Реферат - способи отримання стиролу

Стирол є одним з найцінніших мономерів. Він був вперше виділений і ідентифікований в 1839 році Є. Симоном з стираксу - смоли амбрового дерева. Їм же було дано сучасну назву вуглеводню. Ш. Жерар і А.Каур в 1841 р отримали стирол розкладанням коричної кислоти, визначили його склад і дали назву «циннамон». У 1845 р Е. Копп встановив тотожність обох речовин. У 1867 р А. Бертло синтезував стирол, пропускаючи через розпечену трубку суміш парів бензолу і ацетилену. Він же встановив присутність стиролу в ксилольного фракції кам'яновугільної смоли. Стирол також міститься в багатьох продуктах термічної деструкції органічних речовин, в продуктах піролізу природного газу, крекінгу і піролізу нафтопродуктів і сланцевий маслі. Промислове виробництво стиролу вУкаіни було організовано в 1949 р на Черкассиском заводі синтетичного каучуку з етилбензолу, одержуваного алкилированием бензолу.
Безперервне зростання потреби в Стиролі для виробництва полістирольних пластиків, синтетичних смол, необхідних для автомобілебудування, електротехнічної промисловості, авіа- і суднобудування, в промисловості синтетичних латексів і бутадієн бутадієну каучуків, лакофарбових матеріалів, клеїв, пінополістирольних пластиків для будівельної індустрії, АБС-пластиків, ряду термоеластопластів призводить до істотного збільшення потужності з його виробництва.

Стирол є одним з найважливіших мономерів для виробництва синтетичних каучуків і пластичних мас. Дегидрирование алкилароматических з'єднань має велике промислове значення для отримання стиролу і його гомологів. При цьому стадія дегідрірованія завершує двохстадійний процес, який починається з алкилирования бензолу олефіном:
1. Отримання етилбензолу здійснюється за такою реакції:
CH6 + C2 H4 C6 H5 СН2 СН3
Синтез етилбензолу алкилированием бензолу етиленом здійснюють, застосовуючи каталізатори на основі хлориду алюмінію, фториду бору, фосфорної кислоти або цеолітів. Використання низьких концентрацій каталізатора дозволяє проводити процес в рідкій фазі (каталізатор суспендованих або розчинений). Цей спосіб використовують вУкаіни. Процес проводять при 140-200 ° С і тиску 0,3-1,0 МПа. В оптимальних умовах проведення процесу селективність отримання етилбензолу 99%. При проведенні процесу дуже важливо не допускати надлишку етилену в реакторі, так як це призводить до утворення діетіл- і поліетілбензолов. Витрата AlCl3 становить 0,25 г на тонну етилбензолу. Алкілування бензолу олефінами - типова реакція електрофільного заміщення.
Стадія дегідрірованія етилбензолу
CH5 СН2 -СН3 C6 H5 СН = СН2 + Н2
Процес проводять в присутності каталізатора. Найбільше застосування знайшли каталізатори на основі оксиду заліза. Оптимальна температура при роботі на цих каталізаторах 600-630 ° С, рівноважний вихід стиролу не перевищує 40-50%. Для більш повного перетворення етилбензолу в стирол знижують парціальний тиск парів етилбензолу, розбавляючи його водяною парою (масове відношення водяна пара. Етилбензол 2,5-3: 1).
Приблизно 70% стиролу використовується у виробництві полістиролу і пінополістиролу. З стиролу також отримують різні сополімери: акрилонитрил-бутадієн-стирол (АБС) - 9%, стирол-акрилонитрил (САН) - 1%, стирол-бутадієновий каучук - 5%. Основне застосування блоксополімери знаходять у виробництві взуття та адгезивів.
Використовуються вони також в асфальтових сумішах разом з гумовою крихтою, отриманою з вийшли з експлуатації виробів.
Подібний матеріал з поліпшеними властивостями використовується і як дорожнє покриття і як покрівельний матеріал. Сополімери етилен-бутилен-стирол і етилен-пропілен-стирол характеризуються широкою сферою застосування - від електроніки і будівництва до іграшок, побутових виробів, меблевого виробництва. Всі ці вироби тривалий час витримують температуру до 110 ° С, а також володіють підвищеною стійкістю до води, розчинників, кислот, лугів, засобів хімічного чищення. Ударостійкий АБС сополимер використовують для інтер'єрів, облицювання холодильників, рефрижераторів.

Фізичні властивості стиролу

Стирол (вінілбензол, фенілетілен), С6 Н5 СН = СН2 - безбарвна рідина зі своєрідним запахом. Нижче наведені деякі фізичні властивості стиролу:

Таблиця 1.1 Фізичні властивості стиролу

Теплота випаровування при 140 ° С, кДж / кг (кал / г)

Стирол змішується з більшістю органічних розчинників, наприклад, з нижчими спиртами, ацетоном, ефіром, сірковуглецем; багатоатомних спиртах розчинний обмежено. Розчинність стиролу у воді 0,032% (по масі) при 25 ° С, води в Стиролі 0,070%. У суміші з повітрям в об'ємних концентраціях 1,1-6,1% утворює вибухонебезпечні суміші. Стирол легко полімеризується і сополимеризуется з більшістю мономерів з радикального і іонного механізмів. На повітрі стирол окислюється з утворенням перекисів, що ініціюють полімеризацію стиролу, бензальдегида і формальдегіду.
Кількісно стирол визначають приєднанням оцтовокислої ртуті до вінілової зв'язку з подальшим титруванням ртуті в продукті приєднання розчином роданистого амонію.
Основний метод отримання стірола- каталітичне дегідрування етилбензолу, одержуваного каталітичним (А1С13. BF,) Рідкофазний алкилированием бензолу етиленом в м'яких умовах. Дегидрирование проводять в струмі водяної пари при 500-630 ° С на окисних каталізаторах (залізо-магнієвих або кульгавий-цинкових) в реакторах різного типу - адіабатичному з нерухомим шаром каталізатора, трубчатом ізотермічному або секційному. Вихід стиролу більше 90% від теоретичного. Для очищення стиролу від етилбензолу, бензолу і толуолу застосовують чотириступінчасту ректифікацію під вакуумом.
Менш поширений синтез стиролу з одночасним отриманням окису пропілену (окислення етилбензолу в гідроперекис, реакція з пропиленом в присутності нафтената молібдену, дегідратація утворюється метілфенілкарбінола). В Японії розроблений економічний процес екстрактивної ректифікації стиролу, що утворюється при піролізі бензину в етилен; ректифікації піддають фракцію, що містить до 35% С.
Технічний стирол містить 99,6-99,8% основного продукту, а також етилбензол, ізопропілбензол, сірку, перекису, альдегіди.
Стирол інертний по відношенню до конструкційних матеріалів за винятком міді та її сплавів, які розчиняються в Стиролі і фарбують його. При зберіганні в Стиролі накопичується розчинений полімер і перекису. Якісно полімер визначають осадженням великим надлишком сухого метанолу (10 мл СН3 ОН на 1-2 мл стиролу). Помутніння розчину при сильному струшуванні вказує на присутність полімеру. Стирол зазвичай інгібують третбутілпірокатехіном. Інгібітори видаляють перегонкою мономеру у вакуумі або промиванням розведеної лугом (після чого мономер ретельно висушують). Транспортують стирол в сталевих цистернах. Зберігають в сталевих ємностях під азотної подушкою.
Допустима концентрація стиролу в повітрі не вище 0,5 мг / м 3. Запах стиролу відчувається при більш низьких концентраціях. Підвищені концентрації стиролу викликають сльозотеча, тривале вдихання його парів негативно діє на функцію печінки.

Способи отримання стиролу

1) Термічне декарбоксилирование коричної кислоти проводиться при температурі 120-130 Про З повагою та атмосферному тиску. Вихід стиролу становить близько 40%

2) Дегідратація фенілетилового спирту. Реакція може бути реалізована як в газовій, так і в рідкій фазі. Рідкофазний дегідратація фенілетилового спирту здійснюється в присутності фосфорної кислоти або бисульфита калію. Дегідратація в паровій фазі проводиться над каталізаторами: оксидами алюмінію, торію або вольфраму. При використанні оксиду алюмінію вихід стиролу становить до 90% від теорії.

3) Синтез з ацетофенону. Стирол можна отримати по реакції ацетофенону з етиловим спиртом над силікагелем:

Вихід становить близько 30%.
4) Отримання стиролу з галогенетілбензола:

5) Отримання стиролу дегидрированием етилбензолу.

6) Метод виробництва з етилбензолу через гідропероксид етилбензолу з одночасним отриманням оксиду пропілену (халкони-процес):

7) Отримання стиролу метатезіс етилену з стильбенів, отриманим окисленням толуолу:

8) Отримання стиролу каталітичної ціклодімерізаціей бутадієну:

Всі наведені методи отримання стиролу (за винятком дегідрірованія) багатостадійні, використовують підвищений тиск і високу температуру, що призводить до ускладнення і подорожчання виробництва. Для деяких методів використовується не дуже доступне сировину. Невеликі виходи.