Курсовая работа: Производство этиленгликоля методом гидратации окиси этилена

· Окись этилена: 1%;

7. Потери окиси этилена в весовых процентах: 4%.

2. Обзор вариантов промышленного получения этиленгликоля

Впервые этиленгликоль был получен и описан А. Вюрцем в 1857 году, но только 60 лет спустя началось его промышленное производство. Вскоре было найдено много разнообразных применений этиленгликоля, а равно и его производных, что привело к быстрому росту его производства. В настоящее время существует огромная патентная, журнальная и монографическая литература, посвященная этиленгликолю и его производным.

Для производства этиленгликоля, впервые осуществленного в 1918 году, последовательно применяли гидролиз дихлорэтана

ClCH2 - CH2Cl + NaCO3 + H2O → HOCH2 - CH2OH + 2NaCl + CO2

гидролиз этиленхлоргидрина

HOCH2 - CH2Cl + NaHCO3 → HOCH2 - CH2OH + NaCl + CO2

гидратацию окиси этилена

CH2 - CH2 + H2O → HOCH2 - CH2OH

O

В настоящее время наибольшее значение имеет метод гидратации окиси этилена и лишь небольшая часть этиленгликоля получается гидролизом дихлорэтана. Производство этиленгликоля является экономически недорогим, так как не требует колоссальных затрат на сырье и технологические установки.

Производство этиленгликоля является крупнотоннажным производством. Этиленгликолю принадлежит важная роль в промышленности и быту.

Этиленгликоль употребляется как заменитель глицерина, для синтеза некоторых органических веществ и в качестве добавок к веществам, устраняющим быстрое высыхание [1].

Этиленгликоль – ценный растворитель. Он хорошо растворяет сложные эфиры, смолы, растительные эссенции. Растворимые свойства этиленгликоля использованы в самых различных отраслях промышленности, например красочной, парфюмерной.

Кроме того, этиленгликоль сравнительно устойчив при высокой температуре, не разлагается при пропускании над пемзой, нагретой до 400єС. Разложение гликоля начинается при 500-520°С, а при 550єС происходит уже со значительной скоростью, но даже при этой температуре до 36 % этиленгликоля не подвергается разложению [4].

3. Сырье, используемое в производстве

3.1 Окись этилена

Окись этилена в настоящее время является одним из наиболее крупнотоннажных продуктов тяжелого органического синтеза на основе этилена. Основным производным окиси этилена является продукт ее гидратации – этиленгликоль, применяемый для производства антифриза, как растворитель, пластификатор, в производстве мономеров для синтетических волокон и другие.

Окись этилена впервые была получена в 1857 году французским химиком Адольфом Шарлем Вюрцем. Занимаясь изучением производных этиленгликоля Вюрц приготовил окись этилена действием раствора едкого калия на этиленхлоргидрин и определил, что новое соединение кипит при +13,5єС, смешивается во всех соотношениях с водой, образует с сульфатом натрия кристаллическое соединение освежающего вкуса, восстанавливает водный раствор нитрита серебра; но не дает кристаллического осадка при действии эфирного раствора аммиака.

При обычной температуре и давлении окись этилена находится в газообразном состоянии. Ее температура кипения равна 10,7°С при 760 мм рт.ст. Ниже этой температуры окись этилена представляет собой нейтральную, бесцветную, весьма подвижную жидкость.

Температура замерзания окиси этилена равна -113,3єС. Температура плавления окиси этилена по разным данным составляет : -111,4°С, -111,71єС, -112,51°С [6].

Следует отметить, что по сравнению с водой, имеющей при 20єС вязкость порядка 0,01 Дж, вязкость окиси этилена примерно в 3 раза меньше. Плотность окиси этилена при температуре ее кипения равна 0,8827 г/смі, поэтому молекулярный объем окиси этилена при 10,7°С и 760 мм рт.ст. равен 49,9 смі. Относительная плотность окиси этилена при 20єС составляет 0,8711. Удельная теплоемкость окиси этилена составляет: жидкой ( от -25°С до +10єС) 0,44 Дж/(г·°С) и газообразной (при 34°С и 760 мм рт.ст.) 0,268 Дж/(г·°С). О растворимости окиси этилена в различных растворителях имеется много данных. Окись этилена хорошо растворима в спиртах, эфире, хлороформе, ацетона и других растворителях.

Характерным свойством окиси этилена и ее гомологов является чрезвычайная склонность к взаимодействию с различными органическими и неорганическими соединениями. Это свойство связано со способностью атома кислорода в молекуле окиси этилена переходить в оксониевое состояние. Реакция гидратации окиси этилена, приводящая к образованию этиленгликоля, известна еще со времен Вюрца, который проводил ее нагревание в автоклаве водных растворов окиси этилена. в последнее время в связи с тем, что окись этилена вырабатывают все в больших и больших количествах, эта реакция приобретает большое практическое значение. Только при гидратации окиси этилена получается водный раствор гликоля без примеси солей и часто непосредственно годный к употреблению.

Окись этилена также реагирует с этиленгликолем, образуя полиэтиленгликоли, так же имеющие практическое значение и во многих случаях применяются с моноэтиленгликолем:

Н2С Н2С – ОН

О + Н2О = ‌‌‌+ 17 ккал

Н2С Н2С – ОН

(этиленгликоль)

Н2С Н2С – ОН Н2С – О – СН2 – СН2 – ОН

О + ‌‌= + 19,2 ккал