Лекции / Metodichka

Министерство науки и высшего образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

ИХТИ ФГБОУ ВО УГНТУ в г.Стерлитамаке

Кафедра «Общей химической технологии»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе

По дисциплине «Химия и технология хлорорганического синтеза»

«Изучение влияния температуры на процесс эпоксидированияизоамиленовой фракции гидроперекисью изопропилбензола»

для обучающихся по направлению 18.04.01 «Химическая технология»,

программа магистратуры

«Химия и технология продуктов основного органического

и нефтехимического синтеза».

Составил,

к. т. н., доцент А.А. Исламутдинова

2023

Лабораторная работа № 1

«Изучение влияния температуры на процесс эпоксидирования

изоамиленовой фракции гидроперекисью изопропилбензола»

1 Цель работы: изучение влияния температуры на процесс эпоксидированияизоамиленовой фракции гидроперекисью изопропилбензола.

Оборудование, реактивы и растворы:

- Изоамиленовая фракция-20 мл (13,75 г);

- 90 % гидроперекись изопропилбензола 8 мл (10г);

- нафтенат молибдена 0,018 г;

- 0,1 н раствор тиосульфата натрия;

- 0,1 н раствор соляной кислоты в ледяной уксусной кислоте;

- 0,5 % раствор крахмала;

- 0,5 % раствор йодистого калия;

- индикатор кристаллвиолет;

- трехгорлая колба;

- холодильник обратный;

- термометр со шкалой от 0 до 100°С;

- мешалка с электроприводом;

- термостат;

- шприц с длинной иглой;

- колбы с притертой пробкой на 50 мл и 100 мл;

- микробюретка;

- магнитная мешалка.

Схема лабораторной установки представлена на рисунке 1.

1 – реактор; 2 – холодильник; 3 – термометр; 4 – гидрозатвор; 5 – делительная воронка; 6 – мешалка; 7 – контактный термометр; 8 – электроконтактное реле; 9 – электроплитка; 10 – глицериновая баня; 11 – электродвигатель; 12 – латр

Рисунок 1 – Схема установки

Теоретическая часть

Эпоксидирование – это превращение двойной связи олефинов в эпоксидное кольцо (это циклические просты эфиры, которые обладают высокой реакционной способностью в реакциях раскрытия цикла).

Эпоксидирование осуществляют, как правило, с помощью окислителей: надкислот (Прилежаева реакция), хромовой кислоты, гипохлорита натрия в пиридине, гидроперекисью изопропилбензола и др. Для эпоксидирования непредельных карбонильных соединений используют Н₂О₂ в щелочной среде.

Эпоксидированиеизоамилена гидроперекисями с образованием окиси изоамилена, изомеризация и дегидротация последней в изопрен – являются стадиями, получившего промышленное значение метода синтеза мономера.

Гидроперекись изопропилбензола С₆Н₅(СН₃)₂-О-ОН представляет собой бесцветную маслянистую, немного вязкую жидкость с характерным запахом, напоминающим запах озона. При попадании на кожу вызывает ожоги, подобно концентрированным растворам Н₂О₂.

Из известных в настоящее время промышленных способов получения изопрена очень трудно выделить наиболее экономичный. Для успешной конкуренции с натуральным каучуком себестоимость изопрена не должна превышать 250 руб/т. Поэтому до сих пор продолжают поиски новых путей синтеза изопрена.

2 Проведение опыта

В колбе на 50 мл готовится смесь изопропилбензола и изоамилена в мольном соотношении 1:2. Для этого нужно взять 8 мл (10 г) 90 % гидроперекиси изопропилбензола, 20 мл (13,75 г) изоамилена и 0,018 г катализатора MoO₂R₂, то есть в количестве 0,2 % от гидроперекиси. Катализатор вносится на стеклянной палочке в охлажденную смесь при перемешивании.

Приготовленную смесь необходимо перенести в реактор, в который помещен термостат,предварительно нагретый до 30°С. Включается мешалку, через 20 минут шприцом отбираются пробы, в которых анализируется содержание окиси и гидроперекиси.

C

CH₃

CH₃

C₆H₅–CH=CH₂

–H₂O

O

₆H₅–CHOOH + CH₂=CH–CH₃C₆H₅–CH–OH + H₂C–CH–CH₃

Конверсия (χ) определяется по формуле (1):

, (1)

где С_н – концентрация гидроперекиси в исходной смеси;

С_к – концентрация гидроперекиси после отбора пробы.

Селективность (S) определяется по формуле (2):

,(2)

гдеMr– молекулярная масса гидроперекиси;

Mo– молекулярная масса окиси;

С–концентрация окиси после отбора пробы.

3 Методика проведения эксперимента

1. Методика определения концентрации окиси

Количественное определение окиси основано на легкости присоединения амиленоксидами соляной кислоты и образования амиленхлоргидринов.

В предварительно взвешенную колбу на 100 мл (с притертой пробкой) шприцом вводится 2 мл анализируемой пробы и взвешивается. Добавляется 20 мл ледяной уксусной кислоты, 2-3 капли индикатора кристаллвиолета, опускается магнитик и оттитровывается до светло-зеленой установившейся окраски 0,1 н раствором соляной кислоты в ледяной уксусной кислоте.

2. Методика определения концентрации гидроперекиси изопропилбензола

Во взвешенную колбу на 100 мл (с притертой пробкой) шприцом вводится2 мл анализируемой пробы и взвешивается. Добавляется 10 мл уксусной кислоты, 5 мл 50 % раствора йодистого калия и ставится на 20 минут в темное место. Затем добавляется дистиллированная вода и оттитровывается 0,1 н раствором тиосульфата натрия в присутствии крахмала.

Обработка результатов:

Концентрация окиси Х (%) рассчитывается по формуле (3):

, (3)

где V₁– объем соляной кислоты в уксусной кислоте, мл;

M₁– навеска пробы, г;

0,0086– количество окиси, соответствующее 1 мл 0,1н раствора соляной кислоты в уксусной кислоте.

Концентрация гидроперекиси Х (%) рассчитывается по формуле (4):

,(4)

где V₂ – объем пробы, взятой на титрование, мл;

0,0076 – количество гидроперекиси, соответствующее 1 мл 0,1н раствора тиосульфата натрия.

Рассчитать конверсию и селективность.