(KIMIA ORGANIK)
Oksidasi alkohol
Ketika alkohol dibakar, karbon dioksida dan air terbentuk: Di bawah aksi zat pengoksidasi konvensional - campuran kromium, kalium permanganat, atom karbon tempat gugus hidroksil berada terutama mengalami oksidasi. Utama Alkohol menghasilkan aldehida selama oksidasi, yang dengan mudah berubah...(KIMIA ORGANIK)
Oksidasi etil alkohol menjadi asam asetat.
Etil alkohol dioksidasi menjadi asam asetat di bawah pengaruh bakteri asam asetat dari genera Gluconobacter dan Acetobacter. Ini adalah organisme gram negatif, kemoorganoheterotrofik, tidak membentuk spora, berbentuk batang, bergerak atau tidak bergerak. Bakteri asam asetat dari genera ini berbeda satu sama lain dalam...(DASAR-DASAR MIKROBIOLOGI)
Dehidrogenasi katalitik alkohol
Transformasi alkohol menjadi aldehida dan keton juga dapat dilakukan dengan dehidrogenasi - melewatkan uap alkohol melalui katalis yang dipanaskan - tembaga atau perak pada suhu 300 ° C: Interaksi alkohol dengan senyawa organomagnesium (reagen Grignard) mengarah pada pembentukan hidrokarbon jenuh: Ini...(KIMIA ORGANIK)
Alkohol dan produk yang mengandung alkohol
Barang kena cukai hanya mencakup etil alkohol (alkohol mentah dan alkohol rektifikasi), terlepas dari jenis bahan baku pembuatannya (makanan atau non-makanan). Alkohol industri (bukan etil alkohol) bukan merupakan produk cukai; melainkan diperoleh dari produk kayu atau minyak bumi. Untuk produksi cukai...(Perpajakan kegiatan komersial)
(KIMIA ORGANIK)
Penghapusan air dari alkohol (dehidrasi):
Reagen asam digunakan sebagai katalis dehidrasi: asam sulfat dan fosfat, aluminium oksida, dll. Urutan eliminasi paling sering ditentukan oleh aturan Zaitsev (1875): ketika air terbentuk, hidrogen paling mudah dihilangkan dari atom karbon tetangga yang paling tidak terhidrogenasi...(KIMIA ORGANIK)
Oksidasi alkohol
Alkohol lebih mudah teroksidasi dibandingkan hidrokarbon, dan karbon yang mengandung gugus hidroksil adalah yang pertama mengalami oksidasi. Zat pengoksidasi yang paling cocok dalam kondisi laboratorium adalah campuran kromium. Dalam industri - oksigen atmosfer dengan adanya katalis. Utama...(KIMIA ORGANIK)
Oksidasi etil alkohol menjadi asam asetat.
Etil alkohol dioksidasi menjadi asam asetat di bawah pengaruh bakteri asam asetat dari genera Gluconobacter dan Acetobacter. Ini adalah organisme gram negatif, kemoorganoheterotrofik, tidak membentuk spora, berbentuk batang, bergerak atau tidak bergerak. Bakteri asam asetat dari genera ini berbeda satu sama lain dalam...(DASAR-DASAR MIKROBIOLOGI)
Dehidrogenasi katalitik parafin
Metode industri yang penting juga merupakan dehidrogenasi katalitik parafin dengan kromium oksida: Sebagian besar metode laboratorium untuk produksi olefin didasarkan pada reaksi eliminasi (eliminasi) berbagai reagen: air, halogen atau hidrogen halida dari turunan jenuhnya. .(KIMIA ORGANIK)
Mekanisme dehidrasi alkohol yang diterima secara umum adalah sebagai berikut (untuk mempermudah, etil alkohol diambil sebagai contoh):
Alkohol menambahkan ion hidrogen pada langkah (1) untuk membentuk alkohol terprotonasi, yang kemudian memisahkan langkah (2), menghasilkan molekul air dan ion karbonium; kemudian ion karbonium langkah (3) kehilangan ion hidrogen dan terbentuk alkena.
Jadi, ikatan rangkap terbentuk dalam dua tahap: hilangnya gugus hidroksil sebagai [langkah (2)] dan hilangnya hidrogen (langkah (3)). Inilah perbedaan antara reaksi ini dengan reaksi dehidrohalogenasi, dimana eliminasi hidrogen dan halogen terjadi secara bersamaan.
Tahap pertama mewakili keseimbangan asam-basa Bronsted-Lowry (Bagian 1.19). Misalnya, jika asam sulfat dilarutkan dalam air, reaksi berikut akan terjadi:
Ion hidrogen berpindah dari basa yang sangat lemah ke basa yang lebih kuat untuk membentuk ion oksonium. Sifat dasar kedua senyawa tentu saja disebabkan oleh pasangan elektron bebas yang dapat mengikat ion hidrogen. Alkohol juga mengandung atom oksigen dengan pasangan elektron bebas dan kebasaannya sebanding dengan air. Tahap pertama dari mekanisme yang diusulkan kemungkinan besar dapat direpresentasikan sebagai berikut:
Ion hidrogen telah berpindah dari ion bisulfat ke basa yang lebih kuat ( etil alkohol) untuk membentuk ion oksonium tersubstitusi dari alkohol terprotonasi.
Demikian pula, langkah (3) bukanlah pengusiran ion hidrogen bebas, namun peralihannya ke basa terkuat yang tersedia, yaitu
Untuk memudahkan, proses ini sering digambarkan sebagai penambahan atau penghapusan ion hidrogen, namun harus dipahami bahwa dalam semua kasus, yang sebenarnya terjadi adalah perpindahan proton dari satu basa ke basa lainnya.
Ketiga reaksi tersebut dinyatakan sebagai reaksi kesetimbangan, karena setiap tahap bersifat reversibel; seperti yang akan ditunjukkan di bawah, reaksi sebaliknya adalah pembentukan alkohol dari alkena (Bagian 6.10). Kesetimbangan (1) bergeser sangat ke kanan; diketahui bahwa asam sulfat hampir seluruhnya terionisasi dalam larutan alkohol. Karena konsentrasi ion karbonium yang ada setiap saat sangat kecil, kesetimbangan (2) bergeser jauh ke kiri. Pada titik tertentu, salah satu dari sedikit ion karbonium ini bereaksi menurut persamaan (3) membentuk alkena. Selama dehidrasi, alkena yang mudah menguap biasanya tersuling dari campuran reaksi, sehingga kesetimbangan (3) bergeser ke kanan. Akibatnya, seluruh reaksi berakhir.
Ion karbonium dibentuk oleh disosiasi alkohol terprotonasi; dalam hal ini partikel bermuatan dipisahkan dari
partikel netral Jelas, proses ini memerlukan energi yang jauh lebih sedikit daripada pembentukan ion karbonium dari alkohol itu sendiri, karena dalam hal ini partikel positif dari partikel negatif perlu dipisahkan. Dalam kasus pertama fondasi yang lemah(air) lebih mudah dipisahkan dari ion karbonium (asam Lewis) dibandingkan basa yang sangat kuat, ion hidroksil, yaitu air mempunyai gugus pergi yang lebih baik dibandingkan ion hidroksil. Telah terbukti bahwa ion hidroksil hampir tidak pernah terpecah dari alkohol; reaksi pembelahan ikatan dalam alkohol di hampir semua kasus memerlukan katalis asam, yang perannya, seperti dalam kasus ini, adalah untuk memprotonasi alkohol.
Terakhir, harus dipahami bahwa disosiasi alkohol terprotonasi hanya mungkin terjadi karena pelarutan ion karbonium (lih. Bagian 5.14). Energi untuk memutus ikatan karbon-oksigen diambil dari formasi jumlah besar ikatan ion-dipol antara ion karbonium dan pelarut polar.
Ion karbonium dapat mengalami berbagai reaksi; mana yang terjadi bergantung pada kondisi eksperimen. Semua reaksi ion karbonium berakhir dengan cara yang sama: mereka memperoleh sepasang elektron untuk mengisi oktet atom karbon bermuatan positif. Dalam hal ini, ion hidrogen dipisahkan dari atom karbon yang berdekatan dengan atom karbon bermuatan positif yang kekurangan elektron; sepasang elektron yang sebelumnya terikat dengan hidrogen ini sekarang dapat membentuk ikatan -
Mekanisme ini menjelaskan katalisis asam selama dehidrasi. Apakah mekanisme ini juga menjelaskan fakta bahwa kemudahan dehidrasi alkohol menurun pada rangkaian tersier-sekunder-primer? Sebelum menjawab pertanyaan ini, perlu diketahui bagaimana perubahan kestabilan ion karbonium.
Reaksi dehidrogenasi alkohol diperlukan untuk menghasilkan aldehida dan keton. Keton diperoleh dari alkohol sekunder, dan aldehida dari alkohol primer. Katalis dalam proses ini adalah tembaga, perak, tembaga kromit, seng oksida, dll. Perlu dicatat bahwa, dibandingkan dengan katalis tembaga, seng oksida lebih stabil dan tidak kehilangan aktivitas selama proses berlangsung, namun dapat memicu reaksi dehidrasi. DI DALAM pandangan umum Reaksi dehidrogenasi alkohol dapat direpresentasikan sebagai berikut:
Dalam industri, dehidrogenasi alkohol menghasilkan senyawa seperti asetaldehida, aseton, metil etil keton, dan sikloheksanon. Prosesnya berlangsung dalam aliran uap air. Proses yang paling umum adalah:
1. dilakukan pada katalis tembaga atau perak pada suhu 200 - 400 °C dan tekanan atmosfer. Katalis adalah pembawa Al 2 O 3, SnO 2 atau serat karbon, di mana komponen perak atau tembaga diendapkan. Reaksi ini merupakan salah satu komponen proses Wacker, yaitu metode industri untuk memproduksi asetaldehida dari etanol melalui dehidrogenasi atau oksidasi dengan oksigen.
2. dapat berlangsung secara berbeda, bergantung pada rumus struktur substansi aslinya. 2-propanol, yang merupakan alkohol sekunder, didehidrogenasi menjadi aseton, dan 1-propanol, sebagai alkohol primer, didehidrogenasi menjadi propanal pada tekanan atmosfer dan suhu proses 250 - 450 °C.
3. itu juga tergantung pada struktur senyawa awal, yang mempengaruhi produk akhir (aldehida atau keton).
4. Dehidrogenasi metanol. Proses ini belum sepenuhnya dipelajari, namun sebagian besar peneliti menyorotinya sebagai proses yang menjanjikan untuk sintesis formaldehida bebas air. Berbagai parameter proses ditawarkan: suhu 600 - 900 °C, komponen katalis aktif seng atau tembaga, pembawa silikon oksida, kemungkinan memulai reaksi dengan hidrogen peroksida, dll. Saat ini, sebagian besar formaldehida dunia diproduksi melalui oksidasi metanol.
Keahlian khusus: teknologi kimia
Departemen: kimia anorganik Dan teknologi kimia
SAYA MENYETUJUI
Kepala departemen
________) (Tanda tangan, Nama belakang, inisial)
"___"____________20
PEKERJAAN KURSUS
Disiplin: Katalisis industri
_______________________________
Pada topik: Dehidrogenasi katalitik
________________________
Penunjukan Pekerjaan KR – 02068108 – 240100 - 2015
Siswa Fazylova L.A.
Masuk 435
Kepala ________________ Kuznetsova I.V.
Voronezh – 2015
Perkenalan
Produksi katalis untuk proses dehidrogenasi alkil hidrokarbon aromatik.
Dehidrogenasi katalitik alkana
Peralatan untuk dehidrogenasi katalitik alkana
Regenerasi katalis.
Daftar referensi yang digunakan
Perkenalan
Dehidrogenasi adalah reaksi menghilangkan hidrogen dari suatu molekul senyawa organik; bersifat reversibel, reaksi sebaliknya adalah hidrogenasi. Pergeseran kesetimbangan menuju dehidrogenasi difasilitasi oleh peningkatan suhu dan penurunan tekanan, termasuk pengenceran campuran reaksi. Katalis reaksi hidrogenasi-dehidrogenasi adalah logam subkelompok 8B dan 1B (nikel, platina, paladium, tembaga, perak) dan oksida semikonduktor (Fe 2 O 3, Cr 2 O 3, ZnO, MoO 3).
Proses dehidrogenasi banyak digunakan dalam sintesis organik industri:
1) dengan dehidrogenasi alkohol kita memperoleh: formaldehida, aseton, metil etil keton, sikloheksanon.
2) dehidrogenasi senyawa alkil aromatik menghasilkan: stirena, α-metilstirena, viniltoluena, divinilbenzena.
3) dehidrogenasi parafin menghasilkan: olefin (propilena, butilena dan isobutilena, isopentena, olefin tinggi) dan diena (butadiena dan isoprena)
Dehidrogenasi katalitik alkohol
Reaksi dehidrogenasi alkohol diperlukan untuk menghasilkan aldehida dan keton. Keton diperoleh dari alkohol sekunder, dan aldehida dari alkohol primer. Katalis dalam proses ini adalah tembaga, perak, tembaga kromit, seng oksida, dll. Perlu dicatat bahwa, dibandingkan dengan katalis tembaga, seng oksida lebih stabil dan tidak kehilangan aktivitas selama proses berlangsung, namun dapat memicu reaksi dehidrasi. Secara umum reaksi dehidrogenasi alkohol dapat disajikan sebagai berikut:
Dalam industri, dehidrogenasi alkohol menghasilkan senyawa seperti asetaldehida, aseton, metil etil keton, dan sikloheksanon. Prosesnya berlangsung dalam aliran uap air. Proses yang paling umum adalah:
Dehidrogenasi etanol dilakukan pada katalis tembaga atau perak pada suhu 200 - 400 °C dan tekanan atmosfer. Katalis adalah pembawa Al 2 O 3, SnO 2 atau serat karbon, di mana komponen perak atau tembaga diendapkan. Reaksi ini merupakan salah satu komponen proses Wacker, yaitu metode industri untuk memproduksi asetaldehida dari etanol melalui dehidrogenasi atau oksidasi dengan oksigen.
Dehidrogenasi metanol. Proses ini belum sepenuhnya dipelajari, namun sebagian besar peneliti menyorotinya sebagai proses yang menjanjikan untuk sintesis formaldehida bebas air. Berbagai parameter proses ditawarkan: suhu 600 - 900 °C, komponen katalis aktif seng atau tembaga, pembawa silikon oksida, kemungkinan memulai reaksi dengan hidrogen peroksida, dll. Saat ini, sebagian besar formaldehida dunia diproduksi melalui oksidasi metanol.
2. Produksi katalis untuk proses dehidrogenasi alkohol
Katalis yang diketahui untuk dehidrogenasi alkohol mengandung oksida seng dan besi. Katalis terbaru adalah untuk dehidrogenasi alkohol, yang merupakan oksida yttrium atau unsur 10 tanah jarang yang dipilih dari golongan termasuk neodymium, paradymium, ytterbium.
Kerugian dari katalis yang diketahui adalah aktivitas dan selektivitasnya yang kurang tinggi.
Tujuan ilmu pengetahuan adalah untuk meningkatkan aktivitas dan selektivitas katalis untuk dehidrogenasi alkohol. Tujuan ini dicapai dengan fakta bahwa katalis berdasarkan oksida yttrium atau unsur tanah jarang yang dipilih dari kelompok termasuk neodymium, praseodymium, ytterbium, juga mengandung teknetium.
Pengenalan teknesium ke dalam katalis memungkinkan peningkatan aktivitas katalis, yang dinyatakan dalam peningkatan derajat konversi alkohol sebesar 2-5 kali lipat dan penurunan suhu permulaan reaksi dehidrogenasi sebesar 80 -120 0 C. Dalam hal ini, katalis memperoleh sifat dehidrogenasi murni, yang memungkinkan peningkatan selektivitas. Pada reaksi dehidrogenasi alkohol, misalnya isopropil, menjadi aseton hingga 100%.
Katalis tersebut dibuat dengan menghamili partikel katalis yang telah dibentuk sebelumnya dengan larutan garam teknesium. Volume larutan melebihi 1,4 ─ 1,6 kali volume sebagian besar katalis. Jumlah teknesium dalam katalis ditentukan oleh radioaktivitas spesifiknya. Katalis basah dikeringkan. Produk kering dipanaskan selama 1 jam dalam aliran hidrogen, pertama pada 280-300 0 C (untuk mengubah pertechnetate menjadi teknesium dioksida), kemudian pada 600-700 0 C selama 11 jam (untuk mereduksi teknesium dioksida menjadi logam).
Contoh. Katalis dibuat dengan menghamili yttrium oksida dengan larutan amonium pertechnetate, yang volumenya 1,5 kali volume yttrium oksida. Partikel katalis yang terimpregnasi dikeringkan pada suhu 70-80 0 C selama 2 jam. Kemudian dilakukan reduksi dalam aliran hidrogen selama 1 jam pada suhu 280 0 C pada suhu 600 C.
Studi aktivitas katalitik dilakukan dengan menggunakan contoh dekomposisi propil alkohol dalam instalasi tipe aliran. Berat katalis
0,5 g dengan volume 1 cm. Ukuran partikel katalis 1,5 - 2 mm. Permukaan spesifik 48,5 m/g. Laju aliran alkohol adalah 0,071 ml/menit.
Penguraian alkohol isoaropil pada katalis yang diusulkan hanya terjadi pada arah dehidrogenasi dengan pembentukan aseton dan hidrogen; Pada yttrium oksida tanpa penambahan teknesium, penguraian isopropil alkohol berlangsung dalam dua arah: dehidrogenasi dan dehidrasi. Semakin tinggi jumlah teknesium yang dimasukkan, semakin besar peningkatan aktivitas katalis. Katalis yang mengandung 0,03 - 0,05% teknesium bersifat selektif, memimpin proses hanya dalam satu arah menuju dehidrogenasi.
3. Dehidrogenasi senyawa alkil aromatik
Dehidrogenasi senyawa alkil aromatik merupakan proses industri yang penting untuk sintesis stirena dan homolognya. Katalis untuk proses ini dalam banyak kasus adalah oksida besi yang dihasilkan oleh kalium, kalsium, kromium, cerium, magnesium, dan seng oksida. Ciri khas mereka adalah kemampuannya untuk beregenerasi sendiri di bawah pengaruh uap air. Fosfat, tembaga-kromium, dan bahkan katalis yang didasarkan pada campuran oksida besi dan tembaga juga dikenal.
Proses dehidrogenasi senyawa alkil aromatik terjadi pada tekanan atmosfer dan suhu 550 – 620°C dengan perbandingan molar bahan baku terhadap uap air 1:20. Uap diperlukan tidak hanya untuk mengurangi tekanan parsial etilbenzena, tetapi juga untuk mendukung regenerasi katalis oksida besi.
Dehidrogenasi etilbenzena merupakan tahap kedua dari proses produksi stirena dari benzena. Pada tahap pertama, benzena dialkilasi dengan kloroetana (reaksi Friedel-Crafts) pada katalis kromium-alumina, dan pada tahap kedua, etilbenzena yang dihasilkan didehidrogenasi menjadi stirena. Proses ini dicirikan oleh energi aktivasi yang tinggi yaitu 152 kJ/mol, sehingga laju reaksi sangat bergantung pada suhu. Itu sebabnya reaksinya dilakukan pada suhu tinggi.
Secara paralel, selama dehidrogenasi etilbenzena, reaksi samping terjadi - pembentukan kokas, isomerisasi kerangka, dan perengkahan. Perengkahan dan isomerisasi mengurangi selektivitas proses, dan pembentukan kokas mempengaruhi penonaktifan katalis. Agar katalis dapat bekerja lebih lama, perlu dilakukan regenerasi oksidatif secara berkala, yang didasarkan pada reaksi gasifikasi yang “membakar” sebagian besar kokas dari permukaan katalis.
