Выбор катализатора амидирования и изучение в его присутствии превращения м-толуиловой кислоты в N,N-диэтил-м-толуамид
Таблица 3.4 Сводные эксперементальные результаты по синтезу м-ДЭТА (соотношение МТК-диэтилмин 1:5 мольн.)
|
t, 0С |
Объемная нагрузка по сырью, ч-1 |
Состав катализата, масс.% |
Конверсия МТК, % |
Селективность по м-ДЭТА, % |
Выход м-ДЭТА масс.% | ||||
|
МТК |
диэтил- амин |
ДЭТА |
Вода |
Неиден-тифицир. соедин. | |||||
|
260 |
0,2 |
12,2 |
61,4 |
23,4 |
3,0 |
- |
55,5 |
99,1 |
55,0 |
|
280 |
0,2 0,4 0,7 1,0 |
2,9 8,8 11,6 11,8 |
57,7 60,5 61,5 61,4 |
36,8 28,5 24,5 24,3 |
2,6 2,1 1,9 1,8 |
- 0,1 0,5 0,7 |
90,0 69,7 60,1 59,4 |
93,4 92,7 91,6 90,4 |
84,1 64,6 55,1 53,7 |
|
300 |
0,2 0,4 0,7 1,0 |
2,2 5,1 7,9 8,5 |
57,1 58,3 59,3 59,4 |
37,8 33,7 29,7 28,9 |
2,9 2,6 2,4 2,1 |
- 0,3 0,7 1,1 |
92,4 82,5 72,8 70,8 |
92,8 91,9 90,5 90,0 |
85,7 75,8 65,9 63,7 |
|
320 |
0,2 0,4 0,7 1,0 |
1,6 3,8 4,7 5,9 |
56,0 57,1 57,4 57,9 |
38,6 35,5 34,2 32,5 |
3,6 3,0 2,8 2,3 |
0,2 0,6 0,9 1,4 |
94,5 86,9 83,8 79,7 |
91,4 90,8 90,2 89,7 |
86,4 78,9 75,6 71,5 |
Таблица 3.5 Влияние отношения МТК:диэтиламин на процесс амидирования на гидроксилапатите кальция (F = 0,2 ч-1)
|
Отношение МТК:диэтиламин, мольн. |
t, 0С |
Конверсия МТК, % |
Селективность по м-ДЭТА, % |
Выход м-ДЭТА, масс.% |
|
1:3 |
280 300 320 |
73,6 80,3 85,0 |
91,5 90,8 90,0 |
67,3 72,9 76,5 |
|
1:7 |
280 300 320 |
86,7 88,2 92,6 |
88,2 86,9 86,5 |
76,4 76,6 80,1 |
Обращает на себя внимание факт, что при мольном отношении 1:7 начинает уменьшаться конверсия и селективность процесса. Изменение селективности реакции связано с тем, что возрастает условное время контакта МТК (см. рис. 3.5), следовательно, появляется большая возможность для протекания побочных процессов, и в этом случае в катализате обнаружены в том числе и продукты гидролиза (см. раздел 3.2). Причина снижения конверсии МТК становится понятной после изучения реальных областей протекания реакции.
В заключение следует отметить, что производительность выбранного контакта в процессе получения м-ДЭТА составляет 0,3 г целевого продукта с 1 г катализатора в час.
Рис. 3.5. Зависимость степени превращения МТК (α) от условного времени контакта (τ) при различных температурах:
1 – 320˚С, 2 – 300˚С, 3 – 280˚С
Рис. 3.6. Зависимость селективности (S) образования м-ДЭТА от условного времени контакта при различных температурах.
4. Производственная безопасность
Данная научно-исследовательская работа выполнялась в химической лаборатории при использовании веществ, имеющих класс опасности с 2-ого по 4-ый. Лаборатория относится к взрывоопасной категории "В" (соответствует ГОСТу 12.01.004-91 "Пожарная безопасность. Общие требования").
Вещества, применяемые в синтезах и анализах: м-диэтилтолуамид, N,N-диэтиламид, м-толуиловая кислота, н-бутиламин, соляная кислота, хлорная и ортофосфорная кислота.
Все работы с химическими реактивами проводились в вытяжном шкафу с использованием средств индивидуальной защиты (резиновые перчатки, защитные очки), согласно "Правилу по охране труда при использовании химических веществ ПОТ Р М-004-97".
4.1 Токсилогические характеристики используемого сырья и конечных продуктов на человека
м-Диэтилтолуамид – CH3C6H4CON(C2H5)2, М=191,28, т. плавл. <25°, т. разл. 288—292°, 111° (1 мм рт. ст.), плотн. 1,0095 (20°), nD20= 1,5206. Практически не растворяется в воде, ПДК=0,005 мг/м3. Класс опасности – 4.
Применяется в качестве репеллента под названием ДЭТА.
ДЭТА - наркотик, наиболее токсично о-производное. При введении в желудок крысам м-Д. ЛД50 = 2 г/кг. Смертельные дозы вызывали кратковременное возбуждение, нарушение координации движений, дрожание, судороги, боковое положение.
Действие на кожу: Однократное нанесение на кожу 5 человек 83,3—84 мг/кг м-Д. при плотности слоя 16,6—17 мг/см2 не оказывало побочного действия. Первое нанесение вызвало незначительное покраснение, при последующих не было изменений на коже или общего состояния. При обследовании 85 лесозаготовителей, ежедневно применявших 40% спиртовый раствор репеллента, отмечена хорошая переносимость кожей этого препарата; лишь у 2 человек развился контактный дерматит и у одного угреподобные высыпания на лице.
