Лабораторная установка представляет собой автоклав, который состоит из корпуса и крышки. В корпус вставляется стакан, который закрывается крышкой. В автоклаве есть гайка, которая обеспечивает открытие автоклава.
В стакан помещали определенное количество головной фракции сырого бензола и 25%-ного раствора аммиака. Потом стакан помещали в корпус автоклава и плотно закрывали. Автоклав ставили в термостат, нагретый до определенной температуры. Автоклав нагревали до нужной температуры и выдерживали определенное время.
После выдержки автоклав помещали на воздух, а затем охлаждали под водой приблизительно 30 минут. После этого смесь, которая находилась в стакане автоклава, перемещали в делительную воронку и разделяли на две фазы: аммиачно-солевой раствор и головную фракцию.
2.3 Методы анализа исходных реагентов и продуктов реакции
Для хроматографического определения состава головной фракции сырого бензола и органической фазы после связывания CS 2 аммиаком использовали хроматограф с детектором по теплопроводимости Кристалл Люкс – 4000.
Условия хроматографирования [11]:
- Газ–носитель – гелий;
- Фаза – ПЕГА, 15 %;
- Носитель – динахром;
Температура термостатирования – 65 0 С;
- Скорость газа-носителя – 40 мл/мин;
- Длина колонки – 4,5 м.
Компоненты головной фракции определяются по хроматограмме, которая записывается потенциометром. Основные компоненты смеси проявляются в такой последовательности: легкокипящие (до С 8 ) насыщенные углеводороды; легкокипящие (до С5 ) ненасыщенные углеводороды; сероуглерод (время удерживания относительно бензола 0,21); циклопентадиен (время удерживания относительно бензола 0,25); н-нонан (время удерживания относительно бензола 0,72); бензол.
Опыт считается законченным после того, как пик бензола полностью будет вырисовываться на хроматограмме.
В конической колбе с притершей пробкой емкостью 50 мл взвешивают с точностью до 0,0002 г 1 – 1,5 грамма н-нонана, после чего добавляют с точностью до 0,0002 г исследуемой пробы в количестве 10 – 15 грамма. После этого рассчитывается содержание н-нонана в полученной смеси, который должен составлять 10 – 15 % (по массе).
Пробу тщательным образом взбалтывают в конической колбе и с помощью микрошприца вводят в хроматограф.
Расчет содержания сероуглерода: определение содержания сероуглерода проводится путем сопоставления площадей пиков н-нонана и сероуглерода, которые определяются по хроматограмме.
Алкилирование бензола производными циклических углеводородов
... может быть доказано. При ароматическом замещении лабильный ? - комплекс превращается в стабильный замещенный бензол с потерей протона. Электрофильное замещение (третья стадия): Х Н Х + Н + В ... протонные кислоты, взаимодействуя с которыми олефины образуют карбокатионы. Для реакции алкилирования олефинами бензола используют в качестве катализатора HF, фосфорную и 96%-ую серную кислоты. Эффективным ...
Расчет проводится по следующей формуле [11]:
C CS2 = c*SCS2 *100/(S*(100-c)*KCS2 ),
где C CS2 – концентрация сероуглерода в головной фракции % (по массе);
- c – концентрация н-нонана в анализируемой смеси % (по массе);
S CS2 – площадь пика сероуглерода, мм2 ;
S – площадь пика н-нонана, мм 2 ;
K CS2 – калибровочный коэффициент.
На рисунке 2.1 и 2.2 представлены хроматограммы головной фракции сырого бензола до и после исследование соответственно, из которых видно, что содержание сероуглерода уменьшается после проведения опыта.
Рисунок 2.1 – Хроматограма головной фракции сырого бензола до эксперимента
Рисунок 2.2 – Хроматограма головной фракции сырого бензола после эксперимента
2.4 Химизм реакции взаимодействия сероуглерода с аммиаком
Процесс взаимодействия сероуглерода и аммиака может идти по разным механизмам в зависимости от условий проведения эксперимента.
Схема 1, t ≥ 120°C
S
медл. ||
S=C=S + NH 2 −H ↔ H2 N−C−SH (1)
дитиокарбаминовая кислота
S S
|| швидк. ||
NH 3 + H2 N−C−S−H ↔ H2 N−C−S−NH4 (2)
дитиокарбаминат аммония
S S
|| ||
H 2 N−C−S NH4 → H2 N−C−NH2 + H2 S (3)
тиомочевина
_______________________________________
> 120 0 С
CS 2 + 2NH3 → H2 NC(S)NH2 + H2 S (4)
тиомочевина
Cхема 2, t = 113°C
S
медл. ||
S=C=S + NH 2 −H ↔ H2 N−C−SH (5)
H 2 N−C−SH ↔ HN=C=S + H2 S (6)
роданистоводородная кислота
NH 2 −H + HN=C=S → NH4 S−C≡N (7)
роданид аммония
__________________________________________
<120 0 С
S=C=S + NH 2 −H → NH4 S−C≡N + H2 S (8)
Схема 3. Изомеризация роданида аммония в тиомочевину, t ≥ 160°C
S
||
NH 4 S−C≡N → H2 N−C−NH2 + H2 S (9)
тиомочевина
3 Результаты опытов
Было исследовано влияние температуры, соотношения реагентов и времени контакта реагентов на степень извлечения CS 2 из головной фракции сырого бензола.
При увеличении времени контакта (рис. 3.1) степень извлечения CS 2 увеличивается. При времени контакта 1 час степень извлечения составляет 85,22 %, при 5 часах – 97,1 %. Оптимальным временами для проведения последующих опытов было принято время – 3 часа.
При увеличении отношения сероуглерода и аммиака (рис. 3.2) при постоянной температуре (t=120 0 С) степень очистки повышается. При отношении 2:1 степень извлечения составляет 77,34 %, при 7:1 – 99,84 %.
Производство циклогексана из бензола
... процессе работы и поддержания его активности в бензол специально вводят серу (добавляя к нему сероуглерод или насыщая сероводородом). Полученный циклогексан требует при этом специальной очистки от растворенных ... —250 °С и объемной скорости по бензолу 0,5—2 ч содержание циклогексана в гидрогенизате равно 99,9%. Степень конверсии бензола в циклогексан меняется в зависимости от высоты слоя катализатора ...
Рисунок 3.1 – Зависимость степени извлечения CS 2 от времени контакта головной фракции и аммиака
Молярное соотношение NH 3 : CS2 = 5:1, температура t = 115 0 С
Рисунок 3.2 – Зависимость степени извлечения CS 2 из ГФСБ от изменения соотношение NH3 : CS2
Температура t = 120 0 С, время выдержки τ = 3 год.
При повышении температуры (рис. 3.3) степень очистки увеличивается. По результатами опытов видно, что при увеличении температуры в интервале 80 – 160 0 С степень извлечения изменяется для пробы 1 от 75,51 до 99,11 %, а для пробы 2 от 91,76 % до 99,99 %. При увеличении температуры для пробы 2 наблюдается незначительное изменение степени извлечения CS2 из ГФСБ. Оптимальную температуру принимаем равной 115 – 120 0 С.
Рисунок 3.3 – Зависимость степени извлечения CS 2 от температуры
проба 1: молярное соотношение NH 3 : CS2 = 5:1, время выдержки τ = 3 год;
проба 2: молярное соотношение NH 3 : CS2 = 7:1, время выдержки τ = 3 год.
Выводы
Впервые исследована реакция взаимодействия сероуглерода с аммиаком в смеси ароматических соединений;
Установлено, что при увеличении времени контакта степень извлечения CS 2 увеличивается. Оптимальное время для проведения последующих опытов было принято равным 3 часа;
Установлено, что при увеличении соотношения сероуглерода и аммиака при постоянной температуре (t=120 0 С) степень очистки повышается. При молярном отношении NH3 : CS2 = 7:1 достигается практически полное извлечение сероуглерода из органической фазы в водную в форме роданистых соединений.
При повышении температуры степень очистки увеличивается. Оптимальную температуру принимаем равной 115 – 120 0 С;
- Показана принципиальная возможность практически полного извлечения сероуглерода из головной фракции методом обработки ее водным раствором аммиака с получением продуктов, которые можно использовать для органического синтеза.
При написании данного автореферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение — декабрь 2010 г.
Перечень ссылок
Лейбович Р.Е., Обуховский Я.М., Сатановский С.Я. Технология коксохимического производства. М., «Металлургия», 1966. 464 с.
Коляндр Л.Я. Переработка сырого бензола. Харьков, «Металлургиздат», 1960. 320 с.
Коляндр Л.Я. Новые способы переработки сырого бензола. М., «Металлургия», 1976. 192 с.
Коляндр Л.Я., Фоменко Г.М. и Старкова Л.С. (УХИН) Получение технического сероуглерода повышенного качества. Кокс и химия, 1962, № 9, с. 44.
Безотходная технология извлечения свинца из колошниковой пыли
... мощность выбираются таким образом, чтобы температура расплавленного шлака составляла 1000 - 1500 "С, предпочтительно 1100-1350 °С. Извлечение оксида свинца из колошниковой пыли Процесс предназначен ... этом достигается значительное, увеличение выхода металла по сравнению с известным методом. Согласно этому процессу колошниковую пыль плавят при относительно низкой температуре, при которой практически ...
Ромовачек И. Выделение сероуглерода из бензольной головки. Кокс и химия, 1962, № 3, с. 36.
Химическая энциклопедия, т.4, под ред. Зефирова Н.С. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1995 – 639 с.
Литвиненко М.С., Носалевич И.М. Химические продукты коксования для производства полимерных материалов. М., «Металлургия», 1967. 329 с.
Карлинский Л.Е., Бучкина З.А. и др. Выделение циклопентадиена из головной фракции сырого бензола. Кокс и химия, 1968, № 11, с. 30.
Глузман Л.Д. Лабораторный контроль коксохимического производства. М., «Металлургия», 1968. 473 с.
