Dietilcink CAS 557-20-0

Ovom metodom izravno se stvara dietilzin kroz reakciju oksidacije-redukcije između halogeniranog etana (kao što je jodoetan, bromoetan) i aktiviranog cinkovog praha. Formula reakcije je:
2 C₂H5X + Zn → (C₂H5)₂Zn + ZnX₂
Među njima, X predstavlja atom halogena (I, Br). Tijekom procesa reakcije, prijenos elektrona na površini cinkovog praha potiče kidanje veza ugljika i halogena u halogeniranim ugljikovodicima, stvarajući veze ugljik-cink i konačno proizvodeći ciljni proizvod.

Predtretman cinkovim prahom
Oprema: staklena boca od 1000 ml s cijevi na dnu
Rad: Dodajte 600 g cinkovog praha (razred 6N), uvedite suhi plin vodik da malo propuhnete cilindar za plin, polako podignite temperaturu na 200 stupnjeva i držite 30 minuta, promatrajte kondenzaciju vodene pare na stijenci cijevi za plin, potvrdite uklanjanje sloja oksida, a zatim ohladite na sobnu temperaturu.
Cilj: Ukloniti površinski sloj oksida cinkovog praha, izložiti aktivna mjesta i poboljšati učinkovitost reakcije.

Izgradnja inertne okoline
Oprema: četverogrla staklena tikvica od 1000 mL (opremljena sferičnom kondenzatorskom cijevi, lijevkom za stalni tlak, termometrom, miješalicom od nehrđajućeg čelika)
Rad: Spojite sustav dušika, napunite ga dušikom i zamijenite ga 3 puta kako biste bili sigurni da je sadržaj kisika u reakcijskom sustavu ispod 0,1 ppm.

Pokretanje reakcije i kontrola temperature
Operacija:
Dodajte prethodno tretirani cink u prahu i uzastopno ukapajte 10 mL miješane otopine jodoetana/bromoetana (omjer volumena 1:1), 10 g bakrenog jodida (katalizator) i 30 gdietilcink(pokretač).
Kada temperatura poraste na 58-60 stupnjeva, refluks se ubrzava. Nakon zagrijavanja na 80 stupnjeva, dodaje se preostala miješana otopina. Nakon dodavanja otopina se zagrijava na 140 stupnjeva i drži na toj temperaturi 1 sat.

Ključne točke:
Faza okidanja zahtijeva strogu kontrolu temperature kako bi se izbjeglo lokalno pregrijavanje i nuspojave;
Bakrov jodid može smanjiti energiju aktivacije reakcije i skratiti vrijeme inicijacije (obično<40 minutes);
Strategija postupnog zagrijavanja može uravnotežiti brzinu reakcije i čistoću proizvoda.
Odvajanje i pročišćavanje proizvoda

Operacija:
Kada se prirodno ohladi na 70 stupnjeva, materijal se stvrdne. Nakon potpunog hlađenja spojite uređaj za primanje niske-temperature (temperatura prijemne boce<-35 ℃).
Vakuumska destilacija (tlak -0,08 do -0,09 MPa) koristi se za prikupljanje frakcija temperature plinske faze na 30-50 stupnjeva, a sekundarna destilacija se koristi za prikupljanje smjesa na 50-60 stupnjeva.
Indeks čistoće: čistoća dietil cinka veća ili jednaka 99,9%, koncentracija nečistoće cinka manja ili jednaka 10 ppm, koncentracija nečistoće olova manja ili jednaka 1 ppm.

Kada određeno poduzeće usvoji reakcijski kotao od 500L za-veliku proizvodnju, ono postiže povećanje godišnjeg proizvodnog kapaciteta od 30% kroz sljedeća poboljšanja:

Prethodno miješanje sirovina: prethodno pomiješajte jodoetan i bromoetan u omjeru 1:1,2 kako biste smanjili fluktuacije u vremenu dodavanja kap po kap;
Gradijentno grijanje: postavite tro-program kontrole temperature od 80 stupnjeva, 120 stupnjeva i 140 stupnjeva kako biste skratili vrijeme izolacije na 45 minuta;
Kontinuirana destilacija: usvajanjem dvo{0}}stupanjskog procesa serije destilacijskih tornjeva, prvi stupanj odvaja neizreagirane halogenirane ugljikovodike, a drugi stupanj pročišćava dietil cink, s čistoćom proizvoda od 99,95%.

Korištenjem reakcije dvostrukog razlaganja alkil aluminija (kao što je trietilaluminij) i cinkovog klorida za stvaranje dietil cinka, jednadžba reakcije je:
ZnCl₂ + 2 Al(C₂H5)3 → (C₂H5)₂Zn + 2 Al(C₂H5)₂Cl
Ovom se metodom postiže visoka selektivnost sinteze kontroliranjem molarnog omjera reaktanata (obično ZnCl ₂: Al (C ₂ H 5) ∝=1:2,2) i reakcijskih uvjeta (kao što su temperatura i otapalo).

Prednost:
Niska cijena sirovina: cijena trietilaluminija je samo 1/5 jodoetana;
Nusproizvodi koji se mogu reciklirati: dietil aluminijev klorid (Al (C ₂ H 5) ₂ Cl) može se reciklirati kao reagens za alkiliranje;
Visoka industrijska izvedivost: blagi reakcijski uvjeti (od sobne temperature do 80 stupnjeva), niska korozivnost opreme.

Izazov:
Zahtjevi čistoće za sirovine su strogi: koncentracija hidrida u trietilaluminiju mora se kontrolirati između 0,01-0,10% težine, inače može doći do taloženja i blokiranja opreme;
Poteškoće u odvajanju proizvoda su velike: vrelišta dietilzina i dietilaluminijevog klorida su bliska (98 stupnjeva za prvi i 150 stupnjeva za drugi), što zahtijeva upotrebu vakuumske destilacije ili tehnika ekstrakcijske destilacije.

Priprema sirovina:
Pomiješajte trietilaluminij (čistoća veća ili jednaka 99,5%) s bijelim uljem (razrjeđivačem) u volumnom omjeru 1:1 da se smanji intenzitet reakcije;
Cinkov klorid (bezvodni stupanj) suši se na visokoj temperaturi od 200 stupnjeva 4 sata kako bi se uklonila kristalna voda.

Kontrola reakcije:
Pod zaštitom dušika, polako dodajte cink klorid u otopinu trietilaluminija i kontrolirajte brzinu hranjenja tako da temperatura ne prijeđe 60 stupnjeva;
Nakon završetka reakcije razrijedite sustav n-heksanom (otapalo) kako biste smanjili viskoznost i olakšali odvajanje.

Odvajanje proizvoda:
Destilacija pod smanjenim tlakom (tlak -0,095MPa):
Faza 1: Prikupiti frakcije od 30-50 stupnjeva (nereagirani trietilaluminij);
Faza 2: Sakupite frakcije na 60-150 stupnjeva, gdje je 60-98 stupnjeva dietil cink, a 98-150 stupnjeva dietil aluminijev klorid.
Provjera čistoće: detekcijom plinskom kromatografijom (GC), čistoća dietilzina je veća ili jednaka 99,9%, a čistoća dietilaluminijevog klorida je veća ili jednaka 99,5%.

Iskoristite površinsku katalitičku aktivnost cink bakrene legure (Zn Cu) ili cink natrijeve legure (Zn Na) za poticanje stvaranja veza ugljika i cinka u halogeniranom etanu. Uzimajući za primjer leguru cinka i bakra, jednadžba reakcije je:
Zn-Cu + C₂H5X → C₂H5ZnX → (C₂H5)₂Zn + ZnX₂
Bakar ili natrij u legurama mogu promijeniti elektroničku strukturu cinka, smanjiti energiju aktivacije reakcije i povećati brzinu reakcije.

Priprema legure:
Rastopite i pomiješajte cink u prahu i bakar u prahu (maseni omjer 9:1) u inertnoj atmosferi i izlijte ih u blok legure;
Usitnite u prah od 200 mesh za sljedeće reakcije.

Optimizacija reakcije:
Kontrola temperature: Gradijentno zagrijavanje od 30-150 stupnjeva kako bi se izbjeglo lokalno pregrijavanje;
Ubrzanje padanja: Ubrzanje padanja mješavine otopine jodoetana/bromoetana (omjer volumena 1:1) je 2-3 mL/min;
Intenzitet miješanja: Magnetsko miješanje (brzina od 500 okretaja u minuti) koristi se kako bi se osigurala dovoljna disperzija praha legure.

Pročišćavanje proizvoda:
Destilacija pod smanjenim tlakom (tlak -0,1 MPa):
Početna točka vrenja: Sakupiti<50 ℃ fractions (unreacted halogenated hydrocarbons);
Glavna frakcija: Sakupite frakcije na 50-98 stupnjeva s čistoćom većom ili jednakom 99,5%;
Tail fraction:>Frakcija od 98 stupnjeva (nečistoće s visokim vrelištem).

Određeno poduzeće usvaja metodu legure cinka i bakra za izgradnju proizvodne linije s godišnjom proizvodnjom od 10 tonadietilcink. Ključna poboljšanja uključuju:

Kontinuirana priprema legure: Dizajnirajte uređaj za raspršivanje taljenja kako biste postigli kontinuiranu proizvodnju praha legure s raspodjelom veličine čestica D50=150 μ m;
Dizajn reaktora: usvajanje reaktora s fluidiziranim slojem za poboljšanje kontakta plin-krute faze i skraćenje vremena reakcije na 4 sata;
Destilacija koja štedi energiju: Korištenje tehnologije dizalice topline za povrat otpadne topline destilacije, smanjujući potrošnju energije za 40%.