Asetonitril sintezi va ular asosidagi polimerlar kimyoviy xossasi tadqiqoti

1.

NAVOIY DAVLAT KONCHILIK VA
TEXNOLOGIYALAR
UNIVERSITETI
ASETONITRIL SINTEZI VA ULAR ASOSIDAGI POLIMERLAR
KIMYOVIY XOSSASI TADQIQOTI
Magistrant: Yo’ldoshev I.
Ilmiy rahbar: Umrzoqov A.

2.

Mavzuning dolzarbligi
Dissertatsiya mavzusining dolzarbligi, asetonitrilning organik kimyoda keng tarqalgan
solvent va reagent sifatlariga asoslangan. Bu mavzu, asetonitrilning kimyoviy
xususiyatlarini tahlil qilish, uni sintezlash usullarini o'rganish va nitril kauchuklarning
tayyorlanishida asetonitrilning ahamiyatini ko'rsatishga yo'l qo'yadi. Dissertatsiya
davomida, asetonitrilning kimyoviy formulasi, fizikaviy va kimyoviy xususiyatlari, sintezi
va uni organik kimyoda foydalanishining muhimligi tahlil qilinadi. Shuningdek, nitril
kauchuklar tayyorlashda asetonitrilning ahamiyati va ularning xususiyatlari ko'rsatiladi.
Shularni hisobga olgan holda, Respublikada asetonitril sintezi va undan polimer moddalar
uchun asos sifatida foydalanish texnologiyasiga katta urg’u berilmoqda.

3.

Ilmiy tadqiqot ishining maqsadi: Kaolin va bentonet asosida
tayyorlangan katalizatorlar orqali sirka kislota, aldegid va ketonlar,
asetilinning ammonoliz reaksiyalar orqali asetonitril sentiz qilish,
asetonitril asosida esa uning polemerlanishini o’rganish.
Tadqiqotning vazifalari: Mavjud katalizatorlar xossalarini o’rganish; yangi katalizatorlar tayyorlash;
yangi tayyorlangan katalizatorlarni analiz qilish; yangi tayyorlangan katalizatorlar ishtirokida Asetonitril
sintezi va ular asosidagi polimerlarning kimyoviy sintez qilish(parametrlarini o’rganish); Asetonitril sintez
qilish texnologiyasini ishlab chiqish.
Tadqiqot ob’ekti: Ilmiy tadqiqot obyekti sifatida sirka kislotasi va ammiak asosida katalizator sifatida
kaolin (Al2O3) minerali ( fosfat kislota, nitrat kislota promotorlari ishtirokida) tanlab olindi.

4.

Tadqiqot predmeti: Sirka kislotasi asosida asetonitril sinteziga promotor,
katalizatorlar tabiati, peptizatorlar, harorat, boshlang’ich moddalarning hajmiy
nisbatlari, reagentlarning sorbsiyalanishi va desorbsiyalanishi kabi ko’plab omillar
ta’siri olingan.
Ishning ilmiy yangiligi: Katalizatorlar ishtirokida Asetonitril sintez qilish;
ularning fizik-kimyoviy xossalarini o’rganish va oxirgi sintez mahsulotini analiz
qilish;
Tadqiqot usullaridan ishini bajarishda IQ- spektroskopiya, rentgenografiya
va boshqa murakkab fizik-kimyoviy tadqiqot usullaridan foydalanilgan.

5.

Tadqiqot ishida asetonitril sintezi uchun kaolin o‘zagi va turli mineral hamda
organik kislotalar peptizatorligida Cr2O3-kaolin, Fe-kaolin va Cr2O3-Fe-kaolin tarkibli
katalizatorlar yaratildi. Katalizatorlar yuzasiga asetilenning hamda ammiakning
katalizator yuzasiga sorbsiyasi va desorbsiyasi jarayonlari tadqiqoti o‘rganildi. Ushbu
katalizatorlar orqali asetilenning ammonolizi jarayoni natijasida olinadigan asetonitril
sinteziga katalizator va o‘zaklar tabiati hamda tarkibi, promotorlar, peptizatorlar,
harorat, reagentlar xajmiy nisbatlari kabi omillar ta’siri aniqlandi. Yaratilgan
katalizatorlar asetonitril sintezi uchun selektiv ta’sir qiluvchi katalizator ekanligi
ko‘rsatildi. Yuqori haroratda asetilenning ammonolizidan olingan katalizat tarkibi
asosan murakkab birikmalar: asetonitril, MP(2- va 4- metilpiridinlar), diaminlar,
vinilpiridin kabi azot saqlagan moddalar va reaksion gazlar aralashmasidan iborat
bo‘ladi.

6.

Katalizatorning ammiakni adsorbsiyalash xususiyati oson sorbsiyalanishi
mumkin bo‘lgan katalizator g‘ovakligidagi markazlar tufayli sirt zaryad zichligi
ortishi bilan ortadi. Yaratilgan Cr2O3-Fe-kaolinli katalizatorida boshqa namunadagi
katalizatorlarga nisbatan sorbsiyalanish uchun sirt yuzasi va g‘ovakliklar ko‘proq
bo‘lishi
aniqlandi.
Ushbu
g‘ovakliklarda
reagentlarning
sorbsiyalanishi
va
katalizatning desorbsiyalanishi jarayonlari sodir bo‘ladi. Asetilenga nukleofil modda
– ammiak yuqori haroratda aproton kislota markazlariga ega bo‘lgan xrom (III) va
temir (III) birikmalari orqali olib boriladi. Asetonitril quyidagi umumiy sxema orqali
sintez qilinadi:
C2N2 + NH3 → CH2=CH-NH2 ↔ CH3-CH=NH → CH3-C≡N +N2

7.

Katalizatorlarning reaksiya markazlarida ammiakning protoni ajralishi natijasida
xosil bo‘lgan nukleofil metall bilan bog‘lanadi, metal oksidlari esa
O=Cr-O-Cr=O+NH3→HO-Cr(NH2)-O-Cr=O (a)
hamda ammiakning mol nisbatiga qarab
Cr2O3+2NH3→ HO-Cr2O(NH2)2(OH)2 (b)
sorbsiyalanish xolatiga o‘tadi.
HO-Cr(NH2)-O-Cr=O + C2N2 → CH2=CH-NH2 ↔ CH3-CH=NH + Cr2O3
Oraliq mahsulot vinilamidning degidrogenlanishi natijasida asetonitril hosil bo‘ladi.
H
H
H
C
C
N
H
H
H
Cr2O3
H
C
H
C
N
+ H2

8.

Sintez 340-420 0C haroratda olib borildi.
Mahsulot unumi turli xil faktorlarga bog’liq.
Shular jumlasiga reaksiya harorati, reaksiyaga
kirishuvchi
moddalarning
dastlabki
mol
nisbatlari, katalizatorlar va promotrlar kiradi.

9.

Katalizatorlar tabiati va
promotorlarning asetonitril sinteziga
ta’siri

10.

Katalizator o‘zagi
Kaolin
Katalizator
Promotor
Mahsulot unumi
5%-NNO3
56
5%-NNO3
54
10%-NNO3
67
10%-NNO3
64
15%-NNO3
60
15%-NNO3
56
5%-NH4OH
50
5%-NH4OH
47
10%-NH4OH
60
10%-NH4OH
55
15%-NH4OH
55
15%-NH4OH
51
5%-SN3SOON
66
5%-SN3SOON
64
10%-SN3SOON
70
10%-SN3SOON
68
15%-SN3SOON
67
15%-SN3SOON
65
5%-N3RO4
72
5%-N3RO4
70
10%-N RO
82
10%-N RO
79
o‘zagi
Bentonit
Promotor
Mahsulot
unumi

11.

380 oC harorat va sintez jarayoni uchun reagentlar
NH3:SN3SOON =3:1 nisbatida olib borilganda yuqori unum
bilan mahsulot sintez qilindi. Katalizator o‘zagi sifatida
kaolindan foydalanilganda bentonitga nisbatan yuqori faollikga
ega ekanligi aniqlandi. Shuningdek 10% li N3RO4
promotorligidagi katalizator NNO3, NH4OH, SN3SOON lar
promotorligi asosida tayyorlangan katalizatorlarga nisbatan
samaradorligi aniqlandi va jarayonda qo‘shimcha reaksiyalar
borishi kamayishi kuzatiladi. Jarayonda oraliq modda sifatida
asosan kislota amidi xosil bo‘lishi ortadi. Amidlardan suvning
ajralishi natijasida maqsadli modda – asetonitril xosil bo‘lish
unumi ortadi.

12.

Mahsulot unumiga haroratning ta’siri

13.

Katalizator shartli belgisi va tarkibi
K-10 (Kaolin + 10% H3RO4)
Harorat
Mahsulot unumi, %
340
70
350
73
360
76
370
79
380
82
390
78
400
74
410
70
420
65

14.

Mahsulot unumiga reagentlarning
berilish mol nisbatlari ham ta’sir etadi

15.

Reagentlar nisbati
Maxsulot unumi, %
Reagentlar nisbati
Maxsulot unumi, %
NH3:SN3SOON=1:1
60
NH3:SN3SOON=1:1
60
NH3:SN3SOON=1:2
65
NH3:SN3SOON=2:1
76
NH3:SN3SOON=1:3
71
NH3:SN3SOON=3:1
82
NH3:SN3SOON=1:4
69
NH3:SN3SOON=4:1
78

16.

XULOSA
1. Haroratning ortishi bilan esa Sirka kislotasi asosida turli qo‘shimcha jarayonlar sodir bo‘lishiga
olib keladi. NH3:SN3SOON = 3:1 nisbatda jarayon olib borilganda 82% unum bilan asetonitril
sintezlandi
2. NNO3, NH4OH, SN3SOON lar promotorligida tayyorlangan katalizatorlar sintezda qo‘shimcha
reaksiyalar ammoniyli tuzlar, kislota angidridlari, ketonlar, turli smolalar va gazlar hosil bo‘lishiga
olib keladi.
3. Ishlatilgan katalizatorlar orasida XTK-20 (Cr2O3-20, Fe2O3-5, kaolin -75) katalizatori eng
samarali katalizator ekanligi aniqlandi. Promotor sifatida 5-7% gacha Fe2O3 ning qo’llanishi tegishli
katalizatorning faolligini, selektivligini va mexanik mustahkamligining ortishiga olib keladi.
4. Haroratning 300-400℃ oralig’ida asetonitril hosil bo’lishi o’rganildi va optimal harorat 360℃
ekanligi aniqlandi.