31. Кучеров әдісі арқылы ацетальдегидті өндірудің химиялық және принципиалдық сызбанұсқасын құрыңыз
Гидратациялау процесі сынап сульфатының (катализатор) қатысуымен орындалады, бірінші сатыда тұрақсыз винил спирті түзіліп, ол тез мезгілде сірке альдегидіне изомерленеді:
CaC2 + 2H2O = C2H2 +Ca (OH)2
Принципиалды схема 4 негізгі операцияларды қамтиды:
CaC2
Н2О
Н2О
I
III
IV
II
құрғақ
ізбес әк тұнбасы
(әк)
Кальций карбидінен ацетилен өндірудің принципиалды
І-CaC2 майдалау, ұсату; ІІ-химиялық реакция; ІІІ- C2H2 салқындату және шаю; І‡- C2H2 тазалау.
Кальций карбиді ұсатылып, (І опрерация) химиялық әрекеттесу жүзеге асырылатын ІІ-операцияға жіберіледі. Түзілген газ тәріздес ацетиленді салқындатып, шаң-тозаңнан тазартылады (ІІІ-операция). Бұдан соң арнайы қондырғыда (ІV-операция) ацетиленді бөгде қоспалардан: амиак, фторлы сутек және т.б тазартады.
М.Г.Кучеров реакциясымен гидратациялау әдісінің қауіптілік кемшілігі бар, ол сынаптың уыттылығы және тым көп жұмсалынады: 1 т ацетальдегид өндіргенде 1,0 кг сынап шығын болады. Осы себептен сынапсыз әдістерді қолдануға ерекше көңіл бөлінгені орынды. Мысалы, ацетиленді қатты катализаторда (металл оксидтері, фосфор қышқылының тұздары) гидратациялау, этиленді тотықтыру.
Гидраторға (1) үздіксіз қысылған, тазартылған ацетилен циркуляцияланған ацетиленмен араласқан күйінде келіп түседі.Газ қоспалары контакт сұйығы (1 литр контакт сұйығының құрамында 200 г H2SO4, 0,4 г Hg және 40 г темір (III)оксидтері болады) арқылы барботиреніп,80-100 температурада гидротациялау процесіне қатысады.Реакциядан қоспа бір рет өткенде ацетиленнің ацетальдегидке айналуы 50-60% шамасында болады.Бу-газ қоспасы (ацетальдегид,ацетилен және су буы)тоңазытқышқа келіп конденсацияланып, конденсацияланған су гидраторға қайта оралып, ацетальдегидтің судағы ерітіндісі басқа тоңазытқыштан өтіп, жинағышқа жіберіледі. Конденсацияланбаған газдар тарелка тәрізді абсорберге келіп сумен (шайылады) суғарылады,суда ацетальдегид еріп, ерітінді жинағышқа келіп қосылады, ацетилен өндіріс басына қасына оралады. Ацетальдегидті алдымен дистилляциялап, ректификациялап тазартып алады. Гидратордан шығатын контакт сұйығын регенерациялап процеске қайтадан қайтарады. Кучеров реакциясымен гидратациялау әдісінің қауіптілік кемшілігі бар, ол сынаптың уыттылығы және тым көп жұмсалынады: 1т ацетальдегид өндіргенде 1кг сынап шығын болады. Осы себептен сынапсыз әдістерді қолдануға ерекше көңіл бөлінгені орынды. Мысалы, ацетиленді қатты катализаторда (металл оксидтері, фосфор қышқылының тұздары) гидратациялау, этиленді тотықтыру.
32. Фосфор қышқылын өндірудің химиялық сызбанұсқасын жазыңыз
Фосфор қышқылын алу үшін шикізат ретінде фосфаттар (фосфорит және аппатит минералдары) қолданылады. Әртүрлі қышқылдармен фтораппатитке Ca5(PO4)3F әсер еткенде, ол фосфор қышқылын түзе айрылады.
Ca5(PO4)3F+5H2SO4=3H3PO4+5CaSO4+HF (1)
Ca5(PO4)3F+10HCl=3H3PO4+5CaCl2+HF (2)
Ca5(PO4)3F+10HNO3=3H3PO4+5Ca(NO3)2+HF (3)
Сонымен бірге H3PO4 фосфаттардан электротермиялық әдіспен алуға болады. Майдаланған фторапатитті көмірмен араластырып электропеште 1200-13000С т-да қыздырғанда элементтік фосфор түзіледі
2 Ca5(PO4)3F+15С+Н2О=3P2+15CO+10CaO+2HF (4)
Түзілген фосфорды бөліп алып, ауа ағынында өртейді
2Р2+5О2=2P2O5 (5)
Фосфор ангидриді сумен әрекеттесіп, фосфор қышқылын түзеді
P2O5+3Н2О=2H3PO4 (6)
Ғылыми зерттеу жұмыстарының нәтижесі мен өндірістік қондырғылар жұмысының анализі, қазіргі уақытта, ең арзан H3PO4 фосфаттарды күкірт қышқылымен айыру арқылы алынатынын көрсетті (1 р-я). Электр эн-ясы арзан аймақтарда H3PO4 электротермиялық әдіспен алу экономикалық жағынан тиімді болып табылады. Дүниежүзілік өндірісте элементік фосфор негізінде электротермиялық әдіспен 10%-ке жуық H3PO4 өндіріледі.