11- mavzu. Akril kislotasi, metakrilat, nitrilakril kislotasi (nak) sintezi texnologiyasi Reja

11- mavzu. Akril kislotasi, metakrilat, nitrilakril kislotasi (NAK) sintezi texnologiyasi
Reja
1. Akril kislota sintezi
2. Nitrilakril kislotasi sintezi
Propilenni oksidlash bilan akril kislota olish
Akrilonitrilni olishning zamonaviy usullaridan biri propilenni oksidlash-ammonoliz usuli hisoblanadi.
CH₂=CH-CH₃ + NH₃ + 1,5O₂ ® CH₂=CH-CN + 3H₂O
Reaksiya gaz fazasida 400-470 ⁰C vismut molibden yoki surma oksidi ishtirokida sodir bo‘ladi. Asosiy reaksiyadan tashqari bir qator oraliq reaksiyalar natijasida akrilonitril, akrolein, uglerod turt oksidi va vodorodsianid HCN hosil bo‘ladi.
Propilenni oksidli ammonoliz usulini quyidagi sxema bilan ifodalash mumkin:

Oksidlash havo ishtirokida reagentlar hajmi propilen: ammiak: kislorod -1:1,1:2,0 nisbatda sodir bo‘ladi. Ammiakni ortiqcha miqdorda olinishi akrilonitril chiqimni ko‘paytiradi va akrolein hosil bo‘lishiga yo‘l qo‘ymaydi.

Propilenni oksidlash-ammonoliz usuli bilan akrilonitril olish texnologiyasi bilan tanishamiz (2-rasm).
Suyuq ammiak va propilen (yoki propilen fraksiyasi) 7 va 2-chi apparatlarda bug‘lantiriladi va kaynovchi qatlam katalizatorli 3-reaktorning pastki qismiga yuboriladi. U erga havo ham yuboriladi. Rektordan chiqayotgan reaksiya gazlari 4-issiqlik almashtirgichga so‘ngra 5-absorberga keladi. Bu erda ammoniy sulfat va sulfat kislota eritmasi bilan gazlarni ammiakdan tozalanadi va 6-chi absorberga yuboriladi, akrilonitril, vodorod sianid va akrilonitrillarning yutilishi uchun. 6-chi absorberdagi suvli eritma 7-chi kolonnaga keladi, u erda 70-75% akrilonitril 12-15% vodorodsianid, 1-3% atsetonitril, 5-7% suvdan iborat eritma haydaladi va suvdan ajratiladi. So‘ngra aralashmani ajratish uchun yuboriladi. Dastlab uglevodorod, so‘ngra akrilonitrilni suv bilan azeotropli aralashmasi ajratiladi. Toza akrilonitril olish uchun azeotrop aralashma tindiriladi va rektifikatsiyalanadi. Ajratish bosqichda akrilonitril polimerlanishini to‘xtatish uchun ingibitor qo‘shiladi. Propilenni oksidlash–ammonoliz usuli bilan akrilonitril olish yuqorida ko‘rib o‘tilgan atsetilen va vodorod sianiddan olinadigan usulga nisbatan ancha arzonligi bilan afzallikka egadir.

2-rasm. Propilenni oksidlanish–ammonoliz usuli bilan akrilonitril olish texnologiyasi:

1-ammiak bug‘latgichi, 2-propilen bug‘latgichi, 3-reaktor, 4-issiqlik almashtirgich, 5-absorber ammiakni yutish uchun, 6-organik mahsulotlarni yutuvchi absorber, 7-yuvish kolonnasi;
I-ammiak, II–propilen, III– havo, IV–sulfat kislota, V-ammoniy sulfat eritmasi, VI–keraksiz gaz, VII-xul akrilonitril, IX– yuvilgan suv
Akrilonitril olish texnologiyasi. Atsetilendan akrilonitril olishda Nyulend katalitik sistemasidan foydalaniladi. Uning tarkibida 35-40% suvli eritmadagi Cu₂Cl₂, NH₄Cl va NaCl yoki KSl bo‘ladi. Bu sistemada mis ammiakli kompleks hosil bo‘ladi, u atsetilen bilan koordinatsion kompleks hosil qilish va ligandalarni almashtirish xususiyatiga ega. Ushbu katalizator ishtirokidaga sintez quyidagi mexanizm asosida sodir bo‘ladi:

Mis xlorid suvda yomon eriydi. Ammoniy xlorid kushilish natijasida suvda eriydigan kompleks hosil bo‘ladi, masalan Cu₂Cl₂,NH₄Cl. Katalizator tarkibida 40% gacha bir valentli mis xlorid bo‘ladi. Katalizator faolligini kuchaytirish uchun eritmaga rNq1 teng bulguncha xlorid kislota qo‘shiladi. Atsetilen suvda erimaydi, lekin uni katalizator katlamidan utkazilganda mis bilan faol kompleks hosil qiladi, u esa vodorod sianid bilan reaksiyaga kirishadi.
Atsetilen va vodorod sianiddan akrilonitril olish texnologiyasi 7-rasmda ifodalangan.

10:1 nisbatda olingan atsetilen (1) va vodorod sianid (II) katalizator bilan to‘ldirilgan reatorning pastki qismiga yuboriladi. 1-reaktordan chiqayotgan reaksiya gazlari yutiladi. Hosil bo‘lgan eritmani (2% yaqin akrilonitril, kolganlari vodorod sianid, atsetaldegid va boshqa suvda eriydigan aralashmalardan iborat) 3-bug‘latish kolonnasiga yuboriladi, u erda akrilonitril va past temperaturada qaynovchi aralashmalar xaydaladi.

7-rasm. Atsetilen va vodorod sianiddan akrilonitril olish texnologiyasi:
1-reaktor, 2-absorber, 3-bug‘latish kolonnasi; 4-separator, 5- akrilonitrilni tozalovchi rektifikatsiya kolonnasi.


Xaydalgan mahsulot (III) sovutiladi va ajratish uchun 4-separatorga yuboriladi, kub qoldigi esa sug‘orish uchun 2-absorberga jo‘natiladi. Separatordagi suyuqlikning pastki qismi, ya’ni akrilonitrilni suvga to‘yinmagan eritmasi 3-kolonnaga, tepa qismi, ya’ni akrilonitril (unda 3% gacha erigan suv, uglevodorodlar koldigi, atsetildegid va boshqa aralashmalar bo‘ladi) 5-rektifikatsiya kolonnaga yuboriladi. Tozalangan akrilonitrilni (IV) tozaligi 99,5% kerakli yo‘nalishga yuboriladi.