Studlancer net insho, kurs ishi, diplomga buyurtma bering!

1. KU-2-8 kation almashtirgichni ishlab chiqarish usullari

Ion almashinadigan qatronlar ishlab chiqarishning bir necha usullari mavjud:

-birinchi ishlab chiqarish usuli stirol sopolimerini divinilbenzol bilan xlorsulfon kislotasi (HSO3Cl2) bilan sulfoxlorlash, keyinchalik sulfoxloridni suv bilan sovunlash va kation almashinuvchini kislotalardan yumshatilgan suv bilan yuvishga asoslangan.
-kuchli kislota kation almashtirgichlarini ishlab chiqarishning ikkinchi usuli stirol sopolimerining geliy strukturasidagi divinilbenzol bilan dikloroetanda oldingi shishishidan keyin yuqori haroratlarda konsentrlangan sulfat kislota bilan to'g'ridan-to'g'ri sulfonlash usuliga asoslangan. kislotadan tuzsizlangan suv bilan.[3]
To'g'ridan-to'g'ri sulfonlash usuli qo'shimcha ishlov bermasdan, etarlicha yuqori darajadagi tozaligi bilan kation almashinuvchilarini olish va ularni tibbiyot va oziq-ovqat sanoatida qo'llash imkonini beradi.
To'g'ridan-to'g'ri sulfonatsion kation almashtirgichlarni ishlab chiqarish texnologik jarayoni quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:
- xom ashyoni qabul qilish va tayyorlash;
- sopolimerning dikloroetanda shishishi;
- shishgan sopolimerni sulfat kislota bilan sulfonlash;
- sulfomassani tuzsizlangan suv bilan hidratsiya qilish;
- kation almashtirgichni kislotadan yuvish;
- kation almashinuvchini filtrlash;
- tayyor mahsulotlarni qadoqlash va qadoqlash.
To'g'ridan-to'g'ri sulfonlash usuli bilan kation almashinuvchini ishlab chiqarish.
Sulfonlashning asosiy usullari
1. Kislota yoki oleum bilan sulfonlash. Sulfat kislota vitriol (92-93%) yoki monohidrat (98-100%) yog'i shaklida qo'llaniladi.
O zaro almashtirilmagan uglevodorodlar qizdirilganda H2SO4(kons.) bilan sulfonlanadi. O'rinbosar uglevodorodlar bo'lsa, birinchi turdagi -CH3, -OH, -NH2 (galogenlardan tashqari) va ikkinchi turdagi o'rinbosarlar (-SO3H, -CCl3, -NO2, -COOH, -CH) jarayonni osonlashtiradi. =O) - bunga to'sqinlik qiling.
Ikkinchi sulfonik guruhni kiritish jarayoni ikki bosqichda amalga oshiriladi: birinchi navbatda, engil sharoitda, birinchi sulfonik guruh, so'ngra sulfon kislotasini ajratmasdan, ikkinchi sulfonik guruh og'ir sharoitlarda kiritiladi. Ikkinchi turdagi o'rinbosarlarga ega bo'lgan uglevodorodlar oleum bilan sulfonlanadi (25; 60%).
Reaksiya aralashmasining tarkibiy qismlarini qo'shish tartibi boshlang'ich mahsulotning xususiyatlariga va sulfonlanish haroratiga bog'liq.
Ushbu sulfonlash usulining kamchiligi H2SO4 ning yuqori iste'moli hisoblanadi. Kislota qayta tiklanmaydi.
2. Oltingugurt angidrid oleumga qaraganda ko'proq energetik sulfonlashtiruvchi vositadir. Biroq, oltingugurt angidrid bilan sulfonlash, ayniqsa, suyuq erituvchi bo'lmaganda, texnologik jihatdan qiyin. Sulfonik kislota hosil bo'lganda, reaksiya massasi qalinlashadi, issiqlikni olib tashlash qiyinlashadi, mahalliy qizib ketish paydo bo'ladi va sulfat angidridning substrat bilan aloqasi keskin yomonlashadi. Agar haroratning oshishi istalmagan bo'lsa yoki reaktsiya massasining viskozitesini pasayishiga olib kelmasa, jarayonni ikki bosqichda o'tkazish tavsiya etiladi. Birinchidan, ular reaksiya massasi qalinlashguncha sulfat angidrid bug'i bilan sulfonlanadi, so'ngra oleum ta'sirida reaksiya tugallanadi. Bu bir bosqichda oleum bilan sulfonlash bilan solishtirganda sulfonlash vositalarining iste'molini (SO3 bo'yicha) deyarli ikki baravar kamaytirish imkonini beradi.
3. Bug 'fazali tizimda sulfonlanish reaktsiya massasidan suvning azeotropik distillashini o'z ichiga oladi. Bu usul suv bilan azeotrop aralashmalar hosil qiluvchi uchuvchi aromatik uglevodorodlarni sulfonlashda (benzol, toluol, ksilenlar), shuningdek, yuqori qaynaydigan uglevodorodlarni sulfonlashda qoʻllanilishi mumkin. Bunda reaksiya jarayonida hosil boʻlgan suvni (xloroform, ligroin va boshqalar) olib tashlash uchun reaksiya massasiga maxsus inert azeotrop agent kiritiladi.[4]
1-rasmda bug 'fazali tizimda benzol sulfonatsiyasini o'rnatish ko'rsatilgan.



Guruch. 1 - bug 'fazali tizimda benzolni uzluksiz sulfonlash uchun o'rnatish: 1 - benzol quvvati; 2, 5 - nasos; 3 - bosim regulyatori; 4 - sig'imli oltingugurt; 6 - evaporatator; 7 - oltingugurt agenti quvvati; 8 - ustunli oltingugurt; 9 - kondansatör; 10 - cho'ktirish tanki; 11 - namlagich

O'rnatish quyidagicha ishlaydi. Oltingugurtlashtirgich 4 ga 7-bakandan 5-nasos orqali uzluksiz ravishda yetkazib beriladi va benzol 2-nasos orqali 1-bakandan 6-bugʻlatgichga quyiladi. 6-bugʻlatgichdagi benzol bugʻi pufakcha orqali sulfatlashtiruvchi qatlamga yuboriladi. 4-apparatdan suyuq reaksiya mahsulotlari uning yuqori qismidagi ustun oltingugurt 8 ga kiradi. Shuni ta'kidlash kerakki, ustunga kiradigan sulfomassada ko'p miqdorda sulfagent mavjud bo'lib, u ustun plitalaridagi benzol bug'lari bilan reaksiyaga kirishadi.

Benzol bug'i bug'latgichdan ustunning pastki qismiga oqib o'tadi. Sulfurator 4 va 8-kolonkada reaksiyaga kirmagan benzol bug‘lari reaksiya suvi bilan kondensatorga 9 kiradi, shundan so‘ng hosil bo‘lgan suyuqlik ajralish uchun cho‘ktiruvchi idishga 10 ketadi. Cho‘ktirgichning yuqori qismidan suyuq benzol quritish vositasi orqali o‘tadi. 11 1-konteynerga kiradi.
Benzol "bug'da" sulfonlanganda sulfat kislota iste'moli an'anaviy sulfonlash bilan solishtirganda 1,8 baravar kamayadi. Shu bilan birga, reaksiya massasida H2SO4 konsentratsiyasining pasayishi tufayli sulfonlanish tezligi ham sezilarli darajada kamayadi. Jarayon suvni samarali olib tashlash uchun zarur bo'lgan ancha yuqori haroratda amalga oshiriladi.
Kamchilik - bu usul faqat sulfonlashtiruvchi moddaning qaynash nuqtasi past bo'lgan va konsentrlangan H2SO4 75-80% dan oshmagan hollarda qo'llaniladi. [5]
4. Pishirish yo’li bilan sulfonlash aromatik qatordagi o- va p-aminosulfonik kislotalarni olish usullaridan biridir. Usul shundan iboratki, birinchi navbatda, aminni suyultirilgan sulfat kislota bilan davolash orqali amin tuzi olinadi, u izolyatsiya qilinadi va 180-190 ° C ga qadar qizdirilganda ("pishirish") o- yoki p- ga aylanadi. aminosulfon kislotasi. Ilgari, amin sulfatni qayta tashkil etish maxsus pechlarda (pishirilgan) isitish orqali amalga oshirildi. Hozirgi vaqtda bu jarayon benzol polixlorid muhitida amalga oshiriladi:


(1)

Dastlab, amin sulfat benzol polixloridlari bilan qizdirilganda, suv va polixlorbenzollarning azeotrop aralashmasi distillanadi. Bug'lar kondensatsiyalanadi, suv cho'ktiruvchi idishda ajratiladi va erituvchi reaktorga qaytariladi. Jarayon 180 ° S haroratda polixlorbenzollarni qaynatish bilan amalga oshiriladi. Jarayon oxirida erituvchi distillanadi, qolgan reaksiya massasi NaOH eritmasi bilan ishlanadi, qolgan polixloridlar va qolgan aromatik aminlar jonli bug 'bilan distillanadi. Shunday qilib, sulfanil kislota (1), naftion kislota (2), 4-amino-2,5-diklorbenzolsulfonik kislota (3), 4-dimetilaminobenzolsulfonik kislota (4) olinadi.

(1) (2) (3) (4)

Asosiy kamchiliklar - qo'llash doirasining cheklanganligi, energiya zichligi va usulning ko'p bosqichliligi.

5. Xlorsulfon kislotasi bilan sulfonlash
Xlorsulfon kislotasidan foydalanish, jarayon sharoitlariga qarab, sulfonik kislotalarni yoki ularning kislotali xloridlarini (sulfoxloridlarni) olish imkonini beradi.
Xlorsulfon kislotasi eng kuchli sulfonlashtiruvchi reagentdir. U dissotsilanganda SO3 ning yuqori konsentratsiyasi, shuningdek, sulfotrioksidga qaraganda faolroq reaktiv HSO3+ hosil bo'ladi.


(2)
(3)

Biroq, xlorsulfon kislotasi (erish harorati - 800C, qaynash harorati - 1550C) xavfli reaktivdir. U suv bilan shiddatli reaksiyaga kirishib, H2SO4 va HCl ni hosil qiladi va juda ko'p miqdorda issiqlik ajralib chiqadi (bu o'zaro ta'sirning issiqlik effekti uchta ekzotermik reaktsiyaning issiqligidan iborat: H2SO4 va HCl ning hosil bo'lishi va ikkinchisining suv bilan o'zaro ta'siri). . Xlorsulfon kislotasi bilan ishlash qoidalariga rioya qilmaslik portlashlarga, reaktsiya massasining chiqarilishiga, terining kuyishiga va nafas yo'llarining jiddiy shikastlanishiga olib kelishi mumkin. Xlorsulfon kislotasi bilan ishlashning xavfliligi tufayli bu usul sanoat sintezlarida kamdan-kam qo'llaniladi.

Xlorsulfon kislotasida arenlarni sulfonlash texnologik jihatdan qiyin. Substratga nisbatan reaktivning molyar miqdoridan foydalanish (ortiqcha HSO3Cl bilan sulfonilxloridlar hosil bo'ladi) yopishqoq reaktsiya massasining shakllanishiga va gazsimon HCl ning chiqishiga olib keladi:

ArH + HSO3Cl  ArSO3H + HCl (4)

Shuning uchun reaksiyani erituvchi muhitda olib borish afzalroqdir.

Inert erituvchilardagi xlorsulfon kislotasi C - sulfonlashda (masalan, 2-naftolni nitrobenzolda yoki uglerod tetraxloridda sulfonlashda) ham, sulfatlash uchun ham ishlatiladi.
Inert erituvchilarda xlorsulfon kislotasi bilan sulfonlanish reaktivning ortiqcha bo'lishini talab qilmaydi va yuqori rentabellik va yuqori selektivlik bilan sodir bo'ladi.
Ion almashinadigan qatronlar ishlab chiqarish uchun barcha sulfonlash usullarini ko'rib chiqqandan so'ng, eng samarali usul konsentrlangan sulfat kislota yordamida to'g'ridan-to'g'ri sulfonlash usuli hisoblanadi.
To'g'ridan-to'g'ri sulfonlash usuli bilan KU-2-8 kation almashtirgichni ishlab chiqarish elementar birliklar va davriy qurilmalardan iborat.
Shunga asoslanib, ilmiy tadqiqot ishlari bu usulni nazarda tutadi.