Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

7. EL Ő AD Á S MODERN SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIA.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "7. EL Ő AD Á S MODERN SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIA."— Előadás másolata:

1 7. EL Ő AD Á S MODERN SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIA

2

3 Általános információk  Oxidáció – szerves vegyületeknél  oxidációnak nevezünk minden olyan reakciót amelynek során egy molekula oxigént vesz fel, hidrogént ad le vagy elektront ad le.  Az oxidáció a redukció fordított folyamata. A két reakció tulajdonképpen nem különíthető el egymástól, mert minden redukció során oxidálódik a redukáló szer és minden oxidáció során redukálódik az oxidálószer.  Oxidáció során telítetlen vegyületek (dehidrogénezés) vagy oxigén tatalmú csoportok (hidroxil, karbonil, karboxil, peroxid, éter) keletkeznek  Az oxidációs módszerek osztályozása: 1. Katalitikus oxidáció 2.Fénnyel iniciált oxidáció 3.Gyökképzőkkel iniciált oxidáció 4.Autooxidáció Oxidáció

4 Oxidálószerek 1.Oxidálószer Oxigén (levegő, és O-O kötést tartalmazó oxidálószerek: ózon, peroxidok – H 2 O 2 )  Általában katalizátorok jelenlétében használják  Folyadékfázisu reakciókhoz változó vegyértékü fémek (kobalt, mangán, króm, réz, nikkel) különböző sói a katalizátor  gőzfázisu folyamatokhoz vanádium-pentoxid vagy ezüst katalizátor 2.Nemfémes oxidálószerek (Szelén dioxid, salétromsav) 3.Permangátok permangánsav (HMnO 4 ) sói (K- és Na- permanganátsók) KMnO 4 4.Bikromátok, a króm (VI) oxigéntartalmú vegyületei 5.Klorátok, a klórsav (HClO 3 ) sói Oxidáció

5  alkoholok, aldehidek, ketonok, zsírsavak előállítása paraffinok közvetlen oxidációjával  Az oxidációt folyadék fázisban, levegővel végzik.  Katalizátorként kobalt vagy mangán-naftenátot vagy szteraátot vagy nagy molekulasulyu mono-karbonsav kobalt vagy mangán sót használnak.  Parraffin szénhidrogének vegyszeres oxidációja króm (VI) vegyületekkel (oldószer ecetsav, aceton vagy piridin) Paraffinok oxidációja Oxidáció

6 Olefinek oxidálása  Olefinek oxidálása permanganátal glikol előállítása  Olefinek oxidálása króm (VI) vegyületekkel – epoxidok, ketonok, oxirángyűrűs vegyületek előállítása  Olefinek oxidálása nemesfém származékokkal (palládium kloriddal) – karbonil vegyületek  Olefinek katalitikus oxidációja ezüst vagy réz katalizátoron levegővel – etilénoxid előállítása Oxidáció

7 Alkoholok oxidációja  Alkoholok oxidálása permanganáttal - karbonsavak, ketonok előállítása  Alkoholok vegyszeres oxidálása ólom tetraacetáttal - éterek és aldehidek előállítása  Alkoholok katalitikus oxidációja ezüst vagy réz katalizátoron levegővel – formaldehid előállítása metanolból Oxidáció

8 Aldehidek és ketonok oxidációja  Aldehidek oxidációjával főként savakat állítanak elő. Ipari jelentőségi folyamat az acetaldehid oxidációja ecetsavvá.  Az ilyen típusú reakciókat 100 °C körüli hőmérsékleten kobalt vagy mangán-acetát katalizátor jelenlétében végzik.  Első lépésben robbanásveszélyes persavak (acetaldehid esetén perecetsav CH -C-O-O-H) keletkezik.  Ő  A katalizátor tulajdonképpen a persav irányított, egyenletes bomlásának biztosításához szükséges. A reakciót folyadékfázisban végzik.  Ketonok oxidációja során lánchasadás közben karbonsav keletkezik Oxidáció

9 Aromás vegyületek oxidációja  Aromás vegyületek oxidációja során vagy az aromás gyűrű vagy az oldallánc oxidálódik.  A gyűrű oxidációját általában katalitikus uton levegővel végzik. (A katalizátor vanádium-pentoxid (VO 5 ).  A megfelelő hőmérsékletü ( o C) katalizátortéren átvezetik a szubsztrátum - levegő keveréket  Benzolból maleinsav-anhidridet, naftáimból ftálsav-anhidridet állítanak elő szerrel.  Aromás oldallánc oxidációja vegyszeres vagy katalitikus utón egy­ aránt elvégezhető.  Az aromás gyűrűhöz kapcsolódó oldalláncok α-, β- szénatomja közti kötés felhasad, az α-, β- helyzetű szénatomok karboxilcsoporttá oxidálódnak.  Toluolból pl. mangándioxiddal benzaldehidet lehet előállítani.  A katalitikus oxidációkat ólom, kobalt vagy mangánsó katalizátorok jelenlétében levegővel végzik.  Jó példa erre a kumol oxidálása kumol-hidroperoxiddá, ami a ku- molból történő fenol előállítása közbülső terméke. Oxidáció

10 Etilénoxid előállítás  Olefinek katalitikus oxidációja ezüst vagy réz katalizátoron levegővel – etilénoxid előállítása  Két reakció megy végbe az ezüst felületén: etilénoxid képződés (1) (parciális oxidáció) és teljes égés (2) Oxidáció

11 Formaldehid előállítása metanolból  A formaldehidet iparilag metanolból az alábbi három eljárással állítják elő: 1. Parciális oxidációval és dehidrogénezéssel a metanol teljes konverziójával, ezüst katalizátorral  BASF, Dynea eljárás, levegővel, kristályos ezüst katalizátor jelenlétében, metanol felesleggel, oC hőmérsékleten, gőzzel, a metanol konverzió 97 – 98 %. Az ezüst katalizátoros formaldehid gyártás reakcióegyenletei:  (1)CH 3 OH + 1/2O 2  CH 2 O + H 2 O∆H = -159 kJ/Mol  A folyamat elvileg két főreakcióra osztható, vagyis a metanol dehidrogénezésére (2)  (2) CH 3 OH  CH 2 O + H 2 ∆H = +84 kJ/Mol  és a hidrogén további reakciójára (3)  (3) H 2 + 1/2O 2  H 2 O∆H = -243 kJ/Mol Oxidáció

12 Formaldehid előállítása metanolból  A reakciót oxigénhiányos körülmények között kell vezetni, és a katalizátoron áthaladva nitrogénből, formaldehidből, hidrogénből, vízgőzből, szénmonoxidból és széndioxidból álló gázelegy lép ki {CO, CO 2 a mellékreakcióból (4), (5)}(6).  (4) CH 2 O  CO + H 2 ∆H = +12,5 kJ/Mol  (5) CH 3 OH + 3/2O 2  CO 2 + 2H 2 O∆H = -674 kJ/Mol  (6) CH 2 O + O 2  CO 2 + H 2 O∆H = -519 kJ/Mol  Egyéb fontos melléktermékek metil formiát, metán és hangyasav. Oxidáció

13 Formaldehid előállítása metanolból  A reakciót befolyásoló tényezők:  A reakció hőmérséklet a metanol-levegő elegyben lévő metanol feleslegtől függ. Az elegy összetételének a robbanási tartományon kívül kell esni. A felhasznált levegő mennyisége az alkalmazott ezüst katalizátor minőségétől függ.  Az endoterm dehidrogénezési reakció (1) nagymértékben hőmérséklet függő, a konverzió a hőmérséklet emelkedésével nő, 400 o C-on kb. 50%, 500 o C-on kb. 90%,700 o C-on kb. 99%. Oxidáció

14 Formaldehid előállítása metanolból 2. Parciális oxidációval és dehidrogénezéssel a metanol részleges konverziójával és a metanol desztillációs kinyerésével ICI, Borden, Degussa, Derivados Forestales eljárás, levegővel, kristályos ezüst vagy ezüst háló katalizátor jelenlétében, metanol felesleggel, o C hőmérsékleten, gőzzel, a metanol primer konverziója 77 – 87 %  A nem reagált metanolt desztillációval választják el a terméktől és visszacirkuláltatják a folyamatba. 3. Oxidáció levegő felesleggel módosított vas- molibdén-vanádium oxid katalizátoron  Formox eljárás, Perstorp, Montedison eljárások o C hőmérsékleten, a metanol konverzió 98 – 99 % Oxidáció

15 Formaldehid előállítási eljárások összehasonlítása Oxidáció Az egyes eljárásokra jellemző mutatók Ezüstkatalizá toros eljárás Ezüstkatalizátoros eljárás desztillációval Fémoxidos eljárás Metanol (kg/t) Elektromos áram (kWh/t) Hűtővíz (m3/t), T = 10 oC Gőzkinyerés (kg/t) Légtéri kibocsátás: Formaldehid <1 ppmnincs adat<20 ppm Légtéri kibocsátás CO NOx <100 mg/Nm3 <10 mg/Nm3 <100 mg/Nm3 <200 mg/Nm3 0,5% -

16 Formaldehid előállítási eljárások összehasonlítása  A Dynea eljárás többfokozatú abszorpció különlegessége, hogy nagy formaldehid koncentrációt és csekély maradék metanolt eredményez, amelyet normál ezüstös eljárás esetén csak desztilláció hozzákapcsolásával lehet elérni. A hangyasav tartalom 2-10-szer kevesebb, mint a fémoxidos eljárásnál, így nem szükséges az ioncserélős savtalanítás.  A Dynea ezüstkatalizátoros eljárásnál a metanol- és a formaldehidtartalmú szennyvíz, mely a folyamat során, illetve a kiszerelés alkalmával keletkezhet, feldolgozása is megoldható és így gyakorlatilag szennyvízmentes üzemelés valósítható meg. Oxidáció

17  Formaldehid gyártás BASF, DYNEA eljárással, parciális oxidációval és dehidrogénezéssel a metanol teljes konverziójával  A metanolból és vízből álló elegyet (desztillátum, technológiai víz) egy elpárologtató toronyba vezetik. A friss technológiai levegőt és a recirkuláltatott véggázt, az abszorpciós kolonna utolsó fokozatából külön vezetik be az elpárologtató toronyba.  Az elpárologtatóból kilépő levegő/metanol/víz elegyben a metanol víz arány 60/40. Az elpárologtatáshoz szükséges hőt a az abszorpciós kolonna első fokozatához kapcsolt hőcserélő biztosítja.  A demiszteren áthaladó gázelegyet gőzös hőcserélőben túlhevítik és bevezetik a reaktorba, ahol mm vastag ezüst kristályos katalizátor ágyon áramlik keresztül. Az ezüst kristályok meghatározott szemcseméret eloszlásúak, és perforált tálcán helyezkednek el. Amely finom hálóval van lefedve, ezáltal biztosítva van az optimális reakció felület. Formaldehid előállítása BASF, DYNEA eljárás Oxidáció

18 Formaldehid előállítása BASF, DYNEA eljárás Oxidáció  A reakció ágy közvetlenül egy vízgőz termelő kazán fölött helyezkedik el, amely lehűti a forró reakció gázokat o C –ról 150 o C-ra, és túlhevített vízgőzt termel. A kazánból a gázelegy egy négyfokozatú abszorpciós kolonna első fokozatába lép be. Ahol a gőzöket lehűtik és kondenzáltatják és keresztülvezetik az ellenáramban áramló formaldehid oldattal, amely az adszorpció fokozatokban töményedik.  Az első fokozatból elfolyó formaldehid oldat s% közötti koncentrációjú, és átlagosan 1,3 s% metanolt és 0,01s% hangyasavat tartalmaz.  A negyedik abszorpciós fokozatból kilépő véggáz egy részét visszacirkuláltatják az elpárologtatóba. A maradék véggázt egy gőzfejlesztőbe vezetik és ott elégetik. Az égetőből származó füstgázt a szabadba vezetik, mivel nem tartalmaz káros anyagokat. A gőzfejlesztőben termelt gőz mennyisége kb. 3 t / t 100%-os formaldehid.

19 Formaldehid előállítása BASF, DYNEA eljárás Oxidáció

20 Az eljárás berendezései Oxidáció

21 Az eljárás berendezései Oxidáció

22  Parciális oxidációval és dehidrogénezéssel a metanol részleges konverziójával (ICI, Borden, Degussa, Derivados Forestales eljárás), a metanol desztillációval történő kinyerésével  Ennél az eljárásnál az elpárologtatóba tiszta metanolt és levegőt vezetnek, az így előállított metanol levegő gázelegyhez vezetnek vízgőzt, és a gázelegyet túlhevítik egy túlhevítő hőcserélőben és bevezetik a reaktorba. Az alkalmazott reaktor hasonló a BASF eljárásban használt reaktorhoz, a reakció gázelegy egy ezüst kristályos katalizátor ágyon áramlik keresztül. Az ezüst kristályok meghatározott szemcseméret eloszlásúak, és perforált tálcán helyezkednek el. Amely finom hálóval van lefedve, ezáltal biztosítva van az optimális reakció felület. A reakció o C-on játszódik le és a konverzió nem teljes, azonban az alacsonyabb hőmérséklet miatt kevesebb a káros mellékreakció. A katalizátor ágyból kilépő reakció elegyet gőzfejlesztő kazánban közvetett hűtéssel lehűtik és gőzt fejlesztenek. Formaldehid előállítása metanolból – ICI eljárás Oxidáció

23  A kazánból a gázelegy egy abszorpciós kolonna aljába lép be, ahol vízhűtéssel lehűtik és a metanolt, vizet és formaldehidet leválasztják.  Az abszorpciós kolonna aljáról a kb. 42s% koncentrációjú formaldehidet desztilláló kolonnába vezetik, ahol a nem reagált metanoltól elválaszják és kb. 55s% koncentrációjú formaldehidet állítanak elő, amely 1%-nál kevesebb metanolt tartalmaz. A visszanyert metanolt visszavezetik az elpárologtatóba. A formaldehid oldatot ezután anioncserélő egységben tovább tisztítják és kb. 50 mg/kg hangyasav tartalmú terméket állítanak elő. Formaldehid előállítása metanolból – ICI eljárás Oxidáció

24 Formaldehid előállítása metanolból – ICI eljárás Oxidáció

25  A Formox eljárásnál vas-, molibdén- vagy vanádium-oxidot alkalmaznak katalizátorként, meghatározott keverék összetételben.  A Formox eljárásnál kétlépcsős oxidáció megy végbe gáz fázisban, amelyben oxidált Kox és redukált K red katalizátor vesz részt. Oxidáció Formaldehid előállítása metanolból – Formox eljárás

26 Oxidáció Formaldehid előállítása metanolból – Formox eljárás

27


Letölteni ppt "7. EL Ő AD Á S MODERN SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIA."

Hasonló előadás


Google Hirdetések