Курсовая: Алкилирование фенола олефинами - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Алкилирование фенола олефинами

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 650 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Федеральное агентство по образованию. Государственное образовательное учреждение высшего профессионально го образования. Самарский государственный технический университет. Кафедра: «Технология органического и нефтехимического синтеза» Курсовой проект по дисциплине: «Теория химических про цессов органического синтеза» Алкилирование фенола оле финами Руководитель: доцент, к. х. н. Нестерова Т.Н. Самара 2006 г. 1. Термодинамический анализ При анализе процесса алкилирования фенола олефинами необходимо, прежд е всего, определить какие вещества будут образовываться. В молекуле фено ла существует два реакционных центра: ароматическое кольцо и гидроксил ьная группа. При взаимодействии алкена с ОН- группой образуются простые эфиры, которые легко могут перегруппировываться в алкилфенолы. Установ лено, что алкилфенолы преимущественно образуются путем прямого алкили рования в ядро. Рассмотрим влияние гидроксильной группы в молекуле фено ла на ароматическое кольцо. Заместитель характеризуется большим полож ительным эффектом сопряжения по сравнению с отрицательным индуктивным эффектом. Он сильно активирует орто- и пара- положения, поэтому 3-алкилфен олы будут находиться в продуктах в очень малых количествах. Процесс може т пойти и дальше с образованием моно-, ди- и триалкилфенолов. Т.к. нас интере суют моно- замещенные фенолы то необходимо проводить процесс при неболь шом избытке фенола. Процесс идет через образование из алкена промежуточного карбкатиона, который является легко изомеризующ ейся и активной частицей. Возможно следующее: позиционная и структурная изомеризация, реакция крекинга, взаимодействие с ненасыщенными углево дородами, олигомеризация. Реакция изомеризации как правило опережает в се прочие превращения, поэтому при алкилировании - олефинами получаем всевозможные изомеры. В условиях от носительно нежестких протекают реакции только позиционной изомеризац ии. Учитывая выше сказанное, отберем вещества, которые ве роятнее всего будут находиться в равновесной смеси: (a)- 2-(2-гидроксифенил)тетрадекан; (b)- 3-(2-гидроксифенил)тетрадекан; (c)- 4-(2-гидроксифенил)тетрадекан; (d)- 5-(2-гидроксифенил)тетрадекан; (i)- 6-(2-гидроксифенил)тетрадекан; (f)- 7-(2-гидроксифенил)тетрадекан; (g)- 2-(4-гидроксифенил)тетрадекан; (h)- 3-(4-гидроксифенил)тетрадекан; (m)- 4-(4-гидроксифенил)тетрадекан; (n)- 5-(4-гидроксифенил)тетрадекан; (o)- 6-(4-гидроксифенил)тетрадекан; (p)- 7-(4-гидроксифенил)тетрадекан. Выберем (n-1) независимых реакций, где n-количество образовавшихся компонен тов: a b; b c; c d; d i; i f; a g; g h; h m; m n; n o; o p; Запишем константы скоростей реакции: Kx a = ; Kx b = ; Kx c = ; Kx d = ; Kx i = ; Kx g = ; Kx h = ; Kx m = ; Kx n = ; Kx o = ; Kx p = . Выразим концентрацию каждого компонента через конст анты реакций и концентрацию компонента g: = ; = ; = ; = ; = ; = ; = ; = ; = ; = ; = Для систем подчиняющихся закону Рауля можно записать д ля : = = = = В свою очередь: = - = В термодинамическом анализе для расчета констант ре акций необходимы точные данные энтальпии, энтропии, а если процесс идет в жидкой фазе, то критические параметры для расчета давления насыщенног о пара, желательно, если это будут экспериментальные данные. Энтальпии и энтропии. Метод Бенсона не даст в нашем случ ае точные значения. Для примера рассмотрим 2-(4-гидроксифенил)тетрадекан и 3-(4-гидроксифенил)тетрадекан. У этих веществ будут одинаковые вклады : Cb-(O)-1; Cb-(H)-4; Cb-(C)-1; O-(H,Cb)-1; CH-(2C,Cb)-1; CH 2 -(2C)-11; CH 3 -(C)-2. Поэтому =0 и =0. Исключение составит реакция (a) (g). =-9,9 кДж/моль за счет орто- взаимодействия в молекуле (a); =-Rln2 кДж/(моль·K) за счет вращения ароматического ядра в молекуле (g). Давления насыщенного пара. Используя метод Лидерсена и ли Джобака можно рассчитать критические параметры, а потом и . Но вклады для всех веществ одинаковы, поэтому критические параметры равны, следовате льно, равны, их можн о не учитывать, = . Давление не оказывает влияние на реакцию. Применение ра збавителя скажется отрицательно на скорости реакции. Зависимость константы скорости реакции от температу ры. Kx a Kx b Kx c Kx d Kx i Kx g Kx h Kx m Kx n Kx o 298 1 1 1 1 1 27,23829 1 1 1 1 350 1 1 1 1 1 15,03934 1 1 1 1 400 1 1 1 1 1 9,827575 1 1 1 1 450 1 1 1 1 1 7,058733 1 1 1 1 500 1 1 1 1 1 5,416903 1 1 1 1 600 1 1 1 1 1 3,641561 1 1 1 1 700 1 1 1 1 1 2,742201 1 1 1 1 800 1 1 1 1 1 2,216706 1 1 1 1 900 1 1 1 1 1 1,878661 1 1 1 1 1000 1 1 1 1 1 1,645737 1 1 1 1 Сумма мольных долей всех компонентов равна 0,95, т.к. реакцию проводим в избы тке фенола. Зависимость мольной доли компонентов от температуры. Т, К N a b c d i f g h m n o p 298 0,95 0,0056 0,0056 0,0056 0,0056 0,0056 0,0056 0,1527 0,1527 0,1527 0,1527 0,1527 0,1527 350 0,95 0,0099 0,0099 0,0099 0,0099 0,0099 0,0099 0,1485 0,1485 0,1485 0,1485 0,1485 0,1485 400 0,95 0,0146 0,0146 0,0146 0,0146 0,0146 0,0146 0,1437 0,1437 0,1437 0,1437 0,1437 0,1437 450 0,95 0,0196 0,0196 0,0196 0,0196 0,0196 0,0196 0,1387 0,1387 0,1387 0,1387 0,1387 0,1387 500 0,95 0,0247 0,0247 0,0247 0,0247 0,0247 0,0247 0,1337 0,1337 0,1337 0,1337 0,1337 0,1337 600 0,95 0,0341 0,0341 0,0341 0,0341 0,0341 0,0341 0,1242 0,1242 0,1242 0,1242 0,1242 0,1242 700 0,95 0,0423 0,0423 0,0423 0,0423 0,0423 0,0423 0,1160 0,1160 0,1160 0,1160 0,1160 0,1160 800 0,96 0,0497 0,0497 0,0497 0,0497 0,0497 0,0497 0,1103 0,1103 0,1103 0,1103 0,1103 0,1103 900 0,95 0,0550 0,0550 0,0550 0,0550 0,0550 0,0550 0,1033 0,1033 0,1033 0,1033 0,1033 0,1033 1000 0,95 0,0598 0,0598 0,0598 0,0598 0,0598 0,0598 0,0985 0,0985 0,0985 0,0985 0,0985 0,0985 Строим график зависимости «мольная доля – температура» для двух веществ (g) и (a), т.к. параалкилфенолы сольются в одну линию, тоже самое произойдет и с ортоалкилфенолами. Из графика видно , что при увеличении температуры мольная доля параалкилфенолов уменьшается . Поэтому процесс следует вести при невысоких температурах . Как правило, параалкилфенолы используется как проме жуточный продукт для синтеза неионогенных поверхностно-активных вещес тв путем их оксиэтилирования: Чтобы получить продукты с лучшей биохимической разлагаемостью необход им алкил с менее разветвленной цепью. 2. Адиа батический перепад температур в реакторе (есть ошибка в расчетах энтальпии алкилфенола, реакция экзотермическая) Рассчитаем тепловой эффект реакции и температуру смеси в конце реакции в адиабатическом реакторе. Предположим, что при алкилировании фенола те традеценом-1 образуется 7-(4’ -гидроксифенил)тетрадекан. Количества тепла входящее в реактор складывается из тепла вносимого с ф енолом и олефином. Расход фенола 1,1 моль/час, расход олефина 1 моль/час. Q вх = = = = 141911,6 (Дж/час) Необходимо найти температуру выходящей смеси из реакт ора, для этого нужно знать температуру входящей смеси. После смешения фе нола и олефина их средняя температура будет равна T вх,с р . Таким образом Q вх ра вно: Q вх = Используя программу Microsoft Excel и функцию «подбор параметров» , а так же определенные ранее зависимости теплоемкости от температуры и количество тепла входящего в реактор найдем T вх,ср. T вх,ср = 315,13 К, при этом = 110,45 (Дж/моль), = 328,84(Дж/моль). Энтальпия реакции из следствия закона Гесса равна: = - = = - ( + ) = -229297 + (98386,5 + 227532) = 96621,5 (Дж/моль) Реакция эндотермическая, протекает с уменьшением ко личества тепла во всей системе. Предположим что степень конверсии олефина 100%. Количество тепла, выходящее со смесью из предконтактной зоны равно: Q вых = Q вх - Q реакции Q вых = 141911,6 - 96621,5 = 45290,1 (Дж/час) Так же количества тепла выходящее со смесью можно рассч итать через T вых,ср. Q вых = Таким образом T вых,ср =171,26 К. 3. Кинетика процесса Механизм реакции: 1. Происходит протонирование олефина с образованием карбкатиона: 2. Образуется -комплекс: 3. Образуется -комплекс. Данная стадия является лимитирующей. 4. Отрыв протона от ароматического ядра: Отделившийся протон может взаимодействовать с олефином, и процесс пойд ет заново или с катализатором, тогда реакция прекратиться. В качестве катализаторов – протонных кислот – в промы шленности чаще всего применяют серную кислоту. Она является наиболее ак тивной среди других доступных и дешевых кислот, но в то же время катализи рует и побочные реакции, приводя дополнительно к сульфированию фенола и сульфированию олефина и образуя фенолсульфокислоты HOC 6 H 4 SO 2 OH и моноалкилсульфаты ROSO 2 OH, которые также участвуют в катализе процесса. С серной кислотой алкилирование н-олифинами происходит при 100-120 є С. Другим катализатором, не вызывающим побочных реакций сульфирования и более мягким по своему действию, является п-толуолсульф окислота CH 3 C 6 H 4 SO 2 OH. Однако она имеет меньшую активность и большую стоимость, чем H 2 SO 4 . С этими катализаторами алкилирование фенола протека ет как гомогенная реакция по следующему уравнению: = Из уравнения видно, что при увеличении концентрации одн ого из веществ скорость реакции линейно возрастет. В производстве работ ают при сравнительно небольшом избытке фенола по отношению к олефину и д аже при их эквимольном количестве. Если в качестве катализатора берут H 2 SO 4 , то она применяется в количестве 3-10%(масс.). Увеличение температуры положител ьно скажется на скорости реакции, т.к. процесс эндотермический. 4. Технология процесса Для алкилирования фенолов применяют периодический про цесс. Реакцию проводят в аппарате с мешалкой и рубашкой для обогрева пар ом или охлаждения водой. В него загружают фенол и катализатор, нагревают их до 90 є С, после чего при переме шивании и охлаждении подают жидкий тетрадецен-1 при температуре 25 є С(температура плавления -12,7 є С). Делают именно так потому что, есл и загрузить сначала катализатор с олефином, то там могут пойти реакции о лиго- и полимеризации. Во второй половине реакции, наоборот, необходимо п одогревать реакционную массу. Общая продолжительность операции состав ляет 2-4 часа. После этого реакционную массу нейтрализуют в смесителе 5%-ной щелочью, взятой в эквивалентном количестве к кислоте-катализатору, нагр евая смесь острым паром. Нейтрализованный органический слой сырых алки лфенолов отделяют от водяного раствора солей и направляют на вакуум пер егонку, когда отгоняется вода, остатки олефина и не превращенный фенол. Задание №1 При окислительном аммонолизе пропилена получена реакц ионная масса следующего состава (% масс.): - пропилен – 18,94, нитрил акриловой кислоты – 54,85, ацетонитрил – 13,00, ацетальдегид – 1,15, пропионовый альдегид – 5,07, синильная кислота – 4,99, формальдегид – 0,80, СО 2 – 1,20. Вычислить степень конверсии реагентов, селективность п роцесса по каждому из продуктов реакции в расчете на каждый реагент и вы ход на пропущенное сырье каждого из продуктов реакции в расчете на один реагент. Решение: наиболее вероятная схема превращений при ок ислительном аммонолизе: Составим таблицу распределения мол . долей исх . вещества : Компонент % масс. М G Кол-во мол. исх. в-ва пропилен аммиак кислор од пропилен 18.94 42.08 0.4501 b 1 = 0.4501 0 0 акрилонитрил 54.85 53.06 1.0337 b 2 =1.0337 d 1 =1.0337 0 ацетонит рил 13.00 41.05 0.3167 b 3 =0.3167 d 2 =0.3167 0 ацетальдеги д 1.15 44.05 0.0261 b 4 =0.0261 0 e 1 =0.0261 пропионовый альдегид 5.07 58.08 0.0873 b 5 =0.0873 0 e 2 = 0.0873 синильна я кислота 4.99 27.03 0.1846 b 6 =0.1846 d 3 =0.1846 формальдегид 0.80 30.03 0.0266 b 7 =0.0266 0 e 3 = 0.0266 уг лекислый газ 1.20 44.01 0.0273 b 8 =0.0273 0 e 4 = 0.0273 Степень конверсии пропиле на определяется по формуле: Степень конверсии аммиака : и кислорода . Селективность по пропилену рассчитывается по формуле: , по амм иаку: , по кислороду: . Результаты рас четов приведены в табл. 1. Таблица 1 Компонент Селективность по пр опилену по аммиаку по О 2 акрилонитрил 0.6072 0.6734 0 ацетонитрил 0.1860 0.2063 0 ацетальдегид 0.0153 0 0.1560 пропионо вый альдегид 0.0513 0 0.5218 синильная кислота 0.1085 0.1203 0 формальд егид 0.0157 0 0.1592 уг лекислый газ 0.0160 0 0.1630 Проверка: , . Выход на пропущенное сырье в расчете на пропилен рассчи тывается по формуле: . Результаты представлены в табл. 2: Таблица 2 Компонент з i акрилонитрил 0.4802 ацетонитрил 0.1471 ацетальдегид 0.0121 пропионовый альдегид 0.0406 синильная кислота 0.0858 формальдегид 0.0124 углекислый газ 0.0127 Зада ние 2. Для изомеризации н-пентана в изопентан вычислить перепад температур в з оне реакции при адиабатическом ведении процесса. Процесс протекает при давлении 1 атм. В реактор подается 10 т/час н-пентана при 650К и 25 молей водорода на 1 моль пентана при 900К. Степень конверсии н-пентана 10, 20, 50, 70%. Селективность п роцесса 100%. Потери тепла в окружающую среду составляют 3% от прихода тепла в реактор. Провести графическую и аналитическую зависимости адиабатиче ского перепада температур от степени конверсии н-пентана. Аргументиров ать технологические приемы, используемые при осуществлении промышленн ой изомеризации углеводородов. Решение: Схема реакции представлена на рис. 1: Рис . 1. Изомеризация н - пен тана . Схема реактора представлена на рис. 2. Рис . 2. Схема теплового баланса ре актора . Тепло, входящее в реактор, определяется по формуле: , (1) здесь: , , - опред елено для Т = 650К из полиномного уравнения, полученного по табличным данны м; определено для Т вх из по линомного уравнения для С р н-пентана с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»; - для 900К определ ено по табличным данным; - опре делено для Т вх из полиномного уравнен ия для С р воды с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»; , , С помощью функц ии «Поиск решения» программы « Microsoft Excel» методом наименьших квадратов определено з начение Т вх = 685К. Энтальпия реакции при данной Т вх : Теплота реакции определяется величиной энтальпии реакции , массового расхода реагента , степенью конверсии реагента . Рассмотрим пример, когда степень конверсии . , Согласно уравнению теплового баланса: . Здесь: , - определено для Т вых из поли номного уравнения с помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»; , - определено для Т вых из полиномн ого уравнения для С р н-пентана с помощь ю функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel»; , - определено дл я Т вых из полиномного уравнения для С р и-пентана с помощью функции «Поиск ре шения» программы «Microsoft Excel»; С помощью функции «Поиск решения» программы «Microsoft Excel» мет одом наименьших квадратов определено значение Т вых = 687К. Аналогично определяем значения Т вых для различных значений степени конверсии. Полученные з начения представлены в таблице 3. Таблица 3 б Т вых 0,1 662 0,2 663 0,5 667 0,7 669 Графическая зависимость перепада температур на входе и выходе от степе ни конверсии представлена на рисунке 3. Рис . 3. Зависимость адиабатического перепада температур от степени конверсии . При увеличении степени конверсии перепад температур в зоне реакции лин ейно уменьшается.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Ливанов назначен специальным представителем президента по экономическим связям с Украиной. Давно пора. Образование закопал, пусть Украину закапывает.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по химии "Алкилирование фенола олефинами", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru