металлов устойчивых координационных соединений, называемых хелатными комплексами. Образование комплекса меди (II) с глицерином и его строение можно описать схемой

Алкандиоляты щелочных металлов являются сильными нуклеофилами и могут быть легко проалкилированы (реакция Уильямсона). Образующиеся при этом простые эфиры находят применение в органическом синтезе в основном в качестве апротонных растворителей.

При действии ацилирующих реагентов гликоли образуют два ряда сложных эфиров, глицерины – три. Как и алканолы, многоатомные спирты образуют эфиры не только с карбоновыми, но и с неорганическими кислотами. Например, глицерин встречается в природе в виде сложных эфиров высших алифатических карбоновых кислот, называемых жирами. Растительные жиры состоят преимущественно из глицеридов непредельных олеиновой и пальмитиновой кислот, в животных жирах преобладает ацил насыщенной стеариновой кислоты. Среди эфиров глицерина с минеральными кислотами известен его тринитрат (тринитроглицерин), применяемый как бризантное взрывчатое вещество, его используют также в медицине в качестве сосудорасширяющего препарата.

Окисление этиленгликоля, в зависимости от природы окислителя, дает различные продукты.

Действие иодной кислоты на 1,2-диолы приводит к расщеплению углеродной цепи и образованию карбонильных соединений (реакция Леона Малапраде). Идентификация образующихся при этом альдегидов используется для установления структуры в химии углеводов.

Этиленгликоль относительно легко дегидратируется. Нагревание этиленгликоля с серной кислотой дает в результате межмолекулярной дегидратации 1,4-диоксан, тогда как в присутствии хлорида цинка реакция протекает по внутримолекулярному механизму, при этом образуется ацетальдегид.

Образование ацетальдегида объясняют тем, что комплекс хлорида цинка с одним из гидроксилов распадется, давая карбокатион, который в результате отщепления протона превращается в виниловый спирт. Последний в кислой среде быстро перегруппировывается в более устойчивую таутомерную форму – ацетальдегид (см. тему «Карбонильные соединения»). В отсутствие кислот виниловый спирт все-таки удается получить, однако период его "полуизомериции" составляет не больше 30 мин.

Дегидратация глицерина действием гидросульфата калия при нагревании приводит к образованию непредельного альдегида – акролеина. Это превращение имеет механизм, аналогичный описанному выше.

Дегидратация дитретичных и дивторичных гликолей, катализируемая серной кислотой, кислотами Льюиса (BF3 и др.) включает в себя стадию миграции алкильной, арильной группы или гидрид-иона. В результате этой перегруппировки образуются карбонильные соединения (пинаколиновая перегруппировка).

Гидроксильные группы многоатомных спиртов, как и в алканолах, могут быть замещены на галоген. Так, этиленгликоль при действии соляной кислоты превращается в этиленхлоргидрин, который переходит в 1,2-дихлорэтан при обработке пентахлоридом фосфора.

Этиленхлоргидрин под действием щелочи теряет молекулу хлороводорода и превращается в циклическую окись этилена.

Комментировать
1 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector