철 3을 철 2로 환원. 철의 직접 환원 과정

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1. 소개

촉매 작용은 본질적으로 일반적이며(생물체에서 발생하는 대부분의 과정은 촉매적임) 기술 분야에서 널리 사용됩니다(모든 산업적 반응의 대부분은 촉매적임). 따라서 우리는 이 현상을 더 자세히 연구하기로 결정했습니다.

연구 대상:촉매 작용

연구 주제:촉매 과정의 과정에 영향을 미치는 조건

가설:촉매 작용 과정의 다양한 요인에 대한 의존성이 밝혀지고 적절한 조건이 만들어지면 촉매 작용의 실제 적용이 효과적입니다.

표적:실제 적용을 결정하는 다양한 요인에 대한 촉매 과정의 의존성을 나타냅니다.

작업:

1) 화학에서 촉매 이론 발전의 역사를 연구하기 위해

2) 촉매 유형 살펴보기

3) 촉매 반응의 발생 조건을 연구하기 위해

4) 실제 적용을 결정하는 속도에 대한 촉매 및 반응 조건의 영향을 실험적으로 증명

2. 본체

촉매 작용 -반응에 참여하지만 제품의 일부가 아닌 물질(촉매 또는 억제제)에 노출되었을 때 화학 반응 속도의 변화.

촉매 -화학 반응 속도를 증가시키는 물질로, 반응이 끝날 때 조성과 양이 변하지 않고 유지됩니다.

억제제화학 반응 속도를 늦추는 물질로, 반응이 끝날 때 조성과 양은 변하지 않습니다.

2.1. 화학에서 촉매 이론 발전의 역사 연구

"촉매"라는 단어는 아마도 16세기에 화학자 A. Libavius가 그의 교과서 "Alchemy"에서 처음 소개한 것으로 "분해" 또는 "파괴"를 의미합니다. 1835년 이 용어는 I. Berzelius에 의해 그 자체가 반응에 참여하지 않는 것으로 보이는 외래 화합물의 존재 하에서 일어나는 반응에 대해 합법화되었습니다. 보다 정확하게는 Berzelius는 신체의 분해로 이어지는 촉매력에 대해 썼습니다.

사실, 심지어 "비생물학적", 즉 비효소적 촉매 작용은 리바비우스보다 훨씬 더 오래 전부터 알려져 있었고, 베르셀리우스는 더욱 그러했습니다. 우리에게 알려진 비생물학적 촉매 공정의 첫 번째 예는 황산을 사용하여 알코올에서 디에틸 에테르를 합성하는 것입니다(8세기, Jabir ibn Khayyam). 이 반응은 1540년 Valery Kordus에 의해 두 번째로 발견되었으며 S. Frobenius의 작업에서 기술적으로 공식화되었습니다.

17세기와 18세기에 화학의 과학적 기초가 만들어지는 동안 비생물학적 촉매와 관련된 몇 가지 촉매 반응이 발견되었습니다. 따라서 1666 년 A. Lefebvre와 N. Lemery는 이전 개발을 기반으로 황산 합성을위한 챔버 방법을 개발했습니다. 이것은 17세기입니다. 그리고 다음 18 세기 말에만 M. Clement와 H. Desormes가 황산 합성 메커니즘을 연구했습니다.

18-19 세기는 일반적으로 산업의 급속한 발전을 특징으로하지만 화학 산업은 막 등장하기 시작했으며 미네랄 산은 대량으로 수요가 있으므로 우선 H 2 SO 4 생산을위한 촉매 공정이 나타납니다 , 그 다음 HNO 3 생산 공정.

19세기 후반 - 20세기 초반 - 농업의 발달 - 광물질 비료의 필요성. 암모니아 합성의 Haberian 과정과 암모니아 산화, 즉 질산의 합성 과정이 나타납니다.

20세기의 30-40대:

군수산업을 활발히 발전시키고 군수장비 연료가 필요한 독일은 탄화수소 원료의 원천이 차단되어 있다. 이러한 상황은 대체 원료 공급원에서 합성 연료를 얻기 위한 작업의 급격한 증가를 유발합니다. Fischer-Tropsch의 작품과 Reppe의 작품입니다.

그리고 마지막으로 석유 화학 및 고분자 화학의 급속한 발전이 시작된 1950-60 년대에 Ziegler와 Natta는 올레핀 중합을위한 촉매를 만들고 올레핀 산화 중에 산소 함유 제품을 얻는 과정이 나타납니다.

2.2. 촉매 유형 연구

반응 촉매 속도에 대한 영향에 따라 많은 소스가 다음과 같이 나뉩니다. 긍정적인 (반응 속도가 증가함) 및 부정적인 (반응 속도가 느려짐). 후자의 경우, 억제제가 반응 중에 소모되기 때문에 "음의 촉매 작용"으로 간주될 수 없는 억제 과정이 발생합니다.

촉매 작용이 일어난다 동종의 그리고 이질적인 (연락하다). 균일 촉매에서 촉매는 반응물과 동일한 상이고 불균일 촉매는 상이 다릅니다(부록 1).

별도로 언급할 가치가 있는 미세 이질적인 촉매가 콜로이드 또는 거대 분자 상태에 있는 촉매 작용. 이러한 유형의 촉매의 예는 다음과 같습니다. 생촉매 효소가 생명 과정의 과정에 필수적인 많은 화학 반응의 속도를 높이는 촉매인 과정.

중간 상호 작용의 특성에 따라 두 가지 촉매 반응 그룹이 구별됩니다. 산 염기 그리고 산화 환원 촉매.

첫 번째 그룹의 반응에서 촉매와 반응물의 중간 산-염기 상호작용, 즉 촉매에서 반응물 중 하나로 양성자가 이동하거나 반대로 반응물에서 촉매로 양성자가 이동합니다. 촉매 반응의 후속 단계에서 양성자는 반대 방향으로 이동하고 촉매는 조성을 복원합니다. 산-염기 촉매 작용의 예는 산에 의해 가속화된 에스테르의 가수분해, 인산 촉매가 있는 상태에서 올레핀의 수화, 이성질화, 알루미노실리케이트 촉매에서 탄화수소의 분해 및 기타 여러 반응입니다.

산화 환원 촉매 반응에서 중간 상호 작용은 촉매와 반응물 사이의 전자 전이와 관련이 있습니다. 이 촉매 반응 그룹에는 황산 생산에서 이산화황의 삼산화물로의 산화, 질산 생산에서 암모니아의 산화질소로의 산화, 에틸렌과 같은 유기 화합물의 부분 산화 에틸렌으로의 수많은 반응, 나프탈렌에서 프탈산 무수물로, 수소화, 탈수소화, 탄화수소의 고리화 및 방향족화, 과산화수소의 분해, 용액에서 금속 이온의 환원 및 산화 및 기타 여러 반응.

설명을 위해 촉매 반응의 메커니즘 기하학, 전자 및 화학의 세 가지 이론 그룹이 제안되었습니다. 에 기하학적 이론은 촉매의 활성 중심에 있는 원자의 기하학적 배열과 촉매에 결합하는 역할을 하는 반응 분자의 해당 부분의 원자 사이의 일치에 초점을 맞춥니다. 전자 이론은 화학 흡착이 전하 이동과 관련된 전자 상호 작용에 기인한다는 아이디어에 기반을 두고 있으며, 이러한 이론은 촉매 활성을 촉매의 전자 특성과 관련시킵니다. 화학적인 이론은 촉매를 반응물과 화학 결합을 형성하여 불안정한 전이 착물을 형성하는 특성을 가진 화합물로 간주합니다. 생성물의 방출과 함께 복합체가 분해 된 후 촉매는 원래 상태로 돌아갑니다. 후자의 이론은 이제 가장 적절한 것으로 간주됩니다.

2.3. 촉매 반응의 발생 조건 연구

촉매는 메커니즘을 변경하여 화학 반응의 속도를 변경합니다. 물질 A와 물질 B 사이에 물질 AB의 형성과 상호 작용이 가능하다고 가정합니다. A + B → A ... B → AB

이 반응의 활성화 에너지는 크므로 반응은 매우 낮고 거의 0과 같은 속도로 진행됩니다. 물질 A와 쉽게 상호 작용하여 화합물 AK를 형성하는 물질 K(촉매)가 있다고 가정합니다. A + K → A ... K → AK

이 반응은 활성화 에너지가 낮기 때문에 빠릅니다. 같은 이유로 AK 화합물은 물질 B와 쉽게 상호 작용하여 물질 AB와 K를 형성합니다: B + AK → B ... A ... K → AB + K. 반응의 에너지 계획은 부록 2에 나와 있습니다. .

마지막 두 방정식을 요약하면 다음을 얻습니다.

B + AK = AB + K

따라서 물질 K는 그 과정에 참여했지만 결과적으로 화학적으로 변하지 않았습니다. 촉매가 없는 상태에서 반응은 물질 A와 B의 직접적인 상호작용으로 매우 느리게 진행되었습니다. 촉매 반응은 중간 화합물 AK의 형성을 통해 매우 빠르게 두 단계로 발생합니다.

3. 실험적 부분

촉매 현상에 대한 실용적인 연구를 위해 우리는 일련의 실험을 수행했으며 그 사진은 부록 3에 있습니다.

실험 #1 촉매 과정. 반응은 흄 후드에서 수행되었다. 우리는 1g의 알루미늄 분말과 4g의 요오드를 혼합하여 절구에 빻았습니다. 그런 다음 원뿔 모양의 더미에 부어 넣습니다. 반응의 징후가 없었으므로 우리는 몇 방울의 물을 추가했습니다. 점차 짙은 보라색 연기가 피어오르기 시작했다(사진1). 이 반응에서 물은 촉매 역할을 합니다.

실험 #2 균일 촉매 작용의 예. 테트라암민구리(II)설페이트 SO 4 용액의 존재하에서 과산화수소의 분해 반응을 수행하였다. 황산구리(II)와 암모니아 용액을 혼합하여 미리 촉매를 준비하였다.

Cu SO 4 + 4NH3 ∙ H 2 O \u003d SO 4 + 4H 2 O

SO4

2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2

실험 #3 불균일 촉매의 예. 우리는 중크롬산 암모늄의 분해 중에 형성되는 산화 크롬 (III)이있는 상태에서 대기 산소로 암모니아를 산화 시켰습니다.

(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O

암모니아 용액을 500ml 용량의 케미컬 플라스크에 넣고 마개로 막았다. 중크롬산암모늄을 스피릿 램프로 가열한 다음 암모니아가 담긴 플라스크에 넣었습니다. 중크롬산 암모늄 입자는 주위의 암모니아를 태우면서 반짝거렸습니다. 이 경험을 "스타 비"라고합니다 (사진 3).

4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O

실험 #4 긍정적이고 부정적인 촉매. ㅏ)물 3ml가 담긴 화학 비이커에 티오시안산칼륨과 염화철(III) 용액 1방울을 첨가했습니다. 두 개의 시험관에 균일하게 부은 붉은 용액이 형성되었습니다. 다른 2개의 시험관에 각각 티오황산나트륨 2ml를 넣고 그 중 하나에 황산구리(II)-촉매 용액 몇 방울을 첨가하였다. 티오황산나트륨 용액을 티오황산철(III) 용액에 첨가하였다. 용액이 노란색으로 변했습니다. 황산구리가 포함된 티오황산나트륨을 티오시안산철이 포함된 두 번째 시험관에 첨가하였다. 용액도 노랗게 변했지만 여기에서 침전물이 떨어졌습니다 (사진 4).

FeCl 3 + 3KCNS = Fe(CNS) 3 + 3KCl

2Fe(SCN) 3 + 2Na 2S2 O 3 = Na 2S4 O 6 + 2Fe(SCN) 2 + 2NaSCN

비)우리는 두 개의 시험관에 황산구리(II) 용액 2ml를 붓고 각각에 알루미늄 과립을 넣었습니다. 시험관 중 하나에 촉매의 몇 가지 결정인 식염을 첨가했습니다. 촉매가 있는 시험관에서 과립은 구리로 빠르게 덮인 반면 다른 하나는 변하지 않았습니다. 염화나트륨은 이 과정을 가속화합니다(사진 5).

2Al + 3CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3Cu

c) 붕산 존재 하에서 과산화수소의 분해. 붕산 H 3 BO 3가 억제제 역할을 하기 때문에 이 과정은 느렸습니다(사진 6).

실험 #5 생물학적 촉매 - 효소. ㅏ)두 잔에 과산화수소를 붓고 첫 번째 잔에는 삶은 감자 한 조각을, 다른 한 잔에는 감자 주스를 담았습니다. 첫 번째 유리에서는 아무 일도 일어나지 않았고 두 번째 유리에서는 과산화물이 즉시 분해되기 시작했습니다.

2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2

비)두 잔에 과산화수소를 붓고 첫 번째 잔에는 삶은 당근 한 조각을, 두 번째 잔에는 당근 주스를 담았습니다. 결과는 이전 결과와 일치합니다(사진 7).

과산화수소는 일생 동안 세포에서 형성되는 독성 물질입니다. 많은 독성 물질의 중화에 참여하여 자가 중독(단백질, 특히 효소의 변성)을 유발할 수 있습니다. H 2 O 2 축적은 산소 분위기에서 존재할 수 있는 세포에서 흔히 볼 수 있는 효소 카탈라아제에 의해 방지됩니다. H 2 O 2 를 물과 산소로 분해하는 효소 카탈라아제는 세포에서 보호 역할을 합니다. 효소는 매우 빠른 속도로 기능하며, 그 중 한 분자는 1초에 200,000개의 분자를 쪼갠다.

실험 #6 다양한 촉매 활성의 정성적 결정. 촉매는 산화납(II) 및 산화망간(IV)이었다. 우리는 두 개의 시험관에 3% 과산화수소 용액 10방울을 추가했습니다. 한 시험관에는 약간의 산화납을 첨가하고 다른 시험관에는 같은 양의 산화망간을 첨가하여 각각의 완전한 분해 시간을 기록하였다. 산화망간이 있는 시험관에서는 55초 만에 분해가 완료되었고, 산화납이 있는 시험관에서는 7분 만에 분해가 완료되었습니다. 이로부터 산화망간이 산화납보다 활성이 더 높다는 것을 알 수 있습니다.

실험 번호 7. 촉매의 양이 과산화수소의 분해 속도에 미치는 영향에 대한 연구. 측정 실린더를 사용하여 3% 과산화수소 용액 5ml를 두 개의 시험관에 부었습니다. 망간(IV) 산화물 분말을 주걱 끝에서 두 번째 시험관의 두 배인 한 시험관에 첨가했습니다. 첫 번째 튜브에서는 2분 46초, 두 번째 튜브에서는 1분 35초 만에 분해가 완료되었습니다. 따라서 촉매가 많을수록 반응이 빨라집니다.

실험 #8 자가촉매. 우리는 과망간산 칼륨과 옥살산의 상호 작용의 예를 사용하여 자동 촉매 현상을 연구했으며 다음 방정식에 따라 진행합니다.

5H 2 C 2 O 4 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 10CO 2 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8H 2 O

시험관에 과망간산칼륨 용액 한 방울을 첨가하고, 투명한 분홍색 용액이 얻어지도록 증류수 용액에 첨가하였다. 이 용액 10방울, 옥살산 2방울 및 황산용액 4방울을 건조한 시험관에 부었다. 시험관을 흔듭니다. 용액은 38초에 무색이 되었습니다. 혼합물에 황산망간(II) 결정 1개를 첨가한 후 동일한 것을 다른 시험관에 부었다. 용액은 즉시 무색이 되었습니다. 첫 번째 경우는 촉매인 망간 이온의 양이 증가함에 따라 점차 반응이 가속화된다. 두 번째 경우, 망간 이온이 처음부터 용액에 존재했기 때문에 반응이 빠르게 진행됩니다.

4. 결론

촉매의 사용은 화학 산업의 급속한 발전에 기여했습니다. 그들은 정유, 다양한 제품 획득, 새로운 재료(예: 플라스틱) 생성에 널리 사용되며 이전에 사용된 것보다 저렴한 경우가 많습니다. 현대 화학 제품의 약 90%는 촉매 공정을 기반으로 합니다. 촉매 과정은 환경 보호에서 특별한 역할을 합니다.

1) 촉매 작용을 통해 많은 양의 에너지가 필요한 정상적인 조건에서 반응을 수행할 수 있습니다.

2) 촉매 작용은 우리 삶의 필수적인 부분입니다. 그는 많은 과정에 관여합니다.

연구 작업을 수행 한 후 촉매 과정의 본질이 무엇인지 알아 냈고 실제 적용을 결정하는 다양한 요인에 대한이 현상의 진행 과정의 의존성을 드러냈습니다.

따라서 내 연구의 가설이 확인됩니다.

5. 참고문헌

1. Afanasiev V.A., Zaikov G.E. 촉매의 세계에서. M.: Nauka, 1977. - 107 p.

2. Akhmetov N. S. 무기 화학. 절차 대학을 위해. - 4판, Rev. - M.: Higher School, 2001. - 743 p.

3. 발라예프 I.I. 화학 가정 실험. M.: 계몽주의, 1977

4. Zbarsky B.I., Ivanov I.I., Mardashev S.R. 생물학. L.: 의학. 리넨. 부서, 1972

5. 간략한 화학 백과사전 v. 1-5. 에드. 일.엘. Knunyants, M.: "소비에트 백과사전", 1981-1987.

6. 니콜라예프 L.A. 생명의 화학. M.: 계몽주의, 1973

7. 올진 O.M. 폭발 없는 실험. 모스크바: 화학, 1986

인터넷 사이트:

http://www.hemi.nsu.ru/ucheb216.htm

http://www.himhelp.ru/section23/section5/section33ytrg/

http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1913.html

6. 신청

부록 1. 촉매의 분류

부록 2. 촉매 공정의 에너지 계획

부록 3. 실험 사진

철광석 재료의 철 함량을 높이는 방법을 공정이라고합니다. 금속화.결과 제품은 금속화.아래에 금속화 정도일반적으로 제품의 철분 비율을 나타냅니다.

목적에 따라 금속화된 제품은 일반적으로 금속화 정도에 따라 세 그룹으로 나뉩니다.

1) 최대 85% Fe 제품이 고로 제련을 위한 장입물로 사용됩니다.

2) 85-95% Fe - 제품은 제강에서 충전물로 사용됩니다.

3) >98% Fe - 이 제품은 철 분말 생산에 사용됩니다.

철광석 재료의 금속 화 공정은 1000-1200 ° C를 초과하지 않는 온도, 즉 원료 (철광석 또는 철광석 농축 물)와 제품이 모두 고체상이고 연화가없는 조건에서 수행됩니다. 재료의 접착 및 골재 벽에 달라 붙는 것. 이러한 광석에서 철을 직접 생산하는 과정을 솔리드 스테이트 복구 프로세스(PTV). 결과물이 다공성 스펀지와 비슷하기 때문에 종종 "스펀지 철"이라고합니다. 해외에서는 약어 DRI(영어 Direct-Reduced-Iron) 또는 DI(Direct-Iron)가 허용됩니다. 얻은 제품의 대부분은 제강 장치의 장입물로 사용됩니다.

산화철의 환원에는 일반적으로 석탄(고체 환원제) 또는 천연 가스(기체 환원제)가 환원제로 사용됩니다. 이 경우 "미가공" 천연 가스가 아닌 뜨거운 환원 가스를 사용하는 것이 바람직합니다. 이 경우 탄화수소의 해리에 열이 소비되지 않고 열 입력은 환원 가스를 가열하여 결정되기 때문입니다.

환원 가스는 기체 탄화수소의 전환 1 또는 고체 연료의 기체화에 의해 얻어진다. 천연 가스 변환은 다음과 같을 수 있습니다.

산소(공기)

CH 4 + 1/2O 2 = CO + 2H 2 + 큐,

CH 4 + H 2 0 \u003d CO + ZH 2 - 큐,

이산화탄소

CH 4 + CO 2 \u003d 2CO + 2H 2 - 큐,

증기 및 이산화탄소 개질의 경우 반응이 진행되기 위해서는 열이 필요합니다. 전환은 촉매를 사용하는 특수 장치에서 수행됩니다.

고체 연료의 가스화는 다음 반응에 따라 수행됩니다.

C + 1/2O 2 = CO + 큐,

C + H 2 O \u003d CO + H 2 - 큐,

C + C0 2 \u003d 2CO - 큐,

현재 전 세계적으로 많은 직접환원플랜트가 운영되고 있으며, 주로 원자재가 저렴한 국가(인도, 멕시코, 베네수엘라, 남아프리카)를 중심으로 운영되고 있다.

WFP 프로세스 및 설치에는 여러 유형이 있습니다(그림 7.1). 가장 일반적인 방법은 Midrex(MIDREX, USA)와 HyL(HyL, Hojalata-y-Lamina, Mexico라는 회사 이름)입니다. 전 세계의 직접 철 생산량의 약 2/3는 Midrex 방법으로, 약 1/4은 ChiL 방법으로 수행됩니다.

1 위도에서. 전환변화, 변형

쌀. 7.1.단위 개략도

에 사용되는 직접 환원

프로세스:

α-미드렉스(MIDREX); 6-힐(hyL); e-Krup-pa(Krypp-Rennverfahren). 명칭: O-철광석 펠릿; R -광석; GJ-스폰지 철; VG-환원가스; 에서-배기 가스; 티-연료; U- 석탄

Midrex 공정(그림 7.2)의 주요 차이점은 천연 가스 전환 방법으로, 이 공정에서는 CH 4 + CO 2 = 2CO 반응에 따라 노의 배기 가스에 포함된 이산화탄소에 의해 수행됩니다. + 하반기 2. 배기 가스가 전환 설비에 공급되기 전에 먼지와 H 2 O로부터 청소됩니다. -35% CO 및 ~65% H 2를 포함하는 전환된 가스는 750°C의 온도에서 노에 공급됩니다. , 냉각된 순환 가스는 노 가스의 하부로 공급됩니다. 냉각된 펠릿은 ~95% Fe 및 ~1% C를 포함합니다. 필요한 경우 스펀지의 탄소 함량을 증가시킬 수 있습니다.

금속화된 냉각 펠릿은 5,000톤 용량의 벙커에 지속적으로 하역되어 아크로에서 제련될 때까지 불활성 분위기에 저장됩니다. 공정을 위한 천연 가스 소비량은 제품 1톤당 약 350m3입니다. 이 프로세스는 Oskol Electrometallurgical Plant에서 수행되었습니다.

쌀. 7.2. MIDREX 프로세스의 개략도:

1 -부는 사람; 2 - 열교환 기; 3 - 가스 믹서; ---변환 단위-압축기; 6 - 탑 가스용 스크러버; 7 샤프트로; 8- 가스 세정기- 9- 진동 스크린; 10- 연탄 프레스

주기적으로 작동하는 HyL 레토르트(HyL)에서 환원 공정의 주요 특징은 촉매로 니켈을 첨가하여 벽돌 패킹이 위치하는 장치에서 수행되는 천연 가스의 증기 개질의 사용입니다. 전환은 CH 4 + H 2 0 = CO + 3H 2 반응에 의해 진행됩니다.

가스는 전환 전에 탈황됩니다. 생성된 변환된 가스는 약 14% CO, 58% H 2 , 21% H 2 O 및 4-5% CO 2 를 포함합니다. 뜨거운 가스는 폐열 보일러를 통과하고 수증기에서 방출됩니다. 건식 변환 가스는 약 73% H 2 , 15-16% CO 및 6-7% CO 2 를 포함합니다. 회수 장치를 떠나는 가스에 의해 가열된 관형 열교환기에서 980-1240ºC의 온도로 가열됩니다. 이 장치에서는 환원성 가스의 물리적 열을 이용하여 펠릿이나 광석을 가열하고, 870~1050℃의 온도에서 철은 수소와 일산화탄소에 의해 환원된다. 첫 번째 설치에서는 레토르트가 감소 장치로 사용되었습니다. 시설에는 그러한 레토르트가 4개 있습니다.

레토르트 장치는 그림 1에 나와 있습니다. 7.3. 한 위치에서 다른 위치로 레토르트를 재배열하면 연속적인

쌀. 7.3. HyL 방법에 따른 금속화용 레토르트:

1 - 유압 실린더; 2 - 카트; 3 - 운전하다; 4 - 포장; 5- 덮개; 6- 로딩 넥; 유지 보수를 위한 7-플랫폼; 8- 스폰지 제거용 레버가 있는 커터; 9- 내벽; 10- 플랩 제어 메커니즘; 11 - 접는 바닥; 12- 배출 슈트

철광석 장입물의 적재, 가열 및 환원, 해면철의 냉각 및 하역 작업. 충전물을 레토르트에 넣은 후 가스가 위에서부터 공급됩니다. 완성 된 스폰지를 내리기 위해 커터와 특수 언 로딩 스크레이퍼가 사용됩니다. 스폰지 아이언은 슈트로 들어간 다음 스폰지를 철강 공장으로 운반하는 수집 컨베이어로 들어갑니다. 각 공장에서 4개의 레토르트가 가스 순환에 참여하며, 이 과정에서 다음과 같은 과정이 발생합니다. 두 가지 경우, 전환 설비에서 생성된 가열된 가스로 충전 철의 추가 감소; 후자 - 침탄.

완제품에서 철의 환원 정도는 75-92%입니다. 제품(해면철) 1톤에 천연 가스 600m3와 전기 약 36MJ가 소비됩니다.

해면철을 생산하는 다른 방법은 널리 사용되지 않습니다. 철 외에 바나듐, 티타늄, 니켈 등과 같은 귀중한 성분을 포함하는 복합 광석의 코크스 없는 처리를 제공하는 기술에만 주의를 기울일 필요가 있습니다.

기술 계획은 다음과 같습니다. 1) 철광석 재료를 고체 연료로 펠릿화하여 석탄 광석 펠릿을 얻습니다. 2) 고도로 금속화된 원료를 얻기 위해 화격자형 공장에서 펠릿을 로스팅하는 단계; 3) 전기로에서 강철을 생산할 때 합금 첨가제로 금속화된 펠릿을 사용합니다.

직접환원법으로 얻은 주요량 금속 제품충전 재료로 사용됩니다. 이 제품은 일반적으로 사용되는 장입물(금속 스크랩 및 주철)과 많은 차이점이 있습니다.

1. 순수한 전하로부터 얻어지는 금속화 생성물은 일반 금속 스크랩의 특성인 불순물(Cr, Ni, Cu, Sn 등)을 실질적으로 함유하지 않는다. 이 제품의 가치 있는 품질은 중요한 목적을 위한 매우 깨끗한 강철을 얻는 데 없어서는 안될 원료가 됩니다.

2. 제품에 92-95% Fe가 포함되어 있으면 5-8% 맥석(일반적으로 실리카 및 일부 환원되지 않은 산화철)이 포함됩니다. 후속 제련 과정에서 폐석은 슬래그로 들어가 용융을 위한 양과 열 소비를 증가시킵니다. 또한, 폐석에 함유된 실리카의 슬래깅을 위해서는 석회를 추가로 소비해야 하므로 슬래그의 질량을 훨씬 더 많이 증가시킨다.

3. 직접 환원법으로 얻은 제품은 밀도가 낮기 때문에 많은 공장에서 열간 금속 제품은 벌크 밀도를 높이고 금속 미세 분말을 사용하며 저항을 증가시키기 위해 단광 처리됩니다. 2차 산화에 대한 제품(제품을 부동태화).

금속화 제품의 일부 특성은 표에 나와 있습니다. 7.1.

표 7.1. 금속화 제품의 특성

4. 직접환원의 생성물은 종종 어느 정도의 탄소를 함유한다(Midrex 공정에서 1-2%). 저탄소강 생산에 이러한 재료를 사용할 때 이를 고려해야 합니다.

5. 직접환원 제품은 일반적으로 일부(<2 %, а иногда и более) оксидов железа. При переплаве такого продукта эти оксиды должны быть восстановле­ны. Поскольку одновременно с окси­дами железа продукт содержит углерод, то при более высоком содержании уг­лерода в продукте допустима наиболее низкая степень металлизации и в связи с этим введено понятие 동등한 정도의 금속화". M EQ= 중에프 행위 + ㅏ%C, 여기서 중사실 - 실제 금속화 정도. 금속 화 된 제품에서 산화 된 철이 FeO의 형태라고 가정하면 반응에 따라 FeO + C = CO + Fe 1 wt. 회수 중 Fe의 몫은 6wt를 소모합니다. 공유 C, 즉 a = 6 및 M eq\u003d M 팩트 + 6% C. 과량의 탄소로 강철을 침탄시키는 데 사용됩니다. 그러나 이러한 고려 사항은 철의 환원 과정이 열 소비와 함께 발생한다는 점을 고려하지 않은 것입니다. 전로 제련 냉각을 위한 직접환원 생성물의 사용은 금속화 생성물의 냉각 효과가 기존 금속 스크랩의 냉각 효과보다 1.2배 더 크게 수용될 수 있음을 보여주었다.

6. 금속화된 재료의 작은 조각은 균일한 크기로 고도로 기계화된 구성을 가능하게 하며 필요한 경우 이 재료를 제강 장치에 지속적으로 공급합니다.

7. 고다공성 고금속화 제품(거의 순철)은 높은 산화성을 가지며, 발화성 1 .

개방형 보관의 경우 금속화 정도는 몇 달 또는 몇 주 안에 70-90%로 떨어질 수 있습니다. 수분이 있는 상태에서 산화는 열 방출을 동반합니다. 발화성 물질이 보관된 밀폐된 공간에 물이 들어가면 온도가 상승하여 화재가 발생할 수 있습니다. 또한 수소 발생 가능성을 고려해야 합니다. Fe + H 2 O = FeO + H 2 따라서 금속화된 재료를 부동태화하기 위한 조치가 취해집니다. 직접 환원 제품은 자연 발화성으로 인해 보관 및 운송 시 특별한 주의가 필요합니다.

1 그리스어에서. 둥근-불과 파로스- 베어링(미세하게 분할된 상태의 금속이 공기 중에서 자발적으로 발화하는 능력).

7.3. "핵" 야금

야금 공정에서 원자로의 에너지를 사용할 가능성은 매우 매력적입니다. 이 아이디어의 구현과 관련된 많은 제안과 프로젝트가 있습니다. 그들 대부분은 고체상 환원 작업을 위해 원자로의 열을 사용하는 옵션을 고려합니다. 원자 에너지를 사용하여 물을 분해한 다음 수소를 사용하여 철을 환원한다는 제안도 있습니다.

우리나라에서는 NMC (Nuclear Metallurgical Complex) 계획이 개발되었습니다. 예비 계산에 따르면 원자로의 열을 직접 환원에 사용하는 것이 환원 가스를 얻는 단계에서 이 열을 사용하는 것보다 더 효율적입니다.

NMC의 개발된 계획은 장치가 원자로에 근접하게 설치되기 때문에 장치의 높은 생산성, 공정의 연속성, 환원 가스의 재순환을 제공합니다. 헬륨은 냉각제로 선택되었습니다(원자로 공장에서). 환원제로는 원자로에서 가열된 헬륨의 열로 전환된 천연가스를 선택했다.

이 계획에 따르면 철광석 재료는 약 850 °C의 온도에서 철 환원이 일어나는 용광로로 들어가야 합니다. 결과 제품은 제강로의 장입재로 사용됩니다. NMK 방식에 따르면 용광로의 배기 가스는 H 2 O 및 CO 2에서 정화되어 재사용되어야 합니다.

미래는 야금에서 원자력을 사용하는 방법이 더 효율적일 것임을 보여줄 것입니다.

A) 전해질이 있는 상태에서 철 -복원 방향족 니트로 화합물 해당 아민(일반적인 산업 방법 중 하나)에. 동시에 4개의 반응 :

속도 프로세스 회복은 철의 습식 부식 과정과 유사한 첫 번째 단계로 제한됩니다. 따라서 환경에서 복구가 수행됩니다. 전해질 , 대개, 약산성 환경에서 . 가치 상승으로 중간 pH 반응 속도가 감소합니다. pH > 12에서 프로세스는 실제로 중지됩니다.

전해질 완성된 형태(염화 암모늄)로 반응 덩어리에 주입하거나 염산으로 주철 부스러기를 산세척하여 반응기 자체에서 얻습니다. 대부분 활동적인 전해질은 염화암모늄이고, 덜 활동적 염화철(II), 황산암모늄 등

복원하는 가장 좋은 방법은 다음을 사용하는 것입니다. 회색 철 부스러기 , 이는 금속 가공 산업의 낭비입니다. 활동 회주철은 계면에서 갈바닉 쌍의 전해질이 존재할 때 발생하는 것으로 설명됩니다. 철 - 흑연. 입상 구조로 인해 회주철은 환원 과정에서 작은 입자로 부서져 반응을 가속화합니다.

주철은 반드시 특별히 준비된 반응을 위해. 분쇄 및 스크리닝 및 먼지 제거 후 주철 부스러기는 탈지 및 소량의 염산으로 산세척되어 염화물 형성으로 인해 활성이 증가합니다.

복구 프로세스 주철 부스러기 온도에서 반응 질량의 비등. 난방은 대부분 생증기로 이루어집니다.

일반적으로 니트로 제품은 끓는점까지 가열된 전해액에서 주철 조각의 현탁액에 점차적으로 로드됩니다. 각 다음 부분은 이전 부분이 반응한 후에만 투여됩니다. 일부 경우에 로드 순서 변경할 수 있습니다.

결과가 아민 휘발성증기, 그것의 일부는 증기 과정에서 증류됩니다. 물과 아민 증기의 혼합물은 냉장고에서 응축된 후 분리를 위해 침전조로 들어갑니다. 나머지 아민은 증류 제거 증기로 회수 과정 및 반응 덩어리의 알칼리화 종료 후. 때때로 반응 물질이 환원기에 침전된 후 미리 유리된 아민이 사이펀됩니다. 수증기로 잘 증류되지 않은 아민, 발췌 유기 용매와의 반응 덩어리에서.

생산에서 환원은 강철 또는 주철에서 수행됩니다. 장치 (기어박스), 내산성 퍼티에 디아염기 타일을 깔고 생증기를 공급하기 위한 교반기(블레이드 또는 코울터)와 버블러가 장착되어 있습니다.

이 방법 사용 anestezin, novocaine, diphenylsulfone 및 기타 여러 약물의 생산:

방법의 장점 : 기술의 단순성, 원료의 저렴한 비용, 표적 반응 생성물의 높은 수율. 결점 : 원료 베이스의 감소 및 주철 부스러기의 불안정한 품질; 결과 슬러지 처리의 어려움 (여과, 연마 입자를 포함하는 제대로 여과되지 않은 무거운 침전물의 운송).

비) 염산 또는 아세트산의 철 충전물 -복원하다 니트로 화합물 , 아조 화합물 그리고알데히드 .

프로세스 끓는점에서 수행되며 약산성 수성 또는 히드로알코올에 용해된 철 현탁액에 니트로 화합물을 천천히 첨가합니다. 환경 . 알코올 농도는 큰 차이를 만들 수 있습니다. 작업할 때 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 철 수소에 의해 환원된다. 소량 추가 염화니켈 반응을 가속화합니다.

다) 황산제1철(II) 암모니아의 존재하에 - 복원 니트로기 다른 환원성 그룹을 포함하는 화합물의 분자에서. 이 방법은 방향족 니트로카르복실산과 니트로알데히드의 환원에 좋은 결과를 제공합니다.

촉매 작용- 반응 참가자와 반복적으로 중간 화학 상호 작용을 시작하고 중간 화학 상호 작용의 각 사이클 후에 화학 조성을 복원하는 촉매의 작용하에 화학 반응의 가능한 열역학적으로 허용되는 방향 중 하나의 선택적 가속.

즉, 촉매 작용의 본질은 촉매 작용 하에서 화학 반응의 속도를 변화시키는 것입니다.

촉매- 화학 반응의 속도를 변경하거나 유발하지만 제품의 일부가 아닌 물질.

촉매는 다음과 같이 분류됩니다. 동종의그리고 이질적인. 균질 촉매반응 물질과 동일한 단계에 있으며 이질적임 - 반응 물질이 위치한 상과 계면에 의해 분리된 독립 상을 형성합니다. 일반적인 균일 촉매는 산과 염기입니다. 금속, 이들의 산화물 및 황화물은 불균일 촉매로 사용됩니다.

동일한 유형의 반응은 균일 촉매와 불균일 촉매 모두에서 진행될 수 있습니다. 따라서 산성 용액과 함께 고체 Al 2 O 3 , TiO 2 , ThO 2 , 알루미노실리케이트 및 산성 특성을 갖는 제올라이트가 사용됩니다. CaO, BaO, MgO와 같은 기본 특성을 가진 이종 촉매.

불균일 촉매일반적으로 불활성 담체 (실리카 겔, 산화 알루미늄, 활성탄 등)에 분포하는 고도로 발달 된 표면을 가지고 있습니다.

불균일 촉매는 개별 물질의 형태로 거의 사용되지 않으며 일반적으로 개질제라고하는 담체와 다양한 첨가제를 포함합니다. 도입 목적은 다양합니다: 촉매(촉진제)의 활성, 선택성 및 안정성 증가, 기계적 및 구조적 특성 개선. 상 및 구조 개질제는 촉매 표면의 활성상 및 다공성 구조를 각각 안정화시킵니다.

성분이 상응하는 양인 혼합 촉매(예: 석유 공급원료의 수소화처리를 위한 알루미늄-코발트 또는 알루미늄-니켈-몰리브덴 촉매), 보다 활성이 높은 새로운 화합물, 주성분의 고용체 또는 다중상 특정 촉매 효과가 있는 시스템을 형성할 수 있습니다. 따라서 Co 또는 Ni 단독으로는 높은 탈수소 활성을 갖지만 유황 화합물의 중독 효과에 매우 민감합니다. Mo는 이 반응에서 비활성이지만 황 화합물에 대해 높은 친화성을 갖는다. Mo와 Co 또는 Ni가 동시에 최적의 비율로 존재하는 촉매는 석유 공급원료의 황 및 기타 이종 유기 화합물의 가수소 분해 반응에 매우 효과적입니다.

특히 값비싼 금속 촉매(Pt, Pd, Ni, Co, Ag)의 경우 불균일 촉매에 대한 담체의 역할도 그다지 중요하지 않습니다. 담체를 선택함으로써 필요한 다공성 구조, 비표면적, 기계적 강도 및 내열성이 달성됩니다. 산화알루미늄, 알루미노실리케이트, 크롬 또는 산화규소, 활성탄, 부석, 규조토 및 기타 천연 및 합성 재료가 담체로 사용됩니다. 석유 공급원료의 분해를 위한 제올라이트 함유 알루미노실리케이트 촉매로 특별한 종류가 있습니다. 이들의 주요 역할은 상대적으로 큰 벌집 모양의 공동이 있는 프레임 구조를 가진 결정질 제올라이트에 의해 수행되며, 이는 공동을 서로 연결하는 작은 창으로 연결됩니다. 제올라이트 1g에는 금속과 이온 교환이 가능한 약 1020개의 공동과 800m2의 표면이 있습니다. 제올라이트는 비정질 매트릭스에 분산되어 큰 기공을 갖는 담체 역할을 하고 크래킹 중에 고분자 오일 공급원료의 1차 분해를 촉진하여 제올라이트에 대한 후속 2차 반응을 위한 공급원료를 준비합니다.

위의 내용을 바탕으로 산업용 촉매는 다음과 같이 구성되어 있다고 결론지을 수 있습니다. 행렬 (담체 ), 활성 성분그리고 보조 첨가제또는 첨가제. 상호 작용 메커니즘에 따라 적용되는 촉매는 "흡착"과 "함침"입니다.

"흡착" - 준비 과정에서 담체와 표면에 흡착된 초기 물질 사이에 상호 작용이 있습니다. "함침"- 이러한 상호 작용은 실질적으로 없으며 활성 성분의 원래 화합물은 담체의 기공에 용해 된 상태입니다.

적용된 촉매의 특성은 활성 성분이 과립의 단면에 고르지 않게 분포되어 있다는 것입니다. 네 가지 주요 유형: I - 균일 분포; II - 활성 성분이 과립의 주변에 집중되어 있는 "껍질"; III - 활성 성분이 과립의 중앙에 집중되어 있습니다("계란 노른자"). IV - 활성 성분은 촉매 입자의 중심과 외부 표면 모두에서 멀리 떨어진 중간 영역에 위치합니다.

매트릭스는 고온에서 촉매의 촉매 특성을 보존하고 촉매 독의 영향으로부터 보호하며 특정 모양, 입자 크기 분포 및 입자의 필요한 기계적 강도를 생성하고 활성 금속의 가용성을 보장해야 합니다. 공급원료 분자용. 매트릭스 물질은 촉매의 기공에서 활성 금속의 균일한 분포와 질량 및 열 전달 과정의 집중적 흐름에 기여합니다. 촉매의 열적 안정성에 큰 영향을 미칩니다.

촉매의 주요 기술적 특성은 입자 크기 분포, 밀도, 기계적 파쇄 강도 및 마모뿐만 아니라 주어진 반응, 안정성 및 재생과 관련된 활성 및 선택성(선택성)입니다.

촉매 활동- 주어진 촉매 반응의 특정 속도, 즉 촉매 또는 반응기의 단위 부피당 단위 시간당 형성된 생성물의 양에 의해 결정됩니다. 활성은 주어진 조건에서 반응 속도에서 촉매가 없을 때 동일한 반응 속도를 뺀 것으로 정량화됩니다. 촉매의 활성 손실은 주로 지지체 표면과 기공에 코크스 침전물의 결과로 발생합니다.

불균일 촉매의 활성 부위- 고체(또는 거대분자) 표면의 특정 중심, 상호작용 시 반응물의 분자가 활성화되고 반응이 더 빠른 속도로 진행됨( 촉매 활성은 불균일 촉매의 전체 표면이 아니라 일부만). 균일 촉매 작용에서 이상적인 경우 용해된 촉매의 모든 분자는 AC이고 시약과 중간 반응성 생성물을 형성합니다.

대부분의 경우 이 촉매의 존재하에서 주반응 외에 여러 가지 병렬 또는 순차 반응이 진행됩니다. 표적 생성물의 형성과 반응한 출발 물질의 비율은 다음을 특징으로 합니다. 선택성촉매. 이는 촉매의 특성뿐만 아니라 촉매 과정의 매개변수에 따라 달라지므로 특정 반응 조건에 따라야 합니다. 선택성은 또한 열역학적 평형에 따라 달라집니다. 정유에서 선택성은 가솔린/가스, 가솔린/코크스 또는 가솔린/가스 + 코크스와 같은 부산물과 타겟의 수율의 비율로 조건부로 표현되는 경우가 있습니다.

안정촉매 품질의 가장 중요한 지표 중 하나이며 시간이 지남에 따라 활성을 유지하는 능력을 특징으로 합니다. 그것은 공장 운영의 안정성, 정밀 검사 기간, 기술 설계, 촉매 소비, 재료 및 경제적 비용, 환경 문제 및 공정의 기술 및 경제적 지표 등을 결정합니다.

장기간 작동하는 동안 촉매는 특정 강도의 물리화학적 변화를 거쳐 촉매 활성(때로는 선택성)이 감소하거나 손실됩니다. 즉, 촉매는 물리적 및 화학적 비활성화를 겪습니다.

물리적 오염제거(소결)촉매는 고온(일부 촉매 공정에서)과 수증기의 영향으로 운송 및 순환 중에 발생합니다. 이 과정은 촉매의 담체(매트릭스)와 활성 성분 모두의 비표면적 감소를 동반합니다(재결정화의 결과 - 분산 손실과 함께 증착된 금속의 유착).

화학적 오염 제거촉매는 다음에 의해 결정됩니다.

독이라고 불리는 원료에 포함된 일부 불순물에 의한 활성 부위의 중독(예: 알루미나-백금 개질 촉매의 경우 황 화합물);

탄소질 침전물(코크스) 또는 오일 공급원료에 포함된 유기금속 화합물로 활성 중심을 차단합니다.

촉매 재생 후 촉매 활성이 회복되는지 여부에 따라 각각 가역적 비활성화와 비가역적 비활성화로 구분됩니다. 그러나 가역적 비활성화의 경우에도 촉매는 결국 "노화"되어 반응기에서 언로딩되어야 합니다.

산업 공정에 상당한 영향을 미칩니다. 기계적 강도촉매. 따라서 모든 현대식 촉매 분해 장치에서 촉매의 연속 이동 원리가 사용됩니다. 즉, 유동층 형태, 공압 수송 라인을 따라 또는 덜 자주 거친 입자의 층 형태로 사용됩니다. 모든 경우에 입자는 장치의 벽과 서로에 대한 마찰과 충격을 겪으며 그 결과 입자가 쪼개지거나 마모될 수 있습니다. 촉매 칩과 먼지의 형성은 공압 수송 및 유동화 모드를 방해하고 라인의 압력 강하를 증가시킵니다. 생성된 먼지와 부스러기가 제거되므로 촉매의 새로운 부분으로 교체해야 하므로 플랜트 운영 비용이 증가합니다. 촉매의 기계적 강도는 순환 시스템(유동층, 금속 표면에 입자의 동시 충격 등)에서 샘플의 마모 방법에 의해 결정됩니다.

촉매의 또 다른 특징은 재생성. 촉매의 재생성은 적절한 처리 후 활성을 회복하는 능력과 재생 과정의 정량적 특성, 주로 속도 모두로 이해됩니다.

그 제조 방법은 촉매의 품질에 큰 영향을 미칩니다. 촉매 반응은 표면에서 진행되기 때문에 표면이 가장 발달하고 기공이 많은 촉매를 얻는 것이 좋습니다. 다른 반응의 경우 좁거나 반대로 더 넓은 기공과 그 조합이 최적일 수 있습니다. 촉매 입자의 모양과 크기도 마찬가지로 중요합니다. 비 생산성, 촉매 베드의 수압 저항 및 반응 장치의 설계(고정, 이동 또는 유동 촉매 베드 포함)는 이에 따라 달라집니다. 또한, 촉매 표면 단위의 활성은 화학적 조성뿐만 아니라 제조 방법에 따라 달라집니다.

회복 원자 또는 원자 그룹이 전자를 획득하는 과정입니다. 그 반대의 경우, 산화 전자의 손실이다.

더 정확하게는 대략 전자 구름 밀도의 변화 , 원자의 고려된 그룹을 둘러싸고 있습니다. 복원되면, 증가 , 그리고 산화될 때 감소 . 예는 요오드 이온과 염소 분자 사이의 반응입니다.

원자 또는 원자 그룹에서 전자 구름의 크기를 결정하기 위해 "산화 상태"라는 개념이 사용됩니다.

산화 환원 과정에서 분자의 전자 구름의 재분배와 함께 일반적으로 변경 사항 그리고 그녀 화합물 . 예를 들어 이중 결합이 복원되면 분자는 취득하다 두 개의 수소 원자 :

알코올 또는 니트로 화합물의 환원에서 분자 잃다 산소 원자 :

수많은 환원 및 산화 방법으로 나눌 수 있습니다 네 그룹 : 화학, 촉매, 전해 및 생화학(미생물학). 이러한 모든 방법은 제약 산업에서 널리 사용됩니다.
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화학적 방법

1. 금속 및 금속염으로 회수

총 반응식 다음과 같이 보입니다.

기구 복구는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

출구 대상 제품은 일반적으로 80%를 초과하지 않습니다 . 손실은 나트륨과 알코올의 직접적인 반응으로 인한 것입니다. 유리된 수소는 비활성 상태이며 생성된 알코올레이트는 응축 및 에스테르 교환 반응을 일으키고 끓는점이 높은 부산물을 형성합니다.

방법론 회복 Bouveau와 Blanc에 따르면 단순하지만 위험합니다.

약간 과량으로 취한 금속 나트륨 조각을 에스테르와 5배 양의 절대 알코올의 끓는 혼합물에 부분적으로 첨가합니다. 모든 나트륨과 필요한 노출을 로드한 후, 반응 덩어리를 물에 부어 형성된 알코올레이트를 분해합니다. 알코올을 증류 제거하고 추출에 의해 반응 생성물을 추출합니다.

방열 복잡한 기술적 문제이기 때문에 반응의 열 효과는 매우 높습니다(520kJ/mol). 잘 작동하는 (효과적인) 역방향을 사용하는 것이 필수적입니다. 냉장고 . 반응물 냉각 작업을 용이하게 하고 공정의 위험을 줄이기 위해 에틸 알코올을 대체하여 공정 온도를 높일 수 있습니다. 끓는점이 높은 알코올 아밀을 포함한다. 예, 회복. 세바스산 디에틸 에스테르 1-부탄올에서 수행 .

세바스산의 디에틸 에스테르를 무수 부틸 알코올에 용해시킨 다음, 나트륨을 70℃에서 격렬하게 교반하면서 여러 단계로 첨가한다. 온도를 100-125°C로 높입니다. 제품 수율 72%.

위험을 줄이기 위해 생산에서 디페닐프로피온산 에틸 에스테르의 환원 디프릴라로드 순서 시약은 반대입니다. 즉, 에테르의 알코올 용액이 나트륨에 첨가됩니다.

이것은 표준 방법에서 부분적으로 반응하지 않고 반응 덩어리에 남아 있을 수 있는 금속 나트륨의 완전한 사용을 허용하며, 이는 반응 덩어리가 물로 희석될 때 위험을 생성합니다.

^ B) 액체 암모니아의 나트륨 환원 - 적용된 회복:

ㅏ) 에스테르 알코올에 (Bouvo-Blanc보다 우수)

비) 알킨 올레핀으로 (이 경우 사슬 말단의 삼중결합이 회복되지 않음)

에) 유기 할로겐화물, 이는 두 가지 방향으로 진행됩니다.

기구 Bouvot-Blanc 회복 메커니즘과 유사

알칼리 금속(칼륨, 나트륨 및 리튬)은 암모니아에 잘 용해되고 광범위한 농도에서 . 암모니아의 낮은 해리도는 물에서 가수분해된 화합물을 복원하는 것을 가능하게 합니다. 암모니아는 나트륨과 함께 아미드를 형성할 수 있지만 촉매가 없고 환원될 수 있는 화합물이 있는 경우 이 과정은 실질적으로 중요하지 않습니다.

프로세스를 실행하려면 다음이 필요합니다. 특수 장비, 왜냐하면 온도암모니아의 끓는점은 매우 낮습니다(-33.5°C). 더 높은 온도에서 반응이 수행됩니다. 오토클레이브에서 . 혼합물의 균질성을 달성하려면 다음이 필요합니다. 정력적인혼입 .

다) 나트륨 아말감으로 복원(수은의 나트륨 용액)

나트륨 아말감 수은의 나트륨 용액만이 아닙니다. 알칼리 및 알칼리 토금속과 수은 형태 수은 MeHg x (예를 들어, NaHg 2 , KHg 2 , MgHg).

덜 함유된 아말감 1.25% 나트륨 , 실온에서 액체 . 나트륨 농도가 높을수록 실온의 아말감은 단단한 그리고 그것은 기계적으로 분쇄될 수 있습니다.

프로세스 수은에 나트륨을 녹이기 따뜻한 아말감이 대기 산소에 노출되지 않도록 보호하기 위해 톨루엔 층과 질소 대기에서 수행됩니다. 수은에서 나트륨이 용해되는 과정은 발열적이라는 점에 유의해야 합니다. 반응열의 제거는 특정 어려움을 야기하기 때문입니다. 물을 냉매로 사용하는 것은 제외됩니다. 일반적으로 아말감 제조는 40-50°C에서 수행되므로 2-3% 아말감.

가장 순수한 액체최대 0.5%의 나트륨을 함유하는 균질한 아말감이 얻어집니다. 전해법.

^ 나트륨 아말감 복원하다:

ㅏ) 공액 이중 결합 (그러나 고립되지는 않음)

비) 경기장의 개별 대표, 예: 프탈산, 방향족 다환 탄화수소 (디- 또는 테트라히드로 유도체로).

에) 카르보닐 그룹알데하이드 및 케톤에서 해당 알코올로 변환합니다(매우 쉽습니다!).

G) 니트로 - 및 기타 질소 함유 그룹(매우 쉽습니다), 그러나 이 방법은 보다 접근하기 쉬운 환원제의 존재로 인해 실용적인 가치를 얻지 못했습니다.

기구 나트륨 아말감 복원 - 이온 . 금속 표면의 흡착층에서 하나 또는 두 개의 전자가 기질 분자에 부착됩니다. 그런 다음 생성된 음이온성 라디칼 또는 이중으로 하전된 음이온이 양성자와 결합합니다.

복구 방법: 기질이 용해되거나 현탁된다. 알코올이나 물왜냐하면 나트륨 아말감은 물과 천천히 반응합니다. 경우에 따라 반응 속도를 높이기 위해 유기 용제, 기질의 더 나은 용해를 위해 물 및 알코올과 혼화성, 또는 유화자금. 과량의 아말감을 혼합물에 점차적으로 첨가합니다( 25-40% 이론적인 것에서 ) . 아말감이 완전히 분해된 후 방출된 수은은 경사분리에 의해 분리되고 물이나 알코올로 세척됩니다.

속도 , 그리고 때때로 복구 제품의 구성은 pH 값에서 , 이는 반응 과정에서 증가하는 반면 반응 속도는 느려집니다. pH 값의 정확하고 지속적인 제어는 전위차계로 수행됩니다. pH 값은 CO 2 를 통과시켜 조정됩니다.
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1.2. 주석 및 염화주석(II)으로 회수

^ A) 주석으로 회수 변환에 특히 유용 방향족 니트로 화합물 (또한 니트로소 화합물 및 알킬히드록실아민) 아민으로 , 의약품 합성의 중간체로 널리 사용됩니다. 복구 진행 단계적으로 일련의 중간 연결을 통해:

공정 방정식 :

초기에 형성된 염화주석(II)은 환원제로서 니트로 화합물과 상호작용할 수 있습니다.

^ 주석 회수 . 용액 또는 현탁액용 니트로 화합물진한 염산에 약간 과량의 과립 주석을 조금씩 첨가한다. 주석의 첫 번째 부분을 넣은 후 수조에서 반응 혼합물을 조심스럽게 가열하여 반응을 시작합니다. 많은 양의 주석이 로드되면 반응이 너무 격렬하게 시작되고 방출을 방지하기 위해 반응 덩어리의 급속 냉각이 필요합니다. 반응은 일반적으로 투명한 용액이 얻어질 때까지 반응 덩어리(환류 응축기)의 잔잔한 비등을 유지하여 수행됩니다. 뜨거운 용액은 염산에 내성이 있는 필터를 통해 반응하지 않은 주석에서 빠르게 여과됩니다. 염화주석과 복합염 형태의 아민을 함유한 여액은 암모니아 또는 알칼리로 알칼리화됩니다. 반응 생성물이 수증기로 증류되면 반응 물질에서 직접 증류됩니다. 다른 경우에, 아민은 적절한 용매로 추출됩니다.

^ B) 염화주석(II)을 사용한 회수 제공할 수 있습니다. 더 강력하고 구체적으로수복 작용을 하며 종종 금속 주석 수복물보다 더 나은 결과를 제공합니다.

주석(II) 염화물 복원 니트로 - 그리고 아조 화합물 아민에 , 디아조늄염 아릴히드라진에, 선택적으로 복원 니트로기 폴리니트로, 헤테로사이클릭 및 할로니트로 화합물에서:

가장 뚜렷하게 선택성 환원은 세 번째 치환기에 비해 위치 2와 4에 2개의 니트로기가 있는 삼치환된 벤젠 유도체에서 나타납니다. 따라서 2,4-디니트로톨루엔에서 염화주석은 위치 4의 니트로 그룹에 실질적으로 영향을 미치지 않고 위치 2의 니트로 그룹을 감소시킵니다.

이 방법을 사용하면 복원할 수 있습니다. 균질한 환경에서 왜냐하면 염화 주석은 물과 에틸 알코올에 용해됩니다. 이로 인해 반응은 끓는 온도에서도 수행될 수 있지만 낮은 온도에서 우수한 수율로 빠르게 환원이 진행됩니다. 염화주석을 이용한 환원은 특별한 어려움을 일으키지 않으며 기본적으로 주석을 이용한 환원방법과 다르지 않다. 시약이 로드되는 순서는 중요하지 않습니다.

주석 회수 전기 화학적 방법을 수행하는 것이 가장 좋습니다. 이 방법을 사용하면 거의 모든 주석을 주기로 되돌릴 수 있습니다. 실험실 실습에서, 불용성 황화물 형태의 주석 침전은 황화수소가 반응 물질을 통과할 때 때때로 사용됩니다.
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1.3. 아연 회수

^ A) 산성 환경에서 아연은 : 카르보닐 화합물 알코올에, 아레네술폰산 염화물 티오페놀에, 이중 결합 그러나 -불포화 카르보닐 화합물에서는 실용적인 가치회복만 있다 니트로, 니트로소 및 기타 질소 함유 그룹 해당 아민에.

합성에서 사르콜리신염산 매질의 아연 먼지는 "azlactone"을 복원한 후 생성된 benzoylsarcolysin이 가수분해됩니다.

회복 포름산 배지에서 생성된 아미노기의 포르밀화가 동반될 수 있습니다.

B) 알칼리성 환경에서의 아연 복원:

가) 카르보닐 사이알코올에

b) 할로겐 유도체 탄화수소로

안에 ) 니트로아렌 아조-, 히드라조 화합물 및 추가로 아민으로:

히드라조 화합물 수령 시 일반적으로 사용 아연 가루 , 큰 비표면적을 갖는 것으로 이론상 계산된 양보다 10-15% 더 하중을 가한다. 수산화 나트륨 반응에서 소비되지 않음 왜냐하면 생성된 아연산염은 반응 조건에서 가수분해되어 아연과 수산화나트륨을 제공합니다. 따라서 알칼리는 이론상 필요한 것보다 5-100배 적게 소요됩니다.

높은 알칼리 농도 히드라조 화합물과 함께 아민을 형성할 수 있습니다. 그러나 알칼리도가 부족하여 회복이 더디다. 따라서 프로세스는 다음과 같이 나뉩니다. 두 단계 . 첫째, 환원은 80-90°C에서 농축된 알칼리에서 아족시 및 아조 화합물이 형성될 때까지 수행되며 아연 더스트 및 알칼리는 엄격하게 투여됩니다. 그런 다음 생성된 화합물은 아연 가루의 새로운 부분으로 환원되지만 이미 65-70°C의 묽은 알칼리 용액에 있습니다.

회복할 때 제어 온도, 매질의 pH 및 용액의 색상. 환원 과정에서 생성된 아조 화합물은 강렬한 색을 띠며, 추가 환원 시 무색의 히드라조 화합물을 생성한다. 반응이 즉시 중단됨 표백 후 해결책, 추가 환원은 반응 덩어리에 아민의 출현으로 이어질 수 있기 때문입니다.

히드라조 화합물은 수산화아연과 함께 침전된다. 수산화물은 중성이 될 때까지 반응 덩어리를 조심스럽게 산성화하여 용해시키고 히드라조 화합물이 여과된다 .

성공적인 복구에는 다음이 필요합니다. 힘차게 휘젓다 점성을 줄이기 위해 때때로 유기 용매가 첨가되는 다소 점성이 있는 덩어리. 이 경우 반응 생성물이 용액으로 들어가 분리가 용이합니다.

알칼리성 매질에서 아연을 사용한 니트로 화합물의 환원은 강철 또는 주철에서 수행됩니다. 장치 앵커 교반기 및 재킷 포함.

^ 나) 아연 아말감 염산( 클레멘센법 ) 대체 카르보닐 산소 여러 떼두 개의 수소 원자:

물-알코올에 가열하면 반응이 일어난다. 환경 , 어떤 경우에는 아세트산 매질 또는 불활성 용매에서.

이러한 조건에서 하이드록시 화합물은 환원되지 않으며, 이는 CO 그룹의 환원이 알코올 형성 단계를 거치지 않음을 나타냅니다.
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1.4. 철 회수

처리 속도 회복은 철의 습식 부식 과정과 유사한 첫 번째 단계로 제한됩니다. 따라서 환경에서 복구가 수행됩니다. 전해질 , 대개, 약산성 환경에서 . 가치 상승으로 중간 pH 반응 속도가 감소합니다. pH > 12에서 프로세스는 실제로 중지됩니다.

전해질 완성된 형태(염화 암모늄)로 반응 덩어리에 주입하거나 염산으로 주철 부스러기를 산세척하여 반응기 자체에서 얻습니다. 대부분 활동적인 전해질은 염화암모늄이고, 덜 활동적 염화철(II), 황산암모늄 등

복원하는 가장 좋은 방법은 다음을 사용하는 것입니다. 회색 철 부스러기 , 이는 금속 가공 산업의 낭비입니다. 활동 회주철은 계면에서 갈바닉 쌍의 전해질이 존재할 때 발생하는 것으로 설명됩니다. 철 - 흑연. 입상 구조로 인해 회주철은 환원 과정에서 작은 입자로 부서져 반응을 가속화합니다.

주철은 반드시 특별히 준비된 반응을 위해. 분쇄 및 스크리닝 및 먼지 제거 후 주철 부스러기는 탈지 및 소량의 염산으로 산세척되어 염화물 형성으로 인해 활성이 증가합니다.

복구 프로세스 주철 부스러기 온도에서 반응 질량의 비등. 난방은 대부분 생증기로 이루어집니다.

일반적으로 니트로 제품은 끓는점까지 가열된 전해액에서 주철 조각의 현탁액에 점차적으로 로드됩니다. 각 다음 부분은 이전 부분이 반응한 후에만 투여됩니다. 일부 경우에 로드 순서 변경할 수 있습니다.

결과가 아민 휘발성증기, 그것의 일부는 증기 과정에서 증류됩니다. 물과 아민 증기의 혼합물은 냉장고에서 응축된 후 분리를 위해 침전조로 들어갑니다. 나머지 아민은 증류 제거 증기로 회수 과정 및 반응 덩어리의 알칼리화 종료 후. 때때로 반응 물질이 환원기에 침전된 후 미리 유리된 아민이 사이펀됩니다. 수증기로 잘 증류되지 않은 아민, 발췌 유기 용매와의 반응 덩어리에서.

생산에서 환원은 강철 또는 주철에서 수행됩니다. 장치 (기어박스), 내산성 퍼티에 디아염기 타일을 깔고 생증기를 공급하기 위한 교반기(블레이드 또는 코울터)와 버블러가 장착되어 있습니다.

이 방법 사용 anestezin, novocaine, diphenylsulfone 및 기타 여러 약물의 생산:

방법의 장점 : 기술의 단순성, 원료의 저렴한 비용, 표적 반응 생성물의 높은 수율. 결점 : 원료 베이스의 감소 및 주철 부스러기의 불안정한 품질; 결과 슬러지 처리의 어려움 (여과, 연마 입자를 포함하는 제대로 여과되지 않은 무거운 침전물의 운송).

^ B) 염산 또는 아세트산 환경에서 철가루 - 니트로 화합물을 복원 , 아조 화합물 그리고알데히드 .

프로세스 끓는점에서 수행되며 약산성 수성 또는 히드로알코올에 용해된 철 현탁액에 니트로 화합물을 천천히 첨가합니다. 환경 . 알코올 농도는 큰 차이를 만들 수 있습니다. 작업할 때 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 철 수소에 의해 환원된다. 소량 추가 염화니켈 반응을 가속화합니다.

^ C) 암모니아 존재하의 황산철(II) - 니트로 그룹을 복원 다른 환원성 그룹을 포함하는 화합물의 분자에서. 이 방법은 방향족 니트로카르복실산과 니트로알데히드의 환원에 좋은 결과를 제공합니다.

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1.5. 알루미늄 알코올레이트의 환원(Meerwein-Ponndorf-Werley 방법)

반응 방식:

일반적으로 복구에 사용 알루미늄 이소프로폭사이드 이소프로필 알코올에서; 덜 자주 - 알루미늄 에톡사이드 에틸 알코올(알데하이드 환원용).

회복 간다 알코올 라디칼 알코올로 인해 , 이는 카르보닐 화합물로 산화된다. 생성된 새로운 알루미늄 알콕사이드는 용매의 작용에 의해 알코올화될 수 있으며, 이에 의해 알루미늄 아이소프로폭사이드가 재생된다. 그렇기 때문에 알코올레이트 주역을 맡다 촉매.그러나 최상의 결과는 알코올산염으로 얻을 수 있습니다. 수량으로 기질 1몰당 1몰 이상.

대상 제품(알코올) 할당하다 생성된 알루미늄 알코올레이트를 묽은 황산으로 처리함으로써. 출구 대상 제품은 일반적으로 80-95%를 차지합니다.

알데히드가 회복된다 많이 더 쉽게 , 어떻게 케톤 공간 요인의 영향이 적고 카르보닐 탄소 원자의 친전자성이 크기 때문입니다. 예를 들어, 푸르푸랄과 같은 알데히드는 추위에서 감소됩니다.

알루미늄 알코올레이트 환원 공정 거꾸로 할 수 있는, 그래서 일반적으로 수행됩니다 가열되면 목표 생성물의 형성에 기여하는 저비점 성분(아세톤)의 증류.

반응 시간 기질의 성질에 크게 의존한다. 공정시간이 너무 길 경우 끓는점이 높은 용매(톨루엔, 크실렌)를 사용하여 반응온도를 높일 수 있다. 그러나 증가 온도주요 반응보다 부반응의 비율이 더 크게 증가합니다. 반응 혼합물에 첨가함으로써 반응 속도를 현저히 높이고 목적 생성물의 수율을 증가시킬 수 있음 라니 니켈또는 염화알루미늄. 알데히드 환원의 긴 과정 또는 공기 중에서 불안정한 생성물의 형성으로 질소 또는 수소가 반응 물질을 통과합니다.

Meerwein-Ponndorf 회수는 levomycetin, mezaton, fetanol 및 기타 여러 약물의 합성에 사용됩니다.

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1.6. 금속 수소화물로 회수

^ A) 리튬 알루미늄 하이드라이드 - 화학식 Li  AlH 4 - 를 갖는 복잡한 염 유사 화합물 - 이 화합물은 에테르에 서서히 용해되어 새로운 착물을 형성함 - 에테레이트 .

리튬 알루미늄 수소화물 복원:

카르보닐 사이, 카르복실산 그리고 다 그들을 산소 및 할로겐화 파생 상품 알코올에, 질소 함유 유도체 및 지방족 니트로 화합물 - 아민 및 또한 할로겐화물 그리고 알코올 - 탄화수소에.

환원의 용이성에 따라 기질은 알데히드 > 케톤 > 에스테르 > 무수물 > 산 > 니트릴 > 아미드 > 니트로 그룹의 순서로 배열될 수 있습니다.

리튬 알루미늄 하이드라이드는 거의 모든 탄소-헤테로 원자 결합을 복원합니다. 탄소-탄소 이중 결합은 아니지만 . 그런 선택성 불포화 탄화수소의 작용기를 복원할 수 있습니다.

회복 흐른다 온화한 조건 그리고 일반적으로 높은 수확량으로 . 리튬 알루미늄 하이드라이드에 등몰량의 염화알루미늄을 상당히 첨가하면 증가 수소화알루미늄 및 염화리튬의 형성으로 인한 감소 효과.

리튬알루미늄수소화물 환원 진행 무수 환경에서 , 대개, 방송중에 . 디에틸에테르 대신에 테트라히드로푸란, 디부틸에테르, 모르폴린 등을 용매로 사용할 수 있으며, 이들 용매를 사용하면 디에틸에테르보다 높은 온도에서 환원이 가능하다. 기질의 용해도를 증가시키기 위해 에스테르는 때때로 벤젠 또는 톨루엔과 혼합됩니다.

리튬 알루미늄 수소화물 작업 특별한 예방 조치가 필요합니다 . 리튬 알루미늄 하이드라이드가 물과 접촉하는 것을 피하는 것이 중요합니다. 이는 제품의 격렬한 분해를 일으켜 즉시 가연성 수소를 방출하기 때문입니다. 주의 깊은 탈수 용제는 리튬 알루미늄 하이드라이드 작업을 위한 전제 조건입니다.

리튬 알루미늄 수소화물이 사용됩니다.

a) 다른 방법보다 더 나은 수율로 세바스산의 에틸 에스테르를 복원하기 위해(항진균제의 합성에서 데카민):

B) 피리미딘 성분의 합성 방법 중 하나에서 비타민 B 1 :

C) 옥타딘 합성에서:

D) 스테로이드 약물의 합성:

^ B) 나트륨(칼륨) 수소화붕소 리튬 알루미늄 하이드라이드보다 덜 활성인 시약이지만, 그런극성 용매 물, 메탄올, 피리딘, 아세토니트릴과 같은. 그들은 대게 복원하다 뿐 산 염화물 산, 카르보닐 연결 및 쉬프의 기지 .

나트륨 및 칼륨 보로하이드라이드가 널리 사용됩니다. 선거인 회복 다른 작용기 및 불포화 결합이 있는 경우의 카르보닐기:

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2. 황화합물로 회수

다황화물 나트륨 받다 계산된 양의 황으로 Na 2 S 용액을 가열하여:

^ 반응식 알칼리 금속 황화물로 회수:

니트로 화합물을 복원할 때 황화나트륨 매체의 알칼리도가 증가하여 아조 염료의 형성을 촉진하고 대상 제품의 수율을 감소시키고 품질을 악화시킵니다.

회복 삼황화물 Na 2 S 3는 유황의 방출과 함께 통과하며 방출은 상당한 어려움을 나타냅니다.

회복 황화수소 그리고 이황산나트륨 그러나 훨씬 더 편리하게는 사용 전에 계산된 양의 황화수소로 수산화나트륨 수용액 또는 알코올 용액을 포화시키거나 황화나트륨을 황과 융합시켜 제조해야 합니다.

^ 회복 기술. 가열하다 온도 80-90°C 또는 끓을 때까지 에멀젼 또는 정학 물 속의 니트로 화합물은 점차적으로 강한 혼합 15-25% 황화물 용액을 첨가합니다. 과잉 황화물은 20-40%(완전 회수 포함)이어야 하고 부분 회수는 몇 퍼센트 이하이어야 합니다. 지속 회복은 온도에 크게 의존하며 일반적으로 몇 시간이 걸립니다.

아민 할당: 고체 불용성 - 여과 또는 원심분리에 의해(너치 필터, 원심분리기); 액체 불용성 - 깔때기를 분리하여 침전시킴. 추출 또는 염석에 의해 용해됨.

모주 대기 산소로 처리하여 나머지 황화물을 Na 2 S 2 O 3 로 산화시킵니다. 생성된 티오황산염 용액을 증발시키고 활성탄으로 정제한다. 생성된 뜨거운 농축 용액을 냉각하고 공업용 티오황산염을 분리하여 재결정화에 의해 정제합니다.

환경이 부식되지 않으므로 감속기로사용할 수 있습니다 재킷 강철 또는 주철 기구 및 프로펠러 또는 터빈 활동가 . 이 과정은 황화물의 분해로 인해 반응 덩어리가 끓을 때 일어나기 때문에 황화수소가 방출될 수 있으며 반응기에는 환류 콘덴서와 캡처 시스템 황화수소.

유황 알칼리를 사용한 방향족 니트로 화합물의 회수 적용된안에 산업 ~에 대한- 그리고 피- 아니시딘, ~에 대한- 그리고 피-페네티딘, 아미노살리실산, 아미노페놀, 중-니트로아닐린(에서 중-디니트로벤젠), 1-나프틸아민 등

회복할 때 ~에 대한-니트로아니솔 철 부스러기는 제품을 분리하는 데 상당한 어려움이 있습니다. 복원하면 이러한 모든 어려움이 사라집니다. ~에 대한-니트로아니솔 설파이드 또는 나트륨 하이드로설파이드. 따라서 제품 수율이 86~87%로 감소하고 환경적인 어려움에도 불구하고 이 방법은 산업계에서 사용됩니다.

^ 방법의 장점 : 반응 생성물 더 쉽게 눈에 띄는, 기술이 더 쉽습니다, 부식장비 덜, 더 많은 선택성,주철 부스러기를 사용할 때보다. 이 방법은 나머지 또는 모든 니트로 그룹에 영향을 미치지 않고 폴리니트로 화합물에서 하나의 니트로 그룹을 선택적으로 환원시키고 아조 그룹에 영향을 주지 않고 니트로 그룹을 복원하기 위해 니트로아조 화합물에서 하나의 니트로 그룹을 환원시키는 것을 가능하게 한다.

결점: 생산이 위험하고, 특수 장비 밀봉이 필요하며, 환경적 어려움이 있습니다.
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2.2. 알칼리성 매질에서 유황 니트로 그룹의 회수.

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2.3. 황산 및 그 염으로 회수

^ 디아조늄염 회수 아황산나트륨으로 수행되는 가장 중요한 반응 중 하나입니다.

일반적으로 디아조늄 염 용액은 새로 준비된(NaOH 및 SO 2로부터) 냉각된 아황산염 용액에 첨가됩니다. 다음으로, 반응 덩어리를 교반하면서 염산으로 조심스럽게 산성화하고 수조에서 가열합니다. 반응이 끝나면 반응 물질의 주황색이 노란색으로 변해야 합니다. 형성된 소량의 수지성 생성물을 여과하고 생성물을 냉각된 여과액으로부터 분리한다.

아황산수소염 또는 아황산을 사용하여 디아조 화합물을 환원할 수도 있습니다. 아릴히드라진의 수율은 일반적으로 높고 90-95%에 이릅니다.
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2.4. 나트륨 디티오나이트로 회수

반응은 일반적으로 40-90°C의 알칼리성 수용액에서 수행됩니다.
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수소를 이용한 촉매 환원

^ 회수율 촉매 표면의 수소(접촉 촉매 환원)는 기판의 구조에서 . 수소화 용이성 개별 그룹, 일반적으로 다음 순서로 감소합니다. 이중 결합 > 니트로 > 카르보닐 > 니트릴 > 방향족 및 헤테로고리 시스템 > 히드록실 > 카르복실기 .

이것은 수행 할 수 있습니다 선택적 수소화 .

^ 방향 및 출구 반응 공정 조건과 촉매 제조의 활성 및 방법에 따라 달라집니다. 활동 촉매는 특수 물질( 촉진제 및 억제제 )

가장 자주 사용되는 금속 촉매, 특히 원소 주기율표의 VIII족 금속, 이들의 산화물, 황화물, 염화물. 조리방법에 따라 다음을 구별 촉매의 종류:

하지만) 무리 - 매우 미세하게 분산된 금속, 일반적으로 환원에 의해 염 용액에서 침전

비) 아담스 촉매 - 수소로 산화물을 환원시켜 얻은 미세하게 분쇄된 백금 또는 팔라듐

에) 골격 촉매 (Raney 촉매) - 하나의 합금 성분을 산 또는 알칼리에 용해시켜 이원 합금(각각 니켈, 철, 구리 또는 코발트, 알루미늄 또는 규소 포함)의 다공성("해면질") 덩어리 형태로 얻습니다.

G) 지지 촉매 - 표면을 증가시키고 값비싼 귀금속의 소비를 줄이기 위해 다공성 담체(부석, 실리카겔, 석탄, 알칼리 토금속 탄산염 등)에 침착된 흑색, 산화물 또는 염 형태의 금속;

디) 산화물 및 황화물 촉매 - 구리, 아연, 몰리브덴의 황화물, 텅스텐 등의 크로마이트 안정하고 비교적 저렴한 산업용 촉매.

꽤 있다 큰 숫자가설 수소를 이용한 촉매 환원 패턴을 설명하려고 합니다. 이러한 가설 중 일부는 먼저 반응물과 촉매 사이에 화학 흡착 결합이 형성되는 이유에 대한 질문을 다루지 않고 촉매의 구조를 고려합니다. 반대로, 촉매의 전자적 가설은 후자의 전자 구조에 따라 반응물과 촉매 표면 사이의 결합 형성의 특성과 규칙성에 초점을 맞춥니다. 그러나 분명한 것은 촉매의 역할은 시약을 활성화하는 것입니다 - 환원된 화합물 및 분자 수소.
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1. 니켈 촉매의 회수

^ 하지만) 비발화성 니켈 촉매 받다 : 니켈 포름산 분해 250-270°C의 온도에서 파라핀 환경에서; 복구 질산니켈 고온의 수소( 사바티에 촉매 ) 및 기타 방법:

활동 니켈 촉매 Sabatier는 준비 온도에 따라 다릅니다. 최적의 온도 300-320°С.

Sabatier 및 Senderen의 방법에 따른 복구 환원되는 물질의 증기와 함께 수소의 혼합물을 니켈(또는 촉매 층을 통해) 위를 통과하는 기상에서 수행됩니다.

^ B) 골격 촉매 라니 니켈 요리하다 니켈과 알루미늄의 합금에서 알루미늄을 수성 알칼리에 알루미네이트 형태로 용해(50°C에서 20% 알칼리). 라니 니켈 그것은 가지고있다 특정한 다공성 구조그리고 포함 많은 수의 흡수된 수소그리고 니켈 수소화물. 그 발화성 (공기 중에서 자연 발화 가능), 따라서 물층 아래에 ​​저장됩니다. 촉매 활동 제조 방법(알칼리 농도, 온도, 침출 시간 및 세척 방법)에 따라 다르며 촉매 보관 중 감소합니다.

회복 존재하는 수소 라니 니켈 압력 하에서 수행 안에오토클레이브 일반적으로 알코올 매체에서. 촉매는 밀도가 높고 반응기 바닥에 빠르게 침강하기 때문에 필요 좋은혼입 . 흡수된 수소의 양으로 판단되는 환원 종료 후, 촉매를 여과 분리하고 알코올을 증류 제거한다.

^ 다) 니켈 촉매 넓은 사용다양한 연결을 복원하기 위해 . 회복 깊이 공정 조건과 촉매의 활성에 따라 다릅니다. 예를 들어, 1 기압의 압력에서 라니 니켈이 있는 상태에서 니트로벤젠을 수소로 환원할 때. 아닐린을 얻고 95 기압에서. 시클로헥실아민:

적절하게 선택된 반응 조건과 Raney 니켈 촉매의 활성으로 인해 다음 프로세스를 구현할 수 있습니다.

^ 1. 분리된 다중 결합의 회수, 방향족 시스템 및 기타 작용기에 영향을 미치지 않고 10 - 30 atm 및 최대 50 ° C의 온도에서 수행됩니다. 150 ± 30°С 그리고 압력 70 기압 이상 예를 들어, 티몰로부터 멘톨 합성:

유사한 조건에서 피리딘 유도체가 감소합니다.

환원 조건의 큰 차이에도 불구하고 방향족 고리는 70-100 atm 및 100 ° C 이상의 온도에서 복원하기가 가장 어렵다는 점에 유의해야합니다. 기타 기능 - 최대 30 기압 및 100 ° C 미만의 온도에서.

^ 6. 환원성 아민화 (Raney 니켈의 존재 하에서 알데히드 및 ​​케톤과 암모니아 및 수소의 반응)은 아살린, 이소프로판, 부타미드, 벤자몬, 페나민 등의 합성에 사용됩니다.

메틸벤질케톤, 12-15% 암모니아수 및 라니 니켈을 오토클레이브에서 가열하고 수소를 약간의 압력하에 60-65°C에서 1시간 동안 통과시킵니다. 그런 다음 수소를 질소로 대체하고, 촉매를 암모니아 수용액 층 아래에서 여과하고, 여액을 증발시키고 페나민 기술 염기를 수득한다. 제품 수율 90-91%.
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2. 백금 및 팔라듐 촉매의 회수

그들은 가장 자주 사용됩니다 ~처럼 백금 또는 팔라듐 무리 , 또는 금속, 이들의 염화물 및 산화물 증착 후 미디어에 - 활성탄, 부석, 실리카, 실리카겔.

1. 니트로 그룹백금 또는 팔라듐 블랙의 존재 하에서 수소로 매우 쉽게 환원됩니다. 그 결과, 아민이 거의 정량적 수율로 형성됩니다. 이 반응은 M.M.에 의해 발견되었습니다. 1872년 Zaitsev(유명한 A.M. Zaitsev의 남동생). 회수는 증기(기체) 단계와 액체 상태 모두에서 수행할 수 있습니다.

^ 2. 이중 또는 삼중 결합의 회복 지방족 또는 지환족 화합물에서 아렌의 환원보다 훨씬 쉽게 진행됩니다. 방출 당시의 수소와 달리 촉매 활성 수소 결합된 이중 결합보다 분리된 이중 결합과 더 쉽게 상호 작용합니다. 아세틸렌 계열의 화합물은 활성 수소의 작용에 매우 민감합니다. 먼저 에틸렌 유도체로 환원된 다음 포화 화합물로 환원됩니다.

삼중결합을 이중결합으로 선택적으로 환원시키려면, 린들러 촉매 , 납 아세테이트를 첨가하여 탄산칼슘에 침착된 팔라듐입니다. 이 공정은 비타민 E 및 A 생산을 포함하여 많은 화학 및 제약 산업에서 사용됩니다.

^ 5. 경기장 복원 가장 열심히 .복구 용이성 방향족 탄화수소는 융합 고리의 수가 증가함에 따라 증가합니다. 벤젠 . 방향성과 유사성으로 인해 헤테로방향족 화합물 후자는 거의 동일한 방식으로 수소화됩니다. 하지만 피리딘 이 경우 벤젠보다 더 쉽게 수소화됩니다.

다환 화합물 촉매의 활성과 공정 조건에 따라 수소화됩니다. 완전히 또는 부분적으로. 단환 화합물 복구가 가장 어렵고 제품만 획득 완전한 회복.

언제 5원 헤테로사이클 링의 균열이 자주 발생합니다. 예를 들어, 실반은 5-히드록시-2-펜탄온으로 환원됩니다.

헤테로사이클릭 화합물의 부분 환원은 촉매로 사용하여 수행할 수 있습니다. 구리 또는 크로마이트 .

팔라듐 및 백금 촉매 외에도 더 싼 예를 들어, 구리 크로마이트, 그러나 반응은 훨씬 더 가혹한 조건에서 진행됩니다. 따라서 아릴 케톤은 180–250°C에서 구리-크롬 촉매. 110-130°C에서 ~에 대한- 그리고 피-하이드록시벤즈알데하이드는 상응하는 크레졸로 환원되고, ~에 대한- 그리고 피-하이드록시아릴 케톤은 하이드록시알킬벤젠으로 수소화됩니다.

2-Methylfuran(sylvan)은 푸르푸랄과 수소의 혼합물을 200-250°C 및 상압에서 석탄 위의 미분된 크롬산 구리에 통과시켜 얻습니다.

백금 및 팔라듐 촉매에서 유사한 공정이 온화한 조건(40-90°C, 0.1-0.5 MPa)에서 발생합니다.
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전해 회수

1) 생산에 수소가 없으므로 생산의 폭발 및 화재 위험이 급격히 감소합니다. 2) 프로세스는 대기압에서 수행됩니다. 오토클레이브 및 이와 관련된 모든 안전 조치가 필요하지 않습니다.

단점방법은 불충분한 지식, 에너지 집약도, 일부 기술 및 기술적 어려움, 생성된 회수 제품의 이질성입니다. 우수한 수율에도 불구하고 전기화학적 방법 널리 사용되지 않음 미세 유기 합성에서. 이것은 특히 특수 장비의 연속 생산이 없기 때문입니다.

^ 전기화학적으로 회복 C=C 결합 예를 들어, 피리딘으로부터 피페리딘의 합성(1896 Ahrens), 니트로 화합물 아민으로 (모든 중간체를 얻을 수 있음), 카르복실산, 알데히드를 포함하여, 알데히드 알코올 등에

살리실산의 전기분해는 전류 밀도 1500A/m2 및 회전 속도 1800rpm에서 혼합 구리 회전 음극을 사용하는 다공성 고무 격막이 있는 전해조에서 수행됩니다. 양극은 과불화 납으로 만들어집니다.

^ 프로세스용 전해 환원에는 일정한 전류 소스가 필요하고 특수 장비 . 두 개의 전극이 환원 용기에 배치되어 다공성 다이어프램으로 음극 공간과 양극 공간을 분리합니다. 음극에서 회복이 일어남 . 환원된 물질을 음극에 균일하게 공급하기 위해서는 다음이 필요합니다. 믹서 . 유기 화합물은 해리되지 않거나 매우 약하게 해리되기 때문에, 전해질로 무기산 또는 알칼리를 사용하십시오.

조건 선택 개별 화합물에 대한 회수(해당 음극, 전류 밀도, 용매, 온도, 농도, 공정 기간)는 일반적으로 수행됩니다. 경험적으로 .
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복구 프로세스 중 안전 기능

복원이 수행되는 방에서 알칼리 금속 물을 열과 냉각수로 사용하는 것은 용납될 수 없습니다. 물이 알칼리 금속과 접촉하지 않도록 다른 조치를 취해야 합니다.

아연 가루 공기와 폭발성 혼합물을 형성함. 따라서 현탁액 형태로 아연 가루를 적재하는 것이 좋습니다.

회복할 때 유황 알칼리 황화수소가 방출될 수 있는 장비의 밀봉은 실내에 H 2 S의 냄새가 없을 정도로 완전해야 합니다.황화수소 중독은 이미 0.15g/m3의 공기 중 농도에서 발생합니다.

복구 프로세스 수소 및 금속 수소화물 , 특히 사용할 때 발화성 촉매 폭발성과 가연성이 매우 높습니다. 따라서 기술 준수, 장비 밀봉 및 환기 효율에 특별한주의를 기울여야합니다.

비상 상황에서 폭발성 농도의 가스 및 인화성 액체 및 유독 가스 증기의 생성을 방지하기 위해 비상 환기가 켜져 있거나 기타 안전 조치가 취해진 위험한 장소에 자동 신호 장치를 설치해야 합니다. 작업장의 소방 조치는 주로 화재 및 폭발을 예방하고 발생시 현지화를 목표로해야합니다.

요리와 재생 발화성 촉매 별도의 방에서 진행해야 합니다. 촉매 입자는 건조 시 자연 발화할 수 있으므로 반응기 벽에 던지지 않도록 해야 합니다. 사용한 촉매 변환기도 발화할 수 있습니다. 따라서 필터에 눌러 건조되지 않고 물이나 알코올에 현탁액으로 운송됩니다. 가능하면 비발화성 촉매를 사용해야 합니다.

폭발 반응 덩어리의 분쇄는 질소 또는 다른 불활성 가스로 수행됩니다.

환원 과정에서 많은 기질과 반응 생성물은 유해하거나 유독합니다.