Промышленные способы получения алканов

До настоящего времени алканы в основном не получают, а выделяют из природного сырья: природного газа, нефти, каменного угля. Алканы являются основными компонентами природного газа, нефти, каменного угля. В промышленности алканы выделяют из природных источников. Эти источники все еще считаются почти неисчерпаемыми. Но было время, когда необходимо было синтезировать алканы. Например, процесс Фишера-Тропша (1) был разработан в 20-е гг. ХХ в. в Германии в связи с дефицитом бензина. Сейчас этот метод не используется.

n CO+(2 n +1)H₂ C _n H_{2 n +2}+ n H₂O (1)

Лабораторные способы получения алканов

Метан и другие газообразные алканы образуются при разложении остатков растительных и животных организмов без доступа воздуха. Разработан способ проведения этого процесса искусственно – в специальных баках. Рис. 1.

Рис. 1. Биогазовая установка (Источник).

Образующийся газ, состоящий на 50–70% из метана, называют биогазом. Для получения синтез-газа из метана используют два процесса, протекающие при 800–900 и в присутствии катализаторов Ni, MgO, Al₂O_3.

CH₄+H₂O СO + 3H₂↑

Способы получения алканов

1.Декарбоксилирование солей карбоновых кислот.

Соли карбоновых кислот смешивают с твердыми щелочами и сильно нагревают (сплавляют). При этом выделяется углеводород, который содержит на один атом углерода меньше, чем исходная соль.

CH₃CH₂COONa + NaOH CH₃-CH₃­ + Na₂CO₃.

2. Гидролиз карбида алюминия.

При взаимодействии карбида алюминия с водой образуется метан.

Al₄C₃ + 12H₂O →3CH₄­ + 4Al(OH)₃¯.

3. Реакция Вюрца.

При нагревании галогеналканов с натрием образуются алканы, содержащие в два раза больше атомов углерода, чем исходный галогеналкан. Эту реакцию используют для получения углеводородов с более длинной углеродной цепью.

2CH₃Br + 2Na CH₃-CH₃ + 2NaBr.

4. Алканы в качестве сырья

1. Энергоносители (топливо). Алканы нефти и природного газа используются как энергоносители. Они являются топливом для транспорта, для тепловых электростанций. Рис. 2. Кроме того, легкие алканы используются и как бытовое топливо. Рис. 3.

Рис. 2. Алканы, как топливо для транспорта

Рис. 3. Алканы – бытовое топливо

2. Сырье для нефтехимического синтеза

Из алканов нефти и природного газа получают алкены, ароматические углеводороды, сажу как наполнитель для резины. Рис. 4. Из алкановполучают синтетические моющие средства, галогеналканы, ацетилен, метанол и т.д.

Рис. 4. Сажа является наполнителем для резины

Рис. 5. Твердые алканы для получения парафина

3. Жидкие алканы служат растворителями, входят в состав смазочных масел, смесь твердых алканов – парафин используется при производстве свечей. Рис. 5.

Добыча и производство алканов в промышленных масштабах является не только положительным процессом, но и это приводит к некоторым экологическим проблемам.

Метан, например, является 3-м по значимости парниковым газом, т.е. газом, который, накапливаясь в атмосфере Земли, усиливает парниковый эффект. Вклад его в парниковый эффект заметен. Из-за парникового эффекта метана необходимо изучать его вклад в этот процесс для возможного прогнозирования климата.