Можно ли из картошки получить резину
Содержание статьи
Как получить из картофеля резину, или История об одном академике
Развитие автомобильной промышленности в 20-е годы прошлого века поставило перед всеми развитыми государствами довольно неудобный вопрос добычи резины для колёс. Конечно, для этого можно было использовать натуральный каучук, но… его требовались тонны. К тому же, особенно остро стоял этот вопрос перед молодым Советским Союзом, отношения которого с основным поставщиком натурального каучука, Бразилией, были весьма напряжёнными из-за боязни монархического тогда государства угрозы «мировой революции». Именно поэтому для страны Советов было важно найти «автономный» способ добычи ценного материала. В 1926 году был объявлен конкурс. Победителем конкурса был назван Сергей Васильевич Лебедев, получивший искомый продукт и нашедший способ его промышленного синтеза. Но давайте об этом поподробнее.
Сергей Васильевич Лебедев
Сергей Васильевич Лебедев родился в 1874 году в Люблине, входившего, как и вся Польша, в состав Российской империи. В 1895 году окончил Варшавскую гимназию, после чего Петербургский Университет (после защиты магистерской диссертации, в 1913 году он стал приват-доцентом этого университета). Восстановил «из руин» кафедру органической химии Военно-Медицинской Академии. Начал исследовать способы получения синтетического каучука.
Сначала Лебедев пытался получить дивинил (а именно из дивинила получают каучук) из нефтепродуктов, однако особых результатов в этом он не достиг, поскольку не хватало технологий (сейчас, к слову, эти технологии есть, и бутадиен-1,3 получают, в основном, из нефтепродуктов). Поэтому он решил попробовать взять другое сырьё, а именно этиловый спирт, который он получал из картофеля.
В конечном варианте, для получения дивинила нагретые до высоких температур (400-500 градусов) пары этилового спирта пропускаются над катализатором, состоящим из смеси оксидов цинка и алюминия (в первых вариантах это был оксид алюминия с примесями, именуемый глинозёмом, или просто глиной). Способ этот был открыт в 1926 году.
Реакция Лебедева
Особенностью происходящей реакции является то, что происходит отщепление водорода, а после, из-за высоких температур и присутствия кислоты Льюиса, оксида алюминия, сразу же происходит отщепление воды.
Процесс полимеризации Лебедев запустил с помощью натрия. Поэтому такой каучук называется бутадиен-натриевым, или же «БуНа»
Натрий запускает процесс полимеризации: из множества молекул бутадиена получается одна молекула полимера, каучука.
В 1926 году, после объявления конкурса, Лебедев сразу же организовал научную группу из семи своих учеников и принялся всерьёз разрабатывать метод получения ценного сырья. Конкурс был, действительно, очень тяжелым. Помимо методики разработки нужно было предоставить два килограмма этого самого каучука, причем продукт должен был быть не хуже натурального. Кроме того, само сырьё для получения должно было быть дешёвым.
Ни один из образцов каучука, предоставленных ведущими мировыми лабораториями, не был достойного качества. Кроме «Лебедевского». Кстати, на получение этих самых двух килограммов каучука было потрачено около тонны отборного картофеля.
Такие непохожие вещи, а как связаны…
Способ получения синтетического каучука из спирта был признан весьма ценным, и на его дальнейшую разработку отпущены необходимые средства. Осенью 1928 года Лебедев представил в Главхимпром план дальнейших работ, необходимых для составления проекта опытного завода. В итоге, завод был построен в 1930 году. Научная группа Лебедева получила премию за лучший каучук, а сам он — орден Ленина спустя год.
В течение жизни Лебедев занимался также изучением процессов полимеризации и гидрогенизации различных соединений, подобных дивинилу.
В июле 1932 года С.В. Лебедев принял участие в торжественном пуске первого крупного завода синтетического каучука в Ярославле, увидев своё детище — начало каучуковой промышленности в СССР, а в мае 1934 года скончался от сыпного тифа. Он похоронен в Александро-Невской лавре, в некрополе деятелей искусств. Надпись на памятнике лаконична, каким был и сам: «Академик Сергей Васильевич Лебедев — изобретатель синтетического каучука».
Могила учёного
Дорогой читатель! Мы очень рады тому, что ты дочитал этот материал до конца. Ещё сильнее мы будем разы подписке, комментариям и оценкам нашего материала. Ведь это позволит нам писать больше и лучше.
С уважением, команда TryChemistry
Источник
КАУЧУК ИЗ КАРТОФЕЛЯ
ИСКУССТВЕННЫЙ КАУЧУК
Ы говорили, что для получения искусственного каучука по промышленному способу Лебедева необходим этиловый (винный) спирт.
Этиловый спирт в технике получают главным образом путём брожения из картофеля или хлебных злаков. Выгоднее использовать картофель.
Картофель распаривают в закрытых котлах водяным паром и превращают его в полужидкую кашицу. В больших запарных чанах эту кашицу смешивают с проросшими зёрнами ячменя — солодом. Под действием солода картофельный крахмал превращается в сахаристые вещества; кашица становится сладкой и более жидкой. К ней прибавляют дрожжи и переводят её в бродильные чаны, где в течение приблизительно трёх суток происходит винное брожение: сахаристые вещества под влиянием дрожжей превращаются в спирт. Из полученной бражки, содержащей около 8 процентов спирта, перегонкой выделяется 90-процентный спирт-сырец. Из 12 тонн картофеля можно таким образом получить 1 тонну спирта.
Спирт-сырец и идёт на производство синтетического каучука.
Трудно представить себе, как из легкоподвижной, бесцветной жидкости — этилового спирта — можно получить твёрдый, прочный и эластичный каучук. Однако химия, в числе прочих «чудес», может совершать и это. Современные химики научились в результате сложнейших превращений создавать вещества, совершенно не похожие на исходное сырье.
Мы уже говорили о том, что ещё в 1909 году С. В. Лебедев, полимеризуя ненасыщенный углеводород дивинил, получил полимер дивинила, похожий на натуральный каучук. Но как получить дивинил?
В 1902 году русскому химику В. Н. Ипатьеву впервые удалось получить дивинил из спирта. Ипатьев пропускал пары спирта над порошком алюминия, нагретым до 600 градусов. Спирт разлагался, и одним из продуктов этого разложения был дивинил. Однако дивинила получилось очень мало- 1,5 грамма из каждых 100 граммов спирта.
В 1915 году Остромысленский использовал для этой цели спирт в смеси с другими веществами и получил уже больше дивинила- 18 граммов из каждых 100 граммов спирта.
В 1926-1928 годах Лебедев открыл способ получать из спирта значительное количество дивинила. Он разработал такой катализатор (катализаторами называются вещества, ускоряющие химические превращения, но не входящие в состав получаемых при этом продуктов), который намного увеличил выход дивинила из спирта. Стоимость дивинила благодаря этому сильно снизилась. Это было очень важно, ибо возможность получать дешёвый исходный углеводород является основой широкого производства искусственного каучука.
Спирт перерабатывается в каучук на больших химических заводах. Познакомимся с работой этих заводов.
Спирт-сырец прибывает на завод в стальных цистернах (рис. 6). Его сливают в баки, из которых насосами
Подают в трубчатые аппараты. В этих аппаратах спирт кипит, превращаясь в пары. Пары поступают в специальные печи. Внутри огромных накалённых печей помешены высокие стальные сосуды — реторты; в них находится катализатор Лебедева. При температуре в несколько сот
Выделениз и очистка
Градусов пары спирта проходят над раскалёнными частицами катализатора, и спирт перестаёт существовать как спирт. Вместо него образуется ряд разнообразных продуктов, из которых наиболее ценным является дивинил.
Упрощённо процесс разложения спирта на дивинил можно представить так:
2С2Н, ОН -> С4Нб + Н2 +2НД
ЭТИЛОВЫЙ ДИВИНИЛ ЕОДОрОД вода* спирт
По этой реакции из одной тонны спирта получается около 600 килограммов дивинила.
Количество образующегося дивинила зависит от температуры, от давления, от скорости прохождения паров спирта через реторты, от состава катализатора и от многих других причин. Для успешного руководства работой печи, этого сложного аппарата, требуется большое уменье.
Дивинил выделяют из получающейся при разложении спирта смеси паров и газов и подвергают тщательной счистке. В результате получается дивинил-ректификат — бесцветная жидкость, кипящая при температуре минус 4,5 градуса. Его полимеризуют в больших стальных аппаратах*- автоклавах, под давлением, в присутствии катализатора — металлического натрия.
Чтобы ускорить начало процесса полимеризации, автоклав осторожно подогревают горячей водой. При этом молекулы дивинила становятся активными, способными соединяться друг с другом. Кроме того, остатки вредных примесей в дивиниле, мешающие полимеризации, вступают при нагревании в соединение с натрием, и дивинил таким образом дополнительно очищается. Это также способствует успешному протеканию полимеризации.
При полимеризации, как мы уже знаем, отдельные молекулы дивинила, соединяясь, образуют молекулу искусственного каучука:
П ^4^6 » (^4^б)/1*
Дчвинил каучук
Соединение двух молекул дивинила упрощённо можно представить, подобно соединению молекул изопрена, следующим образом. У каждой молекулы дивинила СНогпСН — сн^=сн2
Разрываются непрочные двойные связи:
СН2 — СН — СН — СН2.
Две соседние средние связи соединяются, образуя новую двойную связь, а крайние связи остаются свободными:
-СН-СН = СН-СН-.
Две такие неустойчивые молекулы соединяются друг с другом и образуется более сложная частица:
— СН — СН — СН — СН — СН — СН — СН — СН — .
У этой частицы также есть две свободные связи. Поэтому рост цепи продолжается дальше. Так образуется
Огромная молекула искусственного каучука, построенная в виде длинной цепочки.
Цепи молекул дивинила могут быть как прямые, так и разветвлённые. Считается, что чем прямее цепи в молекулах каучука, тем он эластичнее (молекулы натурального каучука, обладающего наилучшей эластичностью, построены в виде мало разветвлённых цепочек). Чем длиннее цепь, тем твёрже каучук.
Полимеризация — очень капризный и вместе с тем очень ответственный процесс, во многом влияющий на качество образующегося каучука. Вредные примеси дивинила, действующие иногда в совершенно ничтожном количестве, стенки сосуда и другие причины могут прекратить рост цепей молекул и остановить процесс. Поэтому полимеризация требует чистоты исходных продуктов и большого внимания.
Полимеризация протекает с выделением тепла, благодаря чему температура и давление в полимеризаторе с течением времени повышаются. Каждый килограмм дивинила при полимеризации выделяет 350 больших калорий. Этого тепла достаточно, чтобы нагреть от 0 градусов до кипения 3,5 литра воды. Поэтому, когда процесс уже идёт, требуется не нагрев, а охлаждение аппарата.
Через 15-20 часов процесс заканчивается, температура и давление в полимеризаторе падают.
Автоклав вскрывают и подъёмным краном выгружают большую светложёлтую глыбу, так называемый «блок» каучука, весом около тонны. Каучук разрезают на части и перемешивают в больших плотно закрытых мешалках при пониженном давлении для удаления газов.
Затем каучук прокатывается между стальными валками. Тонкие полотнища каучука с валков наматываются б рулоны. Каучук упаковывается и отправляется на резиновые заводы.
Этот способ получения синтетического каучука и был разработан С. В. Лебедевым. По сравнению со способами, принятыми за границей, он весьма прост. Крупным преимуществом его является и то, что он не требует применения аппаратуры из специальных материалов.
При производстве каучука из спирта получается целый ряд ценных отходов, перерабатываемых в различные продукты, нужные народному хозяйству (эфир, искусственную олифу и т. д.).
Оы познакомились с одним из величайших достижений Химического синтеза — получением искусственного каучука. Многие иностранные учёные не верили, что эта крупнейшая научно-техническая проблема может быть разрешена. Немецкий химик Готлиб в …
Х Имический синтез открывает для нас широкие возможности. Ведь различными комбинациями простых веществ можно получить практически бесконечное число сложных соединений с различными свойствами. Если природа даёт нам продукты с одними …
Течение двух последних десятилетий стали применять особый вид полимеризации углеводородов — полимеризацию в эмульсиях. Если сильно перемешать дивинил с водой, то мельчайшие капельки дивинила равномерно распределятся в воде. Получится водная …
Источник
Можно ли получить резину из картошки
Ответ
крахмал («картошка») в присутствии кислот гидролизуется до глюозы:
(C6h20O5)n + nH2O = nC6h22O6
при спритовом брожении глюкозы образуется этанол:
C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2
по реакции лебедева из этанола получают бутадиен (при действии катализаторов):
2CH 3 CH 2 OH → CH 2 =CH-CH=CH 2 + 2H 2 O + H 2
полимеризацией бутадиена получают синтетический каучук:
вулканизацией каучука получают резину («колоши»)
Ы говорили, что для получения искусственного каучука по промышленному способу Лебедева необходим этиловый (винный) спирт.
Этиловый спирт в технике получают главным образом путём брожения из картофеля или хлебных злаков. Выгоднее использовать картофель.
Картофель распаривают в закрытых котлах водяным паром и превращают его в полужидкую кашицу. В больших запарных чанах эту кашицу смешивают с проросшими зёрнами ячменя — солодом. Под действием солода картофельный крахмал превращается в сахаристые вещества; кашица становится сладкой и более жидкой. К ней прибавляют дрожжи и переводят её в бродильные чаны, где в течение приблизительно трёх суток происходит винное брожение: сахаристые вещества под влиянием дрожжей превращаются в спирт. Из полученной бражки, содержащей около 8 процентов спирта, перегонкой выделяется 90-процентный спирт-сырец. Из 12 тонн картофеля можно таким образом получить 1 тонну спирта.
Спирт-сырец и идёт на производство синтетического каучука.
Трудно представить себе, как из легкоподвижной, бесцветной жидкости — этилового спирта — можно получить твёрдый, прочный и эластичный каучук. Однако химия, в числе прочих «чудес», может совершать и это. Современные химики научились в результате сложнейших превращений создавать вещества, совершенно не похожие на исходное сырье.
Мы уже говорили о том, что ещё в 1909 году С. В. Лебедев, полимеризуя ненасыщенный углеводород дивинил, получил полимер дивинила, похожий на натуральный каучук. Но как получить дивинил?
В 1902 году русскому химику В. Н. Ипатьеву впервые удалось получить дивинил из спирта. Ипатьев пропускал пары спирта над порошком алюминия, нагретым до 600 градусов. Спирт разлагался, и одним из продуктов этого разложения был дивинил. Однако дивинила получилось очень мало- 1,5 грамма из каждых 100 граммов спирта.
В 1915 году Остромысленский использовал для этой цели спирт в смеси с другими веществами и получил уже больше дивинила- 18 граммов из каждых 100 граммов спирта.
В 1926-1928 годах Лебедев открыл способ получать из спирта значительное количество дивинила. Он разработал такой катализатор (катализаторами называются вещества, ускоряющие химические превращения, но не входящие в состав получаемых при этом продуктов), который намного увеличил выход дивинила из спирта. Стоимость дивинила благодаря этому сильно снизилась. Это было очень важно, ибо возможность получать дешёвый исходный углеводород является основой широкого производства искусственного каучука.
Спирт перерабатывается в каучук на больших химических заводах. Познакомимся с работой этих заводов.
Спирт-сырец прибывает на завод в стальных цистернах (рис. 6). Его сливают в баки, из которых насосами
Подают в трубчатые аппараты. В этих аппаратах спирт кипит, превращаясь в пары. Пары поступают в специальные печи. Внутри огромных накалённых печей помешены высокие стальные сосуды — реторты; в них находится катализатор Лебедева. При температуре в несколько сот
Выделениз и очистка
Градусов пары спирта проходят над раскалёнными частицами катализатора, и спирт перестаёт существовать как спирт. Вместо него образуется ряд разнообразных продуктов, из которых наиболее ценным является дивинил.
Упрощённо процесс разложения спирта на дивинил можно представить так:
2С2Н, ОН -> С4Нб + Н2 +2НД
ЭТИЛОВЫЙ ДИВИНИЛ ЕОДОрОД вода* спирт
По этой реакции из одной тонны спирта получается около 600 килограммов дивинила.
Количество образующегося дивинила зависит от температуры, от давления, от скорости прохождения паров спирта через реторты, от состава катализатора и от многих других причин. Для успешного руководства работой печи, этого сложного аппарата, требуется большое уменье.
Дивинил выделяют из получающейся при разложении спирта смеси паров и газов и подвергают тщательной счистке. В результате получается дивинил-ректификат — бесцветная жидкость, кипящая при температуре минус 4,5 градуса. Его полимеризуют в больших стальных аппаратах*- автоклавах, под давлением, в присутствии катализатора — металлического натрия.
Чтобы ускорить начало процесса полимеризации, автоклав осторожно подогревают горячей водой. При этом молекулы дивинила становятся активными, способными соединяться друг с другом. Кроме того, остатки вредных примесей в дивиниле, мешающие полимеризации, вступают при нагревании в соединение с натрием, и дивинил таким образом дополнительно очищается. Это также способствует успешному протеканию полимеризации.
При полимеризации, как мы уже знаем, отдельные молекулы дивинила, соединяясь, образуют молекулу искусственного каучука:
Соединение двух молекул дивинила упрощённо можно представить, подобно соединению молекул изопрена, следующим образом. У каждой молекулы дивинила СНогпСН — сн^=сн2
Разрываются непрочные двойные связи:
СН2 — СН — СН — СН2.
Две соседние средние связи соединяются, образуя новую двойную связь, а крайние связи остаются свободными:
Две такие неустойчивые молекулы соединяются друг с другом и образуется более сложная частица:
— СН — СН — СН — СН — СН — СН — СН — СН — .
У этой частицы также есть две свободные связи. Поэтому рост цепи продолжается дальше. Так образуется
Огромная молекула искусственного каучука, построенная в виде длинной цепочки.
Цепи молекул дивинила могут быть как прямые, так и разветвлённые. Считается, что чем прямее цепи в молекулах каучука, тем он эластичнее (молекулы натурального каучука, обладающего наилучшей эластичностью, построены в виде мало разветвлённых цепочек). Чем длиннее цепь, тем твёрже каучук.
Полимеризация — очень капризный и вместе с тем очень ответственный процесс, во многом влияющий на качество образующегося каучука. Вредные примеси дивинила, действующие иногда в совершенно ничтожном количестве, стенки сосуда и другие причины могут прекратить рост цепей молекул и остановить процесс. Поэтому полимеризация требует чистоты исходных продуктов и большого внимания.
Полимеризация протекает с выделением тепла, благодаря чему температура и давление в полимеризаторе с течением времени повышаются. Каждый килограмм дивинила при полимеризации выделяет 350 больших калорий. Этого тепла достаточно, чтобы нагреть от 0 градусов до кипения 3,5 литра воды. Поэтому, когда процесс уже идёт, требуется не нагрев, а охлаждение аппарата.
Через 15-20 часов процесс заканчивается, температура и давление в полимеризаторе падают.
Автоклав вскрывают и подъёмным краном выгружают большую светложёлтую глыбу, так называемый «блок» каучука, весом около тонны. Каучук разрезают на части и перемешивают в больших плотно закрытых мешалках при пониженном давлении для удаления газов.
Затем каучук прокатывается между стальными валками. Тонкие полотнища каучука с валков наматываются б рулоны. Каучук упаковывается и отправляется на резиновые заводы.
Этот способ получения синтетического каучука и был разработан С. В. Лебедевым. По сравнению со способами, принятыми за границей, он весьма прост. Крупным преимуществом его является и то, что он не требует применения аппаратуры из специальных материалов.
При производстве каучука из спирта получается целый ряд ценных отходов, перерабатываемых в различные продукты, нужные народному хозяйству (эфир, искусственную олифу и т. д.).
Получение каучука из одуванчиков — альтернативный источник для производства резины.
Получение каучука из одуванчиков — альтернативный источник для производства резины. Данный источник сырья не зависит от поставок импортного сырья, произрастает на любых землях, непригодных для сельскохозяйственного использования, в т.ч. на засоленных и на заболоченных, и не требует ухода.
Способы получения каучука:
Каучуки — это натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.
Производятся синтетические и природные каучуки.
Если сравнить потребление синтетических и природных каучуков, то большим спросом пользуются природные . Синтетические каучуки не могут заменить натуральные в большинстве отраслей.
Традиционно природные каучуки получают из в млечного сока (латекса) гевеи, в частности из гевеи бразильской, произрастающей в Юго-Восточной Азии, в первую очередь в Малайзии.
В качестве других каучуконосных растений могут быть использованы одуванчики. Каучук получается из млечного сока этого растения.
Получение каучука из одуванчиков:
Одним из лучших видов рода Одуванчик является вид кок-сагыз (лат. Taraxacum kok-saghyz). В естественных условиях кок-сагыз (зелёная жвачка в переводе с казахского) произрастает в Средней Азии, на территории Казахстана, Киргизии и Узбекистана. Кок-сагыз даже в США получил название «русский одуванчик».
Конечно ж обычный одуванчик — одуванчик лекарственный (лат. Taraxacum officinale), который по сути является сорняком, тоже является каучуконосом. Но содержание каучука в его корнях мало.
В корнях вида кок-сагыз содержится до 14% каучуковых веществ в сухом весе. Максимальное количество каучука в корнях кок-сагыза доходит до 27,55 % (в сухом весе).
Кок-сагыз ранее — с 1933 г. культивировался в СССР. Его урожайность повышали сульфатом цинка . Но с 1954 года в связи с развитием производства изопренового синтетического каучука плантации кок-сагыза более не культивировались.
Преимущества культивирования кок-сагыза:
— независимость от поставок импортного сырья, получаемого из зарубежной бразильской гевеи,
— произрастает на любых землях, непригодных для сельскохозяйственного использования, в т.ч. на засоленных и на заболоченных,
— не требует ухода,
— неприхотлив,
— корни кок-сагыза на 45% состоят из инулина, естественного углеводорода , который можно переводить в этанол . Таким образом, из сырья можно получать и каучук, и инулин.
проблема технология история жидкость методы мономер разработал способы реакция сырье уравнение для получения каучука используют
лебедев получение синтетического искусственного изопренового бутадиенового каучука из бутадиена изопрена из картофеля
искусственный натуральный хлоропреновый природный каучук получение по способу лебедева и применение свойства формулы химия реакция 3245
Опросы
Нужна ли нашей стране индустриализация?
- Да, нужна (90%, 2 486 голос(ов))
Всего проголосовало: 2 758
Поиск технологий
Найдено технологий 1
Может быть интересно:
Средство технической диагностики высоковольтных линий
Технология переработки и утилизации отходов с использованием микроорганизмов
Энергетическая верба
Промышленные роботы-манипуляторы
Провода с нулевым сопротивлением для свечей зажигания
Солнечный коллектор для отопления и нагрева воды
Современный композитный материал «Поликерамопласт»
Экзоскелет для армии, погрузочно-разгрузочных операций
О чём данный сайт?
Настоящий сайт посвящен Второй индустриализации России.
Он включает в себя:
— экономику Второй индустриализации России,
— теорию, методологию и инструментарий инновационного развития — осуществления Второй индустриализации России,
— организационный механизм осуществления Второй индустриализации России,
— справочник прорывных технологий.
Мы не продаем товары, технологии и пр. производителей и изобретателей! Необходимо обращаться к ним напрямую!
Мы проводим переговоры с производителями и изобретателями отечественных прорывных технологий и даем рекомендации по их использованию.
Осуществление Второй индустриализации России базируется на качественно новой научной основе (теории, методологии и инструментарии), разработанной авторами сайта.
Конечным результатом Второй индустриализации России является повышение благосостояния каждого члена общества: рядового человека, предприятия и государства.
Вторая индустриализация России есть совокупность научно-технических и иных инновационных идей, проектов и разработок, имеющих возможность быть широко реализованными в практике хозяйственной деятельности в короткие сроки (3-5 лет), которые обеспечат качественно новое прогрессивное развитие общества в предстоящие 50-75 лет.
Та из стран, которая первой осуществит этот комплексный прорыв — Россия, станет лидером в мировом сообществе и останется недосягаемой для других стран на века.
No posts.
No posts.
Источник