Меню

Оборудование для получения этилена



Этилен (этен), получение, свойства, химические реакции

Этилен (этен), получение, свойства, химические реакции.

Этилен (этен), C2H4 – органическое вещество класса алкенов. Этилен имеет двойную углерод-углеродную связь и поэтому относится к ненасыщенным или непредельным углеводородам.

Этилен (этен), формула, газ, характеристики:

Этилен (этен) – органическое вещество класса алкенов, состоящий из двух атомов углерода и четырех атомов водорода . Этилен имеет двойную углерод -углеродную связь и поэтому относится к ненасыщенным или непредельным углеводородам.

Химическая формула этилена C2H4, рациональная формула H2CCH2, структурная формула CH2=CH2. Изомеров не имеет.

Этилен

Этилен – бесцветный газ, без вкуса, со слабым запахом. Легче воздуха.

Этилен является фитогормоном, т.е. низкомолекулярным органическим веществом, вырабатываемым растениями и имеющим регуляторные функции. Он образуется в тканях самого растения и выполняет в жизненном цикле растений многообразные функции, среди которых контроль развития проростка, созревание плодов (в частности, фруктов ), распускание бутонов (процесс цветения), старение и опадание листьев и цветков, участие в реакции растений на биотический и абиотический стресс, коммуникации между разными органами растений и между растениями в популяции.

Пожаро- и взрывоопасен.

Плохо растворяется в воде . Зато хорошо растворяется в диэтиловом эфире и углеводородах.

Этилен по токсикологической характеристике относится к веществам 4-го класса опасности (малоопасным веществам) по ГОСТ 12.1.007.

Этилен — самое производимое органическое соединение в мире.

Физические свойства этилена (этена):

Наименование параметра: Значение:
Цвет без цвета
Запах со слабым запахом
Вкус без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) газ
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м 3 1,178
Плотность (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м 3 1,26
Температура плавления, °C -169,2
Температура кипения, °C -103,7
Температура вспышки, °C 136,1
Температура самовоспламенения, °C 475,6
Критическая температура*, °C 9,6
Критическое давление, МПа 5,033
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных от 2,75 до 36,35
Удельная теплота сгорания, МДж/кг 46,988
Коэффициент теплопроводности (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К) 0,0163
Коэффициент теплопроводности (при 50 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К) 0,0209
Молярная масса, г/моль 28,05

* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.

Химические свойства этилена (этена):

Этилен — химически активное вещество. Так как в молекуле между атомами углерода имеется двойная связь, то одна из них, менее прочная, легко разрывается, и по месту разрыва связи происходит присоединение, замещение, окисление, полимеризация молекул.

Химические свойства этилена аналогичны свойствам других представителей ряда алкенов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

  1. 1. каталитическое гидрирование(восстановление)этилена:
  1. 2. галогенирование этилена:

Однако при нагревании этилена до температуры 300 o C разрыва двойной углерод-углеродной связи не происходит – реакция галогенирования протекает по механизму радикального замещения:

  1. 3. гидрогалогенирование этилена:
  1. 4. гидратация этилена:

Реакция происходит в присутствии минеральных кислот (серной, фосфорной). В результате данной химической реакции образуется этанол.

  1. 5. окисление этилена:

Этилен легко окисляется. В зависимости от условий проведения реакции окисления этилена могут быть получены различные вещества: многоатомные спирты, эпоксиды или альдегиды.

В результате образуется эпоксид.

В результате образуется ацетальдегид.

  1. 6. горение этилена:

В результате горения этилена происходит разрыв всех связей в молекуле, а продуктами реакции являются углекислый газ и вода.

  1. 7. полимеризация этилена:

Получение этилена (этена). Химические реакции – уравнения получения этилена (этена):

Этилен получают как в лабораторных условиях, так и в промышленных масштабах.

В промышленных масштабах этилен получается в результате следующей химической реакции:

  1. 1. каталитическое дегидрирование этана :

Этилен в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

  1. 1. дегидратация этанола:
  1. 2. дегалогенирования дигалогенпроизводных этана:
  1. 3. неполное гидрирование ацетилена:
  1. 4. дегидрогалогенирование галогенпроизводных алканов под действием спиртовых растворов щелочей:

Применение и использование этилена (этена):

– как сырье в химической промышленности для органического синтеза различных органических соединений: галогенпроизводных, спиртов (этанола, этиленгликоля), винилацетата, дихлорэтан, винилхлорида, окиси этилена, полиэтилена , стирола, уксусной кислоты, этилбензола, этиленгликоля и пр.,

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

как получить этилен реакция ацетилен этен 1 2 вещество этилен кислород водород связь является углекислый газ бромная вода
уравнение реакции масса объем полное сгорание моль молекула смесь превращение горение получение этилена
напишите уравнение реакций этилен

Источник

Современные способы производства этилена.

Процесс термического пиролиза углеводородного сырья остаётся основным способом получения низших олефинов — этилена и пропилена. Существующие мощности установок пиролиза составляют 113,0 млн.т/год по этилену или почти 100 % мирового производства. При этом, среднегодовой прирост потребления этилена в мире составляет более 4 %.

Наибольший выход этилена получается при пиролизе этана. Основное направление использования этилена — в качестве мономера при получении полиэтилена (наиболее крупнотоннажный полимер в мировом производстве). В зависимости от условий полимеризации получают полиэтилены низкого давления и полиэтилены высокого давления. Также полиэтилен применяют для производства ряда сополимеров, в том числе с пропиленом, стиролом, винилацетатом и другими. При производстве этиленгликоля, оксида этилена, этилового спирта, стирола, пластмасс и, следовательно, моющих средств, упаковки, пленок. Этилен применяют как исходный материал для производства ацетальдегида и синтетического этилового спирта. Этилен используют для ускорения созревания плодов — например, помидоров, дынь, апельсинов, мандаринов, лимонов, бананов; дефолиации растений, снижения предуборочного опадения плодов.

Читайте также:  Оборудование выступающее лестничная клетка

Внедрение технологии CD Hydro для получения этилена гидрированием не фракционированного газа позволяет снизить капитальные затраты более чем на 15 млн. долларов и исключить из схемы 44 аппарата. Два технологических прорыва, имеющих существенное влияние на разделение продуктов: на заводах по производству олефинов существует значительная потребность в искусственном холоде для разделения низкокипящих продуктов. При обычном методе используются три отдельных системы охлаждения, имеющих рабочие температуры от +20°C до -140°C. Компания AББ разработала двойные и тройные системы охлаждения, в которых все необходимые процессы комбинируются, соответственно, в две или в одну систему охлаждения. Это позволяет достичь значительной экономии средств на компрессорное оборудование, на которое приходится до 20% капитальных затрат при строительстве завода. Введение новых процессов – OCT и Automet: это позволяет превратить менее ценные побочные продукты в более рентабельные, включая 1-гексен, важный альфа-алкен, используемый в качестве сомономера при производстве полиэтилена.

Арагоннская исследовательская группа разработала высокотемпературную мембрану, с помощью которой можно получать этилен из потока этана за счет удаления чистого водорода. Это чистый и энергосберегающий метод производства этилена, при использовании других методов производства которого применяются затратные и неэкономичные операции, создающие существенное загрязнение окружающей среды. Новый мембранный реактор также проделывает и еще одну химическую операцию, он позволяет обмануть или запутать термодинамический предел: за счет непрерывного удаления водорода из потока мембрана изменяет соотношение вступающих в реакцию веществ и продуктов, что позволяет получать в результате реакции больше этилена, нежели было бы теоретически возможно ранее при достижении равновесия.

Поскольку данная новая мембрана пропускает через себя только водород, поток этана не вступает в контакт с кислородом и азотом атмосферы. Это позволяет избежать образования газов, вызывающих парниковый эффект: оксида азота, двуокиси углерода и окиси углерода, которые обычно сопутствуют традиционному производству этилена с помощью пиролиза, в ходе которого этан подвергается воздействию горячих потоков. В отличие от технологии пиролиза, при которой необходимо постоянное введение тепла, при использовании данной технологии удаляющая водород мембрана сама создает топливо, которое необходимо для осуществления реакции. За счет использования воздуха с одной стороны мембраны уже отведенный водород может вступать в реакцию с кислородом для выделения энергии.

Источник

Оборудование для получения этилена

  • Главная
  • Обучение
  • Предварительный просмотр
  • Мероприятия / ВИШР
  • Обучение
  • Тренажер ЕГЭ
  • Учебные пособия
  • Игры
  • 120 лет ТПУ. Викторина онлайн
  • Университетские субботы
  • Высшая инженерная школа России
Химия

4.1.7. Основные способы получения углеводородов (в лаборатории)

Получение этилена и пропилена в лаборатории

Получение этилена и опыты с ним

Реактивы: этанол, серная кислота, бромная вода, раствор перманганата калия, речной песок.

Оборудование: штатив, спиртовка, пробирка с газоотводной трубкой, штатив с пробирками, фильтровальная бумага или вата, спички.

Схема установки:

Проведение эксперимента

В пробирку налейте 3 мл этанола и осторожно добавьте и 9 мл серной кислоты. Затем добавьте немного сухого речного песка (на кончике чайной ложки). Песок обеспечит ровное кипение жидкости, без толчков и выбросов. Вставьте в пробирку пробку с изогнутой газоотводной трубкой. Приготовьте ещё две пробирки: в первую налейте 2-3 мл разбавленного раствора перманганата калия (розовый цвет), во вторую 2-3 мл раствора брома в воде (желто-коричневый цвет). Для получения этилена пробирку с этанолом и серной кислотой осторожно нагрейте в пламени спиртовки. Продолжая нагревание, опустите конец газоотводной трубки в пробирку с перманганатом калия (трубка должна находиться ниже уровня раствора). Пропускайте этилен до полного исчезновения розовой окраски. Смените пробирку и пропустите этилен через раствор бромной воды до полного обесцвечивания раствора брома. Уберите пробирку с обесцвеченным раствором. Протрите конец газоотводной трубки ватой или фильтровальной бумагой, поверните трубку вверх и подожгите выделяющийся газ. Обратите внимание на цвет пламени.

Реакция дегидратации этанола:

Обесцвечивание раствора Br2:

Исчезает окраска брома и образуется 1,2-дибромэтан.

Обесцвечивание водного раствора KMnO4 (без нагревания):

Исчезает окраска перманганата калия и образуется 1,2-этандиол (этиленгликоль).

Получение пропилена и опыты с ним

Пропилен получают аналогично этилену.

В пробирку помещают 3-4 мл изопропилового спирта и 9-12 мл серной кислоты. Осторожно нагревают. Выделяющийся газ пропускают через растворы бромной воды и перманганата калия, наблюдают исчезновение окраски растворов. Поджигают газ у конца газоотводной трубки.

Обесцвечивание раствора Br2:

Исчезает окраска брома и образуется 1,2-дибромпропан.

Обесцвечивание водного раствора KMnO4 (без нагревания):


Исчезает окраска перманганата калия и образуется 1,2-пропандиол (пропиленгликоль).

Источник

Как получают этилен в промышленности в лаборатории

§ 4. Алкены. Этилен

Как вы уже знаете, при дегидрировании этана образуется этилен — родоначальник гомологического ряда алкенов.

Читайте также:  Про оборудование о компании

Потеря двух атомов водорода приводит к образованию между атомами углерода не одинарной, а двойной связи:

Так как валентности атомов углерода в этилене и его гомологах не до предела насыщены атомами водорода, то такие соединения называют непредельными.

Алкены — это непредельные углеводороды, содержащие в молекуле, кроме одинарных связей, одну двойную углерод-углеродную связь. Состав их отражает общая формула CnH2n.

Если сравнить общие формулы алканов и алкенов, нетрудно заметить, что их состав отличается на два атома водорода:

Принадлежность углеводорода к классу алкенов отражают родовым суффиксом -ей в его названии. Этилен — родоначальник гомологического ряда алкенов (табл. 3).

Таблица 3 Гомологический ряд этилена

Строение молекулы этилена представлено на рисунке 14. Нетрудно заметить, что молекула этилена имеет плоскостное строение. Аналогично и у всех алкенов по месту расположения двойной связи фрагмент молекулы будет иметь плоскостное строение.

Рис. 14.
Модели молекулы этилена:
1 — масштабная; 2 — шаростержневая

Начиная с третьего члена гомологического ряда алкенов, содержащего в молекуле четыре атома углерода, появляется изомерия углеродного скелета и изомерия положения кратной связи:

Для алкенов характерна межклассовая изомерия с углеводородами другого класса, имеющего такую же общую формулу CnH2n, — циклоалканами. Особенностью химического строения циклоалканов является наличие замкнутой цепочки атомов углерода — цикла, например:

Особенности построения названий алкенов состоят в том, что главная цепь атомов углерода должна обязательно включать двойную С=С-связь, и ее нумерацию проводят с того конца главной цепи, к которому эта связь ближе. В названии углеводорода, оканчивающегося на -ен, цифрой указывают номер того атома углерода, от которого начинается двойная углерод-углеродная связь. Остальные правила формирования названий алкенов остаются такими же, как и для алканов. Например:

В промышленности этилен получают крекингом (расщеплением) продуктов переработки нефти, например керосина.

В лабораторных условиях этилен получают дегидратацией этилового спирта:

Реакция дегидратации — это процесс отщепления молекулы воды от молекулы органического соединения.

Этилен — это бесцветный газ без запаха, почти нерастворим в воде. Он обладает способностью ускорять созревание плодов и овощей, что используют в овощехранилищах, куда закладывают недозрелую плодоовощную продукцию.

Рассмотрим химические свойства алкенов на примере этилена.

Наличие в молекулах алкенов двойной С=С-связи обусловливает их химические свойства.

Для алкенов, как для непредельных углеводородов, характерны реакции присоединениях 1) водорода (гидрирование), 2) воды (гидратация), 3) галогенов (гало-генирование) и др. При этом одна из двух связей между атомами углерода разрывается, и оба атома присоединяют атомы или группу атомов реагента. В результате алкен превращается в алкан или его производное:

Последняя реакция применяется для обнаружения соединений с кратной (двойной или тройной) углерод-углеродной связью, т. е. является качественной на кратную связь. При этом происходит обесцвечивание бромной воды (раствора брома в воде) (рис. 15). Аналогичная реакция с хлором имеет практическое значение, поскольку приводит к образованию важного продукта — 1,2-дихлорэтана, используемого в качестве растворителя и для получения пластмасс.

Рис. 15.
Обесцвечивание бромной воды этиленом (качественная реакция на кратную связь)

Для гомологов этилена, например пропилена, реакция гидратации протекает в соответствии с правилом В. В. Марковникова.

При присоединении полярных молекул, например галогеноводородов или воды, к алкену водород преимущественно присоединяется к атому углерода при двойной связи, с которым соединено большее число атомов водорода:

Аналогично гидратации протекает и реакция присоединения галогеноводородов к алкенам, например:

Сущность любой химической реакции заключается в образовании новых молекул из тех же самых атомов, из которых образованы исходные вещества. В ходе любой реакции одни связи разрываются, другие — образуются. Разрыв ковалентной связи можно рассматривать как процесс, обратный ее образованию. Следовательно, при этом возможны два направления разрыва.

Гемолитический разрыв приводит к тому, что оба атома, ранее связанные ковалентной связью, получают по одному электрону, превращаясь в частицы с неспаренным электроном — свободные радикалы.

Подобный тип разрыва химической связи и, соответственно, радикальный механизм реакции наблюдается при уже рассмотренном процессе галогенирования метана.

Гетеролитический разрыв осуществляется таким образом, что один из атомов получает оба электрона, служившие ранее общей электронной парой. Такой тип разрыва связи приводит к образованию заряженных частиц — ионов:

Подобный тип разрыва химической связи и, соответственно, ионный механизм реакции наблюдается в процессе присоединения галогеноводорода к алкенам.

Как известно, химическая связь в молекуле хлорово-дорода является полярной. В условиях реакции молекула НС1 распадается на ионы Н + и С1 – :

Эти ионы и присоединяются к атомам углерода за счет гетеролитического разрыва двойной связи в молекуле алкена.

Особым случаем реакций присоединения является реакция полимеризации.

Полимеризацию этилена можно отразить с помощью следующей схемы:

или с помощью следующего уравнения:

Полимеризацию проводят в присутствии инициаторов, например перекисных соединений, которые являются источниками свободных радикалов. Перекис-ными соединениями называют вещества, молекулы которых включают группу —О—О—. Простейшим перекисным соединением является пероксид водорода Н-О-О-Н.

Читайте также:  Компрессорное оборудование для сжижен

Вещество, вступающее в реакцию полимеризации, называют мономером, продукт такой реакции — полимером, формулу в скобках в уравнении такой реакции — структурным звеном, а индекс n — степенью полимеризации, которая показывает, сколько структурных звеньев образуют молекулу полимера.

В настоящее время нашу жизнь невозможно представить без полимеров. Изделия из них все в большей степени вытесняют из нашего быта изделия, изготовленные из природных материалов, поскольку полимеры обладают самыми разнообразными свойствами, сравнительно дешевы, легко обрабатываются.

Полиэтилен представляет собой важнейшую пластмассу, которая находит широкое применение в народном хозяйстве (рис. 16).

Рис. 16.
Применение полиэтилена:
1 — медицинское оборудование; 2 — предметы домашнего обихода; 3 — пленка для парников; 4 — трубы и шланги; 5 — клейкая лента; 6 — упаковочная пленка; 7 — пакеты; 8 — детали

В лабораторных условиях с помощью реакции деполимеризации технического полиэтилена (она является обратной процессу полимеризации), например, из полиэтиленовых гранул, можно получить этилен (рис. 17):

Рис. 17.
Получение этилена деполимеризацией полиэтилена

На кратную связь, кроме реакции обесцвечивания бромной воды, существует еще одна качественная реакция — реакция обесцвечивания раствора перманганата калия КМп04 (рис. 18), уравнение которой

Рис. 18. Обесцвечивание раствора перманганата калия этиленом (качественная реакция на кратную связь)

Этилен — важнейший продукт химической промышленности, так как используется для получения других ценных веществ и материалов (рис. 19).

Рис. 19.
Применение этилена:
1 — в овощехранилищах для ускорения созревания плодов; 2—6 — производство органических соединений (полиэтилена 2, растворителей 3, уксусной кислоты 4, спиртов 5, 6)

Практическая работа № 2 Получение этилена и изучение его свойств.

Нечаев Дмитрий Валерьевич, учитель химии

ГУ ЛНР «ЛУВК « ИНТЕЛЛЕКТ»

Практическая работа № 2

Получение этилена и изучение его свойств.

Цель: научиться получать в лаборатории этилен; изучить физические и химические свойства этилена.

Оборудование: пробирки, пробка с газоотводной трубкой, штатив, спиртовая горелка, спички.

С правилами техники безопасности ознакомлен(а) и обязуюсь их выполнять.

В пробирку налили 1 мл этилового спирта и осторожно добавьте 6—9 мл концентрированной серной кислоты. Затем всыпали немного прокаленного песка (чтобы предотвратить толчки жидкости при кипении). Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой, закрепили ее в штативе и осторожно нагрели содержимое пробирки.

В пробирке начинается выделяться газ – этилен.

В ходе реакции концентрированная серная кислота забирает воду из спирта, врезультате образуется этилен.

Такую реакцию называют – реакция дегидратации.

Изучение свойств этилена.

В другую пробирку налили 2-3 мл бромной воды. Опустили газоотводную трубку первой пробирки до дна пробирки с бромной водой и пропускали через неё выдедяющийся газ.

При пропускании газа через бромную воду, происходит обесцвечивание бромной воды.

В ходе реакции происходит окисление этилена бромной водой по двойной связи.

В третью пробирку налили 2-3 мл разбавленного раствора KMnO 4 , поодкисленного серной кислотой, и пропустили через него газ.

При пропускании газа через подкисленный раствор KMnO4 , происходит обесцвечивание раствора KMnO 4 .

В ходе реакции происходит окисление этилена подкисленным раствором перманганата калия.

Выделяющиеся газ первой пробирки подожгли.

Этилен на воздухе горит ярким светящимся пламенем.

Этилен горит ярким светящимся пламенем, что доказывает наличие кратных связей.

Общий вывод: на данной практической работе мы научились получать в лаборатории этилен реакцией дегидратации спиртов; изучили химические свойства этилена, а именно, действие этилена на бромную воду и подкисленный раствор перманганата калия.

Какой из гомологов этена имеет плотность по воздуху 1,45?

Ответ: D (возд.) = Mr ( алкена)/Mr (воздуха);

Mr ( алкена) = D (возд.)* Mr (воздуха);

Mr ( алкена) = 1,45*29 = 42.

Какой из гомологов пропена имеет плотность по водороду 14?

Ответ: D (Н2) = Mr ( алкена)/Mr (Н 2 );

Mr ( алкена) = 14*2 = 28.

  • Нечаев Дмитрий ВалерьевичНаписать 0 13.02.2018

Номер материала: ДБ-1175165

Добавляйте авторские материалы и получите призы от Инфоурок

Еженедельный призовой фонд 100 000 Р

    13.02.2018 1014
    13.02.2018 283
    13.02.2018 265
    13.02.2018 29517
    13.02.2018 642
    13.02.2018 676
    13.02.2018 207
    13.02.2018 688

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Источник