Меню

Важнейшие продукты основного органического и нефтехимического синтеза

Продукты органического синтеза таблица

Реакция оксосинтеза была открыта в Германии в 1938 г. Роеленом из фирмы «Ruhrchemie». Роелен изучал влияние небольших добавок олефинов на процесс Фишера — Тропша в присутствии гетерогенного кобальтового катализатора. Он обнаружил в реакционной среде примеси альдегидов. Позднее Эдкинс назвал эту реакцию реакцией гидроформилирования.

Термином оксосинтез в научной литературе стали пользоваться для определения технологического процесса получения альдегидов или соответствующих спиртов, включающего кроме собственно гидроформилирования также и стадии получения катализатора, выделения его из продуктов реакции, разделения продуктов синтеза и гидрирования альдегидов в соответствующие спирты.

За относительно небольшой срок в мире на базе реакции гидроформилирования создана самостоятельная мощная нефтехимическая отрасль. Ассортимент вырабатываемых оксопродуктов превышает 50 наименований. Это пропанол, бутанолы, 2-этилгексанол, спирты:
C7–С9, С12–С15, С16–С19, изодеканол, тридециловый спирт, адипиновая кислота и др.

Крупнейшими фирмами-производителями оксопродуктов являются: «Moncanto», «Union Carbide», «Eastmen Kodak», «Ingay Chemical» (США); «Ruhrchemie», «BASF» (Германия); «ICI», «Shell» (Англия); «Kuhlmann» (Франция); «Mitsubishi» (Япония). Ассортимент вырабатываемых продуктов: бутиловые спирты (н— и изостроения), спирты С7–С9, 2-этилгексанол, 2-этилгексановая кислота. Мировое производство оксопродуктов в настоящее время составляет

Крупным производителем оксоспиртов является Россия, где суммарные мощности оксосинтеза составляют

400 тыс. т оксопродуктов в год.

Из продуктов гидроформилирования наибольшее значение имеют спирты C3–С19. Они применяются как растворители, стабилизаторы, пластификаторы. Они служат сырьем для производства пластификаторов ПВХ, моющих средств, синтетических смазочных масел, фармацевтических препаратов, лакокрасочных покрытий и во многих других областях. Реакция гидроформилирования является практически единственным методом производства спиртов C3–С19. Процессы введения кислорода с помощью реакций окисления экономически не эффективны.

Реакция гидроформилирования олефинов приводит к образованию двух продуктов: н— и изостроения:

В зависимости от используемого катализатора реакция протекает при температуре 120–200 °С и давлении 1–30 МПа. Наибольшее практическое значение представляют продукты н-строения. Изопродукты имеют ограниченный спрос.

13.2.4.1. Катализаторы реакции гидроформилирования

В той или иной степени реакцию гидроформилирования катализируют многие металлы: железо, марганец, рутений, кобальт, родий и др.

В промышленных процессах гидроформилирования используют гомогенные системы, содержащие комплексы переходных металлов трех видов:

  • классический комплекс — гидрокарбонил кобальта:
  • гидрокарбонил кобальта, модифицированный третичными фосфинами (например, трибутилфосфином):
  • гидрокарбонильные комплексы родия с координированным третичным фосфином, например:

В качестве лиганда в родиевом комплексе обычно также используется трибутилфосфин.

В настоящее время в мире более 60 % оксопродуктов вырабатывается с использованием классического кобальтового катализатора — НСо(СО)4.

Выбор давления и температуры проведения реакции гидроформилирования диктуется не термодинамикой процесса (табл. 13.4). Повышенная температура необходима для генерирования активной формы катализаторного комплекса, например, HCo(CO)4. Высокое давление стабилизирует активную форму комплекса.

Таблица 13.4

Технологические режимы оксосинтеза на примере гидроформилирования пропилена с использованием различных каталитических систем

Параметры Лигандомодифицированный
кобальтовый радиевый
Температура, °С 140–180 160–200 80–120
Давление, МПа 25–30 5–10 1,5–2,5
Концентрация металла-катализатора (в расчете на алкен), % 0,1–1,0 0,5–1,0 10 –2 ¸ 10 –3
Соотношение продуктов н— и изостроения (3–4) : 1 (6–8) : 1 (15–25) : 1
Состав продукта, %:
альдегиды 80 10–20 96
спирты 10 80
алканы 1 1,5 2
S Побочных 9 1,5–2,0 2

Реакция гидроформилирования экзотермична. Тепловой эффект при гидроформилировании пропилена равен минус 126 кДж/моль. Скорость реакции пропорциональна концентрации олефина и катализатора. Она возрастает с повышением давления водорода и понижается с увеличением парциального давления оксида углерода.

Вендер предложил следующее уравнение для скорости реакции гидроформилирования:

где салк — концентрация алкена; сСо — концентрация кобальта; и рСО — парциальное давление водорода и оксида углерода; а, b — константы.

Скорость реакции зависит от температуры и строения алкена (табл. 13.5). Температурный коэффициент реакции равен 1,4–1,7.

Таблица 13.5

Зависимость скорости реакциигидроформилирования от строения алкена

Алкены Константа скорости,
k × 10 3 мин –1
С прямой цепью и конечным положением двойной связи:
Пентен-1 68,3
Гексен-1 66,2
Гептен-1 66,8
Октен-1 65,6
Децен-1 64,4
С прямой цепью и внутренним положением двойной связи:
Пентен-2 21,3
Гексен-2 18,1
Гептен-2 19,3
Гептен-3 20,0
Октен-2 18,8
С разветвленной цепью и конечным положением двойной связи:
4-Метилпентен-1 64,3
2-Метилпентен-1 7,32
2,4,4-Триметилпентен-1 4,79
2,3,3-Триметилпентен-1 4,26
С разветвленной цепью и внутренним положением двойной связи:
4-Метилпентен-2 16,2
2-Метилпентен-2 4,87
2,3-Диметилбутен-2 1,35
2,6-Диметилпентен-3 6,23
Циклические:
Циклопентен 22,4
Циклогексен 5,82
Циклогептен 25,7
Циклооктен 10,8

Из большого числа побочных превращений лишь одно — гидрирование исходных алкенов — является параллельным основной реакции:

Остальные побочные реакции связаны с участием образующихся альдегидов и протекают последовательно по отношению к реакции гидроформилирования.

Основными из них являются:

  • гидрирование альдегидов в спирты:
  • сложноэфирная конденсация:
Читайте также:  Опубликованы балансы компаний за 2020 год

В значительно меньшем объеме протекает множество других побочных превращений, приводящих к образованию неидентифицированных высококипящих соединений. Ранее уже отмечалось, что преимущественное использование находят оксопродукты с прямой цепью. Значительное влияние на соотношение изомеров в продукте гидроформилирования оказывают температура и давление. Зависимость выхода продуктов нормального строения при гидроформилировании гептена-1 приведена на рис. 13.21.

Рис. 13.21. Гидроформилирование гептена-1при различных температурах:
[сСО] = 0,5 % на олефин; Н2 : СО = 3 : 1; робщ = 24,6 МПа

Зависимость изомерного состава продуктов гидроформилирования пропилена от общего давления при различных температурах приведена в табл. 13.6.

Таблица 13.6

Характеристика продуктов гидроформилирования

Температура,
°С
Давление,
МПа
Продукты гидроформилирования Отношение
н— / изо-
продуктов
нормального строения изо-строения
180 23 60 40 1,5
28 67 33 2,0
38 74 26 2,8
140 10 67 33 2,0
15 76 24 3,1
25 78 22 3,5
85 4,2 45 55 0,85
10 78 22 3,5
25 79 21 3,6

В качестве растворителей для реакции гидроформилирования обычно используют толуол, кубовые продукты самого оксопроцесса, простые эфиры, алифатические спирты, кетоны, пентан-гексановую фракцию и др.

Источник

Продукты органического синтеза таблица

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

ПРОИЗВОДСТВО ПРОДУКЦИИ ТОНКОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА

Manufacture of organic fine chemicals

Дата введения 2018-07-01

Введение

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям «Производство продукции тонкого органического синтеза» (далее — справочник НДТ) разработан на основе анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых для обеспечения высокой ресурсоэффективности и экологической результативности в области получения продуктов тонкого органического синтеза.

С 1 января 2015 вступил в действие Федеральный закон от 21 июля 2014 г. N 219-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды» и отдельные законодательные акты Российской Федерации» [1]. Закон был разработан с целью совершенствования правового регулирования экологического нормирования в области охраны окружающей среды и введения мер экономического стимулирования хозяйствующих субъектов для внедрения наилучших доступных технологий.

Термин «наилучшая доступная технология» (НДТ) определен в Федеральном законе [2], согласно статье 1 которого «наилучшая доступная технология — это технология производства продукции (товаров), выполнения работ, оказания услуг, определяемая на основе современных достижений науки и техники и наилучшего сочетания критериев достижения охраны окружающей среды при условии наличия технической возможности ее применения».

В соответствии с положениями Федерального закона объекты, оказывающие воздействие на окружающую среду, относятся к 4 категориям по степени оказываемого негативного воздействия, к каждой из которых будут применены различные меры государственного регулирования.

В период с 2015 по 2017 гг. согласно распоряжению Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. N 2178-р [3] должны быть разработаны информационно-технические справочники по наилучшим доступным технологиям, являющиеся документами национальной системы стандартизации Российской Федерации согласно Федеральному закону [4].

Структура настоящего справочника НДТ соответствует ГОСТ Р 56828.14-2016 [5], формат описания технологий — ГОСТ Р 56828.13-2016 [6], термины приведены в соответствии с ГОСТ Р 56828.15-2016 [7].

Предисловие

1 Статус документа

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации.

2 Информация о разработчиках

Справочник НДТ разработан технической рабочей группой «Производство продукции тонкого органического синтеза» (ТРГ 31), состав которой одобрен протоколом совещания под председательством заместителя Министра промышленности и торговли Российской Федерации В.С.Осьмакова от 22 марта 2017 г. N 15-ОВ/12.

Перечень организаций, оказавших поддержку в разработке справочника НДТ, приведен в разделе «Заключительные положения и рекомендации».

Справочник НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших доступных технологий (далее — Бюро НДТ) (www.burondt.ru).

3 Краткая характеристика

В справочнике НДТ рассматриваются НДТ, предназначенные для получения продукции тонкого органического синтеза. Справочник НДТ содержит описание применяемых при синтезе продуктов малотоннажной химии технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, повысить энергоэффективность, обеспечить ресурсосбережение. Из описанных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов (в том числе управления) определены решения, являющиеся НДТ. Для ряда НДТ установлены соответствующие технологические показатели.

4 Взаимосвязь с международными и региональными аналогами

Справочник НДТ разработан с учетом международного аналога — справочника Европейского союза по наилучшим доступным технологиям «Производство продукции тонкого органического синтеза» (Reference Document on Best Available Techniques for the Manufacture of Organic Fine Chemicals, http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/ofc_bref_0806.pdf)*, опыта создания других справочников Европейского союза по наилучшим доступным технологиям (Reference Book on Best Available Techniques, http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF), информационно-технических справочников Российской Федерации:

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

— справочник НДТ ИТС 8-2015 «Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях»;

Читайте также:  Таблица объемов геометрической фигуры

— справочник НДТ ИТС 9-2015 «Обезвреживание отходов термическим способом (сжигание отходов)»;

— справочник НДТ ИТС 10-2015 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов».

5 Сбор данных

Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при производстве продукции тонкого органического синтеза в Российской Федерации, была собрана в процессе разработки справочника в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Росстандарта от 23 июля 2015 г. N 863.

6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ, разрабатываемыми в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. N 2178-р, приведена в разделе «Область применения».

7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Справочник НДТ введен в действие с 1 июля 2018 г., официально опубликован в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru).

Область применения

Настоящий справочник НДТ распространяется на производство следующих органических веществ:

2) Олефины (бутен-1, гексен-1, октен, додецен-1, децен-1, тетрадецен).

Источник



Продукты органического синтеза таблица

В производстве органических веществ существуют два направления:

  • основной органический синтез;
  • тонкий органический синтез.
Целевые продукты

К целевым продуктам основного органического синтеза относятся синтетическое жидкое топливо, смазочные масла, растворители и экстрагенты, мономеры, пластификаторы полимерных материалов, пестициды, средства защиты растений и другие.

Полупродукты

В качестве полупродуктов используются, как правило, простейшие представители гомологических рядов соответствующих соединений:

  • углеводородов – этилен, пропилен, бензол;
  • галогензамещенных – дихлорэтан, винилхлорид;
  • спиртов – метанол, этанол;
  • альдегидов и кетонов – ацетальдегид, ацетон;
  • органических кислот – уксусная кислота и т.д.
Продукция основного органического синтеза

Мировое производство двадцати продуктов основного органического синтеза превышает 1 миллион тонн в год, а производство более чем ста продуктов достигает 200 тысяч тонн каждого в год. Масштабы производства продуктов основного органического и нефтехимического синтеза иллюстрирует табл. 4.1.

Основным или тяжелым органическим синтезом называется совокупность производств органических веществ относительно простого строения, получаемых в очень больших количествах и используемых как в качестве целевых продуктов, так и полупродуктов в других отраслях органической технологии. История развития основного органического синтеза представлена в приложении 5.

Тонкий органический синтез объединяет производства органических веществ сложного строения, которые производятся в небольших количествах как целевой продукт. К таким органическим веществам относятся красители, фото- и кинореактивы, фармацевтические препараты, взрывчатые вещества, парфюмерные средства и т.п.

Основной органический синтез объединяет производства продуктов, которые составляют основу сырьевой базы остальной промышленной органической химии. В большинстве случаев основной органический синтез отождествляется с нефтехимическим синтезом. Это связано с изменением структуры сырьевого баланса производств органической технологии в последние десятилетия и переориентацией на нефтяное сырье. Продукция основного органического синтеза исчисляется многими сотнями тысяч и миллионами тонн в год.

Источник

Важнейшие продукты основного органического и нефтехимического синтеза

Предмет дисциплины; основные продукты отрасли и их классификация

1.1 Исторический обзор.Производство органических веществ первоначально базировалась на переработке растительного или животного сырья и заключалось в выделении ценных веществ (сахар, масла) или их расщеплении (мыло, спирт и др.)

Органический синтез, т.е. получение сложных веществ из сравнительно сравнительно простых соединений, зародилась в начале ХIХ века на основе продуктов коксования каменного угля, содержащих ароматические соединения.

В двадцатом веке в качестве источника органического сырья основную роль стали играть нефть и газ, добыча, транспорт и переработка которых более экономичны по сравнению с каменным углем.

На этих трех видах сырья в настоящее время и базируется промышленность органического синтеза.

1.2 Перспективы развития. Промышленность основного органического и нефтехимического синтеза представляет собой мощную отрасль с огромным разнообразием получаемых продуктов, реакций их синтеза и процессов разделения веществ.

Крупные масштабы производства определяют широкое распространение высокоэффективных технологических процессов, характеризующихся непрерывностью, высоким уровнем автоматизации и высокопроизводительным оборудованием.

Важнейшие продукты основного органического и нефтехимического синтеза

1.3 Динамизм отрасли определяется :

а) освоением выпуска новых видов продукции;(мономеры)

б) разработкой новых реакций;

в) совершенствованием новых технологических процессов;(одностадийный синтез ДМД)

г) разработкой новых каталитических систем; (изомеризация С7 фракции)

д) использованием новых типов аппаратуры.

В разработке, проектировании и управлении производством применяются современные методы математического моделирования, оптимизации и автоматизации исследований.

1.4 Главные задачипри создании новых и совершенствовании действующих

— экономия материальных, энергетических и трудовых ресурсов;

Читайте также:  Инклюзивное и интегрированное образование

— комплексное использование высококачественного сырья;

— создание безотходных и малоотходных технологий на основе максимально использования и утилизации побочных продуктов и отходов производства;

— снижение потерь сырья и продуктов;

1.5 Пути экономии материальных ресурсов.Затрати на сырье и основную часть себестоимости продукции (до2/3), чем обусловлено:

— перебазирование синтезов с каменного угля на нефть и углеводородные газы;

— замена дорогостоящего ацетилена на этан и этилен;

— развитие синтезов на основе СО и водорода;

— замена дорогостоящих окислителей (пероксида водорода, азотной кислоты) на воздух и восстановителей (на водород).

1.6 Основные тенденции развития:

— разработка одностадийных, совмещенных процессов и прямых медодов синтеза (например, в синтезах ДМТ, уксусной кислоты и ангидрида, прямая гидратация этилена взамен сернокислотной и др.);

— повышение селективности процессов выбором оптимальных параметров (температуры, давления, времени контакта) и каталитических систем;

— интенсификация производства – повышение удельной производительности оборудования применением новых каталитических систем, эффективностью взаимодействия фаз (перемешивание, барботаж и т. д.), повышением температуры и давления, совершенствованием конструкции оборудования.

— увеличение единичной мощности установок, агрегатов до оптимальных величин (экстенсивный путь развития) обеспечивающее снижение удельных капитальных затрат;

— автоматизация процесса-применение АСУ ТП (приводит к снижению затрат труда, повышает стабильность процесса и качество продукции);

— оптимизация-математический расчет оптимальных параметров процесса и оборудования;

— снижение потерь через неплотности оборудования, с отходящими газами, сточными водами, отходами (повышается выход целевого продукта и снижаются расходные коэффициенты);

— повышение надежности и долговечности оборудования (применение коррозионностойких и эффективных защитных материалов, снижение коррозионной активности продуктов приводит к снижению затрат на капитальные и текущие ремонты, устранению резервных линий, увеличивает срок эксплуатации оборудования);

— утилизация побочных продуктов, их комплексная переработка;

— экономия энергии (электрической, хладоагентов, топлива, пара), поскольку эти затраты составляют до 30% от стоимости продукции, а также утилизации тепла химических процессов.

Решение этих задач приводит к снижению расходных коэффициентов и себестоимости продукции.

Лекция 2. Основные группы продуктов отрасли

2.1. Структура и масштабы производства .

Основными процессами химической технологии органических веществ являются :

— термическое и каталитическое расщепление (крекинг, пиролиз, риформинг, конверсия, коксование, циклизация);

— физическое разделение (вымораживание, депарафинизация, дистилляция, экстракция и т. д.);

В результате этих процессов выделяют следующие группы исходных веществ для дальнейшего органического синтеза:

5) ароматические углеводороды;

7) оксид углерода и синтез-газ.

Промышленность основного (тяжелого) органического синтезаохватывает производство многотоннажных продуктов, служащих основой для остальной технологии производства органических продуктов и полупродуктов (мономеров для производства пластмасс, эластомеров, химических волокон, синтетических смол, лекарственных препаратов и др.)

В связи с преимущественным базированием технологии органических веществ на нефтяном сырье выделился “нефтехимический синтез” (в этом смысле можно было бы выделить также “газохимический синтез”, “углехимический синтез” и т.д.).

2.2. Основные продукты отрасли

Мономеры :олефины (этилен, пропилен, изобутилен);

диены (дивинил, изопрен);

стирол, винилацетат, винилхлорид, акрилонитрил,

метилметакрилат и др.

Исходные вещества для поликонденсации:

Дикарбоновые кислоты (адипиновая, терефталевая);

Ангидриды (малеиновый, фталевый);

Гликоли и полигликоли (глицерин, пентаэритрит);

Фенол, формальдегид, меламин, диизоцианаты и др.

Вспомогательные вещества для полимерных материалов:

Пластификаторы (дибутил – и диоктилфталаты, трикрезил-фосфат, эфиры высших кислот, низшие полиолефины);

Катализаторы (ускорители вулканизации и полимеризации);

Инициаторы, регуляторы, ингибиторы, стабилизаторы.

Синтетические ПАВ и моющие вещества:

-анионоактивные (мыла из СЖК, алкилсульфонаты и т.п.);

-аноноактивные (соли аминов или аммониевых оснований);

Неионогенные вещества – продукты синтеза этиленоксида и различных органических веществ с активными атомами водорода (кислоты, спирты, амины);

Синтетическое топливо, масла и присадки:

К синтетическим видам топлива , в т.ч. ракетным, относятся метанол, этанол, этиламины, диметилгидразин, некоторые металлоорганические соединения.

Для двигателей внутреннего сгорания, работающих на высокооктановых видах топлива, осуществлен синтез изопарафинов, особенно изооктана. В качестве высокооктановых компонентов моторных топлив применяют изопропилбензол, перспективны метанол, трет-бутилметиловый эфир и др.

Синтетические смазочные масла – низшие полимеры олефинов, алкилированные ароматические углеводороды, сложные эфиры двухосновных карбоновых кислот и высших одноатомных спиртов, высококипящие фторуглероды и кремний органические полимеры.

В качестве антиокислительных присадок к полимерам и другим органическим продуктам (антиоксидантов) используют преимущественно алкилированнные фенолы и их производные.

Путем органического синтеза получают ингибиторы коррозии, депрессорные присадки (снижают температуру застывания масел), вязкостные присадки (улучшают вязкостные свойства полимеров).

Синтетические растворители и экстрагенты:

Растворители применяют в процессах производства полимеров, лакокрасочных материалов, для чистки и перекристализации веществ, обезжиривания деталей.

Экстрагентыприменяют для выделения ароматических углеводородов из продуктов переработки нефти, в процессах азеотропной и экстрактивной перегонки, для извлечения масел и жиров , в качестве абсорбентов ацетилена и др. газов и паров.

Источник