Сырьевые источники органических соединений

Сырьевые источники органических соединений
Второй этап развития химической промышленности также обусловлен расширением производства текстиля. Растительные красители не удовлетворяли растущих потребностей, и открытие первого анилинового красителя Перкином в 1856 г. дало толчок рождению анилиновой промышленности (главным образом в Германии). Основным сырьем ее стала каменноугольная смола, до сих пор считавшаяся помехой, а теперь превратившаяся в сырьевой источник для получения сотен различных органических продуктов. В результате обострилась потребность в азотной кислоте, ибо промышленное получение анилина и его производных основывалось на реакции восстановления нитробензола и других ароматических соединений азота.

Алканы, находящиеся в природе в составе природного газа, нефти, среди продуктов биологического разложения растительных остатков, являются одним из основных сырьевых источников органического синтеза. Трансформация алканов введением в их молекулы разнообразных функциональных групп и последующие превращения дают химикам возможность получать самые различные органические соединения.

Нефть и нефтяные газы — важнейший сырьевой источник для производства разнообразных химических продуктов. Являясь весьма сложной смесью различных соединений, нефть дает возможность получать методами физического разделения многие необходимые для органических синтезов исходные вещества и путем термокаталитического воздействия добиваться желаемых химических превращений с последующим получением широкой гаммы мономерных соединений этилена, пропилена, бутиленов, изопрена, дивинила, бензола, ксилолов, толуола и др.

Таким образом, растения при фотосинтезе запасают энергию и связывают углерод в виде D-фруктозо-б-фосфата, из которого затем синтезируют сахарозу и крахмал. Сахароза хорошо растворяется в воде и транспортируется в различные части растения, крахмал используется в качестве резервного полисахарида. Сахароза и крахмал легко гидролизуются, образующиеся при этом D-глюкоза и D-фруктоза служат исходньпки материалами для биосинтеза других моно-, олиго- и полисахаридов. D-Глюкоза и D-фруктоза подвергаются также расщеплению и окислению с выделением необходимой для жизнедеятельности растения энергии и образованием промежуточных соединений для последующего биосинтеза (ацетилкофермент А, D-эpитpoзo-4-фo фaт, фосфоенолпировиноградная кислота, рибозо-5-фосфат). На основе этих веществ растения синтезируют многочисленные представители различных классов соединений (лигнины, липиды, таннины, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, терпены, пигменты, алкалоиды, фитогормоны и т.д.). Растительная биомасса является обширным возобновляемым сырьевым источником для производства различных органических материалов и соединений.

Главнейшими сырьевыми источниками органических соединений являются природные газы, нефть, каменный и бурые угли, сланцы, торф и продукты сельского и лесного хозяйства.

Современные крупнотоннажные отрасли промышленности, связанные с производством моторных топлив и смазочных материалов,— химическая, нефтехимическая, газовая и ряд других— в основном базируются на переработке нефти. Однако ее ресурсы с учетом быстро растущих темпов потребления являются весьма ограниченными. В этой связи в решениях XXVII съезда КПСС поставлен ряд задач, направленных на улучшение топливного баланса страны в первую очередь за счет сокращения доли нефтяного сырья, используемого в энергетике, а также совершенствования методов углубленной нефтепереработки и вовлечения твердых горючих ископаемых в производство синтетических жидких топлив, процессов газификации, энергохимической технологии и т. д. В современных условиях уголь оценивается с новых позиций как химическое сырье и топливо. Поэтому в Советском Союзе и во всех развитых капиталистических странах ведутся интенсивные исследования по разработке методов получения органических соединений и жидкого топлива на основе природного газа и угля. Наличие в нашей стране таких топливно-энергетических комплексов, как Канско-Ачинский, Экибастузский, Кузнецкий и др., служит реальной предпосылкой создания мощных сырьевых источников для развития процессов деструктивной гидрогенизации.

СЫРЬЕВЫЕ ИСТОЧНИКИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Важным сырьевым источником для получения органических соединений является не только нефть, но и уголь. Существуют четыре основных типа угля торф, бурый уголь, каменный уголь и антрацит 

Сырьевые источники органических соединений 

Горючие минеральные ископаемые торф, бурые и каменные угли, сланцы, а также нефть и природный газ — относятся к органическим соединениям и используются в качестве источников энергии или сырьевых ресурсов промышленности.

В настоящее время широко известно, что многочисленные органические соединения могут быть синтезированы как в лабораториях, так и в промышленности. Следовательно, нет больше нужды полагаться на растительные или животные источники таких соединений. Более того, химикам удалось синтезировать много таких органических соединений, которые не встречаются в природе. Однако следует отметить, что промышленная органическая химия часто использует сырьевые продукты, полученные из источников растительного или животного происхождения, например нефть или уголь.

Практически неисчерпаемым сырьевым источником сернистых веществ является нефть 85% всех добываемых и перерабатываемых в мире нефтей — сернистые и высокосернистые. В нефтях Советского Союза содержится около 60 млн. т органических соединений серы. Много сернистых соединений находится в составе некоторых природных газов, например, Оренбургского месторождения. Дополнительным источником сернистых соединений служат серусодержащие угли и сланцы. Мировое производство серы и ее соединений непрерывно возрастает и в настоящее время составляет более 40 млн. т в год в расчете на элементарную серу

Спирты — древесный, винный и сивушные масла — долго время служили главным сырьевым источником для производства ациклических (жирных) соединений. В настоящее время большую часть органического 

Главнейшими сырьевыми источниками органических соединений являются природные газы, нефть, каменный и бурые угли, сланцы, торф и продукты сельского и лесного хозяйства. 

Современные крупнотоннажные отрасли промышленности, связанные с производством моторных топлив и смазочных материалов,— химическая, нефтехимическая, газовая и ряд других— в основном базируются на переработке нефти. Однако ее ресурсы с учетом быстро растущих темпов потребления являются весьма ограниченными. В этой связи в решениях XXVII съезда КПСС поставлен ряд задач, направленных на улучшение топливного баланса страны в первую очередь за счет сокращения доли нефтяного сырья, используемого в энергетике, а также совершенствования методов углубленной нефтепереработки и вовлечения твердых горючих ископаемых в производство синтетических жидких топлив, процессов газификации, энергохимической технологии и т. д. В современных условиях уголь оценивается с новых позиций как химическое сырье и топливо. Поэтому в Советском Союзе и во всех развитых капиталистических странах ведутся интенсивные исследования по разработке методов получения органических соединений и жидкого топлива на основе природного газа и угля. Наличие в нашей стране таких топливно-энергетических комплексов, как Канско-Ачинский, Экибастузский, Кузнецкий и др., служит реальной предпосылкой создания мощных сырьевых источников для развития процессов деструктивной гидрогенизации.Характерной особенностью газа, получаемого при коксовании каменного угля, является наличие в нем ароматических углеводородов, количество которых составляет 30—40 г/м . Извлечение их позволяет существенно улучшить экономические показатели коксования. Следует отметить, что вплоть до середины XX в. коксохимия была практически единственным поставщиком ароматических соединений для химической промышленности. В настоящее время ее роль в этом отношении существенно снизилась, так как основным источником ароматических углеводородов теперь является нефтехимия. Тем не менее вследствие очень крупных масштабов мирового производства кокса количество бензольных углеводородов, получаемых в этом процессе в качестве побочных продуктов, весьма велико и вносит весомый вклад в сырьевую базу промышленности крупнотоннажного органического синт за.

При крекировании образуется значительное количество газообразных продуктов расщепления — газов крекинга. Первоначально не знали, что с ними делать, — их просто сжигали в факелах . Потом выяснилось, что в этих отходах содержится ценное сырье этилен (этен), пропилен (пропен), изобутилен (метил-пропен) — реационноспособные соединения, которые путем химических превращений могут быть переработаны в ценные продукты моющие средства,- горючее, упаковочные пленки, пластмассовые материалы, синтетические волокна, лаки, изоляционные материалы, ядохимикаты (рис. 1). Другим важнейшим сырьевым источником для промышленности органического синтеза является уголь Горючие минеральные ископаемые торф, бурые и каменные угли, сланцы, а также нефть и природный газ — относятся к органическим соединениям и используются в качестве источников энергии или сырьевых ресурсов промышленности. 

В настоящее время широко известно, что многочисленные органические соединения могут быть синтезированы как в лабораториях, так и в промышленности. Следовательно, нет больше нужды полагаться на растительные или животные источники таких соединений. Более того, химикам удалось синтезировать много таких органических соединений, которые не встречаются в природе. Однако следует отметить, что промышленная органическая химия часто использует сырьевые продукты, полученные из источников растительного или животного происхождения, например нефть или уголь. 

Практически неисчерпаемым сырьевым источником сернистых веществ является нефть 85% всех добываемых и перерабатываемых в мире нефтей — сернистые и высокосернистые. В нефтях Советского Союза содержится около 60 млн. т органических соединений серы. Много сернистых соединений находится в составе некоторых природных газов, например, Оренбургского месторождения. Дополнительным источником сернистых соединений служат серусодержащие угли и сланцы. Мировое производство серы и ее соединений непрерывно возрастает и в настоящее время составляет более 40 млн. т в год в расчете на элементарную серу

Спирты — древесный, винный и сивушные масла — долго время служили главным сырьевым источником для производства ациклических (жирных) соединений. В настоящее время большую часть органического

Характерной особенностью газа, получаемого при коксовании каменного угля, является наличие в нем ароматических углеводородов, количество которых составляет 30—40 г/м . Извлечение их позволяет существенно улучшить экономические показатели коксования. Следует отметить, что вплоть до середины XX в. коксохимия была практически единственным поставщиком ароматических соединений для химической промышленности. В настоящее время ее роль в этом отношении существенно снизилась, так как основным источником ароматических углеводородов теперь является нефтехимия. Тем не менее вследствие очень крупных масштабов мирового производства кокса количество бензольных углеводородов, получаемых в этом процессе в качестве побочных продуктов, весьма велико и вносит весомый вклад в сырьевую базу промышленности крупнотоннажного органического синт за. 

Для создания новой отрасли нефтехимической промышленности, основанной на переработке органических соединений двухвалентной серы, нужны мощные и дешевые источники сырья. Касаясь этого вопроса, следует вспомнить, что с прошлого века для промышленности органического синтеза таким источником служит каменноугольная смола. Ограниченные возможности этого источника выявились уже в первой четверти нашего века, и дальнейшее развитие промышленности стало возможным лишь с применением жидких и газообразных углеводородов нефтяного происхождения. Весьма вероятно, что сераорганические соединения нефтяного происхождения окажутся во второй половине XX века третьим, практически неограниченным сырьевым источником для ряда отраслей органического синтеза.Для создания новой отрасли нефтехимической промышленности, основанной на переработке органических соединений двухвалентной серы, нужны мощные и дешевые источники сырья. Касаясь этого вопроса, следует вспомнить, что с прошлого века для промышленности органического синтеза таким источником служит каменноугольная смола. Ограниченные возможности этого источника выявились уже в первой четверти нашего века, и дальнейшее развитие промышленности стало возможным лишь с применением жидких и газообразных углеводородов нефтяного происхождения. Весьма вероятно, что сераорганические соединения нефтяного происхождения окажутся во второй половине XX века третьим, практически неограниченным сырьевым источником для ряда отраслей органического синтеза.

В тесной связи с вопросом о применении сераорганических соединепий как таковых находится вопрос о применении серусодержащих нефтепродуктов. Одним из вариантов решения проблемы переработки содержащихся в нефтях сераорганических соединепий, не вызывающим изменения существующей технологии первичной переработки нефти, надо полагать разработку технологических процессов извлечения сераорганических соединений из серусодержащих дистиллятных нефтепродуктов, чтобы они послужили сырьевым источником для промышленности органического синтеза. Возможными в отношении производственного оформления способами извлечения сераорганических соединений следует считать адсорбцию, селективную экстракцию и экстракционную перегонку, а также способы, основанные на химических реакциях, при помощи которых можно получать производные сераорганических соединений, легко выделяемые из подвергаемых сероочистке нефтепродуктов. Например, применяя в соответствующих специально подобранных условиях окислители, можно получать сульфоокиси и сульфоны, которые относительно легко извлекаются из их смеси с углеводородами.

При крекировании образуется значительное количество газообразных продуктов расщепления — газов крекинга. Первоначально не знали, что с ними делать, — их просто сжигали в факелах . Потом выяснилось, что в этих отходах содержится ценное сырье этилен (этен), пропилен (пропен), изобутилен (метил-пропен) — реационноспособные соединения, которые путем химических превращений могут быть переработаны в ценные продукты моющие средства,- горючее, упаковочные пленки, пластмассовые материалы, синтетические волокна, лаки, изоляционные материалы, ядохимикаты (рис. 1). Другим важнейшим сырьевым источником для промышленности органического синтеза является уголь
Систематическое химическое исследование топлива, развернувшееся за последние 25—30 лет, в связи с требованиями дать оценку разведанным запасам, а также определить наиболее рациональные методы сжигания и химической переработки, доказало, что топливо следует рассматривать не только как источник тепловой энергии, но и как ценное химическое сырье, расширяющее потенциальные сырьевые возможности для ряда химических производств. В настоящее время вполне установлено, что пирогенетиче-окая переработка топлив должна сопровождаться извлечением из продуктов термического разложения топлива возможно большего количества органических соединений, так как они предоставляют технике ряд важнейших, нередко незаменимых исходных материалов. Так, например, многообразные виды синтетических органических производств используют в качестве основного исходного сырья продукты сухой перегонки топлив, главным образом угля.

Спирты — древесный, винный и сивущные масладолгое время служили главным сырьевым источником для производства ациклических (жирных) соединений. В настоящее время большую часть органического сырья поставляет нефтехимическая промышленность, в частности в виде олефинов и парафиновых углеводородов.

В последние годы получил практическое применение синтез тиофена, основанный на использовании доступных видов сырья — С4-углеводородов нефти и серы или сернистого ангидрида. По этому способу тиофен изготовляется в США в полупромышленном масштабе, отвечающем потребностям в лекарственных средствах — производных тиофена и, возможно, в других соединениях тиофено-вого ряда, предназначенных для иных целей. Однако в случае необходимости масштабы производства тиофена можно было бы увеличить, так как при переходе к более крупным установкам вряд ли возникли бы технические трудности или препятствия иного характера. В СССР дополнительным источником тиофена и в особенности его гомологов может служить смола сланцев Поволжья, а также, возможно, и нефтепродукты, полученные из сернистых нефтей. Эти обстоятельства позволяют отнести тиофен и его гомологи к числу соединений, доступных для промышленного органического синтеза с потенциально неисчерпаемой сырьевой базой.