Дєрістер (ќысќаша конспект)
жүктеу/скачать 3,94 Mb.
|
| Дәріс 8, 9 – Мұнай және мұнай өнімдеріндегі қанықпаған көмірсутектер
Дәріс жоспары: Мұнайдың алкендері Мұнайдың алкадиендері Мұнайдың алкиндері 1. Шикі мұнайда қанықпаған қосылыстар болмайды, болғанның өзінде өте аз мөлшерде ғана кездеседі. Олар мұнай өңдеу процестерінде түзіледі де мұнай химиялық және негізгі органикалық синтезде маңызды шикізат болып табылады. Мұнайдан қанықпаған қосылыстар алу процесінің екі түрі бар: - олар қосалқы өнім (олефиндер мен диолефиндер) болып табылатын процестер, термиялық және каталитикалық крекинг, риформинг және негізгі бағыты отын және мұнай коксын өндіру болып табылатын мұнай қалдықтарын кокстеу - оларды белгілі бір мақсатта алуға бағытталған арнайы процестер – пиролиз, төмен молекулалы алкендерді полимерлеу, алкандарды сутексіздеу және металлорганикалық катализаторлар қатысында жоғары алкендерді синтездеу. Сұйық фазалы термиялық крекинглеу (470-520 0С; 2-5 МПа) кезіндегі газдардағы қанықпаған қосылыстардың мөлшері шамамен 10%, пиролиз газдарында (670-9000С; 0,1 МПа) 30-50% құрайды. Алкендердің ішіндегі термиялық процестерде этилен мен пропилен көп болады; аз мөлшерде бутендер мен бутадиендер болады. Каталитикалық крекинг газдарындағы алкендер негізінен пропилен мен бутендерден тұрады. Мұнайды термиялық және каталитикалық өңдеу процестерінің сұйық өнімдерінің құрамында олефиндердің біраз мөлшері болады. Термиялық крекинг бензиннің құрамында 30-35% олефиндер, каталитикалық крекинг бензинінде 10%-ға дейін олефиндер болады. Мұнай өнімдерінің құрамында болатын қос байланысты көмірсутектерді мынадай топтарға бөлуге болады: Қалыпты және изоқұрылысты олефиндер; Циклоолефиндер (циклогексен); Бүйір тізбегінде қос байланыс болатын ароматты көмірсутектер (стирол, инден). 2. Алкендер – молекулаларында қос байланыс болатын қанықпаған алифатты көмірсутектер. Алкендер қатарының жалпы формуласы CnH2n. Қарапайым өкілдер: C2H4; CH2=CH2 – этилен C3H8; CH2=CH – CH3 – пропилен Алкендердің аталымы, изомериясы 4-метилпентен -2 изопропилэтилен метилэтилен Алкендерге изомерияның мынадай түрлері тән: 1. Көміртек қанқасының изомериясы: бутен – 1 2-метилпропен 2. Қос байланыстың орналасуы бойынша изомерлену: бутен -1 бутен – 2 3. Циклоалкандармен класс аралық изомерлену 4. Алкендердің кеңістік изомериясы: цис-бутен-2 транс-бутен-2 C2H4, C3H6, C4H8 алкендері – газ, С5Н10-тен бастап С16Н32 – дейін сұйықтық, C17H32 – тен жоғары – қатты заттар. Қалыпты құрылысты сәйкес алкандарға қарағанда және балқу температуралары төмен, бірақ тығыздығы мен сыну көрсеткіштері жоғары. Химиялық қасиеттері. Алкендердің химиялық қасиеттері олардағы қос байланыс бойынша анықталады. Оның құрамына кіретін π-байланыс оңай бұзылып, әлсіздеу π-байланыстың әсерінен алкендерге тән қосылу, сонымен қатар изомерлену және тотығу реакциясы жүреді. Көміртек көміртекті байланыстың сипаттамасы:
Алкендер қалыпты жағдайда катализатор қатысында сутекті қосып алып қаныққан көмірсутектерге ауысады: CH2 = CH2 + H2O → CH3 – CH2OH Мұнда Марковников ережесіне сәйкес сутек атомы қос байланыстағы неғұрлым сутектендірілген көміртек атомына қосылады. Алкендер оңай тотығады, мұнда түзілген өнімдер мен олардың құрылысы процесті жүргізу жағдайына байланысты: Жану: C2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O Толық емес каталитикалық тотығу: Калий перманганатымен бейтарап немесе сілтілік ортада тотықтырғанда екі атомды спирттер – гликольдар түзіледі: Калий перманганатымен қышқылдық ортада карбон қышқылдары түзіледі , [O] – KmnO4 + H2SO4. Алкендер полимерленеді, полимерлену процесі әртүрлі жоғары молекулалы қосылыстар түзе жүреді: 2. Алкадиендер – молекуласында екі қос байланыс болатын қанықпаған алифатты көмірсутектер. Алкадиендердің жалпы формуласы CnH2n-2. Қос байланыстың орналасуы бойынша алкадиендерді оқшауланған, кумулирленген және қосарланған деп бөледі
Бу фазасы крекингісі мен пиролиз өнімдерінің құрамында 5-тен 15%-ке дейін диолефиндер болуы мүмкін. Бұлар – бутадиен, циклопентадиен. Осы диолефиндердің барлығы қосарланған диолефиндер болып табылады. Халықаралық аталым бойынша алкадиендердегі қос байланыстың орналасуын атауының соңында, ал орынбасарлардың орнын атауының басында көрсетеді: Алкадиендердің ішінде маңызды орын алатыны қосарланған диендер. Олар полимерленуге және бағалы полимер материалдарын түзуге қабілетті. Қосарланған диендерге изомерленудің мынадай түрлері тән: Қосарланған қос байланыстың орналасу изомериясы: Гексадиен – 1,3 гексадиен-2,4 Көміртек қанқасының изомериясы: Пентадиен-1,3 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен) Алкиндер және циклоалкендер арасындағы изомерия: Диендердің кеңістік изомерлері Химиялық қасиеттері. Қосарланған қос байланысты диендердің реакцияласу қабілеті жоғары. Оларға 1,4- немесе 1,2 – жағдайында қосылу реакциясы тән: Катализатор ролін атқаратын пероксидті қосылыстар қатысында қосылу 1,4 ал олардың қатысынсыз -1,2 жағдайында жүзеге асады: Мұнай химиясында көптеген тұйық қосылыстарды алу үшін қолданылатын маңызды реакциялардың бірі диен синтезі болып табылады: Дивинил және изопрен басқа қанықпаған қосылыстармен полимерленуге қатысып көксағыздар түзеді. Көксағыздар – иілгіш жоғары молекулалы материалдар (эластомерлер), вулканизациялау тәсілі арқылы олардан резеңке алады. Табиғи көксағыз өзінің химиялық құрамы жағынан жоғары молекулалы қанықпаған көмірсутек, оның құрамы (C5H8)n, мұндағы n мәні 1000-3000 аралығында. Ол қайталанып отыратын 1,4 – цис-изопрен тізбегінен тұрады және стереоретті құрылысты болады. Синтездік көксағызды дивинилді полимерлеу арқылы алады. Катализатор металл күйіндегі натрий қатысқанда жүретін полимерлену процесі 1,2 – және 1,4-қосылу арқылы жүреді: 3. Алкиндер – молекулаларында бір үш байланыс болатын қанықпаған алифатты көмірсутектер. Алкиндердің жалпы формуласы CnH2n-2. Олардың қарапайым өкілдері: - ацетилен Кәдімгі жағдайда алкиндер C2-C4 – газдар, С5-С15 – сұйықтық, С16- дан бастап қатты заттар. Сәйкес алкендерге қарағанда алкиндердің қайнау және балқу температуралары жоғары. Алкиндер мұнай фракцияларының пиролизі процесі кезінде түзіледі, сондай ақ реакцияға түсу қабілетінің жоғары болуына байланысты органикалық және мұнай химиясының бағалы шикізаты бола отырып полимерлену, қосылу, конденсациялану және басқа да көптеген реакцияларға қатысады. Химиялық қасиеттері алкендерге ұқсас, олардың қанықпағандығымен сипатталады. Оларға тізбекті изомерия, үш байланыстың орналасу изомериясы, сонымен қатар алкиндер мен алкадиендер арасындағы аралық изомерия тән: Алкиндерге алкендер сияқты барлық қосылу реакциялары тән, бірақ оларға реагенттің бірінші молекуласы қосылғаннан кейін реагенттің екінші молекуласымен тағы да қосылу реакциясына түсуі мүмкін, бір π-байланыс қалады. Алкендер қосылу – сутектену, галогендеу, гидрогалогендеу және басқа да реакцияларға оңай түседі. Металл күйіндегі катализаторлар (Ni, Pt) қатысында алкиндер алкен, одан соң алкан түзе сутекті қосып алады: Судың қосылуы сынап (ІІ) тұзы катализаторының қатысында жүзеге асады да, сірке альдегидіне изомерленетін тұрақсыз қанықпаған спирт түзіледі немесе кетонға (басқа алкиндер жағдайында) айналу арқылы жүреді: Ацетиленді көмірсутектер үш байланыстың болу салдарынан бірнеше бағытта жүруі мүмкін, полимерлену реакциясына бейім болады: Ацетиленді белсендірілген көмір үстінде тримерлеу бензол түзілуіне әкеледі: Ацетиленнің сутекті атомдары ацетиленидтер түзе металдармен орын басуы мүмкін. Ацетиленге металл күйіндегі натриймен немесе натрий амидімен әсер еткенде натрий ацетилениді түзіледі. Егер үш байланыс тізбектің соңында болмаса, онда ол қышқылдық қасиет көрсетпейді де ацетиленид түзілмейді. Ацетилен ауада көп күйе боліп, ал оттекте көз қарықтыратын ақ жалын шығарып жанады және көп мөлшерде жылу бөліп шығарады. Ацетилен мен оттек қоспасы жанғанда температура 3150 0С-қа дейін жетеді, сондықтан да ацетиленді металдарды кесу және пісіруде қолданады. Бұдан басқа да ацетилен әртүрлі заттардың органикалық синтезінде, мысалы, сірке қышқылын, синтездеуде қолданылады. Синтездік көксағыз, поливинилхлорид және басқа да полимерлер алуда бастапқы шикізат ретінде пайдаланады. Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: алкендердің физикалық және химиялық қасиеттері, алкиндердің физикалық және химиялық қасиеттері, алкадиендердің қасиеттері Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар: Мұнайда қандай алкендер жиі кездеседі? Мұнай ацетиленнің қайда қолданады? Мұнайдан алкадиендерді қалай бөліп алады? Ұсынылған әдебиеттер: Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. – Алматы.: Бастау, 2007. 61-71 б. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа. –М.: Химия, 2001. с.89. жүктеу/скачать 3,94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|