乙烯液相氧化法生产乙醛.
实际上这个反应分三步进行:
(1)乙烯的羰化。乙烯在氯化钯水溶液中氧化为乙醛并析出金属钯。
CH2=CH+PdCl2+H2OtCH3CHO+Pd+2HCl⑴
在此反应中,产物乙醛分子中氧是由水分子提供的。
(2)金属钯的氧化。反应(1)析出的金属钯被氯化铜氧化为氯化钯,而氯化铜被还原为氯
化亚铜。
Pd+2CuCl2tPdCl2+2CuCl(2)
便宜,成本低及乙醛收率高,副反应少等优点,目前被认为是生产乙醛最经济的方法,世界
上约有70%的乙醛是采用此法来进行生产的,但在乙烯液相氧化法中需采用氯化钯、氯化 铜的盐酸溶液作催化剂,对设备的腐蚀极为严重,需用贵金属钛等特殊材料。 为避免此缺点,
又研究了乙烯气相氧化生产乙醛的新方法,即将氧化钯载在氧化铝、硅酸铝、沸石等载体上
此法技术成熟,并可得到纯度高、产率高的乙醛, 但是当所用乙炔来自电石时,则需消
耗大量的电力,同时它所使用的催化剂中含有硫酸, 催化剂再生时需用硝酸, 设备的腐蚀严 重。催化剂中还含有汞, 在生产过程中易挥发,严重影响工人的身体健康。 所以此法逐步被 淘汰。
格氏试剂
仲醇
加成
氢議醸
轻基丙睛f溶剂、丙晞酸酯
2
此法生产乙醛的转化率为35%左右,产率达90〜95%,在此反应中易生成一些深度的 氧化产物而消耗一部分乙醇。
乙醇脱氢法是以铜或以铬活化的铜作催化剂,在260〜290C的温度下进行反应,反应
式为:
CH3CHOHtCH3CHO+H.-69KJ/mol
由于反应温度较低, 不易生成深度氧化物, 所生成的乙醛也不易分解,并副产高纯度氢
乙醛与水、乙醇、乙醚及其它多种有机液体能以任何比例混和。乙醛蒸汽对人的眼鼻、呼吸 器官有刺激作用,对中枢神经系统有麻醉作用,形成慢中毒,表现为体重减轻、贫血、神志 恍惚、听觉错乱等症状。
乙醛分子内具有醛官能团,能够发生醛类所能进行的全部化学反应。
的化学活性,再加上与醛基相邻甲基上的氢原子受到羰基的影响而活化, 很强的化学活性。
进行气固相反应来合成乙醛,已实现工业化,并寻找非钯催化剂。
二、生产原理
1.主、副反应
在一定的条件下,将乙烯和氧(或空气)通入氯化钯和氯化铜的盐酸溶液中,乙烯被氧化
为乙醛。
CF2=CF2+ 1 02PdCl2-CuCl2-HCl水溶液CH3CHO+243.68KJ/mol
2120-130°C,300-350KPa
思考与练习:
•乙烯氧化法生产乙醛反应催化剂组成和特点
•影响乙烯氧化法生产乙醛反应过程的主要因素
•乙烯氧化法生产乙醛工艺流程的构成
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第二节
、概述
1•乙醛性质和用途
乙醛是无色透明、易挥发的液体,具有辛辣的刺激性气味。沸点20.8C,冰点-124C,
着火点43C,自燃温度185C。乙醛蒸汽与空气形成爆炸性混合物,爆炸范围3.8〜57%,
(3)烃类氧化法以丙烷或丁烷等饱和烃类为原料,催化或非催化气相氧化,能制
得含有甲醛、乙醛、醇、酸、酮、酯等复杂有机含氧化合物。由于各种产物的生成量均较大,
它们的沸点较接近,分离困难,回收不易,还有较大的设备腐蚀问题,所以,该法一般采用 不多。
(4)乙烯直接氧化法乙烯液相氧化法是二十世纪六十年代的新工艺。它具有原料
(3)氯化亚铜的氧化。反应(2)生成的氯化亚铜在盐酸溶液中迅速被空气氧化为氯化铜。
1
2CuCl十一O2十2HClt2CuCl2+H2O(3)
2
可见,上述三个反应组成了催化剂的循环体系。这里PdCl2是催化剂,CuCl2是氧化剂,
也可视为间接催化剂,因为没有CuCl2的存在,就不能完成此催化过程。但氧的存在也是必
气,因而,用脱氢法比用氧化法更为优越。
工业上也有将氧化法和脱氢法结合起来的工艺,即只提供不足量的空气作氧化剂,氧化
反应释放的热量正好为脱氢反应所吸收,解决了热量的供应和消散问题。
用乙醇为原料来生产乙醛,还需注意原料乙醇的来源, 如乙醇由粮食发酵而得, 显然是
不合理的;如果由乙烯水合而得,就比较经济合理。现在,乙醇法已经成为石油化工中生产 乙醛的重要方法。
要的,虽然反应 ⑴和⑵不需要氧,而反应(3)须将还原生成的CuCl再氧化为CuCl2,以保
持催化剂溶液中有一定浓度的CuCl2。
由于在钯盐催化下, 氧不直接与乙烯氧化,使得乙烯氧化反应具有良好的选择性。但如
果条件控制不当,也将有下列副反应发生。
平行副反应 乙烯与HCI反应生成氯乙烷副产物。
串连副反应 主要是氯化、氧化和缩合等反应。产物乙醛的氧氯化反应,可生成氯代 醛;醛进一步氧化,生成相应的酸;醛缩合可制得不饱和醛和树脂状物质等。
乙醛没有单独的用途,在工业上大量用于合成多种有机产品,如图 从图中可见,乙醛在有机化工生产中显然是很重要的一种产品。
2•工业生产方法
目前工业上生产乙醛的方法主要有四种:乙炔水合法、乙醇氧化或脱氢法、烷烃氧化法 及乙烯直接氧化法。
(1)乙炔水合法乙炔在硫酸汞催化剂的作用下,液相水合生产乙醛的方法早在
1916年就实现了工业化,它的反应方程式为:
编号:No.23课题:乙烯液相氧化法生产乙醛
授课内容:
•乙烯氧化法生产乙醛反应原理
•乙烯氧化法生产乙醛工艺流程
知识目标:
•了解乙醛物理及化学氧化法生产乙醛工艺流程
能力目标:
•分析影响反应过程的主要因素
•分析和判断主副反应程度对反应产物分布的影响
其它副反应在乙烯氧化制乙醛时,尚有氯甲烷和草酸铜等副产物生成。 氯甲烷可能
氧化一醋酸一瘠剂
醋酹一乙酰剂、醋酹纤维
还原
一乙醇"溶剂反合成原料
缩合
月一轻基丁醛
缩聚
酚醛树脂〜涂料、粘合剂、酚醛塑料
苯酚
图6-4以乙醛为基础的合成
由于石油和天然气制乙炔技术得到了很大的发展,目前乙炔水合法仍是重要的一种工业
生产路线。为了避免汞催化剂的毒害和设备的腐蚀,已经对非汞催化剂进行了许多研究,出
现了乙炔气相水合工艺,即乙炔气在非汞型的固体催化剂上用水蒸汽进行直接水合。研究用
过的催化剂很多,主要是磷酸盐,如:磷酸镉钙和磷酸铜钙,并已实现了工业化。
(2)乙醇氧化或脱氢法乙醇氧化法是用银或铜作催化剂,在550C左右的温度下
进行反应,反应式为:
1
CH3CH0H+-02tCHsCHO+fO+173KJ/mol