Влияние пористого стеклоуглерода на селективность образования и выход 4,4-диметилдиоксана-1,3 в проточном режиме

ВВЕДЕНИЕ 3
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 6
1.1 История получения изопрена 6
1.2. Методы получение из формальдегида и бутилена 7
1.3 Физико-химические свойства катализаторов 9
1.4. Методики получения изопрена 17
1.5. Получение изопрена с применением пористых материалов 20
1.6. Оптимизация конденсации формальдегида с 2-метилпропеном в присутствии синтетических цеолитов 21
1.7 Получение изопрена из пропилена в реакторе периодического действия 28
ГЛАВА 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. 30
Глава 2.1. Получение 4,4-диметил-1,3-диоксана на H-форме цеолитов. 30
2.2 Получение 4,4-диметил-1,3-диоксана на стеклоуглероде. 31
2.3. Зависимость селективности образования ДМД и конверсии формальдегида и выхода ДМД от температуры на стеклоуглероде. 31
2.4 Зависимость селективности образования ДМД и конверсии формальдегида и выхода ДМД от концентрации ортофосфорной кислоты в растворе формальдегида на стеклоуглероде. 33
ГЛАВА 3 35
3.1 Общая методика подготовки катализатора 35
3.2. Общая методика подготовки растворов 35
3.3 Методика синтеза ДМД из формальдегида и 2-метил-2-пропанола с использованием стеклоуглерода в качестве катализатора 36
Методы анализа 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 39

Весь текст будет доступен после покупки

Изопрен – это органическое вещество, представляющее собой димер изобутилена. Он широко используется в различных отраслях промышленности, включая производство резиновых изделий, латекса, а также в качестве растворителя и антиоксиданта.
1823 год ознаменовался применением каучука в производстве непромокаемой ткани, шедшей на изготовление накидок и плащей. Такое производство организовал Глазго Карл Макинтош - фабрикант из Англии.
1832 год закрепился в истории получением упругой и не липкой резины. Получение происходило нагреванием каучука и серы. Такая разработка дала мощный толчок развитию каучуковых материалов.
С большим спросом росла и цена на материал: натуральный каучук приходилось поставлять прямиком из Южной Америки. И качество такого материала не было стандартным. Отсюда и высокая стоимость.
Производства, основанные на использовании натурального каучука, сохранились и по сегодняшний день. В странах Азии, таких как Индонезия, Вьетнам и Таиланд, более 60% материала идёт на создание шин для автомобилей.
Майкл Фарадей в 1826 году отметил углеводородную природу каучука, и в 1860 году Вильямс получает изопрен - низкомолекулярный продукт. В процессе была отмечена его склонность к полимеризации. Конечный продукт получился эластичным и твердым.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 История получения изопрена
В начале XX века было установлено, что из нефти можно получить изопрен. Это открытие привело к возникновению новой индустрии - производства синтетических эластомеров.
Первым шагом в создании изопрена стала разработка метода его дистилляции. В 1910 году Фриц Хофманн предложил фракционную дистилляцию нефти для выделения более легкой фракции, содержащей углеводороды C5-C6.
Дальнейшие исследования показали, что этот продукт содержит большое количество метилбутадиена (изопрена). Однако первые эксперименты по синтезу полимерного материала на основе этого соединения оказались безуспешными.
Только в 1930-х годах Уолтер Репп опубликовал статью о том, как использовать перокисультонат калия для полимеризации метилбутадиена. Эта революционная техника послужила основой для производства первых коммерчески доступных эластомеров - бунты и натуральный каучук.
В 1910 году немецкий химик Вальтер Репке впервые получил изопрен, также известный как 2-метилбутадиен, путем каталитического дегидрирования изоамиленовой жидкости. Этот метод производства был широко использован для коммерческих целей. Однако со временем другие методы получения этого соединения были разработаны и усовершенствованы, например через окисление метилбутадиена или ацетона.
Компания "Лукойл" сообщает о том, что одним из основных способов производства изопрена является его выделение при перегонке нефти и конденсата. Кроме того, возможно использование этого соединения в качестве продукта переработки природного газа.
Таким образом можно сделать вывод о том, что на данный момент существует несколько способов получения изопрена: каталитическая дегидрирование жидкостей на основе амиленовых фракций или метилбутадиены; окисление ацетона или метилбутадиена; выделение его при перегонке нефти и конденсата [2].
1.2. Методы получение из формальдегида и бутилена
Изопрен – это димеризационный продукт бутадиена, который может быть получен путем реакции между формальдегидом и бутиленом. Эта реакция происходит при высоких температурах в присутствии катализатора [3].

Получение изопрена происходит путем расщепления ДМД при температуре 370–390°С на гетерогенном катализаторе:

Недостатки этого процесса – многостадийность; низкая селективность по изопрену; использование серной кислоты в качестве катализатора на первой стадии процесса, ведущее к коррозии оборудования и экологическим проблемам; большое число стадий упаривания и концентрирования, приводящее к очень высоким расходам водяного пара и электроэнергии. В связи с этим, актуальной задачей является разработка одностадийного процесса получения изопрена с использованием гетерогенных катализаторов. Существует два направления, по которым ведется работа в создании одностадийного процесса получения изопрена.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Матвеева, Л. Ю. Из истории создания синтетического каучука / Л. Ю. Матвеева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2014. — № 14.1 (73.1). — С. 1-3. — URL: https://moluch.ru/archive/73/12100/ (дата обращения: 14.05.2023).
2. Walter Reppe, "Verfahren zur Herstellung von Acetylenverbindungen", DE Patent 269367 (1910); сайт компании "Лукойл" (https://www.lukoil.ru/Products/Petrochemistry/Isoprene).
3. "Chemical Engineering Design Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design" by Gavin Towler and R.K. Sinnott (2012).
4. "Isoprene Production by Gas Phase Dehydration of 2-Methyl-2-butene-1ol Over H-ZSM5 Zeolite Catalyst" - статья научного журнала Chemical Engineering Transactions (https://www.researchgate.net/publication/327347812_Isoprene_Production_by_Gas_Phase_Dehydration_of_2-Methyl-2-butene-1ol_Over_H-ZSM5_Zeolite_Catalyst).
5. Синтез изопрена из формальдегида и изобутилена на цеолитных катализаторах ©2019 г. О. А. Пономарева1, 2, *, Д. Л. Чистов1, П. А. Коц1, И. И. Иванова1, 2.
6. "Isoprene Production and Manufacturing Process" - Chemical Engineering News.
7. "Isoprene: A Review of its Chemistry, Processing, Applications and Markets" – ICIS.
8. "Production of Isoprene from Renewable Resources: An Overview of Catalytic Technologies" - ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Весь текст будет доступен после покупки