Waker乙烯制乙醛工藝實(shí)用教案

1、制備(zhbi)方法 最早是用乙醇氧化法制乙醛此法要消耗大量糧食, 已不再(b zi)采用; 通過控制乙烯的氧化可以獲得乙醛。目前最重要的乙醛合成法是Wacker法。利用PdCl2、CuCl2作催化劑，使空氣和乙烯與水反應(yīng)生成乙醛; 還有一種方法，就是在汞鹽（如HgSO4）的催化下，乙炔和水化合，生成乙醛。這種方法生產(chǎn)的乙醛純度高，但操作人員容易發(fā)生汞中毒?，F(xiàn)在科學(xué)家們正在研究用非汞催化劑，并已取得初步成效。第1頁/共10頁第一頁，共11頁。Wacker法反應(yīng)(fnyng)歷程 工業(yè)上將烯烴氧化工業(yè)上將烯烴氧化(ynghu)(ynghu)和和PdPd、CuCu的氧化的氧化(ynghu)(yng

2、hu)合在一起為一步法合在一起為一步法將烯烴氧化將烯烴氧化(ynghu)(ynghu)和和Pd Pd 、CuCu的氧化的氧化(ynghu)(ynghu)分開在二個(gè)反應(yīng)器中分別進(jìn)行為二步法分開在二個(gè)反應(yīng)器中分別進(jìn)行為二步法第2頁/共10頁第二頁，共11頁。一步法瓦克氧化一步法瓦克氧化(ynghu)工工藝流程圖藝流程圖一步法瓦克氧化(ynghu)工藝第3頁/共10頁第三頁，共11頁。 乙烯和空氣從反應(yīng)塔的底部給料，然后反應(yīng)物以氣泡的形式向上移動。反應(yīng)組分是一個(gè)兩相系統(tǒng)。由于催化劑溶劑是酸性的，部分的乙烯和氧氣氣體被溶解。該反應(yīng)是在混合反應(yīng)物的沸點(diǎn)溫度下進(jìn)行的，因此，反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量可以通過乙烯和水

3、的蒸發(fā)移除。 從反應(yīng)器頂部離開的氣體被冷卻然后輸送到氣液分離器，在氣液分離器中，催化劑被分離收回到反應(yīng)塔中。而富含未被轉(zhuǎn)化的乙烯的氣相組分被冷卻然后通過水刷洗以此(y c)來收集乙醛，其原因是乙醛易溶于水。剩余的氣相給料到反應(yīng)塔中，但是要移除其中的一部分為了防止惰性組分的積累，例如：N2、CO2。 乙醛的凈化和濃縮通過兩個(gè)階段完成。第一階段，比乙醛沸點(diǎn)更低的輕副產(chǎn)物通過萃取精餾的方法被移出，例如：氯代甲烷、氯代乙烷；在第二階段，重組分（醋酸、有機(jī)組分和水等）被移除。同時(shí)，少量的HCl溶劑被加到反應(yīng)塔中以補(bǔ)償Cl損失。 在反應(yīng)過程中，一部分的催化劑溶劑會發(fā)生一定程度的惡化，因此，要將一部分從分離

4、塔中出來的液相輸送到再生塔中。 乙烯和氧氣在一定比例情況下會發(fā)生爆炸。因此，乙烯的進(jìn)料會超過這個(gè)限度，而這造成了乙烯的轉(zhuǎn)化率僅僅只有30%。 第4頁/共10頁第四頁，共11頁。萃取(cuq)精餾 因?yàn)殡p重混合物中兩組分的相對揮發(fā)度較低，一般的精餾方法很難分離(fnl)該混合物，而萃取精餾可以。第三種組分（萃取劑)加入到混合物中，它改變了兩組分的相對揮發(fā)度；且萃取劑本身揮發(fā)度較低，不易蒸發(fā)。 萃取精餾一般用于芳香族和烷烴的分離，因?yàn)樗鼈冇邢嗨频膿]發(fā)度。例如：通過加入苯酚可以實(shí)現(xiàn)甲苯和異辛烷的分離，異辛烷可以在塔頂獲得，而且甲苯和苯酚的分離相對來說較為(jio wi)容易。第5頁/共10頁第五頁，

5、共11頁?？諝夂鸵蚁?y x)二步法生產(chǎn)乙醛的工藝二步法瓦克氧化二步法瓦克氧化(ynghu)工藝流程圖工藝流程圖第6頁/共10頁第六頁，共11頁。 在二步法生產(chǎn)工藝中的乙烯和氧在不同的反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)。在第一個(gè)反應(yīng)器中，乙烯被轉(zhuǎn)化，而這種轉(zhuǎn)化是幾乎完全的，沒有可回收的乙烯產(chǎn)生。在第二反應(yīng)器中，催化劑發(fā)生再氧化（Cu+Cu2+）?？諝饪梢杂脕泶婕冄酰捎趶姆磻?yīng)器出來的氣相僅含有可被排放的惰性組分（N2），在一步法工藝中這些惰性組分將會在循環(huán)物料流中積累。 在工藝流程圖中，乙烯的反應(yīng)和催化劑氧化在兩個(gè)獨(dú)立的泡罩塔反應(yīng)器中進(jìn)行，乙烯和催化劑進(jìn)入乙烯氧化反應(yīng)器中。在上方的閃蒸器中有乙醛和水的蒸汽，乙

6、醛在粗醛塔中被濃縮(nn su)，而輕化合物和重化合物通過精餾被除去。 從粗醛塔底部被放出來的水一部分循環(huán)到閃蒸器中，用來維持催化劑濃度的恒定，另一部分水用來洗滌從催化劑氧化反應(yīng)器和乙烯氧化反應(yīng)器放出尾氣中的乙醛。 催化劑溶液離開閃蒸器作為底部產(chǎn)品，并進(jìn)入催化劑氧化反應(yīng)器中，使Cu+被空氣氧化。氧氣的轉(zhuǎn)化幾乎是完全的，催化劑溶液在分離器底部離開并循環(huán)進(jìn)入第一反應(yīng)器中，一小部分的催化劑被送入再生器中。第7頁/共10頁第七頁，共11頁。兩種工藝方法(fngf)的比較 一步法工藝中用的是純氧，而二步法通常用空氣。兩種工藝方法中，乙醛的產(chǎn)量均為95%左右，而且成本幾乎相同。兩種工藝的建設(shè)材料費(fèi)用是昂貴

7、的，由于催化劑溶液具有很強(qiáng)的腐蝕性。在一步法中具有優(yōu)勢，因?yàn)閮H有反應(yīng)器要求耐腐蝕，而在二步法中的兩個(gè)反應(yīng)器以及管路和泵均需要耐腐蝕，還有就是空氣的使用要求有更大的獨(dú)立設(shè)備，這就導(dǎo)致了兩步法需要更多的投入(tur)。二步法的優(yōu)勢是以廉價(jià)的空氣代替純氧、對未轉(zhuǎn)化的乙烯進(jìn)行循環(huán)再利用，這就減少了操作和投資費(fèi)用，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是二步法比較安全，因?yàn)橐蚁┖脱踉趦蓚€(gè)反應(yīng)器中反應(yīng)，避免了混合爆炸的形成。因此，在很多反面都制約這工藝的選擇，比如原料、能源、速率以及安全性的考慮，還有氧氣的價(jià)格和實(shí)用性等等。第8頁/共10頁第八頁，共11頁。瓦克爾工藝(gngy)的缺點(diǎn)1、生成副產(chǎn)物 兩種工藝均生成氯代烴、氯乙醛、和乙酸2、建設(shè)材料費(fèi)用昂貴 酸性的催化劑具有強(qiáng)烈的腐蝕性，合適(hsh)的建設(shè)材料包括鈦、耐酸陶瓷、鉭3、廢水排放 廢水含有很難生物降解的有毒的氯代烴，雖然無氯催化劑已經(jīng)被研究但未商業(yè)化盡管瓦克爾氧化工藝是一種選擇性氧化烴類簡單的方法，但是其不足(bz)限制了它的實(shí)用性第9頁/共10頁第九頁，共11頁。謝謝您的觀看(gunkn)！第10頁/共10頁第十頁，共11頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)制備方法。工業(yè)上將烯烴氧化和Pd、Cu的氧化合在一起為一步法。從反應(yīng)器頂部離開的氣體被冷卻然后輸送到氣液分離器，在氣液分離器中，催化劑被分離收回到反應(yīng)