Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
Скорость второй реакции значительно ниже, чем первой, поэтому активность катализатора быстро падает.

ПОИСК





Производство ацетальдегида окислением этилена

из "Технология нефтехимического синтеза Издание 2"

Скорость второй реакции значительно ниже, чем первой, поэтому активность катализатора быстро падает. [c.222]
Совмещение реакции (1) с реакциями (3) и (4) создало предпосылки для осуществления в промышленном масштабе получения ацетальдегида прямым окислением этилена молекулярным кислородом. [c.222]
Исследованиями установлено, что первым промежуточным соединением является я-комплекс этилен — палладийхлорид. Причиной образования я-комплекса является более высокое энергетическое расположение я-орбиталей этилена, чем о-орбиталей связей С—С и С—Н. л-Комплекс образуется за счет донорно-акцепторного взаимодействия, в результате которого атом палладия предоставляет вакантную -орбиталь, а пару электронов — соответствующая разрыхляющая молекулярная орбиталь этилена. Дативное взаимодействие также играет существенную роль в процессе образования я-комплекса, так как у центрального атома имеются электроны на я-орбиталях, способные образовывать дативные связи. Этилен при образовании комплекса с палладием ведет себя как донор и акцептор электронов. Дативное взаимодействие на стадии образования я-комплекса снижает энергию активации и облегчает протекание этой стадии (6). [c.223]
Существенное влияние на скорость реакции оказывает содержание ионов С1 . Скорость реакции обратно пропорциональна квадрату концентрации ионов хлора, поэтому уменьшение концентрации ионов хлора приводит к увеличению скорости реакции. [c.224]
Однако при недостатке ионов хлора наблюдается образование оксихлорида меди Си(0Н)С1, который обладает низкой окислительной активностью по отношению к нульвалентному палладию. Поэтому в катализаторном растворе солей [РёСЬ, СиСЬ, Си(ОАс)] концентрация ионов должна быть [СЬ] [Рс1] 100 и К С1 Си 2. [c.224]
Окисление всегда протекает по наименее гидрогенизированному атому углерода у двойной связи, вследствие чего только из этилена образуется альдегид, а из других непредельных углеводородов — кетоны. [c.224]
В качестве побочных продуктов при окислении этилена в ацетальдегид образуются уксусная и муравьиная кислоты, хлорсодержащие продукты (метилхлорид, этилхлорид, ацетальдегидхлорид), продукты конденсации (кротоновый альдегид и др.) и диоксид углерода. На скорость реакции, селективность процесса и выход ацетальдегида существенное влияние оказывает состав катализатора (содержание хлорида палладия и двухвалентной меди), кислотность среды, давление, температура, соотношение этилена и окисляющего агента. [c.225]
Соотношение между общим количеством металлов окислительно-восстановительной системы (медью и палладием) должно быть от 25 1 до 50 1. Ведение процесса с катализатором такого состава экономично, так как палладий — дорогостоящий металл. Конверсия олефина зависит также от мольного соотношения в катализаторе меди и галогена (оптимальным является соотношение от 1 1,4 до 1 1,8). Поэтому добавляемый в ходе процесса галоген (в виде хлорводорода или этилхлорида) должен дозироваться с достаточной точностью. Если содержание хлора в катализаторе мало (соотношение медь хлор меньше 1 1), снижается конверсия этилена. Если же количество галогена больше, чем при соотношении медь галоген = 1 2, реакция замедляется. В этом случае в катализатор добавляют ацетат меди. [c.225]
Окисление этилена в ацетальдегид проводится в кислой (pH 0,8—3) или нейтральной среде (pH 6—7,5). Повышение pH приводит к выпадению из катализаторного раствора хлорида одновалентной меди, забивающей отверстия газораспределительного устройства снижается выход альдегида. Растворимость хлорида одновалентной меди повышают добавлением в раствор муравьиной, уксусной кислот или, лучше, трихлоруксусной кислоты. Однако повышение концентрации карбоновых кислот (особенно уксусной) оказывает неблагоприятное влияние на ход реакции, так как кислоты образуют с ионами меди соли, каталитически малоактивные, в результате чего понижается содержание активной меди в катализаторе. Кроме того, накопление в растворе катализатора образующейся уксусной кислоты повышает растворимость в ней продуктов реакции и тем самым создает благоприятные условия для образования хлорированных побочных соединений. Поэтому концентрация уксусной кислоты в катализаторном растворе должна поддерживаться на возможно более низком уровне. [c.225]
В качестве сырья для получения ацетальдегида можно использовать не только концентрированный этилен, но и этан-этиленовую фракцию. Содержание в исходном сырье незначительных количеств водорода, оксида и диоксида углерода и предельных углеводородов не препятствует нормальному протеканию реакции. Присутствие других непредельных углеводородов нежелательно, так как они образуют различные побочные продукты. Допускается содержание ацетилена не более 0,005 %, высших олефинов не более 0,03% и серы 0,001 % (масс.). Диеновые углеводороды должны быть удалены селективным гидрированием. [c.226]
Превращение этилена в ацетальдегид происходит уже при 20°С, но скорость реакции очень мала. Сравнительно интенсивно реакция протекает при 100—130 °С. В этом случае для поддержания реакционной массы в жидком состоянии требуется повышенное давление 0,3—1,11 МПа, которое способствует также ускорению процесса за счет улучшения растворимости газов. [c.226]
Для полного окисления олефинов в соответствующие альдегиды или кетоны мольное соотношение олефин кислород должно составлять 2 1. С целью безопасности работают обычно с недостатком кислорода (соотношение олефин кислород от 2,5 1 до 4 1). [c.226]
Во избежание побочных реакций конденсации и хлорирования (образование хлор альдегида) предусматривается непрерывный отвод ацетальдегида из зоны реакции по мере образования. Выход ацетальдегида в зависимости от условий реакции и состава катализатора колеблется в пределах 84—98 % (масс.). [c.226]
Технология процесса. Существуют два варианта технологического оформления гомогенно-каталитического процесса — одностадийный (карбонилирование и окисление катализатора в одном аппарате) и двухстадийный (карбонилирование в одном аппарате, окисление металлического палладия — в другом). [c.226]
Раствор катализатора вызывает сильную коррозию большинства металлов. В связи с этим применяют реакторы, стенки которых футерованы титаном. [c.227]
Технологическая схема одностадийного процесса окисления этилена в ацетальдегид в присутствии хлорида палладия представлена на рис. 4.4. [c.227]
Смесь рециркулирующего газа со свежим этиленом при 90— 100 °С и 1 МПа подают в нижнюю часть реактора 1, заполненную катализаторным раствором. Барботируя через катализаторный раствор, газы растворяются (идет процесс карбонилирования), и в том месте по высоте реактора, где газ полностью поглощается, в реактор подается кислород. Реакционные газы вместе с увлеченным катализаторным раствором охлаждаются в холодильнике 2 и поступают в газосепаратор 3, где парогазовая смесь, содержащая ацетальдегид, отделяется от катализаторного раствора, возвращаемого в нижнюю часть реактора 1. Часть катализаторного раствора непрерывно отводят в аппарат 5, где происходит удаление накапливающихся нежелательных продуктов (продукты конденсации, оксалат меди и др.), вызывающих отложение шлама и дезактивацию катализаторного раствора, а также корректировка состава раствора путем подачи хлорида водорода и кислорода. [c.227]
Степень превращения этилена за проход 30—50 %. [c.228]
В двухстадийном варианте процесса (рис. 4.5) окисление этилена при 100— 120 °С и 0,78—1,32 МПа и окисление металлического палладия проводят раздельно. В этом случае в реактор 2, заполненный катализаторным раствором, вводят только этилен. Реакционные газы вместе с увлеченным раствором катализатора выводят из реактора сверху и направляют в отпарную колонну 3. При этом понижают давление, и весь ацетальдегид переходит в газовую фазу. Отработанный раствор катализатора из колонны 3 насосом перекачивают в регенератор 1, в который снизу подают воздух. Регенерированный раствор катализатора возвращается в реактор 2. Отходящие из отпарной колонны 3 пары ацетальдегида охлаждаются в холодильнике 4 и поступают сначала в колонну 5 для отделения от воды, а затем в колонну 6 для отделения растворенного в ацетальдегиде газа. Выход ацетальдегида на пропущенный этилен составляет 95%. Одновременно образуется 1—1,5% уксусной кислоты и 1—1,3 % хлорпроиз-водных. [c.228]
Основное различие двух вариантов процесса состоит в том, что степень превращения этилена за проход при двухстадийном варианте около 98 % и поэтому рециркуляция этилена не требуется. Отсюда вытекают менее жесткие требования к чистоте исходного этилена по сравнению с таковыми в одностадийном варианте, в котором из-за значительно более низкой конверсии этилена применяется его рециркуляция. При двухстадийном варианте не требуется таких строгих мер техники безопасности, как при одностадийном, так как этиленовый и воздушный потоки разделены. Преимуществом одностадийного процесса являются меньшие капитальные затраты. [c.228]


Вернуться к основной статье


© 2025 chem21.info Реклама на сайте