39. Получение ацетилена и его использование. Синтез ацетальальдегида.
Ацетилен – сырье для органического синтеза, применяется для газовой резки и сварки.
Получают: разложением карбида кальция водой
CaO + C → CaC2 + CO сплавление в дуговых печах.
CaC2 + 2Н2О → С2Н2 + Ca(OН)2 + Q разложение проводится по 2-м вариантам: мокрый и сухой.
В мокром подается избыток воды – карбид подают в воду. Реакция сопровождается сильным тепловым эффектом.
В сухом варианте воду подают на карбид, избыток воды небольшой. За счет тепла реакции вода испаряется, гидроксид калия – пушонка. Полученный газ подвергается очистке от известковой пыли и побочных продуктов: сероводород, фтороводород, аммиак, метан и др. Путем промывки водой и реакции с щелочью. Этот метод имеет серьезные недостатки: 1 большая энергоемкость
2 громоздкость оборудования
3 большое количество побочных продуктов
но тем не менее до 70% ацетилена вырабатывается этим методом;
Термическое расщепление углеводородов
2СН4 → С2Н2 + 3Н2
С2Н6 → С2Н2 + 2Н2
Расщепление проводят при температуре 100-1300. Чем выше молекулярная масса углеводородов, тем ниже оптимальная температура. Процесс осложняется побочными реакциями – образование сажи. Ацетилен взаимодействует с парами водыи углекислым газом.
С2Н2 + 2Н2О → 2СО + 3Н2
С2Н2 + 2СО2 → 4СО + Н2
Целевая реакция протекает быстрее. Для уменьшения выхода побочных продуктов применяются высокие объемные скорости.
Сырье находится в зоне высоких температур доли секунд, кроме того используют закалку (быстрое охлаждение). Расщепление углеводородов проводят в регенеративных печах с насадкой, в печах с частичной подачей кислорода т. е. метан горит и за счет этой реакции обеспечивается температурный режим печи – термоокислительный крекинг. Он распространен шире, но газ получается разбавленным. Концентрируют его с помощью селективных растворителей.. Побочный продукт (синтез-газ) используют в органическом синтезе. Себестоимость ацетилена по второму методу ниже.
Ацетилен применяется для получения синтетического каучука, пластмасс, искусственных волокон, а также разнообразных органических веществ. Это связано с высокой реакционной способностью тройной связи в ацетилене.
ПРОИЗВОДСТВО АЦЕТАЛЬДЕГИДА
Можно получить 3-мя методами
1 гидратация ацетилена по реакции Кучерова в жидкой фазе с железо и ртутьсодержащим катализатором.
С2Н2 + Н2О → СН3СОН + Q
2 гидратация в газовой среде на твердом катализаторе
3 гидролиз виниловых эфиров.
СН2=СН- винил
1 Гидратация проводится в аппаратах колонного типа с полками, на которых находиться раствор солей железа и магния.
Ацетилен барботирует через жидкость, степень его превращения в продукт 0,5-0,6, t = 80-100. Верхняя часть аппарата расширена для того, что бы вместить пену и для улавливания капель. Газообразный продукт вместе с педоиспаренным сырьем охлаждают в 2-х последовательных холодильниках. Поверхность рассчитывают т. о. чтобы в 1-ом конденсировалась вода. Она возвращается в гидратор. Во 2-м холодильнике конденсируются газы (ацетальдегид), несконденсированные газы поступают в абсорбер, орошаемый холодной водой для полного улавливания продукта. Вода растворяет альдегид, не прореагировавший ацетилен возвращают в производство, но часть его выводиться из цикла на сжигание во избежании накопления токсичных контактных ядов. Катализатор на регенерацию.
