Ангидрид малеиновый — Техническая Библиотека Neftegaz.RU
Малеиновый ангидрид представляет собой бесцветные или белые кристаллы и применяется в различных отраслях промышленности
Ангидрид малеиновый — органическое соединение с формулой C4H2O3.
Представляет собой бесцветные или белые кристаллы с ромбической решеткой.
Малеиновый ангидрид является многофункциональным базовым химикатом.
Он применяется практически во всех отраслях промышленной химии.
Ранее его не производили в России.
Все потребности полностью закрывались импортом.
Малеиновый ангидрид очень реакционноспособен.
При взаимодействии с 1-атомными спиртами образует моно- и диэфиры, с гликолями – ненасыщенные полиэфиры. Вступает в реакцию Дильса-Альдера с сопряженными диенами, образуя циклические аддукты.
С алкилбензолами реагирует с образованием ангидридов арилалкилянтарных кислот.
Существуют следующие способы получения малеинового ангидрида:
- парофазное каталитическое окисление бензола воздухом над стационарным оксидным ванадиймолибденовым катализатором;
- парофазное окисление н-бутана над стационарным или псевдоожиженным оксидным ванадийфосфорным катализатором. Этот метод экономически предпочтительней бензольного.
В обоих случаях малеиновый ангидрид из реакционных газов выделяют в жидком и твердом состоянии и в виде малеиновой кислоты, которую подвергают дегидратации, осуществляемой термически в аппаратах пленочного типа или посредством азеотропной перегонки с о-ксилолом.
На некоторых промышленных установках применяется (с 1986 г.) непрерывный способ улавливания малеинового ангидрида из реакционных газов органическими растворителями.
Сырой продукт очищают термохимической обработкой и ректификацией.
Расход бензола или н-бутана 1150-1200 кг на 1000 кг малеинового ангидрида.
В этом случае товарный продукт содержит 99,7-99,9% основного вещества.
Небольшие количества малеинового ангидрида получают каталитическим парофазным окислением углеводородов фракции С4, а также выделяют из побочных продуктов производства фталевого ангидрида из ортолоксилола.
Подавляющая часть малеинового ангидрида используется для получения ненасыщенных полиэфирных смол.
Его используют также для синтеза фумаровой и яблочной кислот, гидразида малеиновой кислоты (регулятор роста растений), дефолиантов (напр., эндоталя), фунгицидов (кантона и др.), инсектицидов (карбофоса), как модификатор алкидных смол, добавку к смазочным маслам для изменения внутреннего трения, сырье в производстве тетрагидрофталевого ангидрида, ТГФ и g-бутиролактона.
Аналогично малеиновый ангидрид взаимодействует с несопряженными ненасыщенными соединениями, содержащими метильные или метиленовые группы при кратной связи.
Сополимеризация малеинового ангидрида с виниловыми соединениями и олефинами приводит к насыщенным линейным полимерам.
Малеиновый ангидрид легко гидролизуется до малеиновой кислоты, которая в присутствии тиомочевины или др. катализаторов легко изомеризуется в фумаровую кислоту.
Малеиновый ангидрид является сырьем преимущественно для производства полиэфирных смол, другой полиэфирной продукции.
Кроме того, малеиновый ангидрид используется в таких отраслях, как агрохимия и фармацевтика.
Последние новости
Технологии производства малеинового ангидрида
Системы на основе растворителей имеют более высокую степень извлечения малеинового ангидрида и более энергоэффективны, чем системы на водной основе.
Система сбора и очистки на водной основе Scientific Design широко используется во всем мире на заводах на основе бутана и бензола. Отходящий газ реактора охлаждается от температуры реакции в теплообменнике с образованием пара. Отходящий газ затем направляется в сепаратор, в котором из реакционной смеси выделяется сконденсированный малеиновый ангидрид.
Затем газы поступают в абсорбер, в котором водой улавливается несконденсированный малеиновый ангидрид, образуя малеиновую кислоту. Далее малеиновую кислоту подвергают дегидратации с получением малеинового ангидрида, осуществляемой термически в аппаратах тарельчатого, пленочного типа или посредством азеотропной перегонки с о-ксилолом. Вода со стадии дегидратации возвращается в адсорбер.
Полученный малеиновый ангидрид и неочищенный малеиновый ангидрид после частичной конденсации из сепаратора объединяются и направляются в ректификационную колонну для очистки.
В качестве общей модели для систем извлечения на основе растворителей приведем способ по технологии Huntsman.
Выходящий из реактора газ охлаждается в двух теплообменниках для рекуперации тепла. Поток охлажденного газообразного продукта направляется в абсорбер, где используется запатентованный растворитель для практически полного поглощения малеинового ангидрида, содержащегося в потоке продукта.
Поток растворителя, поступающий из нижней части абсорбера с высокой концентрацией малеинового ангидрида, известного как обогащенное масло, направляется на отгонку, где обогащенное масло нагревается, а малеиновый ангидрид отгоняется в вакууме из растворителя. Полученный малеиновый ангидрид обычно имеет чистоту более 99,8% и при необходимости направляется в стадию дополнительной очистки, где он подвергается периодической перегонке для получения сверхчистого ангидрида малеиновой кислоты.
Технология сбора и очистки UCB (принадлежащая BP Chemicals) также основана на частичной конденсации малеинового ангидрида и очистки водой для извлечения малеинового ангидрида, присутствующего в отходящем газе реакции.
Процесс UCB значительно отличается от процесса Scientific Design, когда малеиновая кислота дегидратируется до малеинового ангидрида.
В процессе UCB вода в растворе малеиновой кислоты выпаривается для концентрирования раствора кислоты. Концентрированный раствор кислоты и конденсированный неочищенный малеиновый ангидрид превращается в малеиновый ангидрид термическим способом в специально сконструированном реакторе. Полученный сырой малеиновый ангидрид затем очищают перегонкой.
В различных технологических схемах производства малеинового ангидрида при любом методе извлечения малеинового ангидрида из реакционных газов ангидрид-сырец после термохимической обработки должен подвергнуться дистилляции с целью получения товарного продукта, соответствующего требованиям стандарта.
Полученный дистиллированный малеиновый ангидрид разливают в герметически закрываемые барабаны или направляют на кристаллизацию. Кристаллизацию можно осуществлять или на барабанах чешуирования, или гранулированием при разливе расплава малеинового ангидрида на холодную поверхность.
Малеиновый ангидрид стоит в списке импортозамещения Минпромторга до 2020 года. Технологический аспект в вопросе запуска российского производства не так принципиален, как экономика проекта. Производство МА может быть рентабельным при объемах в 3-4 раза превышающих текущий внутренний спрос. Более подробно о ситуации на рынке малеинового ангидрида поговорим в следующей части.
Введение, значение, получение, реакции и применение
Ангидрид представляет собой химическое соединение, которое получают либо в принципе, либо на практике путем удаления воды из любого другого соединения. Примером неорганических ангидридов является триоксид серы SO3, полученный из серной кислоты, и оксид кальция CaO, полученный из гидроксида кальция. Триоксид серы, включая другие оксиды, образующиеся при удалении воды из кислоты, часто называют ангидридами кислот, тогда как такие, как оксид кальция, получаемые основанием при потере воды, называются основными ангидридами.
Важность ангидрида
Наиболее важным соединением органических ангидридов является ангидрид уксусной кислоты с химической формулой (Ch4CO)2O. В промышленных масштабах его можно получить двумя способами: из уксусной кислоты по реакции с кетеном или ацетиленом или окислением ацетальдегида атмосферным воздухом в присутствии ацетата металла. Другие органические ангидриды получают из карбоновых кислот взаимодействием с кетеном, уксусным ангидридом, изопропенилацетатом или метокси-ацетиленом. Кроме того, ангидриды могут быть получены, когда ацилгалогениды реагируют с карбоновой кислотой и пиридином или уксусным ангидридом.
Органические ангидриды могут быть использованы для введения ацильной группы (RCO) в органический синтез. Они реагируют с водой с образованием карбоновых кислот, со спиртами или фенолами с образованием сложных эфиров и с аммиаком и аминами с образованием амидов. Уксусный ангидрид может быть использован в производстве ацетата целлюлозы, который широко используется в качестве основы для магнитной ленты и в производстве текстильного волокна.
Кроме того, его можно нагревать с салициловой кислотой для образования лекарственного химического вещества ацетилсалициловой кислоты (которое называется аспирином).
Подготовка
Ангидриды органических кислот могут быть получены в промышленности различными способами. В основном уксусный ангидрид получают карбонилированием метилацетата. Малеиновый ангидрид можно получить окислением бутана или бензола. Лабораторные маршруты подчеркивают дегидратацию соответствующей кислоты. Условия меняются от кислых к кислым, но пятиокись фосфора остается обычным дегидратирующим агентом:
2 Ch4COOH + P4O10 → Ch4C(O)OC(O)Ch4 + P4O9(OH)2
Смешанные ангидриды, содержащие ацетильную группу, могут быть получены из кетена:
RCO2H + h3C=C=O → RCO2C(O)Ch4
Хлорангидриды также являются эффективными прекурсорами:
Ch4C(O)Cl + HCO2Na → HCO2COCh4 + NaCl
Реакции
Кислотные ангидриды являются источником реакционноспособных ацильных групп, а реакция и использование уксусного ангидрида сходны с таковыми для ацилгалогенидов. В реакциях с протонным субстратом они дают одинаковые количества ацилированного продукта и карбоновой кислоты:
RC(O)OC(O)R + HY → RC(O)Y + RCO2H
Для HY = HOR (спирты), ароматическое кольцо (см. ацилирование Фриделя-Крафтса) и HNR’2 (аммиак, первичный, и вторичные амины).
Ангидриды кислот, как правило, менее электрофильны по сравнению с ацилхлоридами, и только одна ацильная группа может быть перенесена на молекулу ангидрида кислоты, что может привести к более низкой эффективности атома. Однако низкая стоимость уксусного ангидрида делает его обычным выбором для реакций ацетилирования.
Применение и распространение ангидридов кислот
Уксусный ангидрид является первичным промышленным химикатом, который может широко использоваться при получении ацетатных эфиров. Например, ацетат целлюлозы. Малеиновый ангидрид также является предшественником многих смол путем сополимеризации со стиролом. А малеиновый ангидрид является диенофилом в реакции Дильса-Альдера.
Диангидриды, молекулы, содержащие две функции ангидридов кислот, могут быть использованы для синтеза полиимидов, а иногда и полиамидов и полиэфиров. Примерами диангидридов могут быть 3,3′, 4,4′-бензофенонтетракарбоновый диангидрид (BTDA), пиромеллитовый диангидрид (PMDA), 3,3′, 4,4′-оксидифталевый диангидрид (ODPA), бензохинонтетракарбоновый диангидрид, диангидрид этилентетракарбоновой кислоты и ангидрид 4,4′-дифталевой (гексафторизопропилиденовой) кислоты (6FDA). Полиангидриды относятся к классу полимеров, характеризующихся ангидридными связями, которые соединяются с повторяющимися звеньями основной цепи полимера.
Натуральные продукты, содержащие ангидриды кислот, были выделены из бактерий, грибков и животных. Некоторые из примеров включают кантаридин из видов жуков-пузырей, включая Lytta vesicatoria, таутомицин и шпанскую мушку из бактерии Streptomyces spiro verticillatus. Семейство малеидридов вторичных метаболитов грибов, обладающих широким спектром противогрибковой и антибиотической активности, представляет собой алициклические соединения с функциональными группами малеинового ангидрида.
Ангидрид кислоты
Молекула, в которой две кислотные группы, содержащие более одного кислорода, связаны друг с другом, обычно вытесняя воду в процессе. (Таким образом, термин «ангидрид» явно подразумевает неустановленное отсутствие воды в каком-либо месте). Результирующая химическая структура может быть представлена следующим образом:
(Изображение будет добавлено в ближайшее время)
Где R и R 1 могут быть чем угодно, а в некоторых особых случаях углерод, лежащий рядом с ними, также может быть чем угодно. Другими словами, атомы кислорода являются репрезентативными, а отходящие от них связи являются строгими требованиями, но все остальное можно показать как что-то другое.
В других особых случаях соединения кислорода также заменяются на серу, но это очень редко, и структура связи в этом случае остается аналогичной.
Малеиновый ангидрид «MAH/Малеиновый ангидрид» | Продукты
Запросы
Характеристики
[Закрыть]
Поскольку молекула малеиновой кислоты имеет двойную связь и две карбонильные группы, она обладает высокой реакционной способностью и хорошей биоразлагаемостью.
| Общие имена | Малеиновый ангидрид, Ангидрид малеиновой кислоты, 2,5-дигидрофуран-2,5-дион, Фуран-2,5-дион, 2,5-диоксофуран, Токсичный ангидрид |
|---|---|
| Структура | |
| CAS № | 108-31-6 |
| Закон Японии о контроле над химическими веществами METI-No. | (2)-1101 |
| Япония, Закон о контроле за ядовитыми и вредными веществами | Неприменимо |
| Япония, Закон о пожарных службах | Неприменимо |
| Молекулярный вес | 98,1 |
| Внешний вид | Белые кристаллы |
| Запах | Резкий запах |
| Удельный вес (70/4℃) | 1,3 |
| Температура кипения (℃) | 202 |
| Температура плавления (℃) | 52,8 |
| Растворимость | Легко растворим в воде и метаноле |
| Удельный вес паров | 3,4 |
| Температура вспышки (℃) | 102 |
| Температура самовоспламенения (℃) | 477 |
С 1971 года на нашем заводе в Мидзусиме (Курашики-ши Окаяма-кен) ведется промышленное производство малеинового ангидрида, начиная с фракции С4. В настоящее время исходным материалом является бутан.
Приложения
[Закрыть]
Малеиновый ангидрид имеет очень широкий спектр применения от пищевых добавок до промышленных применений.
- Сырье из синтетической смолы (ненасыщенные полиэфиры)
- Краски и покрытия
- Модификаторы смолы
- Стабилизаторы винилхлорида
- Пищевые добавки (фумаровая кислота, янтарная кислота, яблочная кислота)
- Сельскохозяйственные химикаты
- Агенты для проклеивания бумаги
- Имиды
- ПАВ
- Пластификаторы (ДОМ, ДБМ, ДЭМ)
- Другое (GBL, 14BG, THF)
Хранение и обращение
Закон о пожарной службе Японии не распространяется на малеиновый ангидрид. При обращении избегайте контакта с глазами и кожей, используя соответствующие средства защиты, такие как защитные очки и перчатки. При попадании на кожу немедленно промойте водой с мылом.
Спецификации/Количество
[Закрыть]
| Товар | Спецификация |
|---|---|
| Внешний вид | Белые кристаллы |
| Водорастворимая форма | Прозрачный бесцветный |
| Температура плавления (℃) | >52 |
| Чистота (%) | >99,5 |
| Тест на растворение (Хазен) | <20 |
| Железо (%) | <0,0005 |
| Жидкий продукт | Автоцистерна (Грузовик)/Контейнер | 10т/13т |
|---|
- Мицубиси Кемикал Корпорейшн
- BG PTMG CML GBL & NMP Gr.
