Kimyoviy texnologiya

7-mavzu.Gidroliz jarayonlari. Gidroliz yo`li bilan spirt va fenol olish
Ishqor va gidrolizlash usuli bilan spirtlar ishlab chiqarish.Yuqorida bayon qilingandek, xlorli hosilalar gidrolizi xlor atomini almashinishi bilan ortiqcha olingan suv muhitida Na₂C0₃ (fenollar sintezi) ishtirokida ro'y beradi. Xlorli hosilalarning reaksiyaga kirishish qobiliyatiga qarab gidroliz jarayoni 120-125°C dan (allilxlorid gidrolizi) 300-350° gacha (xlorbenzol gidrolizi) temperaturada olib boriladi. Bosim 0,5-1,0 dan 10 MPa bo'ladi, bunday sharoitda kontakt vaqti bir necha minutda to 20-30 minutgacha o'zgaradi. Ilgari fenol xlorbenzoldan olinar edi:



Fenol olishning boshqa usuli benzolni oksidli xlorlash va oksixlorlash bosqichida HCI ishtirokida xlorbenzolni gaz fazasida gidrolizlash (Raling usuli):


Natijada xlor umuman sarflanmaydi, yakuniy jarayon natijasida benzolni oksidlanishidan hosil bo'ladi. Shunga qaramasdan, fenol olishning xlorli usullari asta-sekin yo'qolib boradi, biroq ular yordamida fenollarning ba'zi bir hosilalari sintez qilinadi, masalan, m-nitrofenol, o-va n-nitrofenollar va 2,4-dinitrofenollar sintez qilinadi:

Ishqoriy gidroliz reaksiyalari bilan ko'pgina xlorfenollar olinadi. Masalan, geksaxlorbenzoldan pestitsidlar pentaxlorfenol va natriy pentaxlorfenol sintez qilinadi:

Spirtlar olish uchun xlorli hosilalar gidrolizi allil spirti sintez qilishda o'zining ahamiyatini saqlab qoldi:
2CH₂=CHCH₂Cl+Na₂CO₃ → 2CH₂=CHCH₂OH+2NaCl+CO₂
Allil spirti CH₂CH-CH₂OH (suyuqlik bo'lib, T_qay = 96,2°C) ftal, fosfor va boshqa kislotalarning allil efirlari ishlab chiqarishda qo'llaniladi, allil spirt glitserin olishda oraliq modda sifatida qo'llaniladi.
Allil xloridni katalizator ishtirokida (bir valentli mis xlorid) suv bilan gidrolizlash orqali ham allil spirti olish mumkin:


Gidroliz jarayoni Cu₂Cl₂ 0,2% li eritmasida 2,0-2,5% li xlorid kislota ishtirokida olib boriladi. Oraliq mahsulotlar diallil efir va propion aldegid hosil bo'ladi.
Gem-dixlorli hosilalar gidrolizida aldegidlar olinadi, ularni amaliyotda benzoxloriddan benzoldegid olishda qo'llaniladi:


m- va n- geksaxlorksilollardan izo- va tetraftal kislota xlorangidridlari olinadi:

ular esa issiqlikka chidamli polimerlar olishda qo'llaniladi. Gidroliz jarayoni davriy ravishda 80-100° C aralashtirilgan holda ozgina miqdorda katalizator (FeCl₃) qo'shilgan geksaxloridga stexiometrik miqdorda suv qo'shiladi.
Glitserin-siropsimon shirin ta'mli suyuqlik (qaynash temperaturasi 290° C). Uni ftal angidrid bilan polikondensatsiya mahsulotlari gliftal polimerlari olishda, nitroglitserin poroxlari tayyorlashda, triatsetin erituvchisi (glitserin triatsetat), shuningdek, kosmetik va meditsina preparatlari olishda keng qo'llaniladi. Glitserin tabiatda turli hayvonlar va o'simliklar yogiarida murakkab efir holida uchraydi. Ularni gidrolizi natijasida bir vaqtning o'zida glitserin hamda sovun olish birinchi va hozirgi kungacha glitserin olishning asosiy usuli hisoblanadi:


Jarayon texnologiyasi.Gidrolizlovchi agentlar sifatida 5-10% li Na₂CO₃ yoki NaOH eritmasi qo'llaniladi.
Epixlorgidrinni suv bilan Na₂CO₃ yordamida katalizlash orqali glitserin olish mumkin:


Glitserin - siropsimon shirin ta'mli suyuqlik (Tqay=290°C). Uni gliftal polimerlari olishda (ftal angidridi bilan polikondensatsiya reaksiyalari yordamida) keng qo'llaniladi, shuningdek, undan kosmetik va meditsina preparatlari olinadi.
Sintetik glitserin olish usuli 1948-yili sanoatga tatbiq qilinadi. Bunda propilendan allilxlorid, dixloridrin glitserin, epixloridrin va undan sintetik glitserin olinadi.
Epixlorgidrindan glitserin olish texnologiyasi bilan tanishamiz. (4.1-rasm). Epixlorgidrin va 5-6%li Na₂CO₃ eritmasi 1-nasos yordamida emulsiyalanadi, 0,6-1,0 MPa bosimda siqiladi va 2-isitgich orqali 3-trubkali reaktorga yuboriladi. Buyerda yuqorida keltirilgan reaksiya sodir bo'ladi, natijada uning oddiy efirlari hosil bo'ladi. Reaksiya aralashmasi 4-klapanda faza (CO₂ va suv bug'lari) suyuq fazadan (glitserinning suvli eritmasi, uning efirlari, NaCl) va reaksiyaga kirishmagan Na₂CO₃ ajratiladi. Glitserin va suvning uchuvchanligida katta farq bo'lganligi sababli asosiy massani bug'latish yo'li bilan amalga oshiriladi: suyuqlik ketma-ket 6-bug'latish kublaridan o'tadi, ulardan birinchisi tashqaridan yuboriladigan bug', ikkinchisi esa birinchi kubdan keladigan bug' yordamida isitiladi. Har bir bug'latish apparatidan so'ng suyuqlik 7-filtrdan o'tkaziladi va u yerda NaCl dan ajratiladi. Taxminan 80% glitserin bug'latilgandan so'ng 8-kolonnada suvdan ajratish uchun rektifikatsiyalanadi va 9-kolonnada esa yuqori qaynaydigan glitserin efirlaridan ajratiladi. Kolonnaning oxirgi distillyati 98-99% li glitserindan iborat. Uni ko'pincha aktivlangan ko'mir yordamida adsorbirlash orqali qo'shimcha tozalanadi.

4.1-rasm. Xlorlash usuli bilan glitserin olish texnologik sxemasi:

1-nasos, 2-isituvchi, 3-reaktor, 4-drossel ventili, 5- separator, 6-bug'la­tish kublari, 7- filtrlar, 8-suvni haydash kolonnasi; 9-og'ir fraksiyani ajratish kolonnasi, 10-kondensator deflegmator, 11-qaynatgichlar.

Bosim ostida xlorbenzolni ishqor bilan gidrotozalab fenol olish.

Xlorbenzolni ishqorning suvli eritmasi bilan gidrotozalash 300-400°C da katalizatorsiz, 300 atm bosimida quyidagicha sodir bo'ladi:
C₆H₅C1 + 2NaOH → C₆H₅ONa + NaCl + H₂O
Yuqoridagi sharoitdagi gidroliz reaksiyasi uchun 15-20% li NaOH suvli eritmasi qo'llaniladi. Ushbu reaksiya katalizator ishtirokida 350°C va 200 atm bosimida bir necha muhitda sodir bo'ladi. Jarayon trubkasimon reaktorlarda olib boriladi.
Xlorbenzolni gidroliz jarayonida oraliq mahsulot difenil efiri (difeniloksid) hosil bo'ladi:
C₆H₅ C1+ C₆H₅ONa → C₆H₅-O-C₆H₅+ NaCl
Hosil bo'lgan difenil efiri xlorbenzolga nisbatan olganda 10% ni tashkil qiladi. Agarda xlorbenzolni ishqorning suvli eritmasi bilan gidrolizlash jarayonida reaksiya aralashmasiga 10% dan ortiq difenil efir qo'shilsa, uning ortiqcha miqdori fenolgacha gidrolizlanadi:



Shuning uchun suvdan ajratilgan difenil efiri gidrolizga yuborilayotgan xlorbenzolga qo'shiladi.
Fenolni sanoatda ishlab chiqarish quyidagicha sodir bo'ladi: xlorbenzolda eritilgan difenil va ishqorning suvli eritmasi (mol. Nisbatda NaOH:C₆H₅Cl=2,25:l dan 2,5:1) yuqori bosimda ishlaydigan nasoslar yordamida trubkasimon reaktorga yuboriladi. U yerda aralashma 350°C gacha isitiladi. So'ngra reaktordan chiqayotgan aralashma sovutiladi, drossel ventili yordamida bosimni atmosfera bosimigacha pasaytiriladi va aralashma tarkibidagi difenil efiri suv bug'lari bilan birgalikda haydaladi. Fenolyat eritmasiga uglerod ikki oksidi yoki xlorid kislota ta'sir ettirish natijasida fenol ajratib olinadi:



Xlorbenzolni bug' fazasida katalitik gidrolizlash (Rashing usuli).
Bu usul bilan fenol olish ikki bosqichda olib boriladi. Birinchi bosqichda benzolni katalizator ishtirokida vodorod xlorid bilan oksidlanish xlorlash reaksiyasi sodir bo'ladi:

Xlorlash jarayoni bug' fazasida alyuminiy oksidga shimdirilgan Cu₂Cl₂+FeCl₃ katalizatorlari ishtirokida olib boriladi. Reaktordagi temperatura 235-245°C tashkil qiladi. Benzol, HCI va kislorodning miqdor nisbatlari 10:2:3 tashkil qiladi. Xloridlar aralashmasi tarkibidagi benzol, suv va HCI ni ajratib olingandan so'ng 95-98% xlorbenzol va 2-5% dixlorbenzol olish mumkin.
Ikkinchi bosqichda xlorbenzol katalitik gidrolizi (Raling reaksiyasi) sodir bo'ladi:

Katalizator sifatida Ca₃(PO₄)₂ yoki kalsiy fosfat yoki mis fosfatlar aralashmasi qo'llaniladi. Reaksiya natijasida ajralib chiqayotgan HCI yana oksidlash xlorlash jarayonida qo'llanilishi mumkin. Rashing usuli bilan 1t fenol olish uchun taxminan 0,998 t benzol va 0,172 t vodorod xlorid sarf bo'ladi. Raling usulining kamchiliklari: yuqori temperatura va korroziyaga chidamli qurilmalarni qo'llash.