Kaedah penyediaan cyclohexane

Cyclohexane adalah bahan kimia yang sangat penting dalam sektor perindustrian, terutamanya dalam pengeluaran nilon, resin, dan bahan sintetik lain. Memahami yangKaedah penyediaan cyclohexaneAdalah penting untuk industri bergantung kepada proses pengeluaran yang cekap dan mampan. Artikel ini meneroka kaedah utama yang digunakan dalam sintesis cyclohexane, termasuk hidrogenasi katalitik, penapisan petroleum, dan teknik makmal yang lebih maju.

1. Pemangkin hidrogen di mana Benzene

Salah satu yang paling biasaKaedah penyediaan cyclohexaneAdalah hidrogen di mana perangsang benzene. Kaedah ini melibatkan penambahan hidrogen untuk benzene (C₆H₆) kehadiran pemangkin di bawah suhu tinggi dan tekanan. Proses ini adalah seperti berikut:

Proses langkah demi langkah:

• Reactants: Benzene dan gas hidrogen.
• Pemangkin: Nikel (Ni), platinum (Pt), atau pemangkin ruthenium (Ru) sering digunakan untuk memudahkan tindak balas.
• Syarat-syarat: Reaksi berlaku pada suhu tinggi (150-250 ° c) dan tekanan tinggi (30-50 atm).

Tindak balas boleh dipermudahkan seperti berikut: [Text {C}6 teks {H}6 3 teks {H}2 rightarrow teks {C}6 teks {H}_{12} ]

Tindak balas ini menukarkan benzene ke cyclohexane, yang merupakan hidrokarbon siklik tepu. Kelebihan kaedah ini adalah hasil yang tinggi dan prosedur yang agak mudah. Walau bagaimanapun, kos pemangkin dan mengekalkan keadaan tekanan tinggi boleh menjadi kelemahan untuk pengeluaran berskala besar.

2. Penapisan Petroleum: Fractional penyulingan dan retak

Cyclohexane juga boleh diperolehi daripada penapisan petroleum, khususnya melalui proses penyulingan pecahan dan retak. Dalam kaedah ini, cyclohexane adalah salah satu hidrokarbon yang banyak diasingkan daripada minyak mentah. Berikut adalah bagaimana proses berfungsi:

Proses penyulingan pecahan:

• Penapisan minyak mentah: Minyak mentah mengandungi pelbagai hidrokarbon, termasuk cycloalkanes seperti cyclohexane.
• Pemisahan: Minyak mentah dipanaskan, dan hidrokarbon dipisahkan berdasarkan titik didih mereka melalui penyulingan pecahan.
• Proses keretakan: Kadang-kadang, hidrokarbon yang lebih berat retak ke dalam molekul yang lebih kecil, meningkatkan pengeluaran cyclohexane.

Walaupun penapisan petroleum bukanlah satu kaedah terpilih yang bertujuan hanya pada cyclohexane, ia adalah sumber industri yang penting. Kaedah ini mendapat manfaat daripada infrastruktur penapisan yang telah ditubuhkan tetapi menghadapi batasan dari segi kesucian terpilih.

3. Kaedah makmal alternatif: pengurangan asid Adipic

LainKaedah penyediaan cyclohexaneDalam tetapan makmal adalah pengurangan asid adipic. Kaedah ini biasanya digunakan apabila cyclohexane diperlukan dalam kuantiti yang lebih kecil untuk tujuan penyelidikan atau pendidikan. Berikut adalah melihat ringkas proses:

Proses:

• Bahan permulaan: Asid Adipic (c₆h₁oo₄) digunakan sebagai pelopor.
• Pengurangan: Ejen pengurangan, seperti hidrida aluminium litium (LiAlH₄), digunakan untuk mengurangkan kumpulan karboksil dalam asid adipic, membentuk cyclohexane.

Tindak balas adalah proses pelbagai langkah yang lebih mahal dan kompleks daripada kaedah perindustrian, menjadikannya tidak praktikal untuk pengeluaran berskala besar. Walau bagaimanapun, ia adalah satu teknik yang berguna dalam makmal kimia.

4. Wap retak hidrokarbon

Wap retak adalah satu lagi kaedah perindustrian yang boleh menghasilkan cyclohexane sebagai satu hasil sampingan penapaian. Manakala terutamanya digunakan untuk menghasilkan alkenes seperti ethylene dan propelin, retak wap naphtha atau hidrokarbon cahaya juga boleh mengakibatkan pembentukan cycloalkanes seperti cyclohexane.

Rangka proses:

• Bahan mentah: Naphtha atau alkanes cahaya.
• Syarat-syarat: Suhu tinggi (750-950 ° c) dan tekanan sederhana.
• Produk: Walaupun alkenes adalah matlamat utama, cyclohexane dan hidrokarbon tepu lain juga boleh dibentuk.

Kaedah ini adalah cekap dan mengambil kesempatan daripada infrastruktur retak perindustrian secara besar-besaran tetapi mempunyai had yang sama untuk penapisan petroleum mengenai kepentingan produk.

5. Perkaitan industri dan kemampanan kebimbangan

Pengeluaran industri cyclohexane adalah penting kerana penggunaannya yang meluas dalam menghasilkan perantaraan seperti cyclohexanone dan cyclohexanol, penting dalam industri pembuatan nilon. Walau bagaimanapun, kemampanan kaedah ini semakin diperhati. Hidrogen di mana benzene, sebagai contoh, bergantung secara besar-besaran kepada sumber-sumber petrokimia dan pemangkin yang memerlukan logam yang jarang berlaku, manakala penapisan petroleum mempunyai jejak alam sekitar yang besar.

Bergerak ke hadapan, alternatif yang lebih hijau, seperti pengeluaran cyclohexane berasaskan bio atau ferrari yang menggunakan logam yang banyak, sedang diterokai. Alternatif ini boleh membantu memenuhi permintaan untuk cyclohexane sambil mengurangkan kesan alam sekitar.

Kesimpulan

Secara ringkasnya, yangKaedah penyediaan cyclohexaneTermasuk hidrogen di mana pemangkin benzene, penapisan petroleum, pengurangan asid adipic dan wap retak hidrokarbon. Setiap kaedah mempunyai kelebihan dan batasan, bergantung kepada faktor seperti skala, kos, dan keperluan kesucian. Memahami proses-proses ini adalah penting untuk industri yang mencari pengeluaran yang cekap dan mampan kimia kritikal ini.