Хлорэтан и этанол - два важнейших органических соединения, находящих широкое применение в промышленности. Возможность получения ценного этанола из доступного хлорэтана представляет большой практический интерес.
История открытия реакции получения хлорэтана
Впервые хлорэтан был получен в 1795 году голландскими химиками в результате присоединения хлора к этилену. Это вещество получило название "масло голландских химиков". Позже было установлено его химическое строение и присвоено современное название "1,2-дихлорэтан".
В 1795 году другие голландские химики Бонд ru de и Ловеренбург изучили состав газа, вследствие чего он был признан углеводородом
Открытие этой реакции положило начало химии органических галогенпроизводных на основе ненасыщенных углеводородов.
Современные способы получения хлорэтана
В настоящее время основным промышленным способом получения хлорэтана является хлорирование этилена в присутствии катализатора - хлорида железа(III):
CH2=CH2 + Cl2 → ClCH2-CH2Cl
Реакция проводится при температуре 20-80°C в две стадии, выход продукта составляет более 99%. Также перспективным является метод окислительного хлорирования этилена с использованием хлорида меди(II) в качестве катализатора.
- Каталитическое хлорирование этилена (основной промышленный метод)
- Окислительное хлорирование этилена
Ежегодное мировое производство хлорэтана превышает 17,5 млн тонн. Это дешевый и доступный продукт, что делает его привлекательным сырьем для получения других ценных органических веществ.
Пути превращения хлорэтана в этанол
Переход от хлорэтана к этанолу может быть осуществлен посредством реакции дегидрохлорирования с образованием промежуточного этилена и последующей гидратацией этилена до этанола:
ClCH2-CH2Cl → CH2=CH2 + 2HCl- дегидрохлорированиеCH2=CH2 + H2O → CH3-CH2-OH- гидратация
| Исходное вещество | Хлорэтан |
| Промежуточный продукт | Этилен |
| Целевой продукт | Этанол |
Таким образом, имея доступ к дешевому сырью - хлорэтану, можно получить ценный продукт - этанол для нужд химической промышленности.
Раскрыты основные исторические вехи открытия реакции синтеза хлорэтана, современные промышленные методы его производства, а также химические превращения, приводящие к образованию этанола из исходного хлорэтана.
Применение этанола, получаемого из хлорэтана
Этанол, синтезированный из хлорэтана, может найти широкое применение в различных отраслях промышленности:
- Производство алкогольных напитков
- Производство биоэтанола как топлива
- Синтез этилацетата для лакокрасочной промышленности
- Получение уксусной кислоты окислением этанола
Благодаря доступности исходного сырья - хлорэтана - себестоимость целевого продукта - этанола может быть существенно снижена по сравнению с традиционными способами его производства.
Экологические аспекты превращений хлорэтана
Несмотря на доступность и технологичность, хлорэтан обладает высокой токсичностью и относится к веществам 1-го класса опасности. Его производство и использование требуют строгого контроля для минимизации вредного воздействия на экологию и здоровье людей.
Перспективным направлением является разработка "зеленых" методов синтеза, позволяющих снизить образование побочных токсичных продуктов. К примеру, использование водорастворимых комплексов металлов в качестве катализаторов реакций хлорирования и дегидрохлорирования.
Экономические аспекты промышленного применения
Несмотря на кажущуюся простоту схемы синтеза этанола из хлорэтана, в промышленных масштабах этот процесс может оказаться экономически невыгодным. Необходим тщательный анализ затрат на сырье и оборудование, а также возможных объемов реализации целевой продукции.
К примеру, 1 тонна хлорэтана стоит порядка 700 долларов США, тогда как 1 тонна этанола обходится всего в 400 долларов при производстве из традиционного растительного сырья
Для рентабельности производства потребуются объемы в десятки и сотни тысяч тонн в год. Кроме того, необходимо учитывать текущую конъюнктуру рынка органических растворителей и спиртов.
Перспективы оптимизации методов синтеза
Существует потенциал для улучшения существующих химических процессов превращения хлорэтана в этанол. В частности, возможно повышение селективности реакций при подборе эффективных катализаторов, увеличение скорости реакций за счет оптимизации условий, а также комплексная переработка побочных продуктов.
Разработка новых технологий в этой области открывает путь для создания экологичных и экономически выгодных производств целевых продуктов органического синтеза из доступных источников углеводородного сырья.
