ОСНОВНО́Й ОРГАНИ́ЧЕСКИЙ СИ́НТЕЗ

ОСНОВНО́Й ОРГАНИ́ЧЕСКИЙ СИ́НТЕЗ (тя­жё­лый ор­га­ни­че­ский син­тез), про­мыш­лен­ное мно­го­тон­наж­ное про­из­вод­ст­во ор­га­нич. ве­ществ на ос­но­ве уг­ле­род­со­дер­жа­ще­го сы­рья из при­род­ных ис­ко­пае­мых и из во­зоб­нов­ляе­мых ис­точ­ни­ков. К ис­ко­пае­мым ис­точ­ни­кам от­но­сят­ся нефть, уголь, слан­цы, при­род­ные би­тумы, при­род­ный горючий газ и по­пут­ные га­зы неф­те­до­бы­чи, к во­зоб­нов­ляе­мым – цел­лю­ло­за, лиг­нин, крах­мал, са­ха­ра, рас­тит. мас­ла, жи­вот­ные жи­ры и др. О. о. с. вклю­ча­ет неф­те­хи­ми­че­ский син­тез, ис­поль­зую­щий в ка­че­ст­ве сы­рья нефть и при­род­ные ис­точ­ни­ки га­за для их пер­вич­ной хи­мич. пе­ре­ра­бот­ки в про­ме­жуточ­ные продук­ты для по­сле­дую­щих пром. син­те­зов.

О. о. с. и неф­те­хи­мич. син­тез от­ли­ча­ют от тон­ко­го ор­га­ни­че­ско­го син­те­за мас­шта­бы отд. про­из­водств – от де­сят­ков ты­сяч до мил­лио­нов тонн в год, при этом ми­ро­вой объ­ём всей вы­пус­кае­мой про­дук­ции ис­чис­ля­ет­ся не­сколь­ки­ми сот­ня­ми мил­лио­нов тонн. Про­дук­та­ми О. о. с. яв­ля­ют­ся: уг­ле­во­до­ро­ды, их га­ло­ген­про­из­вод­ные, спир­ты и фе­но­лы, ок­си­ды оле­фи­нов, аль­де­ги­ды и ке­то­ны, кар­бо­но­вые ки­сло­ты и их про­из­вод­ные, нит­ро­со­едине­ния, ами­ны, нит­ри­лы, суль­фо­кис­ло­ты и др. По сво­ему на­зна­че­нию это про­ме­жу­точ­ные ве­ще­ст­ва для син­те­за др. то­вар­ных про­дук­тов, мо­но­ме­ров для про­из-ва по­ли­ме­ров, экс­т­ра­ген­тов, пла­сти­фи­ка­то­ров, по­верх­но­ст­но-ак­тив­ных ве­ществ, рас­тво­ри­те­лей, пес­ти­ци­дов, син­те­тич. то­п­ли­ва, при­са­док и др.

О. о. с. за­ро­дил­ся в кон. 19 в. на ба­зе хи­мич. пе­ре­ра­бот­ки про­дук­тов кок­со­ва­ния ка­мен­но­го уг­ля. Из жид­ких про­дук­тов кок­со­ва­ния вы­де­ля­ли для по­сле­дую­щих син­те­зов аро­ма­тич. со­еди­не­ния (бен­зол, то­лу­ол, кси­ло­лы, наф­та­лин, ан­тра­цен и др.), из га­зо­об­раз­ных – эти­лен и во­до­род. Кокс ис­поль­зо­ва­ли для по­лу­че­ния аце­ти­ле­на че­рез кар­бид каль­ция. Га­зи­фи­ка­ци­ей уг­ля по­лу­ча­ли мо­но­ок­сид уг­ле­ро­да или син­тез-газ (сме­си СО и Н₂).

С нач. 20 в. на­чал­ся бур­ный рост неф­те­до­бы­чи и неф­те­пе­ре­ра­бот­ки для про­из-ва мо­тор­ных то­п­лив и до­бы­чи при­род­но­го га­за для рас­ту­щих по­треб­но­стей энер­ге­ти­ки. Это при­ве­ло к по­яв­ле­нию но­во­го бо­лее де­шё­во­го и раз­но­об­раз­но­го сы­рья для про­из-ва про­дук­тов ор­га­нич. син­те­за. Из при­род­ных га­зов, га­зо­во­го кон­ден­са­та и по­пут­ных га­зов неф­те­до­бы­чи вы­де­ля­ют и ис­поль­зу­ют в ка­че­ст­ве сы­рья па­ра­фи­но­вые уг­ле­во­до­ро­ды С₁–С₅. Др. ис­точ­ни­ком уг­ле­во­до­род­но­го сы­рья яв­ля­ют­ся по­боч­ные про­дук­ты пе­ре­ра­бот­ки неф­ти в мо­тор­ные то­п­ли­ва и мас­ла. Во всех тер­мич. и ка­та­ли­тич. про­цес­сах пе­ре­ра­бот­ки неф­ти и неф­тя­ных фрак­ций об­ра­зу­ют­ся на­сы­щен­ные и не­на­сы­щен­ные уг­ле­во­до­ро­ды С₂–С₅ нор­маль­но­го и изо­строе­ния (ме­тан, этан, про­пан, бу­тан, изо­бу­тан, эти­лен, про­пи­лен, бу­те­ны, пен­те­ны, бу­та­ди­ен). Из неф­ти вы­де­ля­ют так­же па­ра­фи­но­вые уг­ле­во­до­ро­ды С₁₅–С₄₀ с не­раз­ветв­лён­ной це­пью. Бы­ст­рый рост по­треб­ле­ния но­во­го сы­рья для син­те­за ор­га­нич. про­дук­тов при­вёл к соз­да­нию не свя­зан­ных с пе­ре­ра­бот­кой неф­ти в то­п­ли­ва про­из­водств эти­ле­на и про­пи­ле­на боль­шой еди­нич­ной мощ­но­сти (до 1 млн. т в год) пу­тём пи­ро­ли­за уг­ле­во­до­род­ных га­зов и неф­тя­ных фрак­ций. Про­дук­ты пи­ро­ли­за яви­лись так­же до­пол­нит. ис­точ­ни­ком дие­нов и аро­ма­тич. уг­ле­во­до­ро­дов. Для вос­пол­не­ния рас­ту­щих по­треб­но­стей ор­га­нич. син­те­за в аро­ма­тич. уг­ле­во­до­ро­дах с сер. 20 в. ис­поль­зу­ет­ся про­цесс ри­фор­мин­га неф­тя­ных фрак­ций, со­стоя­щий в ка­та­ли­тич. аро­ма­ти­за­ции наф­те­но­вых и па­ра­фи­но­вых уг­ле­во­до­ро­дов.

Кро­ме уг­ле­во­до­ро­дов, мо­но­ок­си­да уг­ле­ро­да и син­тез-га­за, сырь­е­вы­ми со­став­ляю­щи­ми в про­цес­сах О. о. с. яв­ля­ют­ся во­до­род, ки­сло­род, ми­не­раль­ные ки­сло­ты (сер­ная, азот­ная, фос­фор­ная), щё­ло­чи, ам­ми­ак, га­ло­ге­ны, ок­си­ды се­ры и др. не­ор­га­нич. ве­ще­ст­ва. Вы­ну­ж­ден­ное ис­поль­зо­ва­ние хло­ра в мно­го­тон­наж­ном хло­рор­га­нич. син­те­зе свя­за­но с не­об­хо­ди­мо­стью пе­ре­ра­бот­ки все­го об­ра­зую­ще­го­ся при элек­тро­ли­зе NaCl хло­ра, мас­шта­бы про­из-ва ко­то­ро­го (св. 50 млн. т в год) оп­ре­де­ля­ют­ся по­треб­но­стя­ми хи­мич. пром-сти в др. со­пут­ст­вую­щем про­дук­те элек­тро­ли­за – щё­ло­чи (NaОН). Но­менк­ла­ту­ра по­лу­чае­мых в на­стоя­щее вре­мя хло­рор­га­нич. ве­ществ вклю­ча­ет свы­ше сот­ни на­име­но­ва­ний. Наи­бо­лее мно­го­тон­наж­ный из них – ви­нил­хло­рид. Его по­лу­ча­ют из эти­ле­на и хло­ра и ис­поль­зу­ют в ка­че­ст­ве мо­но­ме­ра при про­из-ве в осн. по­ли­ви­нил­хло­ри­да. Др. хло­рор­га­нич. про­дук­ты – хлор­ме­та­ны, хло­ро­прен, три­хлор­эти­лен, тет­ра­хло­рэ­ти­лен, эпи­хлор­гид­рин, фос­ген (для по­сле­дую­ще­го син­те­за изо­циа­на­тов), хлор­бен­зо­лы, хло­рук­сус­ная ки­сло­та и т. д. Эти ве­ще­ст­ва по­лу­ча­ют по ре­ак­ци­ям хло­ри­ро­ва­ния, гид­ро­хло­ри­ро­ва­ния, ги­по­хло­ри­ро­ва­ния и окис­ли­тель­но­го хло­ри­ро­ва­ния.

Ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние в пром-сти О. о. с. по­лу­чи­ли ре­ак­ции окис­ле­ния уг­ле­во­до­ро­дов и их про­из­вод­ных, по­зво­ляю­щие по­лу­чать ши­ро­кий ас­сор­ти­мент про­дук­тов с ис­поль­зо­ва­ни­ем дос­туп­но­го реа­ген­та – ки­сло­ро­да воз­ду­ха. Это про­цес­сы окис­ле­ния эти­ле­на до аце­таль­де­ги­да и до эти­ле­нок­си­да; аце­таль­де­ги­да до ук­сус­ной ки­сло­ты; цик­ло­гек­са­на до ади­пи­но­вой ки­сло­ты; $n$-кси­ло­ла до те­реф­та­ле­вой ки­сло­ты; ку­мо­ла до его гид­ро­пе­р­ок­си­да для по­сле­дую­ще­го раз­ло­же­ния гид­ро­пе­рок­си­да на фе­нол и аце­тон; бен­зо­ла или бу­та­на до ма­леи­но­во­го ан­гид­ри­да; наф­та­ли­на или $o$-кси­ло­ла до фта­ле­во­го ан­гид­ри­да; про­пи­ле­на до ак­ро­леи­на и ак­ри­ло­вой ки­сло­ты; ме­та­но­ла до фор­м­аль­де­ги­да. К окис­ли­тель­ным про­цес­сам от­но­сят­ся так­же ре­ак­ции окис­ли­тель­но­го ам­мо­но­ли­за, важ­ней­шей из ко­то­рых яв­ля­ет­ся окис­ли­тель­ный ам­мо­но­лиз про­пи­ле­на с по­лу­че­ни­ем мно­го­тон­наж­но­го мо­но­ме­ра – ак­ри­ло­нит­ри­ла.

Зна­чи­тель­ное ко­ли­че­ст­во про­дук­тов О. о. с. по­лу­ча­ют по ре­ак­ци­ям гид­ри­рова­ния, де­гид­ри­ро­ва­ния, окис­ли­тель­но­го де­гид­ри­ро­ва­ния. Де­гид­ри­ро­ва­ни­ем этил­бен­зо­ла про­из­во­дят сти­рол (мо­но­мер для про­из-ва по­ли­сти­ро­ла), де­гид­ри­ро­ва­ни­ем бу­та­на и изо­пен­та­на – бу­та­ди­ен и изо­прен (мо­но­ме­ры для про­из-ва син­те­тич. кау­чу­ков). Гид­ри­ро­ва­ни­ем бен­зо­ла по­лу­ча­ют цик­ло­гек­сан и цик­ло­гек­сен, гид­ри­ро­ва­ни­ем фе­но­ла – цик­ло­гек­са­нол, гид­ри­ро­ва­ни­ем выс­ших ки­слот или их эфи­ров – выс­шие спир­ты, гид­ри­ро­ва­ни­ем нит­ро­бен­зо­ла – ани­лин.

К ре­ак­ци­ям, ис­поль­зуе­мым в О. о. с., от­но­сят­ся так­же про­цес­сы ал­ки­ли­ро­ва­ния (напр., по­лу­че­ние этил- и изо­про­пил­бен­зо­ла ал­ки­ли­ро­ва­ни­ем бен­зо­ла эти­ле­ном и про­пи­ле­ном, по­лу­че­ние изо­ок­та­на ал­ки­ли­ро­ва­ни­ем изо­бу­та­на изо­бу­ти­ле­ном), гид­ра­та­ции оле­фи­нов (изо­про­па­нол из про­пи­ле­на), эте­ри­фи­ка­ции (син­тез эфи­ров ук­сус­ной ки­сло­ты, ди­ок­тил­фта­ла­та и др.), кар­бо­ни­ли­ро­ва­ния (ук­сус­ная ки­сло­та из ме­та­но­ла и СО), нит­ро­ва­ния, суль­фи­ро­ва­ния, суль­фо­хло­ри­ро­ва­ния и др. Син­тез-газ, по­лу­чае­мый сей­час пре­им. па­ро­вой кон­вер­си­ей ме­та­на, ис­поль­зу­ют для про­из-ва ме­та­но­ла и в про­цес­сах гид­ро­фор­ми­ли­ро­ва­ния – ок­со­син­тез аль­де­ги­дов и пер­вич­ных спир­тов из оле­фи­нов. Из-за по­вы­ше­ния цен на нефть воз­ро­ж­да­ет­ся ин­те­рес к син­те­зу уг­ле­во­до­ро­дов для мо­тор­но­го то­п­ли­ва по ре­ак­ции Фи­ше­ра – Троп­ша из син­тез-га­за, по­лу­чае­мо­го как из при­род­но­го га­за, так и пу­тём га­зи­фи­ка­ции ка­мен­но­го уг­ля. По этой же при­чи­не на­чи­на­ет про­яв­лять­ся вни­ма­ние к син­те­зам на ос­но­ве ме­та­на и ме­та­но­ла (по­лу­че­ние эти­ле­на из ме­та­на; эти­ле­на, про­пи­ле­на и аро­ма­тич. со­еди­не­ний из ме­та­но­ла).

Др. аль­тер­на­ти­вой неф­тя­но­му сы­рью яв­ля­ют­ся уг­ле­во­ды и жи­ры рас­тит. проис­хо­ж­де­ния. Раз­ви­тие тех­но­ло­гий про­из-ва био­то­п­ли­ва (био­эта­но­ла из уг­ле­во­дов и био­ди­зель­но­го то­п­ли­ва из рас­тит. ма­сел) соз­да­ёт ос­но­ву для ор­га­ни­за­ции про­из-ва др. ор­га­нич. про­дук­тов из рас­тит. сы­рья. Функ­цио­ни­ру­ют мно­го­тон­наж­ные про­из-ва бу­та­но­ла, мо­лоч­ной ки­сло­ты и её био­раз­ла­гае­мо­го по­ли­ме­ра (по­ли­лак­та­та), ис­поль­зую­щие в ка­че­ст­ве сы­рья по­лу­чен­ную из зер­на глю­ко­зу. Соз­да­ют­ся но­вые про­из-ва, ба­зи­рую­щие­ся на по­боч­ном про­дук­те син­те­за био­ди­зель­но­го то­п­ли­ва – гли­це­ри­не (по­лу­че­ние эпи­хлор­гид­ри­на, про­пи­ленг­ли­ко­ля). По­стро­ен за­вод по про­из-ву эти­ле­на и по­ли­эти­ле­на из эта­но­ла, по­лу­чен­но­го из рас­тит. сы­рья.