БАЗ-дың заманауи, ғылыми классификациясы. №3 лекция

1.

№3 лекция. БАЗ-дың заманауи,
ғылыми классификациясы
Лекция жоспары:
1.БАЗ-дың заманауи, ғылыми
классификациясы:
2.Анионды БАЗ-ды алу технологиясы

2.

БАЗ-дың
заманауи,
классификациясы
•анионактивті
•Катионактивті
•бейионогенді
•амфолитті
ғылыми

3.

Анионактивті БАЗ
Гидрофобды көмірсутекті бөлігімен байланысқан теріс
ионға және қарсы ион – катионға диссоцияланады.
Анионды БАЗ-дар өздерінің жақсы жуғыштық қасиетіне,
техникалық
көрсеткіштеріне
және
арзандығына
байланысты СЖЗ кеңінен қолд. СЖЗ өндірісінде
натрийдің
алкилбензолсульфонаттары,
алкилсульфонаттары, алкилсульфаттары қолд. АБАЗдарды алудың негізгі тәсілдеріне майлы спирттерді
сульфаттау; алкилбензолдарды, олефиндерді және т.б.
Көмірсутектерді күкірт қышқылымен, олеуммен (SO3
әртүрлі мөлшерде) сульфирлеп, сілті ерітінділерімен
бейтараптау жатады.

4.

Анионактивті БАЗ
Гидрофобды
көмірсутекті
бөлігімен
байланысқан теріс ионға және қарсы ион –
катионға диссоцияланады.
Құрылысы бойынша 4 топқа бөлінеді:
1)Жоғары май қышқылдары (карбон
қышқылдары)
және олардың тұздары
RCOONa;
2)алкилсульфаттар а) R-CH2-OSO3Na
б)

5.

3) Алкилсульфонаттар және
алкиларилсульфонаттар
R-CH2-OSO2Na
R-Ar-OSO2Na
4) Басқа гидрофильді топтары бар
бар БАЗ - фосфаттар, фосфонаттар,
тиосульфаттар, сульфамидтер және
т.б.

6.

1) Жоғары май қышқылдары жуғыш әсері С8 басталып,
мах – С11-С17 көтерілгенше дейін жоғарылайды. С20
қолданылмайды, себебі Na тұздарының ерігіштігі
төмендейді. -СООН – әлсіз полярлы топ болғандықтан,
бірнеше кемшіліктері бар:
а) кермектілігі жоғары суда жумайды (Mg, Ca жуғыш
әсерін төмендетеді);
б) сілтілік ерітінділерде ғана жуады, сондықтан жібек және
синтетикалық маталарды жууда қолданбайды.
Қасиетін жасарту үшін
полипептидті, еңгізеді.
қосымша
топтар,
көбінесе
Мысалы: ламепон – RCONHR1(CONHR2)COOМе
Mg, Ca тұздарына және бейтарап ерітінділерде тұрақты.

7.

2) Алкилсульфаттар – заманауи жуғыш
заттардың құрамына кіреді, Mg, Ca тұздары
жақсы ериді. Мах – С12 – С18.
Екіншілік
алкилсульфаттардың
жуғыш
қабілеті
төмен
және
сульфотоптын
орналасуына тәуелді, тізбек шетіне жақын
орналасқан
сайын
жуғыш
қабілеті
жоғарылайды.

8.

3) Алкил- и алкиларилсульфонаттар өте жақсы
жуғыш заттар, олардың Mg, Ca тұздары суда
жақсы ериді, қышқыл орталарда да жуғыш әсер
көрсетеді.
Артықшылықтары:
ерігіштігі, термиялық тұрақтылығы және төмен су
тартқыш қабілеті, сондықтан оларды ұнтақ түрінде
өндіреді.
Жаңа қасиеттерге иелендіру үшін
құрамына функционалды топтарды
эфирлік немесе амидті.
олардың
еңгізеді:

9.

1. Натрий алкилбензольсулфаттарын алу;
2. Натрий алкилсульфонаттарын алу;
3. Натрий алкилсульфаттарын алу

10.

Алкилдеу. Сульфонолды алудың негізгі екі
әдісі
бар:
хлорлы
және
хлорсыз.
Сульфонолдарды хлорлы әдіс бойынша алудың
бірінші сатысында
С10-С14 фракциясының
қаныққан көмірсутектерін газ тәрізді хлормен
хлорлайды:
R-CH3 + Cl2 →R-CH2Cl + HCl
R-CH2 -CH3 + Cl2 →R-CHCl-CH3 + HCl

11.

Колонна ығыстыру принципі бойынша жұмыс
істейді: хлор перфорацияланған түтік бойымен
колоннаның төменгі жағына түседі, көмірсутетер де
төмен беріледі, ал реакциялық масса жоғарыдан
шығарылады. Реакция жылулығы тоңазытқыш
арқылы циркуляцияланатын реакциялық массаның
көмегімен шығарылады. Колоннадағы температура
30 °С-ге жуық шамада сақталады. Хлорлаудан кейін
алкилхлоридтер бензолды алкилдеу сатысына
түседі:
R-CH2 Cl + C6 H6 (AlCl )→R-CH2-C6 H5 + HCl
Алкилбензолды
алудың
хлорлы
әдісінің
технологиялық сызбанұсқасы:
3

12.

13.

Алкилдеу нәтижесінде түзілген қосылыстардың алкил тізбегінде
бензол сақинасы әртүрлі орналасады. Бензол тізбектің ортасында
орналасқан алкилбензолдардың түзілуін катализатордың әсерінен
жүретін алкил топтарының изомерленуі қамтамасыз етеді:
R-CH2 Cl + C6 H6 →R-CH2-C6 H5 + HCl
R-CHCl-R/ + C6 H6 →R-CH-(C6 H5)-R/ + HCl
Бензолды
алкилдеу
кезінде
бензолмен
дихлоралкандардың
әрекеттесуінен – дифенилалкандар, сонымен қатар монохлоралкандар
мен алкилбензолдан диалканбензолдар түзілуі ықтимал.
R-CHCl-R/ + R//- CH-(C6 H5)-R/// →RCHR/- C6 H5-R//CHR/// + HCl
монохлоралкан
алкилбензол
диалкилбензол

14.

Алкилдеу реакциясында қолданылатын алюминий хлориді
негізгі реакция үшін жақсы катализатор бола тұрып,
қосымша реакциялардың да жүруін қамтамасыз етеді.
Оңтайлы температура 10-160С-ден аспау керек, ал
катализатордың мөлшері реакцияланатын массаның 15% -на
жуық шаманы құрайды.
Алкилдеу үшін катализаторды арнайы дайындайды: оны
қыздыра отырып, алкилбензолда ерітеді., одан кейін
хлорсутекпен қанықтырады. Түзілген 2R-C6H5 . AlCl3.HCl
комплексін алкилдеу катализаторы ретінде қолданады.
Алкилбензолды сульфирлеу үшін әдетте күкірт қышқылы,
олеум немесе күкірт триоксиді қолданылады.

15.

Алкилбензолды күкірт қышқылы мен олеум
сульфирлеу келесі реакциялар бойынша жүреді:
RC6 H5 + H2SO4 → RC6 H4 SO3H + H2O
2RC6 H5 + H2SO4 .SO3 → 2RC6 H4 SO3H + H2O
көмегімен
Реакция жылдамдығы алкил радикалының ұзаруымен өсіп,
қоспадағы су мөлшерінің артуымен азаяды, содан сульфирлеу
терең өту үшін суды байланыстыратын сульфирлеуші агенттің
артық мөлшерін алған жөн. Бірақ сульфирлеуші агент мөлшерінің
артуымен ластанған күкірт қышқылы мен реакциялық массаны
нейтралдауға кететін сілті мөлшері арта түседі. Сондықтан оған
қарағанда перспективті сульфирдеуші агент болып SO3
табылады. алкилбензолдың күкірт триоксидімен сульфирленуі
қайтымсыз реакция, себебі реакциялық қоспада су болмайды:
RC6 H5 + SO3 → RC6 H4 SO3H.

16.

Процестің конверсиясы – 98%, реация лезде өтеді, бірақ
нәтижесінде қосымша өнімдер – сульфон қышқылдарының
ангидридтері түзіліп, олардың мөлшері күкірт триоксидінің
артық мөлшерінде және температураның артуымен өседі.
Сульфон қышқылдары ангидридтерін сумен бірге қыздырса,
олар алкилбензолсульфон қышқылдарына айналады:
2RC6 H5 +3SO3 → (RC6 H4 SO2)2О + H2SO4
(RC6 H4 SO2)2О + H2O→ 2RC6 H4 SO3H
Әдетте сульфирлеу реакциясын реагенттердің нақты
мольдік қатынасы мен төмен температурада (реакция
зонасые
біркелкі
суыту
арқылы)
жүргізеді.
Нейтрализацияның алдында арнайы аппаратта сульфон
қышқылдарының ангидридтерін бұзады.

17.

Алкилбензолды күкірттің сұйық триоксиді мен диоксиді
қоспасымен сульфирлеу реакцияны төмен температурада
жүргізуге мүмкіндік туғызады, яғни тотығу прцестері мен
қызу ықтималдығы азаяды(бірақ сульфирлеу тереңдігінің
азаю мүмкіндігі жойылмайды). Бұл әдістің тағы бір
артықшылығы сульфирлеу реакциясы гомогенді ортада
өтеді және күкірт диоксиді алкилбензолдар үшін еріткіш
болып табылады. Реакцияларға қажет еріткіштің мөлшерін
реакция жылулуғын толығымен шығаруға шағып есептейді
(3-сурет).

18.

19.

• Алкилбензолсульфонаттардың хлорсыз өндірісінде шикізат ретінде
сұйық немесе қатты парафиндердің крекинг нәтижесінде алынатын
С10-С14 фракциядағы алкендер қолданылады. Крекинг өнімдеріне 1520% (мас) қаныққан және 80-85% (мас) қанықпаған көмірсутектер
кіреді. Қанықпаған көмірсутектердің басым бөлігін түзу сызықты
алкендер-1 құрайды. С10-С14 фракциядағы алкиндер-1 шығымы
35%(мас) тең.
• Алкилбензолсульфонаттардың өндірісіндегі алкендер-1
AlCl3
катализаторындағы этиленнің олигомеризациясы арқылы алынады.
Нәтижесінде көміртек атомдарының жұп санымен анықталатын
алкендердің қоспасы түзіліп, ондағы С10-С14 фракциясы 50%(мас)-ды
құрайды. Алкилбензосульфонаттар өндірісінде алкендерді шикізат
ретінде қолданудың артықшылығы олардың құрамында қаныққан
көмірсутектердің болмауында, яғни сульфатталмаған қосылыстарды
бөліп шығару процесінің жеңілденуінде.

20.

• Бензолды алкендермен алкилдеу реакциясын:
AlCl3
• С6Н6 + R-CH=CH2 C6H5-CHRCH3
• жалпы түрде келтіруге болады.
• Өндірісте катализатор ретінде алкилхлоридтермен
алкилдеу процесіндегідей құрамда ерігіш комплекс
күйіндегі алюмийний хлоридін қолданады.
• Алкилдеу кезінде негізгі реакциямен қатар αолефиндердің
изомерленуі
мен
полимерленуі,
полиалкилдеу және т.б. реакциялары жүреді. Бұл
реакциялардың
нәтижесінде
негізгі
өніммоноалкилбензолсульфонаттармен
қатар
диалкилбензолсульфонаттар түзілуі мүмкін және мұндай
қосымша өнімдер соңғы өнімнің түсін нашарлатады.

21.

• Алкендерден
сульфонолды
өндіру
технологиясының ерекшелігі алкилаттар
мен мақсаттағы фракцияны бөліп алу
сатысының аппаратуралық жабдықталуы
болып табылады (4-сурет). Хлорсыз
тәсілмен
сульфонолды
алудың
технологиялық сызбанұсқасы

22.

• Алкилбензолдардың мақсаттағы фракциясы 7- бағанадан
кейін сульфураторға (9) түседі. Күкірт қышқылымен
периодтық сульфаттау тиімсіз болып табылады, себебі
реакция қатаң жағдайда жүргізіліп, күкірт қышқылының
үлкен шамадағы артық мөлшерін талап етеді. Оған
қарағанда үздіксіз тәсіл экономикалық тиімдірек:
сульфаттау температурасы- 30-40˚С, тереңдігі- 96-98 %.
• Сульфаттаудан кейінгі сатысы- күкірт қышқылының
артық мөлшерін бөліп алу. Сульфоқышқылдар күкірт
қышқылының
70-75%-дық
ерітіндісінде
ерімейтін
болғандықтан, реакция өнімдерін сумен сұйытып,
жоғарғы қабатын, яғни сульфоқышқылдарды қышқыл
гудроннан бөліп алады. Әрі қарай нейтрализациялайды.

23.

• Сульфонолға қойылатын негізгі техникалық талаптар:
Натрий алкилбензолсульфонаты 35-40%(мас.) болуы
керек;
БАЗ-ға есептегенде сульфатталмаған қосылыстар
3,5%-дан аспау керек;
Натрий сульфаты 5%-дан аспау керек;
БАЗ-ға
есептегенде
жоғары
молекулалық
сульфоқышқылдар кем дегенде 80% болуы керек;
Молекулалық массасы 320-330 болу керек;
1%-дық ерітіндінің рН көрсеткіші 7,5-9,5 болуы керек.
Сульфонолдың 1 тоннасын алу үшін 0,4 т бензол, 0,9 т алкен-1, 0,03 т
алюминий хлориді, 0,27 т күкірт триоксиді, 0,15 т натрий гидроксиді
кетеді.