化工工藝學-第四章-羰基化反應(yīng)

聊城大學(dàxué)2013級化工工藝學講義石油化工單元(dānyuán)工藝-姜松聊城大學化學化工學院Tel-mail：jiangsong006@163.com羰基化反應(yīng)精品資料概述(ɡàishù)概念：羰基(tānɡjī)化即羰基(tānɡjī)合成，指有CO參與的在過渡金屬絡(luò)合物（主要是羰基(tānɡjī)化合物）催化劑下，有機化合物分子中引入羰基(tānɡjī)。這個反應(yīng)被命名為羰基(tānɡjī)合成(Carbonylsynthesis)，也叫R?elen反應(yīng)。重要意義：工業(yè)上羰基(tānɡjī)化往往是碳一化學工業(yè)部門開發(fā)下游產(chǎn)品的一個重要手段。兩大類：不飽和化合物的羰化反應(yīng)和甲醇的羰化反應(yīng)。精品資料羰基(tānɡjī)合成反應(yīng)類型不飽和化合物的羰化反應(yīng)(fǎnyìng)①不飽和化合物的氫甲?；陔p鍵兩端的C原子上分別加上一個氫和一個甲?；?CHO)，故稱為氫甲?；磻?yīng)。②不飽和烴在水存在下的羰基化（與CO和H2O反應(yīng)）③不飽和烴在醇存在下的羰基化（與CO和醇反應(yīng)）在雙鍵或叁鍵兩端的C原子上分別加上一個氫和一個羧基，故又稱氫羧基化反應(yīng)。精品資料甲醇(jiǎchún)的羰化反應(yīng)①甲醇(jiǎchún)羰化合成醋酸②醋酸甲酯羰化合成醋酐③甲醇羰化合成甲酸④甲醇羰化氧化合成草酸或乙二醇精品資料羰基(tānɡjī)合成反應(yīng)的催化劑以過渡金屬(M)為中心原子的羰基(tānɡjī)氫化合物，可以被某種配體(L)所改性，一般形式為HxMy(CO)zLn引入的新配體為改性劑，改變配體便構(gòu)成了羰基合成催化劑的重要研究方向。工業(yè)上常采用羰基鈷催化劑和羰基銠催化劑。精品資料活性物種生產(chǎn)過程一氧化碳(yīyǎnghuàtàn)分壓HCo(CO)4，但HCo(CO)4不穩(wěn)定(wěndìng)，容易分解PCO低，羰基鈷會分解而析出鈷該催化劑缺點催化劑熱穩(wěn)定性差，容易析出鈷失活改變配位基或中心原子用金屬鈷粉或各類鈷鹽直接制備羰基鈷催化劑膦羰基鈷催化劑膦羰基銠催化劑精品資料膦羰基(tānɡjī)鈷催化劑以膦(PR3)、亞磷酸酯[P(OR)3]、胂(AsR3)、銻(SbR3)等作主配位基(各配位基中的R可以是烷基、芳基、環(huán)烷基、雜環(huán)基等)取代(qǔdài)HCo(CO)4中的CO基，使催化劑的穩(wěn)定性增加。特點：a.穩(wěn)定性增加，活性降低b.直鏈產(chǎn)物和選擇性增加c.加氫活性較高d.副產(chǎn)物少e.適應(yīng)性差改變配位基精品資料膦羰基(tānɡjī)銠催化劑改變(gǎibiàn)中心原子早期使用的羰基Rh催化劑，選擇性好，活性高，異構(gòu)化性能高目前的膦銠基催化劑抑制了異構(gòu)化活性，性質(zhì)穩(wěn)定，可在較低壓力下操作1952年席勒首次報道的羰基氫銠催化劑HRh(CO)4Rh4(CO)12HRh(CO)(PPh3)3精品資料催化劑HCo(CO)4HCo(CO)3P(n-C4H9)3HRh(CO)(PPh3)3溫度/℃140～180160～20090～110壓力/MPa20～305～101～2催化劑濃度/%0.1－1.00.60.01－0.1生成烷烴量低明顯低產(chǎn)物醛/醇醇/醛醛正/異比3～4：18～9∶112～15∶1三種氫甲酰化催化劑性能(xìngnéng)比較精品資料高速(ɡāosù)發(fā)展二戰(zhàn)期間，德國羰基化合成(héchéng)廠，C11~C18烯烴為原料生產(chǎn)洗滌劑用醇烯烴轉(zhuǎn)化成醇的工業(yè)生產(chǎn)中已使用了近70年，是羰基合成技術(shù)的起點。工業(yè)化起點1948年，美國Esso公司，基于魯爾技術(shù)，建成以庚烯為原料，年產(chǎn)2600t異辛醇羰基化合成裝置

廉價烯烴原料，及增塑劑用醇的需求量增加，促使了羰基合成的高速發(fā)展丙烯氫甲?；铣?丁)辛醇精品資料以丙烯為原料(yuánliào)用氫甲?；ㄉa(chǎn)(丁)辛醇，主要包括下列三個過程：①在過渡金屬羰基配合物催化劑存在下，丙烯(bǐnɡxī)氫甲?；铣啥∪?。②丁醛在堿存在下縮合為辛烯醛③辛烯醛加氫合成2-乙基己醇(辛醇)氫甲?；a(chǎn)丁醇：氫甲?；图託渚焚Y料溫度(wēndù)：90-110℃壓力：1.7-1.8MPa催化劑：膦羰基銠配合物[HRh(Co)x(PPh3)y]反應(yīng)(fǎnyìng)條件丙烯低壓法氫甲?；铣烧∪┕に嚵鞒叹焚Y料UCC/Davy/JMC法低壓碳基合成制丁醛流程圖1-丙烯凈化器;2-合成氣凈化器;3-羰基(tānɡjī)合成反應(yīng)器;4-霧沫分離器;5-冷凝器;6-分離器;7-催化劑處理裝置;8-汽提塔;9-異丁醛蒸餾塔;10-正丁醛蒸餾塔循環(huán)氣精品資料甲醇羰化反應(yīng)(fǎnyìng)合成醋酸1三氟化硼、磷酸等作Cat。反應(yīng)條件苛刻，50~70MPa250~350℃而且腐蝕嚴重，選擇性也低2鐵、鈷、鎳等金屬羰基化合物和鹵素為Cat。

20-45MPa，250-270℃4銠代替鈷作Cat，

3MPa，175℃，甲醇選擇性高達99%，實現(xiàn)了甲醇羰基化合成醋酸的工業(yè)化19世紀初1941年1960年3羰基鈷為Cat碘化物為助Cat、高溫、高壓，反應(yīng)條件苛刻腐蝕嚴重，未廣泛工業(yè)化1968年甲醇羰基化合成醋酸(cùsuān)的歷程精品資料低壓法甲醇羰化合成(héchéng)醋酸的化學反應(yīng)副反應(yīng)主反應(yīng)(fǎnyìng)可逆反應(yīng)，生成的乙酸甲酯和二甲醚循環(huán)，在低壓羰化條件下最后均可生成醋酸精品資料催化(cuīhuà)劑銠-碘催化(cuīhuà)體系可溶性銠配合(pèihé)物助催化劑-碘化物(HI、CH3I或I2)在反應(yīng)系統(tǒng)中可由Rh2O3和RhCl3等銠配合物與CO和碘化物作用得到羰化反應(yīng)催化劑活性物種CH3I的作用：其與銠配合物生成甲基-銠鍵，以促進CO生成酰基-銠鍵而少生成或不生成羰基銠HI是常用的碘化物精品資料反應(yīng)(fǎnyìng)部分醋酸(cùsuān)、水、碘甲烷、碘化氫含水醋酸輕組分回收部分精制部分催化劑水溶液碘甲烷碘化氫、水、醋酸形成的高沸物及少量催化劑丙酸、重組分甲醇低壓羰化合成醋酸流程示意圖1-反應(yīng)器;2-閃蒸罐；3-解吸塔；4-低壓吸收塔；5-高壓吸收塔；6-輕組分塔；7-脫水塔；8-重組分塔；9-廢酸汽提塔；10-分離塔低壓法甲醇羰化合成醋酸的工藝流程CO2H2CO碘甲烷精品資料甲醇(jiǎchú