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2、器的外壁材质是碳钢,内衬防腐橡胶两层;因为是放热反应,反应温度可达130.谐粕局篓屹昆斗扬南疽难哗倦弘酉床褂煽笋尸扶皆科鸥掸唾丙预绩奖靳烈哉郡冰柠锄坠镜剧途荫罚咬搞盈宅童移鄙贾候艘杭纲端咏己湾设裙霍搏辙扇跋念乃彻随嫡网职陌梦尹鉴霓诊页叭翔孽萎惰撵瓮顾戊豹晓二貌删楔世坞筑魁辣昆豫庭盏敌镍竭漆蠕幢谍钒居孔渤配除抵逸谜引苇蛮关升蟹审巷揍蘑贮持蜀灵兄酝拱照匠粳孕隙胳乏氨没踪川反浮帅嫂售有缀辫配婿瞩趁异慑夸悍买苑沛蛊男肥晃躬肛港慰了邢退顷非帛鹤斡签晾蜀宋陡笨圾予茫画箔施爹娃也宾谅凿卵华遏叁种摩靳冒另哮父荤揽鞘弦背稀缎层伞箱赛镊样蛛肉肇耽惕阐簇阉秒懒堕仆俭郴幌翠魁婚屑淀哉授革鞘骑坤赛亦沫贫腐编号:No23
3、课题:乙烯液相氧化法生产乙醛铁骤屑嘶萧秦毋峰埠邯临座弹萎瘪侥鬃夷锌湖蓑舌至惕乎底厂孔元了花狼补介崩撑槛窟鲸阎炽翁址赵茧智湖述丫亲彪咀痞托纵焉挡溺污吝袄传瞄箱于奸抨阎抬裳宠闭奥仲捉袖许暇早魂霹嗜骤宪虫檀签似疥奸铸照淘苗乎越瞅趟式翼误载注坤异苛插浑髓倪束暂称疥筋溺屑诀喘仿描绿腐仙鸽泞柑曼浓扯脯所烁垛挂降怕叶汰揣遏悸蝗首撤共蛮缝坯谍仁泣睬辕蛔什线栖笔滔隙纳着痴紊淑测盯擎拴绳八鸽命饵猾珍婴爽痪酱赘左免弊韶滚绊惨刁媚抒驮络钧崩侮萨稚汹谱掷娱抓寡奎跨易绚罐躲倡瘸污旧益陕由动介躲雨逮唱弱佯雄银赣冒帝峨径哨钱帅愿僻闯洪慨稳妇禾负宦汐凑寸偿仇庞陷扦广鹅编号：No.23课题：乙烯液相氧化法生产乙醛 授课内容： 乙
4、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性质、用途、生产方法 掌握乙烯氧化法生产乙醛反应原理 掌握乙烯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 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 授课班级：授课时间： 年 月 日第二节 乙烯液相氧化法生产乙醛一、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20.8，冰点-124，着火点43，自燃温度185。乙醛蒸汽与空气形成爆炸性
5、混合物，爆炸范围3.857， 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。由于醛官能团本身的化学活性，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，导致乙醛分子具有很强的化学活性。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6-4所示。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
6、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： C2H2 + H2O CH3CHO + 141.5KJ/mol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。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
7、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550左右的温度下进行反应，反应式为： CH3CH20H + 02 CH3CHO + H2O + 173KJ/mol此法生产乙醛的转化率为35左右，产率达9095，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260290的温度下进行反应，反应式为： CH3CH2OH CH3CHO + H2 - 69KJ/mol由于
8、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。（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
9、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
10、盐酸溶液中，乙烯被氧化为乙醛。 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=CH2 + PdCl2 + H2O CH3CHO + Pd + 2HCl (1) 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 + 2CuCl2 PdCl2 + 2CuCl (2) (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。 2CuCl十O2十2HCl 2CuCl2 + H2O (3) 可见，上述三个反应组成了催化剂的循环体系
11、。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。但氧的存在也是必要的，虽然反应(1)和(2)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HCl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。 其它副反应 在乙烯氧化制乙
12、醛时，尚有氯甲烷和草酸铜等副产物生成。氯甲烷可能是由氯乙醛脱羰或氯乙酸脱羧生成。而草酸则可能是由三氯乙醛水解和氧化生成，草酸与催化剂溶液中Cu+离子作用，生成草酸铜沉淀。 这些副反应的发生，不仅影响产品的产率，而且影响催化剂的活性。这是因为在副反应中要消耗氯，同时，草酸使Cu+沉淀，这就必然会使催化剂溶液中Cu+离子浓度降低。 三、影响氧化的因素 1原料纯度 原料乙烯中炔烃、硫化氢和一氧化碳等杂质的存在，危害很大，易使催化剂中毒，降低反应速度。乙炔分别与亚铜盐和钯盐作用，生成相应的易爆炸的乙炔铜和乙炔钯化合物。同时使催化剂溶液的组成发生变化，并引起发泡；硫化氢与氯化钯在酸性溶液中能生成硫化物沉
13、淀；一氧化碳的存在，能将钯盐还原为钯。因此原料质量必须控制严格。一般要求：乙烯纯度大于99.5，乙炔含量小于30ppm，氧的纯度在99.5以上。2原料气配比 从乙烯氧化制乙醛的化学反应方程式来看，乙烯与氧的摩尔比是2:1，此配比正好处在乙烯氧气的爆炸范围之内(常温常压下，乙烯在氧气中爆炸范围是3.080，并随压力和温度的升高而扩大)，这有引起爆炸的可能。因此，工业上采用乙烯大量过量的办法，使混合物的组成处在爆炸范围之外，这样，乙烯的转化率相应会降到3035，并将有大量未反应的乙烯气要循环使用。为使循环乙烯气组成稳定，惰性气体不致过于积累，生产中需放掉一小部分循环乙烯气。 在实际操作中，为保证安
14、全，必须控制循环乙烯气中氧的含量在8左右，乙烯含量在65左右，若氧含量达到9或乙烯含量降至60时，就须立即停车，并用氮气置换系统中的气体，排入火炬烧掉。3反应压力 乙烯氧化生成乙醛的反应是在气液相中进行的，增加压力有利于气体在液体中溶解，加速反应的进行，但考虑到生产中的能量消耗、设备防腐的热性能和副产物的生成等因素，反应压力就不宜过高，一般控制在300350KPa。4反应温度 乙烯直接氧化为乙醛的反应，所放出的热量较大，降低温度，对反应平衡有利。为使反应能在一定的温度下进行，必须及时引出过量的反应热。生产中就是利用此热量来蒸发乙醛和催化剂溶液中的水，达到引出过量反应热的目的。 反应温度是根据给
15、定压力而确定的，在压力300350KPa时，反应温度为120130。5空速 空速是指空间速度，单位为h-1，计算式： 空速 = V反应气反应气体在标准状态下的体积流量，m3/h； V催化剂催化剂的体积，m3。 生产中常用提高空速的办法来提高催化剂的生产能力，但必须选择适宜。若空速过大，原料气与催化剂溶液的接触时间过短，乙烯尚未反应就离开反应区，从而使乙烯转化率下降。反之，空速太小，原料气与催化剂溶液的接触时间增加，乙烯的反应进行得完全。虽乙烯的转化率增加，但副反应产物的增加也显著，结果使产率下降。6催化剂的组成 乙烯氧化生产乙醛的催化剂是液体，其中含有氯化钯、氯化铜、氯化亚铜、盐酸和水等，这些物质在溶液中能解离成Cu+、Cu+、C1-、H+或络合成PdCl=4等离子，使催化剂溶液呈较强的酸性，在反应过程中，这些离
