Акрилонитрил және полиакрилонитрил: өндіріс технологиясы, қасиеттері және қолданылуы

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Акрилонитрил - CH ₂ =CH-C≡N акрил қышқылының нитрилі. Кейбір синтектикалық каучуктерді алуда кеңінен қолданылады. Акрилонитрилді полиакрилонитрилге полимерлеу арқылы кейін ары қарай өру арқылы синтетикалық талшықтар алады, мысалы, нитрон немесе модакрил талшығы.

&Acy;&kcy;&rcy;&icy;&lcy;&ocy;&ncy;&icy;&tcy;&rcy;&icy;&lcy;

Негізгі қасиеттері

Түссіз сұйықтық, иісі миндаль немесе шие сүйектерінің иісіне ұқсас, суда ериді. Булары ауадан ауыр. Қатты улы заттар категориясына жатады.

Химиялық формуласы: C ₃ H ₃ N

Физикалық қасиеттері

Молярлық массасы: 53, 06 г/моль

Тығыздық: 0, 8064 г/см³

Термиялық қасеттері

Балқу температурасы: -84 °C

Қайнау температурасы: 77 °C

Оптикалық қасиеттері

Сыну көрсеткіші: 1, 3914

Алу жолдары

Акрилонитрил алғаш рет 1893 жылы этиленциангидриннің фосфор оксидімен дегидратациясы арқылы алынған:

$\mathsf{HOCH_2CH_2CN \rightarrow CH_2\text{=}CH\text{-}CN}$

Бірінші өндірістік әдісі: этилен тотығын циан қышқылымен әрекеттестіру арқылы алған:

$\mathsf{C_2H_4O + HCN \rightarrow HOCH_2CH_2CN \rightarrow CH_2\text{=}CH\text{-}CN + H_2O}$

Оның өндірістік қолданылуы 1930 жылы химиялық әсерлерге тұрақты каучук алынғаннан кейін басталды.

1940 жылдары синтездеудің басқа әдісі қолданыла бастады. Ацетиленнің циан қышқылымен әрекеттесуінен акрилонитрил алынатын болды.

$\mathsf{HC\equiv CH + HCN \rightarrow CH_2\text{=}CH\text{-}CN}$

1960 жылдардан бастап тағы бір әдіс пайда болды. Ол катализатор қатысында жүретін болды. Катализатор: висмуттың фосфомолибдаты.

$\mathsf{CH_2\text{=}CH\text{-}CH_3 + NH_3 + 1,5O_2 \rightarrow CH_2\text{=}CH\text{-}CN}$

Бұл процесс пропиленнің тотықтыратын аммонолизі деп аталады. Катализаторлары: бастапқыда висмут молибдатының негізіндегі (Вi ₂ О ₃ : МоО ₃ = 1 : 2) катализатор (промотор ретінде кейін P ₂ O ₅ қосты: висмут-фосфор-молибденді катализатор) ; сонымен қатар висмуттың ванадий-молибдаты және оксидті уран-сурьмя катализаторлары жақсы нәтиже береді. Процесс стационарлы жағдайда (қозғалмайтын) 2-4 сек жүреді және жылжымалы болса 10-20 сек катализатор қабатында (жалғансұйылған) жүреді. Әлемнің акрилонитрил өндірісінің 95%-ы пропиленнің тотықтыратын аммонолиз процесі арқылы жүреді.

Пропиленнің тотықтыратын аммонолиз процесінің қосымша өнімдері: HCN, СН ₃ СN, НСНО шамалы мөлшері және СН ₃ СНО, сонымен СО ₂ .

Әртүрлі қондырғыларда HCN мен ацетонитрилдің шығымы 1 т акрилонитрил алғанда сәйкесінше 50-100 және 25-100 кг болады. 1 т акрилонитрил алу үшін 0, 96 т пропилен жұмсалады.

Акрилонитрил өндірісінің технологиялық сызба-нұсқасы

1, 2 - буландырғыштар; 3 - реактор; 4 - котел-утилизатор;

5, 6 - абсорберлер; 7 - холодильник; 8 - жылуалмастырғыш;

9 - буландыру колоннасы; 10, 15 - ректификациалық колонналар;

11 - экстрактивті дистилляция колоннасы; 12, 14 - сепараторлар;

13 - азеотропты кептіру колоннасы

Сұйық аммиак пен пропилендік фракция 1, 2-буландырғыштарда этиленгликольдің сумен қоспасы арқылы буланады. Осы кезде қоспа төмен температураға дейін суытылады.

Газтәрәзді аммиак, пропилендік фракция және ауа 3-реакторға катализатормен бірге жіберіледі. Реактор қайнаған сулы конденсатпен суытылады. Ыстық газдар реактордан шығарда 4-котел-утилизатор арқылы өтеді.

Жартылай суытылған реакционды газдарды алдымен 5-абсорберде күкірт қышқылы бар аммиак сульфатының ерітіндісінің көмегімен аммиактан тазартады. Одан кейін аммоний сульфатының ерітіндісін буландырып, кристаллизациялайды. 6-абсорбердегі газдан су арқылы акрилонитрилді, көгерткіш қышқылды және ацетонитрилді сіңіреді.

6-абсорбердің төменгі жағындағы өнімдердің сулы ерітіндісін 8-жылуалмастырғышта қыздырып, 9-буландыру колоннасына жібереді. Ол жерде судан көгерткіш қышқылды, акрилонитрил мен ацетонитрилді айдайды. Суды 8-жылуалмастырғыш пен 7-холодильник арқылы 6-абсорберге қайтарады. Ал өнімдер қоспасын бөлуге жібереді.

Көбінесе қоспадан бірінші кезек ұшқыш көгерткіш қышқылды 10-ректификациялық колоннада қайнатқышпен, дефлегматормен үлкен емес вакуумда (улылығы жоғары HCN атмосфераға тарамауы үшін) айдайды. 11-колоннада үшінші компонент ретінде суы бар акрилонитрилдің ұшқыш азеотропты қоспасын айдайды. Содан кейін ерітіндіден ацетонитрилді бөледі. Дистиллятты 12-сеператорда сулы және органикалық қабатқа бөліп, суды 11-колоннаға қайтарады.

Сулы акрилонитрилді қайнатқышпен, дефлегматормен және сулы қабат пен акрилонитрилді қабат бөлінетін 14-сеператормен жабдықталған 13-азеотропты кептіру колоннасында кептіреді. Сулы қабатты 11-колоннаға жібереді, өйткені оның құрамында сұйылтылған акрилонитрил бар. Құрғақ акрилонитрилді 15-колоннада толық ректификацияға ұшырағаннан кейін керекті таза дистиллятты алады. Өнімдерді бөлу сатысында акрилонитрил полимеризацияға ұшырамауы үшін қоспаға ингибитрлар қосады.

Полиакрилонитрилдың мономері - акрилонитрил.

Акрилонитрилдың өте жақсы реакциялық қабілеті циан тобындағы байланыспен қосарланған қос байланыстың болуымен түсіндіріледі.

загруженное (2).jpg

Полиакрилонитрил (-CH ₂ -CH(CN) -) _n - ақ түсті, қиын кристалданатын сызықты полимер.

Алынуы:

Полиакрилонитрилды өндірісте акрилонитрилды периодты немесе үздіксіз схема бойыншагетерогенді(гетерофазалы полимерлену) полимерлеуарқылы алады.
Гетерофазалы периодты полимерленусулы ортада, араластырусыз, тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш иницирлеуші жүйелердің қатысында жүреді. Реакция өздігінен қыздырылу әсерінен 18-40°C температурада жүреді.

Инициаторлар ретінде перманганат - қымыздық қышқылы, персульфат - метабисульфит жүйелері қолданылады. Алынған полиакрилонитрилды сығып, шаяды және 50-60°C температурада кептіреді.

Акрилонитрилдың гомогенді полимерленуін NaCNS, Ca(CNS) ₂ , ZnCl ₂ +CaCl ₂ немесе MgCl ₂ , Mg(ClO ₄ ) ₂ тұздарының сулы ерітінділерінде жүргізуге болады. Инициатор ретінде азодиизомай қышқылының динитрилы алынған NaCNS сулы ерітіндісінің қатысындағы акрилонитрилдың полимерленуін полиакрилонитрил өндірісінде қолданады.

Акрилонитрилдың γ-сәулелер ( ⁶⁰ Co) және рентген сәулелері, сонымен қатар жылдам электрондардың әсерінен радиациялық полимерленуі реакциялық ортаның (сұйық немесе қатты фаза) температурасына қарай радикалды немесе анионды механизм бойынша жүре алады.

Құрылымы және физикалық қасиеттері:

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.