Толуол. Получение с нуля.

[SH3O3CK]

Получение важного реактива с нуля, если вы вдруг в лесу/горах/степях, но есть лабораторное стекло и электрогенератор.

I. Бензол.
1. Получим карбид кальция. Смешиваем оксид кальция с избытком угля. Подключаем сврочный аппарат с двумя угольными электродами, поджигаем электроды, введя их в смесь, раскаливаем смесь до сплавления. Будут появляться небольшие ванночки с расплавом, и нужно будет эти ванночки медленно туда-сюда водить, чтобы в итоге сплавить как можно больше негашеной извести с углем. Когда закончите, оставляете массу стынуть. Когда застынет, разбиваете на куски и складываете в сухую емкость, защищая от попадания влаги внутрь емкости с карбидом.

3CaO + 8C -> 3CaC2 + CO2 + CO.
2. Собираем установку для получения бензола из ацетилена. В двугорлую колбу высыпаем карбид кальция. Сверху устанавливаем капельную воронку с водой. Со второго горла колбы газ выводим на систему очистки газа, которая состоит из двух промывных склянок, наполненных: первая - подкисленным раствором сульфата меди, вторая - концентрированным раствором карбоната натрия. Далее газ подается на систему поглотительных колонок. Первая колонка заполнена оксидом кальция, вторая - хлоридом кальция. С колонок газ подается в жароустойчивую кварцевую трубку, заполненную на две трети активированным березовым углем. Выход кварцевой трубки соединяется с холодильником и далее с колбой бунзена. Колба бунзена подключается к водоструйному насосу. Запускаем установку открытием капельной колонки и установления интесивного контролируемого выделения ацетилена: CaC2 + 2H2O -> C2H2 + Ca(OH)2.  После вытеснения из установки воздуха, зажигают горелку бунзена и начинают медленно разогревать кварцевую трубку, наполненную активированным углем, до красного каления. В результате полимеризации ацетилена образуется бензол. Выход 15 - 20 мл в час. В сутки от 360 - 480 мл. Осуществляете перегонку полученного грязного продукта и собираете фракцию до 100 градусов цельсия. Повторно перегоняете - темепература кипения чистого бензола 80,1 градусов.

3C2H2 -> C6H6.

 

II. Толуол.

1. С темы "Формалин. Получение с нуля." у нас остался гидросульфат калия и хлорид натрия. Смешиваем их в круглодонной колбе и ставим колбу в колбонагреватель. Из колбы газ направляем сначала в пустую колбу(ловушка от переливания водного раствора HCl в реакционную колбу), а с этой колбы через холодильник в воронку, широким концом направленную в  стакан с холодной водой на бане со льдом и солью(температуру поддерживаем в районе 0 градусов). Включив колбонагреватель отгоняем хлороводород. 2KHSO4 + 2NaCl -> 2HCl + K2SO4 + Na2SO4.
2. В теме "Метанол. Получение с нуля" мы разбирали щелочные батарейки, для получения диоксида марганца. Также, у нас должны были остаться цинковые стаканчики. (Альтернативный вариант получения цинка - а именно оксида цинка, предложил Rushimikus, сжиганием автомобильных покрышек и последующей обработкой пека). Растворяем цинк в соляной кислоте и получаем хлорид цинка. Выпариваем досуха. Далее собираем установку для получения безводного хлорида цинка. Собираем установку по получению соляной кислоты, как в п.1, только выход направляем не в воронку, а в хлорокальциевую трубку и далее в кварцевую трубку.  Всыпаем хлорид цинка в кварцевую трубку и ее конец подключаем к водоструйному насосу. Включаем генерацию HCl и начинаем прогревать трубку с хлоридом цинка. Полученный безводный хлорид цинка должен немного дымит во влажном воздухе. 2HCl + Zn -> ZnCl2 + H2.

3. Соединяем безводный хлорид цинка(часть его оставляем, понадобится в п.4) с алюминиевым порошком и тщательно перемешиваем. (алюминиевый порошок можно получить на шаровой мельнице со стальными шарами из обычного слитка алюминия - отлитой болванки и пр., единственное, нужно периодически снимать банку с мельницы и открывать, чтобы она наполнилась кислородом воздуха и алюминий немного окислился, иначе может произойти неконтрлируемое возгорание алюминия, которое будет очень проблематично потушить). Засыпаем в круглодонную колбу и начинаем греть. Выход с реакционной колбы направляем в приемную двугорлую колбу, одно горло которой соединено с атмосферой через хлоркальциевую трубку для предотвращения попадания влаги. Хлорид алюминия возгоняется при 183 градусах цельсия в виде густого белого дыма и конденсируется на стенках приемной колбы. Соскребаем со стенок по окончании реакции и складываем в сухую банку с притертой крышкой. Цинковую массу в реакционной колбе регенерируем - или плавим цинк и отливаем болванку или получаем повторно хлорид цинка.  2Al + 3ZnCl2 -> 2AlCl3 + 3Zn.

4. Собираем установку для получения толуола. Сначала собираем прибор для получения соляной кислоты. На этот раз соберем из двугорлой колбы, к которой подсоединена капельная воронка с серной кислотой для контроля количества выделяющегося хлороводорода. На дно колбы насыпем хлорид натрия и поставим колбу в колбонагреватель. Выход из колбы соединим через хлоркальциевую трубку и через стеклянную трубочку введем до дна следующей двугорлой колбы. Эту колбу также установим в колбонагреватель и нальем в нее высушенный сульфатом магния или меди метанол, полученный в теме "Метанол. Получение с нуля." Всыпем немного безводного хлорида цинка. Подсоединим ко второму горлу колбы обратный холодильник и выход его соединим с промывной склянкой наполненной крепкой серной кислотой. Выход с промывной склянки соединим с хлоркальциевой трубкой и далее соединим со стеклянной трубкой касающейся дна третьей двугорлой колбы. В третью колбу наливаем бензол, всыпаем немного безводного хлорида алюминия и закрываем горло обратным холодильником, выход которого подсоединен к водоструйному насосу.

Включаем установку, включением нагрева толуола и метанола. Как только метанол начнет кипеть, открываем капельную воронку с серной кислотой и начинаем генерацию хлороводорода. Осушенный через хлорид кальция хлороводород, попадая в кипящий метанол в присутствии катализатора ZnCl2 образует монохлорметан (фреон 40). Высушенный монохлорметан поступает в колбу с бензолом и по механизму алкилирования Фриделя-Крафтса в присутствии катализатора AlCl3 образует толуол. Реакцию нужно контролировать по времени, поскольку выход продуктов с определенного момента начинает резко смещаться в сторону ксилолов. По прекращении реакции смесь из бензола, толуола и ксилолов нужно отогнать с дефлегматором. Система довольно сложная - полиазеотропная, что несколько затруднит получение чистых веществ - многократные перегонки с высокими дефлегматорами. Температуры кипения чистых веществ:

Бензол Ткип=80,1, Толуол Ткип=111, орто-ксилол Ткип=144, пара-ксилол Ткип=138, мета-ксил Ткип= 139.

H2SO4 + NaCl -> HCl + NaHSO4.

CH3OH + HCl -(cat=ZnCl2)-> CH3Cl + H2O.

C6H6 + CH3Cl -(cat=AlCl3)-> C6H5CH3 + HCl

C6H5CH3 + CH3Cl -(cat=AlCl3)-> C6H4(CH3)2 + HCl.

Изменено 31 Января, 2018 в 19:42 пользователем SH3O3CK

[Вадим Вергун]

Получение важного реактива с нуля, если вы вдруг в лесу/горах/степях, но есть лабораторное стекло и электрогенератор.

...а в кустах стоит рояльный завод.

А не проще ли: Пробурить скважину. Добыть нефть. Отогнать гептан. И дегидрировать оный. Как по мне операций меньше.

[Rushimikus]

Надо взять пиролизнуть покрышку. Будет там и толуол и бензол и много полезного. Так же толуол есть в смоле от ПВХ и полистирола и АБС

Изменено 31 Января, 2018 в 21:36 пользователем Rushimikus

[SH3O3CK]

Надо взять пиролизнуть покрышку. Будет там и толуол и бензол и много полезного. Так же толуол есть в смоле от ПВХ и полистирола и АБС

Пробывали отгонять эти фракции?

[Rushimikus]

Полистироловую разгонял. Получил толуол 5 процента стирол процетов 50 и альфаметилстирол 5 процента.

За ПВХ и покрышки еще на взялся все замело снегом пиролизное производство отложено дов весны

Изменено 31 Января, 2018 в 21:49 пользователем Rushimikus