Синтез зтилового спирта, этилбензола и алкилирование фенолов

Методы получения этилового спирта. Для прямой гидратации этилена в паровой фазе запишите основную и побочные реакции, укажите катализатор процесса, приведите механизм, запишите уравнение скорости накопления спирта. Обоснуйте выбор условий проведения процесса. Технологические особенности процесса и связанные с ними решения. Обоснуйте выбор типа и конструкции реактора.

Способы получения этилового спирта:

1. Брожение пищевого сырья (крахмалсодержащих и сахаристых веществ) – картофеля , хлебных злаков, отходов сахарных заводов.

Сначала идет осахаривание крахмала с образованием дисахарида – мальтозы, которая в процессе брожения гидролизуется в глюкозу.

2. Гидролиз древесины с последующим брожением. Для получения спирта древесину обрабатывают (гидролизуют) серной или соляной кислотой. При этом из целлюлозы образуется глюкоза

,

которая затем проходит стадию спиртового брожения.

3. Получение этанола из сульфитных щелоков – отходов целлюлозно-бумажного производства) - сульфитный спирт. Сульфитный щелок – жидкость, оставшаяся после обработки щепы раствором бисульфита Ca или Mg. Часть сухого вещества этих щелоков, представляющая собой сахара, способна сбраживаться в этиловый спирт.

4. Получение этилового спирта сернокислотной гидратацией. Концентрированная серная кислота способна реагировать с этиленом, образуя моно- и диалкилсульфат:

;

Эти эфиры при взаимодействии с водой превращаются в этиловый спирт, выделяя кислоту:

;

.

5. Получение этилового спирта прямой гидратации этилена, т.е. путем непосредственного гетерогенно-каталитического присоединения воды к этилену:

.

При прямой гидратации помимо основной протекают следующие побочные реакции:

Образование диэтилового эфира межмолекулярной дегидратацией этанола и алкилированием этанола этиленом;

образование изопропилового спирта при алкилировании пропилена, содержащегося в виде примеси в этилене;

образование ацетальдегида путем гидратации ацетилена (микропримесь в этиленовой фракции) и дегидрированием этанола;

образование кротонового альдегида конденсацией ацетальдегида;

образование уксусной кислоты окислением ацетальдегида;

образование этилацетата этерификацией уксусной кислоты этанолом;

образование полимеров этилена;

образование бутанола-2 при гидратации бутена-2 (продукт димеризации этилена).

В качестве катализатора используется фосфорная кислота, нанесенная на силикагель.

Механизм гидратации – карбкатионный:

протонирование олефина через промежуточное образование Пи- и сигма-комплексов,

присоединение молекулы воды с образованием иона алкоксония;

отщепление протона с образованием спирта.

При гидратации олефинов вода всегда находится в избытке, поэтому тормозящим влиянием спирта можно пренебречь:

.

Температура гидратации 280-3000С, что неблагоприятно для равновесия, однако на практике не найдено катализатора, который давал бы приемлемые выходы спирта при более низкой температуре. При данной температуре степень конверсии не доводят до равновесной (10-11%), а держат на уровне 4-5%, т.к. при приближении к равновесной степени конверсии снижается скорость реакции.

Реакции гидратации, идущей с уменьшением объема, благоприятствует повышенное давление, поэтому процесс ведут при давлении 80 атм, дальнейшее повышение давления нецелесообразно из-за близости области конденсации водяного пара и больших затрат по созданию давления.

Соотношение водяной пар : олефин поддерживается на уровне 0,5-0,7 : 1, хотя с позиций термодинамики рекомендуется использовать избыток водяного пара. Соотношение ограничено с одной стороны близостью области конденсации водяного пара, с другой – увеличением затрат на ректификацию разбавленного водно-спиртового конденсата.

Наличие инертного разбавителя равноценно снижению общего давления в системе и не выгодно в данном процессе. Однако из-за низкой конверсии этилена за проход его приходится рециркулировать, в результате в нем накапливаются инертные примеси, что по действию аналогично введению инертного разбавителя. Поэтому для выведения инертов из системы часть рециклового этилена необходимо отдувать.

Технологические особенности процесса и связанные с ними решения:

Малая степень конверсии этилена за проход – большие рецикловые потоки; необходимость отдувать инерты; необходимость использования высокочистого исходного этилена; с другой стороны - возможность использования адиабатического реактора простой конструкции;

Высокое давление – использование аппаратуры для создания давления и толстостенного реакционного аппарата;

Высококоррозионная среда – необходимость защищать реактор футеровкой;

Унос фосфорной кислоты с поверхности катализатора – необходимость ее нейтрализации и отделения солей; возможность подпитки катализатора свежей фосфорной кислотой;

Высокая температура реакции и использование пара высоких параметров - необходимость утилизации большого количества тепла; значительное количество теплообменной аппаратуры

В данном процессе можно использовать адиабатический реактор простой конструкции, футерованный изнутри медными листами для защиты от коррозии. Из-за высокого рабочего давления, реактор должен быть толстостенным. Катализатор насыпается на опорный перфориров

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать