Лекциялардың қысқаша мазмұны
Модуль 1 – Мамандыққа кіріспе
Лекция 1 – Пәннің мақсаттары мен міндеттері. Пәннің әдістері. Органикалық заттардың химиялық технологиясын жіктеу. Негізгі органикалық синтездің шикізат базасы. 1 сағат
Мақсаты: Негізгі органикалық синтездің химиялық технологиясының теориялық негіздерін зерттеу
Ең маңызды органикалық заттар мен материалдарды өндірудің заманауи технологиялары өндірістің барлық кезеңдерінде болатын химиялық процестерді терең білуді талап етеді. Табысты өндірістік процестерді қамтамасыз ету үшін болашақ химик-технолог органикалық заттардың және материалдардың технологиясы саласындағы терең білімге мұқтаж.
Бұл курс мемлекеттік жоғары оқу орындарында химиялық және технологиялық профильдегі міндетті пән болып табылады, өйткені ол ұлттық экономика мен медицина саласының негізін құрайды. Бұл курс мұнайхимиялық синтез, фармацевтикалық және ауыл шаруашылығы өнімдерін, талшықтар, пленка мен пластмассадан жасалған бұйымдарды өндіруде, бояғыштарды, жарылғыштарды өндіруді бірқатар дамыту үшін теориялық негіз болып табылады. Бұл курстың мақсаты - органикалық заттардың және материалдардың химиясы және технологиясы негіздерін, химия өнеркәсібінің ең маңызды салаларының теориялық негізі ретінде оның маңыздылығы мен рөлін көрсету.
Органикалық синтез технологиясын оқытудың мақсаты - материалдық органикалық заттар мен материалдар өндіретін негізгі технологиялық схемалары туралы ақпарат беру, экономика және өмірде оларды пайдалану; болашақ өндірісте практикалық жұмыс дағдыларын үйрету болып табылады.
Өнеркәсіптік органикалық химия шикізаты көмірсутектер (мұнай, газ), көмір, өсімдік және жануарлар шикізаты болып табылады.
Шикізат өңдеу технологиясы өнеркәсіптік органикалық химия сұйық, газ тәрізді және қатты отынға, сондай-ақ табиғи шикізат өңдеу технологиясы деп бөлінеді.
Мұнайхимиялық синтез өндіру үшін өнеркәсіптік органикалық химия негізгі (ауыр) органикалық синтез және ұсақ органикалық синтез бөлінеді.
Мұнай-химия өндірісі және негізгі органикалық синтез өнеркәсібі химия өндірісінің маңызды салалары болып табылады.
Органикалық синтез үшін әдетте түрлі органикалық синтетикалық өнімдер өндіру кіреді.
Модуль 2 - Мұнай-химиялық синтез
Дәріс 2 - Сұйық отынды өңдеу. Мұнай өңдеудің бас схемасы. Мұнай өнімдерін тазалау. Мұнай қалдықтарын кокстеу. Газ тәрізді отынды қайта өңдеу. Мұнай газдарын өңдеу. Қатты отынды өңдеу. Кокстелетін көмір. Қатты отынды газдандыру. Қатты отынның гидрогенациясы. 1 сағат
Мақсаты: сұйық, газ тәріздес және қатты отынды қайта өңдеудің теориялық негіздерін оқып үйрену
Мұнай өңдеудің бас схемасы. Жалпы алғанда, мұнай өнімдерін өңдеу, оны дайындау, сондай-ақ біріншілік және екіншілік өңдеу процестері қамтиды
Мұнай дайындау механикалық қоспалардан, ерітілген тұздардан, судан тазарту және құрам тұрақтылықты сақтаудан тұрады. Бұл операциялар тікелей мұнай кен орындарында да, мұнай өңдеу зауыттарында да жүзеге асырылады.
Мұнайды біріншілік оңдеуде көмірсутектердің қоспасы болып табылатын жекелеген фракциялар (дистилляттар) бөлінеді. Біріншілік өңдеу физикалық процесс болып табылады және мұнай қосылыстарындағы химиялық табиғат пен құрылымға әсер етпейді. Біріншілік процестердің ең маңыздысы - тікелей мұнай айдау.
Атмосфералық қондырғыларда тікелей айдау өнімдері мотор отыны (бензин, авиациялық керосин), дизель отыны және қалған мазут майы болып табылады. Атмосфералық-вакуумдық қондырғыларда - бензин, керосин, дизель отыны, мазут, майлаушы май, тар.
Екіншілік мұнайды қайта өңдеу мұнай өнімдері құрамындағы көмірсутектердің жойқын түрлендірулерімен бірге химиялық процесстерді қамтиды. Мұнай өңдеудің екіншілік процестері әртүрлі. Олар : өңделген шикізат күйінде - сұйық-фаза және газфазалық процестер, ағын-термиялық және каталитикалық процестер шарттарына сәйкес; тағайындау бойынша - крекинг, реформинг, алкилдеу, полимерлеу, изомерлеу.
Қатты отынның (немесе құрғақ дистилляция) пиролизі - ауасыз қатты отынды қыздыру процесі. Процесс шарттарына және қосалқы өнімдердің сипатына байланысты, төмен температуралы пиролиз (500-580 ° C кезінде жартылай кокстелетін) (жасанды сұйықтықты (тар, жартылай кокс) және газ тәріздес отынды алу үшін) және жоғары температуралы пиролиз (900-1200 ° C C), (кокс, жанғыш газдар мен химия өнеркәсібі үшін шикізат алу үшін) деп бөлінеді.
Қатты отынның гидрогенизациясы (гидрлеу) 20-70 МПа сутегі қысымымен 400-560 ° С температурасында болатын жойғыш каталитикалық процесс болып табылады. Гидрогенизация әдісі өмірді құрғақ дистилдендіруге қарағанда шикі мұнайдың 75% -ын алуды қамтамасыз етеді.
Қатты отынды газдандыру - жанармайдың органикалық бөлігін
жанғыш газдарға оксиданттарға ұшыратып түрлендіру үдерісі.
Дәріс 3 - қаныққан көмірсутектерді өндіру (алкандар мен нафтендер).
Мұнай дистилляттарынан көмірсутектерді бөлу. Табиғи және өнеркәсіптік газдардан көмірсутектерді алу. Жоғары қаныққан көмірсутектер өндірісі. 1 сағат
Мақсаты: алкандарды оқшаулаудың технологиялық схемалары
Төменгі парафиндерді ректификация әдісі арқылы бөлу
Еріткіштің бөлінетін сұйықтыққа қарағанда жоғары тығыздығына ие болған және жеңіл компоненттерінде өте аз еритін жағдайларда экстракция схемасы.
Дәріс 4 - Төменгі алкендердің және алкиндердің өндірісі. Этиленді пиролиз өндірісі. Мұнай фракцияларын деструктивті өңдеу әдісімен пропилен мен бутиленді өндіру. Ацетиленді өндіру 1 сағат
Мақсаты: Алкендердің өндірісіндегі технологиялық схемалар
99,9% этиленді өндіруге арналған ағын схемалары.
Дәріс 5 - Конденсацияланған диеннің өндірісі. Бутадиен-1,3 өндірісінің диаграммалары. Изопрен өндірісінің схемалары. 1 сағат
Мақсаты: Алка-1,3-диенді дайындауға арналған технологиялық схемалар
Houdry қондырғысының технологиялық схемасы.
Химиялық схема, бутадиен-1,3
+ H O, Hg2+ KOH
H C C H CH3-CHO 3 2
OH
H2, Cu-CrSiO2
CH3-CH-CH2-CH2OH OH
Na3PO4 H3PO4
CH2=CH-CH=CH2
2 C H OH ZnO - Al2O3
CH =CH-CH=CH
+ 2 H O + H
2 5 3700 2
2 2 2
- H2
CH2=CH-CH2CH3
-H2
CH =CH-CH=CH
CH3-CH2-CH2-CH3
2 2
CH -CH=CH-CH
3 3
Дәріс 6 - Хош иісті көмірсутектерді өндіру. Бензол, толуол, ксилол, нафталин үшін шикізат және өндіру схемалары. 1 сағат
Мақсаты: Бензинді өндірудің технологиялық схемалары
Диетиленгликолмен (Udex процесі) экстракция арқылы жанармай платформа өнімдерінен хош иісті көмірсутектерді бөлуге арналған қондырғының технологиялық схемасы.
Каталитикалық риформинг тотықты катализаторларда (MoO3 + A12O3), гидроформинг деп аталатын, немесе метал катализаторларында (алюминий платинадағы) жүзеге асырылады. Бензолдың, әсіресе оның гомологтарының ең көп өнімділігі платформа арқылы алынады. Шикізат ретінде 65-200 ° C қайнау температурасы бар кең бензин фракциялары қолданылады.
Хош иісті көмірсутектер негізінен алты мүшелі нафтенді дегидрированием және бензол мен оның гомологтарына айналатын алты мүшеліктен тұратын бес элементті нафтенді изомерлеу арқылы жасалады. Сонымен қатар, n-парафиндердің дегидроциклизациясы да орын алады
Дәріс 7 - Оксосинтез технологиялары. 1 сағат
Мақсаты: Оксосинтездің технологиялық схемалары
Көміртегі тотығы мен сутегімен негізделген кесте синтезі
Қатынас СО : Н2
Катализатор және активатор
Темпера- тура, 0С
Қысым, ат
Синтез өнімдері
1:3
Ni, Th02, MgO
250-500
1
метан
1:1 немесе 1:2
Fe, Co, Ni, ThO2, MgO, A12O3, K20
150-350
1-30
Парафин және олефин
1:1
ThO2, ZnO, A12O3, K20
400-500
100 -
1000
Газ және сұйық парафиндер және жоғары тармақталған олефиндер
құрылымы
1:1 немесе 1:2
Ru
150-250
100-
1000
Жоғарымолекулалық парафиндер
1:1 немесе1:2
Ru
150-250
100-
1000
Жоғарымолекулалық парафиндер
1:1
Cr2O3, ThO2
475-500
30
Ароматты көмірсутектер
1:2
ZnO, Cu, СгО3,
MnO
200-400
100-
1000
Метанол
1:2
ZnO, Cu, Cr2O3,
MnO, K2O
300-450
100-400
Метанол және жоғары спирттер
1:1,5 -
1:2дейін
Fe, K20
400-450
100-150
Алифаттық спирттер, альдегидтер,
кетондар, эфирлер,
органикалық қышқылдар және т.б. (синтол)
Модуль -3. Негізгі органикалық синтез
Лекция 8. Галогендік туындылар өндірісі. Метилхлоридті, метиленхлоридті, хлороформды және көміртек тетрахлоридін өндіру.
Мақсаты: Галогендік туындыларды өндірудің технологиялық схемалары
Метанды тікелей хлорлау арқылы кез-келген жеке хлорлы туынды алу мүмкін емес; әрдайым барлық төрт хлорланған туындылардың қоспасы алынады: метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ және көміртек тетрахлориді.
Метанның толық хлорлануымен, жылуды тиімді жою қиын. Сондықтан, кезеңді хлорлау қолданылады. Біріншіден, хлорлы хлорид немесе метилхлорид термалды хлорлау арқылы алынады, содан кейін бұл өнімдер хлороформ және көміртек тетрахлоридіне фотохимиялық хлорланеді.
Хлорометандарды кезең-кезеңмен өндіру схемасы
Дәріс 9. Спирттер өндірісі. C1-C4 спиртінің шикізаты мен өндіру схемалары.
Мақсаты: Спирттер өндіру технологиялық схемалары
CARBON OXIDE ЖӘНЕ АВИАЦИЯЛЫҚ АЛҚОЛДЫҢ ӨНДІРІСІ
HYDROGEN алғаш рет 1921 жылы Патарда жасалды. КСРО-да алғаш рет 1933 жылы жүргізілді. Метил спирті реакция арқылы қалыптасады
CO + 2H2 CH3OH H=-26,5 ккал
lg K 27000 3,5 lg T 3,6 4,57T
K pCH3OH
p CO p 2
Схема синтеза метилового спирта из окиси углерода и водорода
1 – компрессор; 2-газ салқындатқыш; 3- су сепараторлары; 4 - скруббер; 5 - жоғары қысымды жылу алмастырғыш; 6 - синтездеу бағандары; 7 - тоңазытқыш конденсатор; 8 - сепаратор; 9 - мотор-сорғы-турбиналық қондырғы; 10 - шикі спирт жинау; 11-айналым компрессоры; Жаңа және айналымды газдың 12 араластырғышы; 13 көмір сүзгісі
Дәріс 10. Эпоксидтер мен полихидриді спирттер өндірісі. Этиленді және пропиленді тотықтыру арқылы этилен оксиді мен пропилен тотығын өндіру.
Мақсаты: Пропилен оксиді мен этиленді өндірудің технологиялық схемалары
Этилен тотығу реакциясы
CH2=CH2 + 0,5O2
H=-28 ккал
O
Этиленді этилен тотығына тотығуға арналған жалғыз өнеркәсіптік катализатор - түрлі модификацияларда қолданылатын күміс катализаторы. Күміс катализатор активаторларды (BaO және т.б.) қамтуы мүмкін. Тасымалдаушылар ретінде алюминий, корунд, силикагель, отқа төзімді кірпіш қолданылуы мүмкін.
Процесс жоғары қысым кезінде 200-300 ° С температура диапазонында жүзеге асырылады, псевдоожиженный катализатордың төсегінде этилен тотығын өндіру зауытының схемасы.
Псевдоожиженный қабат реакторындағы этиленоксидті өндіру схемасы
катализатор
1- компрессорлар; 2-негізгі реактор; 3. - тоңазытқыштар; 4 - негізгі абсорбер; 5
- қосымша реактор; 6 - қосымша сіңіргіш; 7-жылыту қазандығы; 8-ші
- дезорбер; 9 - ішінара конденсаторлар; 10, 11 - дистилляциялық колонкалар.
Дәріс 11. Альдегид пен кетон өндірісі. Формальдегид, ацетальдегид пен ацетонның тотығу өндірісінің схемалары.
Мақсаты: альдегидтерді өндірудің технологиялық схемалары
Дәріс 12. Карбон қышқылдарының, ангидридтердің және эфирлердің өндірісі. Сірке қышқылын өндірудің өнеркәсіптік әдістері. Фталикалық ангидридті өндірудің өнеркәсіптік әдістері.
Мақсаты: қышқылдар мен ангидридтерді өндірудің технологиялық схемалары
Н-бутанның сірке қышқылына сұйық фазалық тотығуының технологиялық схемасы
Дәріс 13. Нитро туындыларының өндірісі. Нитробензол мен динитобензол өндірісі. Тринитротолуен өндірісі.
Мақсаты: Нитро қосындыларын өндірудің химиялық схемалары
Түйінді сөздер: электрофильді алмастыру, азықтандыру қоспасы, нитромасса
Н2О
N2 CO, CO
Нитропарафин
Сурет. 21. Пропанды нитраттаудың технологиялық схемасы:
1 - жылытқыш; 2 - реактор; 3 - тоңазытқыш; 4 - абсорбер; 5 - жылу алмастырғыш;
6 - тастау бағаны; 7 - конденсатор; 8 - сепаратор;
9 - айдау колониясы; 10 - қазандық
Дәріс 14. Алифаттық аминдерді өндіру. Алифаттық және ароматты аминдер өндірісі
Мақсаты: Алифаттық және ароматты аминдерді өндірудің химиялық схемалары
Метил спирті мен аммиактан метиламин алудың принципиалды схемасы
Дәріс 15. Күкірт қосылыстарын өндіру. Бензолсульфон қышқылын өндіру. Жуғыш құралдарды өндіру.
Мақсаты: Күкірт қосылыстарын өндірудің химиялық схемалары
Түйінді сөздер: Бастапқы алкилсульфаттар, Бенценнің сульфирленуі
1,4, 6,7 - өлшеу нүктелері; 2-абсорбер; 3 желдеткіш; 5 - реактор-күкіртқыш; 8 - бейтараптандырғыш; 9 - алкоголь сыйымдылығы; 10-ы сілтілі; 11 - контейнер; 12 - күкірт қышқылының сыйымдылығы
Біріншілік алкилсульфат алудың технологиялық схемасы
1 - электр жетегі бар турбиналық араластырғыш; 2 - көпіршігі; 3 - күкіртті заттардың буларының жеткізілуіне арналған құбыр; 4 - су буының және күкіртті заттардың ағуы үшін одақ; 5 - лақтыруға арналған құбыр.
Сурет 14 – Буда сульфирлеу реактор сызбасы