1 Гидрирование полинитросоединений на 1 % платиновом катализаторе МИНИСТЕРСТВО

1 % платиновом катализаторе
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ВОЛЖСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ

ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО
УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА "ХИМИЯ И ОБЩАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ"

Выполнил: студент гр. ВХТ-401
Костенко Н.В.
Научный руководитель: Курунина Г. М.

Волжский, 2013

оксид самария.
Научная новизна
Впервые были гидрированы полинитросоединения на платиновом катализаторе, нанесенный

на оксид самария. В качестве растворителя использовали этиловый спирт.
Гидрирование проводится в мягких условиях (t = 25ºC, P = 1 атм.).

Цель работы

полинитросоединений и полиаминосоединений.
Провести термодинамический расчет реакции;
Осуществить гидрирование полинитросоединений на

1%Pt/ОРЗЭ.
Провести расчет материального и теплового баланса.
Выбрать реактор для проведения процесса гидрирования.
Разработать операторную схему гидрирования полинитросоединений.

T
Зависимость энергии Гиббса Gºr,T от температуры T
Зависимость натурального логарифма

константы равновесия от обратной температуры

Термодинамический анализ реакции гидрирования 2,4-динитротолуола

% Pt/Sm2O3

1 – крышка; 2 – днище;
3 – корпус; 4

– рубашка;
5 – люк для выгрузки продуктов;
6, 8, 9, 10, 11,12 – штуцера;
7 – распределитель;
13 – турбинная мешалка

Объем реактора РИС-П

стадия синтеза; III – стадия выделения
1,2,6 — смеситель; 3,7 —

реактор; 4,5 – сепаратор;
8 – теплообменник; 9 – дистилляционная колонна; 11 – вакуумная сушилка;
10, 12 – конденсатор

и 1-(адамант-1-ил)-3,4,5-тринитропиразола (Б) на 1% Pt/Sm2O3 катализаторе
А
Б

поглощенного водорода на 1% Pt/Sm2O3 катализаторе
А
Б

А
Б
3,4,5-тринитро-1Н-пиразол (1)
3,4,5-триамино-1Н-пиразол (2)

1-(адамант-1-ил)-3,4,5-тринитропиразола (3)
1-(адамант-1-ил)-3,4,5-триаминопиразола (4)

времени реакции гидрирования на 1% Pt/Sm2O3 катализаторе

две нитрогруппы

Pt/Sm2O3 катализаторе при комнатной температуре.
2. Проведен термодинамический анализ реакции гидрирования

полинитросоединений, на примере 2,4-динитротолуола; в интервале температур от 293 до 303 К; реакция экзотермическая (∆Нr,T <0), имеет самопроизвольный характер (∆G0r,T <0) для всех температур.
3. Рассчитан материальный баланс реакции гидрирования полинитросоединений, на примере 3,4,5-тринитро-1Н-пиразола. Для получения 116,5 г/ч целевого продукта необходимо 251,8 г/ч 3,4,5-тринитро-1Н-пиразола, 948 г/ч этанола и 74,4 г/ч водорода.
4. Выбран реактор РИС-П, рассчитаны поверхность теплообмена (3,2 м2) и объем реактора (0,64 м3). Рассчитан тепловой баланс реакции гидрирования 3,4,5-тринитро-1Н-пиразола.
5. Предложена операторная схема гидрирования полинитросоединений.

17 мл водного раствора соляной кислоты HCl, для перевода 3,4,5-триамино-1Н-пиразола

(1-(адамант-1-ил)-3,4,5-триаминопиразол) в соль.

2. После реакционную массу отстаивали, а затем фильтровали, с помощью фильтра Шота от катализатора.

3. После удаления катализатора, из раствора отгонялся растворитель и вода под вакуумом.

Методика выделения целевого продукта

помещали расчетный объем соли платины, добавляли 20 мл воды и

с помощью мешалки перемешивали в течение 20 минут, затем вносили расчетную навеску носителя: Sm2O3. Пропитку носителя раствором соли платины вели 30 минут при перемешивании, затем полученную суспензию выливали в фарфоровую чашку и помещали в сушильный шкаф на сутки, выдерживали при температуре 105±1ºС до постоянного веса. После высушивания катализатор измельчали и просеивали через сито с размером отверстия 0,01 мм. В таком виде катализатор готов к исследованию его активности.

Методика приготовления катализатора

катализатора рассмотрен для навески H2PtCl6 – 50 г; объем колбы

1000 мл. Молярная масса платинохлористоводородной кислоты:

Массовая доля платины в растворе кислоты равна:

Тогда ее масса составит:

В 1 мл приготовленного раствора содержится 0,018825 г платины.
Платинохлористоводородную кислоту помещают в мерную колбу на 1000 мл, в нее приливали небольшое количество воды (≈ 10 мл), растворяли ее, затем уровень воды в колбе доводили до метки.
Катализатор обычно готовят в зависимости от количества предполагаемых опытов, тогда для приготовления 5 г 1% Pt катализатора на носителе берут 0,05 г Pt и 4,95 г носителя. В пересчете на объем раствора, это составит:

6 – газометр; 8 – измерительные бюретки; 9

– груша; 10 – каталитическая «утка»; 11 – качалка; 12 - электромотор

Схема установки для каталитического гидрирования органических соединений