Материал: ОТВЕТЫ НИКИТИНА

10.Сравнительная оценка алкилирования бензола на катализаторах

AlCl3 Хлорид алюминия поступает на реакцию в виде жидкого каталитического комплекса, который готовят в аппарате с мешалкой при небольшом нагревании из технического AICI₃, диэтилбензола или примерно равных количеств бензола и диалкилбензола (только из бензола комплекс не получается) с небольшой добавкой хлорпроизводного (например, C2H5Cl) или иногда воды. При наличии на предприятии безводного HCI его тоже можно использовать для получения комплекса.

В последнее время рекомендовано готовить комплекс централизованно— из отходов металлического алюминия, ароматических углеводородов и безводного НCl.

H₂SO₄ . Возможно побочное алкилирование в ароматическое ядро. применяют 86÷90% H2SO4 при 20÷50ºС. Процесс проводят при 5÷12 атм., мольном соотношении бензола к пропилену 5:1 и объёмном соотношении H₂SO₄ и углеводородной фазы 1:1. Этот способ алкилирование уступил место AlCl₃.

Безводный HF .Из-за высокой токсичности и коррозионной активности на практике используется мало.

Фосфорная кислота – проводят при 200-300 ºС, 2-6 Мпа. Процесс в газовой фазе (гетерогенный). Используют в виде твёрдого катализатора, который готовят пропитывая ею кизельгур. нашла применение для производства ИПБ и от части ЭБ

Алюмосиликатный катализатор – активен в отношении алкилирования бензола олефинами при 350÷400ºС в газовой фазе и при 200÷310ºС жидкой фазе. В обоих случаях реакцию осуществляют при 20÷60 атм. и значительном избытке бензола.

11.Производство этил бензола и изопропилбензола.(схему).Слайды как допол-е

12.Зеленая химия.

Зеленая химия - новый подход к сокращению или полному отказу от использования опасных и токсичных химических веществ.

Цель– отбор исходных материалов и схем процессов, которые вообще исключает использование вредных веществ на самых начальных стадиях планирования и осуществления химических процессов.

пути синтеза.

1.использование катализатора, который снижает энергетический барьер реакции. 2. использование локальных источников энергии для активации молекул позволяющих снизить затраты энергии.

3.использование биомассы вместо нефти

выделяют 4 основных Принципа «зеленой химии».

1 лучше предотвратить образование загрязнений, чем потом от них избавляться.

2. эффективность химических реакций .Синтез веществ следует планировать так, чтобы максимальное количество исходных материалов вошло в конечный продукт, а число отходов уменьшилось.

3. энергия. Стремиться минимизировать энергетические затраты, (химические процессы следует проводить по возможности при низких температурах и давлениях.) Подбор подходящих катализаторов.

4. безопасность химических производств. Вещества и процессы следует выбирать так, чтобы несчастных случаев –стало меньше.

Сверхкритическим флюидом (СКФ) называют состояние вещества, при котором исчезает различие между фазами. Любое вещество, находящееся при температуре и давлении выше критической точки, является сверхкритической жидкостью. В критической точке две фазы, жидкая и газовая, становятся неразличимы.

Вещества в ск состоянии могут применяться в качестве заменителей органических растворителей (сверхкритическая вода и сверхкритический диоксид углерода)

Одно из наиболее важных свойств сверхкритического состояния — это способность к растворению веществ. Изменяя температуру или давление флюида, можно менять его свойства в широком диапазоне Так, можно получить флюид, по свойствам близкий либо к жидкости, либо к газу.

Сверхкритическая область начинается в критической точке , которая характеризуется непременно двумя параметрами — температурой и давлением. Понижение либо температуры, либо давления ниже критического выводит вещество из сверхкритического состояния.

В критической точке плотность жидкости и её насыщенного пара становятся равны, а поверхностное натяжение ( термодинамическая характеристика поверхности раздела двух фаз) жидкости падает до нуля, поэтому исчезает граница раздела фаз жидкость-пар.

14.Применение ионных жидкостей .

«Ионные жидкости» -вещества, которые являются жидкостями при температуре ниже 100 °С и состоят из органических катионов и разнообразных анионов (например, 1,3-диалкилимидазолия)

Ионные жидкости относятся к так называемым «зелёным растворителям», которые соответствуют принципам зелёной химии.

Ионные жидкости в твёрдом состоянии представляют собой порошки либо воскообразные субстанции белого, либо желтоватого цвета. В жидком состоянии бесцветны, либо с желтоватым оттенком, который обусловлен небольшим количеством примесей.

Перспективно использование ионных жидкостей в качестве катализаторов и реакционных сред в синтезе органических, металлорганических и высокомолекулярных соединений; электролитов в электрохимическом синтезе, химических источниках тока и процессах электроосаждения металлов и сплавов; эффективных и экологически чистых растворителей.

Из-за их высокой стоимости ионные жидкости вряд ли найдут широкое применение в многотоннажных процессах

Ионные жидкости состоят из объемных органических катионов и органических или неорганических анионов. Несимметричность строения, а также пространственная изолированность зарядов препятствует организации кристаллической структуры и обусловливает ионный характер жидкой фазы.

СВОЙСТВА ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ

1)широкий интервал жидкого состояния (>300 °C) и низкая температура плавления(Тпл<100 °C);

2)высокая удельная электропроводность;

3)хорошая растворяющая способность по отношению к разнообразным органическим, неорганическим, металлоорганическим соединениям и полимерам природного и синтетического происхождения;

4)нелетучесть, возможность многократного использования;

5)негорючесть, невзрывоопасность, нетоксичность;

6)каталитическая активность, обуславливающая повышение селективности органических реакций и выхода целевого продукта;

7)безграничные возможности в направленном синтезе ионных жидкостей с заданными свойствами.

ПРИМЕНЕНИЕ иж

Наиболее значимые перспективные ионные жидкости как каталитические среды в катализе и органическом синтезе:

алкилирование и ацетилирование; олигомеризация и димеризация олефинов; реакции образования С–С-связей; карбонилирование и гидроформилирование; гидрирование; галогенирование; окисление органических соединений; изомеризация различных ув.

Ионные жидкости в синтезе полимеров:

Одним из свойств ИЖ является способность пластифицировать различные полимеры, что позволяет получать композиционные материалы с улучшенными физ. и мех. характеристиками.

По физическим характеристикам полимеры, пластифицированные ИЖ, сопоставимы с полимерами, пластифицированными традиционными пластификаторами (например, диоктифталатом) , но являются более термически стабильными.

Кроме того, ИЖ снижают горючесть полимеров, что позволяет применять их в качестве огнезащитного состава

Применение ИЖ в алкилировании:

ИЖ используется в качестве катализатора алкилирования для получения высокооктановых моторных топлив в качестве альтернативы традиционным фтористоводородной или серной кислотам.

Этот жидкий катализатор имеет малое давление насыщенных паров и может регенерироваться непосредственно на объекте, а значит, оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем кислоты.

15.Ресурсоэнергосберегающие и энергосберегающие технологии в нп и нх.

в качестве приоритетных направлений в области энерго- и ресурсосбережения выделены следующие: 1) утилизация попутного нефтяного газа, в настоящее время сжигаемого в факелах 912 млрд. м3 в год; способы утилизации ПНГ: А)

1. Фракционный способ. заключается в разделении ПНГ на непосредственно сухие газы и ШФЛУ.

2. · Закачка ПНГ обратно в пласт. Это делают с целью увеличения нефтеотдачи месторождения. проблема не решается , тк происходит лишь простая перекачка.

· 2. Установка энергоблоков. позволяет использовать в качестве источника электричества и тепла для электростанций энергию попутного нефтяного газа, вырабатывающуюся за счет его сжигания в газотурбинных установках.

· 3.Мембранный способ. На выходе имеются сухой отбензиненный газ и ШФЛУ, которые можно отправить на дальнейшую переработку.

4. Переработка в сжиженный газ. Сжижение подготовленного ПНГ происходит через его взаимодействие с азотом в искусственно созданных условиях.

Б) Выбор энергоэффективного технологического режима с точки зрения минимизации энергетических затрат при заданном качестве выпускаемой продукции и экологической безопасности:

В) Замена устаревших контактных устройств на более эффективные

Г) Модернизация или замена вспомогательного оборудования на тепломассообменных установках для обеспечения высокой степени энергоэффективной очистки теплоносителей, технологических потоков, газовых и жидких выбросов.

• 16.Технологии переработки полимерных отходов (еще сократить) не все способы писать

Основные виды полимерных отходов:

из полиэтилена – 34% ПЭТ (По­ли­э­ти­лен­те­реф­та­лат) – 20%

Основные способы переработки полимерных отходов:

1) Механический способ (рециклинг) Суть метода состоит в механическом дроблении отходов с целью их дальнейшего повторного термического формования.

7) Метод гидролиза заключается в расщеплении отходов полимерных материалов водно-кислотными растворами под воздействием высокой температуры.

9) Метанолиз Способ подразумевает расщепление отходов пластика метанолом. Процесс протекает в реакторе под давлением в условиях высоких температур.

10) Пиролиз метод термической деструкции полимерных отходов при отсутствии доступа воздуха. В результате данного процесса сырьевой материал разлагается на мономеры

11) Переработанные отходы полимеров широко используются в производстве строительных материалов.

12) Применение отходов полимерных материалов в качестве вторичного сырья помогает не только уменьшить объемы складируемого мусора на полигонах, но и значительно сократить количество потребляемой электроэнергии и продуктов нефтяного производства, применяемых для изготовления полимерной продукции.

17. Проблемы экологичности нефтеперерабатывающих предприятий.

Выбросы и загрязнения. Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности оказывают негативное влияние на состояние окружающей среды, что обусловлено их деятельностью и сжиганием продуктов переработки нефти.

В состав продуктов сгорания топлива входят: * углеводородные соединения; оксид азота; * оксид серы; * сероводород; * оксид углерода; * технический углерод.

Основной экологической проблемой в нашей стране является низкий уровень утилизации ПНГ !!!(попутного нефтяного газа).

К мероприятиям по снижению выбросов вредных веществ относят:

*совершенствование технологических процессов и внедрение малоотходных и безотходных технологий;

*комплексное использование сырья

*изменение состава и улучшение качества выпускаемой продукции.

*очистку сбрасываемых промышленных газов.

Загрязнение почвы. Происходит в результате нефтяных и нефтепродуктовых разливов, происходящих при порывах трубопроводов и утечках,в процессе открытого фонтанирования природного сырья.

Загрязнение воды. Загрязнение воды происходит при переработки нефти и газа для получения синтетических продуктов, в процессах обессоливания и обезвоживания итд. Также в результате бурения образуются загрязненные буровые воды. Они очень опасны для окруж сред.

Алкилирование – введение алкильных групп в молекулы органических и некоторых неорганических соединений. Эти реакции имеют большое практическое значение для синтеза: этилбензола (ЭБ) и изопропилбензола (ИПБ). Немаловажное значение имеют алкилароматические пластификаторы, смазочные масла и присадки, получаемые алкилированием ароматических углеводородов.

Исходные вещества:

Технический бензол или другой ароматический углеводород, фракции низших олефинов. Хлорид алюминия в виде жидкого каталитического комплекса.

Алкилирование ароматических углеводоро-дов газообразными опефинами проводят в барботажных колоннах, внутренняя поверхность которых защищена от коррозии кислотостойкими плитками.

В нижнюю часть колонны подают сухой бензол и олефиновую фракцию, которая барботирует через жидкость, интенсивно ее перемешивая. Жидкая реакционная масса стекает через боковой перелив в сепаратор, где отстаивается более тяжелый каталитический комплекс, возвращаемый в низ алкилатора, а алкилат поступает на дальнейшую переработку

Свежий бензол вместе с бензолом, возвращенным со стадии разделения, поступает в колонну 3, предназначенную для осушки бензола азеотропной ректификацией. Низкокипящая азеотропная смесь бензола с водой конденсируется в конденсаторе 4 и разделяется в сепараторе 5 на два слоя. Воду с растворенным в ней бензолом отводят, а бензольный слой стекает на верхнюю тарелку колонны 3, создавая орошение. Осушенный бензол из куба колонны 3 в теплообменнике 2 подогревает бензол, идущий на осушку, и попадает в сборник 8, откуда насосом непрерывно закачивается в алкилатор 9.

Каталитический комплекс готовят в аппарате с мешалкой и рубашкой для обогрева паром. Приготовленный комплекс периодически вводят в алкилатор. Реакция проводится в непрерывно действующей колонне-алкилаторе 9 с горячим сепаратором 12 для отделения каталитического комплекса и обратным конденсатором 10 для возвращения испарившегося бензола и отвода тепла. Олефин поступает в низ колонны, предварительно проходя расходомер. Бензол из емкости 8 поступает в низ алкилатора, как и конденсат из конденсатора 10.

Газы, отходящие после конденсатора 10, содержат значительное количество легколетучего бензола. Для улавливания бензола эти газы направляют в абсорбер 13, который орошается полиалкилбензолами. Собирающийся в нижней части абсорбера раствор поступает в реакционный аппарат 9 для переалкилирования. Газы после абсорбера 13 промывают водой в скруббере 14 для удаления HCl и выводят. Углеводородный слой, отбираемый после сепаратора 12, проходит водяной холодильник 15 и дополнительно отстаивается в холодном сепараторе 16, откуда каталитический комплекс периодически возвращают в алкилатор. Алкилат направляют после этого на очистку. С этой целью смесь промывают в системе противоточных колонн 17 и 18 вначале водой, а затем водной щелочью. Нейтрализованная смесь углеводородов (алкилат) поступает на ректификацию