Kā iegūt alkānu no alkāniem? Ko vēl jūs varat iegūt no alkāna?

Organisko savienojumu struktūras izpēte,ķīmiskās īpašības, kuras tās izpaužas reakcijās, ļauj ražot dažādu veidu produktus un preces no vienas un tās pašas izejvielas. Saražoto ogļūdeņražu apstrāde atrisina daudzas problēmas. Uz jautājumu: "Kā iegūt alkānu no alkāna?" Ķīmiskā zinātne un naftas krekinga prakse dod izsmeļošas atbildes. Apskatīsim problēmu, kas saistīta ar dažādu ogļūdeņražu kategorijām, kā arī to atvasinājumiem. Galvenā uzmanība tiks pievērsta rūpnieciskām oglekli saturošu izejvielu pārstrādes metodēm.

Organisko vielu ģenētiskās attiecības

Agrīnās studiju un saņemšanas stadijāsogļūdeņražiem un atvasinājumiem ķīmiķiem šķita, ka šīs grupas ir izolētas viena no otras. Pakāpeniski uzkrāta informācija, kas atspoguļo galveno vielu klases ģenētiskās attiecības. Galvenie centieni bija domāti, lai atrastu veidus, kā mainīt struktūru, palielinot saziņas daudzumu. Svarīgākās teorētisko pētījumu un eksperimentu problēmas:

• kā iegūt alkānu no alkāniem;
• Kā pārstrādāt ogles, jēlnaftu un dabasgāzi;
• kā veikt piesātinātu ogļūdeņražu dehidrēšanu;
• kā iegūt alkīnu (acetilēnu) no alkāna.

Pētnieki un praktiķi bija pārliecināti, ka ir daudz savstarpēju pāreju no viena ogļūdeņraža uz otru.

Galveno savienojumu veidu ģenētisko savienojumu praktiskā nozīme

Ogļūdeņražu savienojumu vienotība ir pierādītaorganiskās ķīmijas kā zinātnes un rūpniecības veidošanās procesā. Šīs problēmas attīstībā - kā iegūt alkānu no alkāniem - ievērojams ieguldījums bija krievu un padomju organiskie ķīmiķi. Šajā nolūkā daudzas reakcijas-transformācijas ir katalītiskie procesi, kas tiek veikti, izmantojot sarežģītas tehnoloģijas. Organisko savienojumu ciešās saiknes un savstarpējās transformācijas izmanto, lai risinātu dažādas praktiskas problēmas, starp kurām:

• iegūstot no viena veida izejvielām dažādu veidu vielas;
• sarežģītu produktu ražošana ar vienkāršiem savienojumiem un otrādi;
• plaša patēriņa preču atlaišana;
• ļoti iztērēto dabas ogļūdeņražu resursu taupīšana;
• racionāla naftas un gāzes nesošo slāņu, akmeņogļu darvas, degošo slānekļu, kūdras izmantošana.

Dabisko oglekļa avotu sastāvs

Visu veidu ogļūdeņraži ir raksturīgi dabāievērojami daudzumi. Tie kalpo par izejmateriāliem dažāda sastāva organisko savienojumu apstrādei un iegūšanai. Vissvarīgākie alkānu un alkēnu avoti:

1. Dabasgāze. Vismazākā metāna ogļūdeņraža saturs dažādos nogulumos sasniedz 80-98%. Citi savienojumi: slāpeklis, oglekļa dioksīds, etāns, propāns, butāns.
2. Eļļa. Dabisks dažādu izomerisko ogļūdeņražu maisījumsnoguldījumi atšķiras sastāvā. Dažos "melnajā zelta" tipos dominē alkāni, citi sastāv no cikloparafīniem un arēnām. Ar dome saistītās naftas gāzes arī satur parafīnus.
3. Kokss. Ražošana nepieciešamo akmeņogļu metalurģijas kopā dot akmeņogļu darvu, kas satur vairāk nekā 400 sastāvdaļas, no kurām lielākās - arēnā.
4. Dārzeņu un pārtikas izejvielas - liela un daudzveidīga grupa, kurā ietilpst koksne, sēklas un rūpniecisko kultūru augļi, dzīvnieku tauki.

Iespējamās pārejas starp organiskiem savienojumiem

Struktūrā noguldījumu "melnā zelta" biežiir cikloalkānu vai naftenu. Izejvielu apstrāde nodrošina gredzenā galīgos cikliskos ogļūdeņražus, kas satur 5-7 C atomus, tiem ir vislielākā praktiskā nozīme. Kā nokļūt no alkāna cikloalkāna, ja naftenu krājumi ir noplicināti? Lai iegūtu ierobežojošos cikliskos ogļūdeņražus no piesātinātajiem acikliskiem savienojumiem, izmanto dehidrogciklizācijas metodi. 4 vai vairāk C atoma ķēdes ir slēgtas, rodas stabils cikls. Citas tipiskas organisko vielu transformācijas var atspoguļot vienkāršās shēmās:

• Eļļa → ogļūdeņraži → alkāni → karbonskābes.
• Dabas gāze → marginālie ogļūdeņraži → karbonskābes.
• Ogļūdeņraži → alkāni → nepiesātināti ogļūdeņraži → polimēri.
• Naftas ogļūdeņražu → → → arēna izopropil-benzols → benzols → acetons, fenolu.
• Dabas gāze → nepiesātināti ogļūdeņraži → etanols.
• Ogles → metanols.
• Eļļa → ogļūdeņraži → alkēni → butadiēns un izoprēns.

Sīkāk apsveriet, kādus ķīmiskus savienojumus var iegūt, pateicoties organisko vielu ģenētiskajai saiknei.

Kā iegūt alkānu no alkāniem

Rūpniecībā gandrīz visu veidu ogļūdeņražus iegūst no naftas un gāzes. Naftas rafinēšana ir mūsdienīga alkānu iegūšana no alkāniem:

A) Šķidrumu ierobežojoši ogļūdeņraži nodrošina tiešu eļļas destilāciju (zemu produkta iznākumu).

B) Termiskā un katalītiskā eļļa krekingako izmanto, lai palielinātu procentuālo gaismas galiem, uzlabojot ogļūdeņražu (benzīna, petrolejas) kvalitāti. Naftas saules frakcijā ir heksadekāns, kas dedzināšanas laikā dod dodēkānu un butilēnu. Dodekāns jau petrolejas frakcijas tiek pakļautas papildu sadalās, tas ir iegūts no piesātināta ogļūdeņraža nonānu un propēns (alkānu). Plaisāšanu turpina, var veidoties heptāns un etilēns.

Izomerizācija un alkilēšana

Atļaut katalītiskās izomerizācijas reakcijasNormālo alkāniem sazarotu struktūru, lai saņemtu: N3S- (CH2) 3-CH3 → CH (CH3) 2-CH2-CH3. Šī procesa produkts ir izopentāns. Normal butāns ietverti gāzēm krekinga katalizatoru izomerizācijas reakcijas tiek pārvērsti izobutānu. Iegūtais produkts var būt alkilēti ar izobutilēns ar katalizatora klātbūtnē, un saņemt izooktīnu - augstas kvalitātes degvielu. Ja mēs veikt kā alkilēšanas līdzekli, ar etilēna, reakcija ar izobutānu, ko iegūst no sintētiska degvielas neohexane.

Kā iegūt alkēnu un alkadiēnu no alkāniem

Rūpniecībā nepiesātināts aciklisksogļūdeņraži ar vienu divkāršo saiti tiek iegūti no naftas krekinga. Augstā temperatūrā alkāni sadalās (pirolīze). Alkēni tiek izolēti no starpproduktu un gala reakcijas produktu kopējās masas. Etilēnu iegūst etānam dehidrogenējot uz niķeļa katalizatora: C2H6 → C2H4 + H2 ↑. Butāns līdzīgos apstākļos dod 2-buteni, tajā pašā laikā veidojot etānu un etilēnu. Dehidrēšana ļauj mums atrast risinājumus problēmai, kā iegūt alkadiēnu no alkāna. Ar pakāpenisku divu ūdeņraža molekulu noņemšanu no 4 oglekļa atomu ogļūdeņražiem rodas šādas transformācijas: butāns → butenēns → butadiēns. Galaprodukts ir svarīgs sintētiskā kaučuka ražošanai. Līdzīgi kā butadiēns, tiek iegūts vēl viens polimērs, kas atdarina dabīgā analoga vērtīgās īpašības: izopentānu → izoprēnu → izoprēna gumiju.

Kā iegūt acetilēnu no alkāniem

Ogļūdeņradis ar vienu trīskāršu saiti - acetilēns -ir ļoti svarīga rūpniecības nozarē, būvniecībā un citās saimnieciskās darbības jomās. Vecākā šī vienkāršākā alkīna iegūšanas metode ir saistīta ar ūdens iedarbību uz cietajiem kalcija karbīda gabaliem. Šo metodi aizstāja ar dabasgāzes plaisāšanu. Tagad ķīmiskajā rūpniecībā viņi zina, kā iegūt alkīnu no alkāna ar viszemākajām izmaksām. Speciālajos tehnoloģiskajos aparātos ar augstu temperatūru vai elektriskās izlādes ietekmē notiek metāna, dabiskās gāzes dominējošās vielas dehidrogenācija: 2CH4 → HC≡CH + 3H2. Acetilēna tiek plaši izmantota, tas tiek gatavots no acetaldehīda, kas tālāk tiek izmantots ražošanā etiķskābes, sintētisko sveķu, plastmasas, sintētiskām šķiedrām, kaučuks un gumijas.

Kā nokļūt arēnā no gala ogļūdeņražiem

No parafīniem pārveidošanās ķēdes noved pie benzolaun tā atvasinājumi. aromatizētājs process pētīta krievu un padomju aptiekāru XX gadsimtā. Par savu darbu, kas notika būtība "Kā nokļūt no alkāna, benzola un tā homologiem", samazina līdz dehydrocyclization heksāna, heptāna un citu piesātinātiem ogļūdeņražiem: S6N14 → C6H6 + 4H2; C7H16 → C6H5-CH3 + 4H2. Vēl viens veids ir sintēzei aciklisko ogļūdeņražu cikloparafīniem seko dehidratācijas: heksāna → → cikloheksāna benzols.

Kā etilspirtu un citus alkoholus iegūt no alkāniem

Senos laikos uz jautājumu: "Kā iegūt alkoholu no alkāna?" Viņi nedomāja, mūsu senči izmantoja tikai cukura saturošu produktu alkohola fermentācijas metodi, izmantojot rauga fermentus. Etilspirta tehniskās vērtības pieaugums noveda pie jaunu etanola ražošanai paredzētu neproduktu izejvielu meklējumiem. Pagājušā gadsimta pirmajā pusē viela kļuva par neaizstājamu izejvielu gumijas ražošanai, izmantojot Lebedeva metodi. Vienu no metodēm bija paredzējis A. Butlerovs, kurš sapņoja, ka lēts etilēna iegūšanas veids pavērtu ceļu "alkohola iegūšanai". Piesātināto ogļūdeņražu avoti ir naftas krekinga produkti un alkānu katalītiskā dehidrogenēšana. Etānu iegūst no etāna, kas oksidējas sērskābes klātbūtnē: C2H6 → C2H4 → C2H5OH. Citu alkēnu hidratācija, kas iegūta arī eļļas pārstrādē, dod sintētiskā etilspirta homologus. Metodes trūkumi ir izteikti skābes reģenerācijas izmaksās un aparāta aizsardzībā pret koroziju. Nozare pārgāja uz alkēnu tiešās hidratācijas metodi, kurā izmanto cieto katalizatoru. Metanolu ražo, oksidējot metānu. Etilēns un tā homologi kalpo par izejvielām spirtu ražošanai.

Kā no alkāniem iegūt aldehīdus un karbonskābes

Pēc lētu izejvielu problēmas risināšanasalkohola nozare, ķīmiķi zina, kā iegūt aldehīdu no alkāna ar viszemākajām izmaksām. Viens no acetaldehīda iegūšanas veidiem ir acetilēna hidratācija. Viss process seko shēmai: dabasgāze → CH4 → C2H2 → CH3-SON. Dabisko ogļūdeņražu izmantošana etilspirta ražošanā ir palielinājusies. Viela ir izejviela karbonil- un karboksilu savienojumu ražošanai. Acetaldehīdu var iegūt etāna dehidrināšanā, pēc tam etilētera veidošanos reakcijā, tā oksidēšanu vai dehidrogenēšanu. Viena no iespējām ir etilēna oksidēšana: C2H6 → C2H4 → C2H4O. Kā iegūt karboksilskābi no alkāna? Jautājums, kas ilgu laiku bija problemātiskajā kategorijā. Etiķskābe veidojas, fermentējot pārtikas izejvielas, sausā veidā destilējot koksni. Pieejamo alkānu avotu pieejamība ļauj butāna oksidēt un iegūt lētu etiķskābi: C4H10 + 2 ½ O2 → 2CH3COOH + H2O. Ir noteiktas citu karboksilskābju atbrīvošana no ierobežojošiem un nepiesātinātiem ogļūdeņražiem.

Mūsdienu pasaules ekonomiku ir grūti iedomātiesbez dabas gāzes, naftas un ogļu izejvielām. No šiem dabīgajiem maisījumiem tiek izdalīti dažādi alkāni, kurus izmanto, lai iegūtu lielu skaitu organisko sintēzes produktu.