62. Ацетиленді карбид кальциінен және көмірсутектерден алу

Ацетилен СН₂ = СН₂ - газ тәрізді зат, қайнау температурасы 83,5°С. Оттегімен ауамен жарылуға қауіпті қоспалар түзеді. Мысалы, ацетилен мен оттегі қоспасы 2,8 ден 78 % (көлем) С₂Н₂ негізінде жарылуға қауіпті. Қоспаның жарылғыштығын төмендету үшін оған инертті газдар (Н₂, N₂) қосады.

Ацетилен суда ериді (судың бір көлемінде бір көлем С₂Н₂ ериді), тұздардың ерітіндісінде, әсіресе органикалық заттарда өте жақсы ериді. Мысалы, ацетонның бір көлемінде ацетиленнің 23 көлемі ериді.

Ацетиленнің химиялық активтілігі, С₂Н₂ молекуласында реакцияға бейім үш байланыстың болуымен түсіндіріледі. Осыған байланысты, ацетилен әртүрлі химиялық қосылыстардың синтезінде кеңінен қолданылады –химиялық талшықтар, синтетикалық каучуктер, пластикалық массалар т.б. алу үшін бастапқы өнім. Ацетиленнен ацетальдегид, этил спгирті, бутадиен, зтилацетат, хлорлы винил, хлоропрен т.б. алынады. Одан басқа, ацетилен металдарды кесу мен біріктіруде жоғары температура алу үшін кең қолдану тапқан.

Ацетилен кальций карбидінен жеке көмірсутектерді термиялық ыдырату арқылы алынады. Бірінші әдісте кальций тотығы мен көміртегіні электрдоғалы пештерде балқыту арқылы кальций карбиді алынады:

CaO + 3C → CaC₂ + CO

Кальций карбидін сумен ыдыратып, ацетилен алады:

CaC₂ + 2 H₂O → С₂Н₂ + Ca (OH)₂

Теория жүзінде 1 кг таза кальций карбидінен 380 л. С₂Н₂ алынады, алайда техникалық кальций карбидінде қоспалар болатындықтан, ацетилен шығымы 230-250 л. дейін төмендейді.

Екінші әдіс бойынша, ацетиленді жоғары температурада көмірсутектерді ыдырату арқылы алады:

2 СР₄ ↔ С₂Н₂ + ЗН₂

С₂Н₆ ↔ С₂Н₂ + 2Н₂

0,1 МПа қысымда көмірсутектердін конверсиясының тепе-тендікте температураға тәуелділігі көрсетілген. Көмірсутектердің жоғары температурада ыдырау газдарының құрамында 7-14 % (көл.) С₂Н₂ болады. Ацетиленді газдардан селективті еріткіштер арқылы бөліп алады (қысым астындағы су, сұйық аммиак, метил спирті т.б.).

63. Синтезгаз және көміртегі оксиді. Көміртегі оксиді негізіндегі синтездер.

Синтез-газ - метанол мен формальдегид негізіндегі НОС маңызды өндірістері.

Көміртек тотығы мен синтез газ. Органикалық синтезде таза көміртек тотығын да оның сутекпен қоспасында (синтез газ) мынадай 1:1 ден 2-2,3:1 дейін көлемдік қатынаста қолданылады.

Булы немесе бу оттекті үрлеуді қолданып қатты отынды газдандырып газды қоспа алады, онда СО және Н₂ болады. Көмірсутек конверсиясын екі нұсқада жүргізеді: каталитикалық және жоғарытемпературалық. Шикізат – метан немесе табиғи газ, сонымен қатар сұйық мұнай фракциясы.

Көмірсутектердің каталитикалық конверсиясы. Құрамында метан бар табиғи газдан реакция бойынша синтез-газ алады:

СН₄ + Н₂О ↔СО + 3Н₂ - ∆Н^о₂₉₈ = -206 кДж/моль

Метан конверсиясын су буымен катализаторда жүргізеді: Ni ді AI₂O_3. Процесс температурасы су буы артық болғанда 800-900°С. Сутек құрамын төмендету үшін метан мен көміртек газы арасындағы каталитикалық реакцияны қолданады.

Көмірсутектердің жоғары температурлық конверсиясы 1350-1450°С температурада, катализаторсыз жүзеге асады. Процесс мұнайдың сұйық өнімі немесе метанның термиялық толық емес тотығуынан тұрады:

СН₄ + О₂ ↔ 2СО + Н₂О + Н₂

Осы реакция бойынша алынған газдарды араластырумен СО мен Н₂ қатынасы 1:1 ден 1 :3 дейін болғанда синтез-газ алынады.

СО мен Н₂ алкандар мен алкендерді синтездеу келесі реакция кескіні бойынша жүруі мүмкін: а) кобальтты катализаторлар қолданып, мына қысымда 0,1-1 МПа және 170-200^оС температурада.

nСО + (2n+1) Н₂ → С_nН_2n+2+ nН₂0 (сызықты құрылысты) nСО + 2л Н₂ → С_nН_2n + nН₂0

б) темірлі және темір-мысты катализаторлар қолданып, 2-3МПа және 200-250^оС: 2nСО +(n+1)Н₂ → С_nН_{2n +2}+ nС0₂,

2nСО +nН₂ → С_nН_2n + nС0₂,

(алкандар мен алкендер негізінен тармақталған өттекқұрамды қосылыстар). СО₂ темір катализаторында түзілуі мына реакцияға негізделген

СО +Н₂0 → СО₂+Н₂

Никелді катализаторда 0,1МПа қысым мен 160-200^оС температурада көміртек атомы саны екіден жоғары алкандар мен алкендер, ал 200^оС жоғары ең бастысы метан түзіледі.

Бірқатар металл тотықтарын катализдегенде көмірсутектер мен оттекқұрамды қосылыстар қоспасы алынады. Сілтіні тотықты катализаторға қосу жоғары спирттер түзілуіне әкеледі, олардың ішінде изобутанол артық қасиет көрсетеді:

ZnO +KOH

4СО+ 8 Н₂ → (СН₃)₂- СН-СН-СН₂ОН + 3 Н₂О

Көміртек пен сутек тотығының көлемдік қатынасын 1:1 ден 1:3 дейінгі шекке дейін алады. Көміртек пен сутек тотығының қоспасының негізінде өнеркәсіптік масштабта ірімасштабты өнімдер өндіреді: метанол, сұйық алифатты көмірсутектер мен метан.