1 Теоретическая часть

Реакции катализируются карбонилами переходных металлов, например кобальта в присутствии таких лигандов и промоторов, как пиридин, триалкилфосфин, йод называют карбонилированием. Активны и каталитические системы на основе платины и палладия. Процесс имеет практическое значение для получения высших карбоновых кислот линейного строения из а-олефинов.

Карбонилирование спиртов при катализе комплексами металлов имеет преимущество перед кислотным катализом, поскольку в последнем случае образуется много побочных продуктов дегидратации спирта (олефины, простые эфиры), а также кислот изостроения. В. Реппе впервые осуществил эти реакции при помощи карбонилов никеля и промоторов, которыми служили йод и йодпроизводные. Активны карбонилы кобальта, железа, палладия и особенно родия, но в присутствии тех же промоторов. Впервые процесс был реализован при катализе соединениями кобальта для получения уксусной кислоты из метанола:

Его проводили при 250°С и давлении 70—75 МПа, причем выход уксусной кислоты составлял 90 % по метанолу. Затем в США был разработан процесс с родиевым катализатором, что позволило снизить температуру и давление синтеза соответственно до 175—189°С и 2,7—2,9 МПа. В этом варианте новый синтез уксусной кислоты распространился по всем промышленно развитым странам. Он дает выход продукта около 99 % по метанолу и считается самым экономичным из всех способов получения уксусной кислоты (окисление ацетальдегида, окисление углеводородов С₄ — С₇ и др.).

Механизм реакция и роль йодидных промоторов состоят в следующем. В присутствии родия образуется активный комплекс , причем самой медленной, лимитирующей стадией реакции является диссоциативное присоединение к этому координационно-ненасыщенному комплексу молекулы СН₃I:

Затем происходит внедрение СО по связи , присоединение СО и элиминирование молекулы СН₃СОI, которая взаимодействует с водой или метанолом:

В соответствии с этим механизмом скорость реакции пропорциональна концентрациям родия и СН₃I, но не зависит от СН₃ОН и СО. Во избежание существенного образования метилацетата степень конверсии метанола должна быть высокой, а реакционная масса содержать воду.

2 Практическая часть

Подогретый метанол и СО подают в реактор, где в жидкой фазе при 10 МПа и 250 ⁰С в присутствии карбонила кобальта протекают:

Основная реакция: СН3ОН + СО → СН3СООН, и

Побочные реакции: 2СН3ОН → (СН3) 2СО + Н2О

Н 2О + СО → СО2 + Н 2

СН3ОН + СН 3СООН → СН 3СООСН 3 + Н 2О

Реакционную смесь в сепараторе отделяют от газов, которые возвращают в процесс, а из жидкой фазы дросселированием выделяют остатки растворенных газов, затем отгоняют непреращенный метанол. Уксусную кислоту выделяют в виде азеотропа с водой, а из кубовой жидкости отгоняют катализаторный раствор.

Задача № 35

Исходные данные	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Пропускная способность по метанолу, кг/ч Мольное соотношение «метанол: СО» Выход на превращенный метанол, %: -(СН 3) 2СО - СН 3СООСН 3 Концентрация СО (примесь- метан), % об	1300 1:1,5 87 3 97	1700 1:1,6 86,9 3,1 96	1400 1:1,7 88,2 1,8 98	1800 1:1,8 88,7 1,3 95	1900 1:1,9 88,5 1,5 97,5	1350 1:2 89,5 1,5 95,5	1480 1:1,4 88,9 1,1 96,5	1500 1:1,3 88,8 1,2 98,5	1600 1:1,2 89,7 1,7 94,5	1550 1:2,1 86,6 2,6 94

Задача № 36

Исходные данные	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Производительность установки, тыс. т/год Содержание метанола (примесь- вода), % об. Конверсия метанола, % Мольное соотношение «метанол: СО» Выход на превращенный метанол, %: -(СН 3) 2СО - СН 3СООСН 3 Концентрация СО (примесь- метан), % об	130 94 85 1:1,5 2 3 97	170 95 80,5 1:1,6 2,1 3,1 96	140 96 84,7 1:1,7 2,2 3,2 98	180 93,5 75,5 1:1,8 2,3 3,3 95	190 97 80,3 1:1,9 2,4 3,5 97,5	135 95,6 82,4 1:2 2,5 3,5 95,5	148 95,4 83,6 1:1,4 1,9 2,9 96,5	150 94,7 82,3 1:1,3 1,8 2,8 98,5	160 96,5 80 1:1,2 1,7 2,7 94,5	155 94,9 81 1:2,1 1,6 2,6 94

Контрольные вопросы

1. Какой процесс называют карбонилированием.

2. Какие катализаторы для этого применяют.

3. Сущность реакции Репе.

Практическое занятие 15

Тема: «Расчет материального баланса производства сополимера»

Цель занятия: научиться рассчитывать материальный баланс процесса производства сополимера Оснащение занятия:

- калькуляторы;

- описание технологического процесса.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с целью занятия.

2. Повторить теоретические основы процесса.

3. На основании краткого описания процесса составить схему материальных потоков.

4. Записать уравнения основных и побочных реакций.

5. Вычислить недостающие для баланса данные.

6.Составить таблицу материального баланса.

7. Ответить на контрольные вопросы.