Waker乙烯制乙醛工艺实用教案

1、制备(zhbi)方法 最早是用乙醇氧化法制乙醛此法要消耗大量粮食, 已不再(b zi)采用; 通过控制乙烯的氧化可以获得乙醛。目前最重要的乙醛合成法是Wacker法。利用PdCl2、CuCl2作催化剂，使空气和乙烯与水反应生成乙醛; 还有一种方法，就是在汞盐（如HgSO4）的催化下，乙炔和水化合，生成乙醛。这种方法生产的乙醛纯度高，但操作人员容易发生汞中毒。现在科学家们正在研究用非汞催化剂，并已取得初步成效。第1页/共10页第一页，共11页。Wacker法反应(fnyng)历程 工业上将烯烃氧化工业上将烯烃氧化(ynghu)(ynghu)和和PdPd、CuCu的氧化的氧化(ynghu)(yng

2、hu)合在一起为一步法合在一起为一步法将烯烃氧化将烯烃氧化(ynghu)(ynghu)和和Pd Pd 、CuCu的氧化的氧化(ynghu)(ynghu)分开在二个反应器中分别进行为二步法分开在二个反应器中分别进行为二步法第2页/共10页第二页，共11页。一步法瓦克氧化一步法瓦克氧化(ynghu)工工艺流程图艺流程图一步法瓦克氧化(ynghu)工艺第3页/共10页第三页，共11页。 乙烯和空气从反应塔的底部给料，然后反应物以气泡的形式向上移动。反应组分是一个两相系统。由于催化剂溶剂是酸性的，部分的乙烯和氧气气体被溶解。该反应是在混合反应物的沸点温度下进行的，因此，反应所产生的热量可以通过乙烯和水

3、的蒸发移除。 从反应器顶部离开的气体被冷却然后输送到气液分离器，在气液分离器中，催化剂被分离收回到反应塔中。而富含未被转化的乙烯的气相组分被冷却然后通过水刷洗以此(y c)来收集乙醛，其原因是乙醛易溶于水。剩余的气相给料到反应塔中，但是要移除其中的一部分为了防止惰性组分的积累，例如：N2、CO2。 乙醛的净化和浓缩通过两个阶段完成。第一阶段，比乙醛沸点更低的轻副产物通过萃取精馏的方法被移出，例如：氯代甲烷、氯代乙烷；在第二阶段，重组分（醋酸、有机组分和水等）被移除。同时，少量的HCl溶剂被加到反应塔中以补偿Cl损失。 在反应过程中，一部分的催化剂溶剂会发生一定程度的恶化，因此，要将一部分从分离

4、塔中出来的液相输送到再生塔中。 乙烯和氧气在一定比例情况下会发生爆炸。因此，乙烯的进料会超过这个限度，而这造成了乙烯的转化率仅仅只有30%。 第4页/共10页第四页，共11页。萃取(cuq)精馏 因为双重混合物中两组分的相对挥发度较低，一般的精馏方法很难分离(fnl)该混合物，而萃取精馏可以。第三种组分（萃取剂)加入到混合物中，它改变了两组分的相对挥发度；且萃取剂本身挥发度较低，不易蒸发。 萃取精馏一般用于芳香族和烷烃的分离，因为它们有相似的挥发度。例如：通过加入苯酚可以实现甲苯和异辛烷的分离，异辛烷可以在塔顶获得，而且甲苯和苯酚的分离相对来说较为(jio wi)容易。第5页/共10页第五页，

5、共11页。空气和乙烯(y x)二步法生产乙醛的工艺二步法瓦克氧化二步法瓦克氧化(ynghu)工艺流程图工艺流程图第6页/共10页第六页，共11页。 在二步法生产工艺中的乙烯和氧在不同的反应器中发生反应。在第一个反应器中，乙烯被转化，而这种转化是几乎完全的，没有可回收的乙烯产生。在第二反应器中，催化剂发生再氧化（Cu+Cu2+）。空气可以用来代替纯氧，由于从反应器出来的气相仅含有可被排放的惰性组分（N2），在一步法工艺中这些惰性组分将会在循环物料流中积累。 在工艺流程图中，乙烯的反应和催化剂氧化在两个独立的泡罩塔反应器中进行，乙烯和催化剂进入乙烯氧化反应器中。在上方的闪蒸器中有乙醛和水的蒸汽，乙

6、醛在粗醛塔中被浓缩(nn su)，而轻化合物和重化合物通过精馏被除去。 从粗醛塔底部被放出来的水一部分循环到闪蒸器中，用来维持催化剂浓度的恒定，另一部分水用来洗涤从催化剂氧化反应器和乙烯氧化反应器放出尾气中的乙醛。 催化剂溶液离开闪蒸器作为底部产品，并进入催化剂氧化反应器中，使Cu+被空气氧化。氧气的转化几乎是完全的，催化剂溶液在分离器底部离开并循环进入第一反应器中，一小部分的催化剂被送入再生器中。第7页/共10页第七页，共11页。两种工艺方法(fngf)的比较 一步法工艺中用的是纯氧，而二步法通常用空气。两种工艺方法中，乙醛的产量均为95%左右，而且成本几乎相同。两种工艺的建设材料费用是昂贵

7、的，由于催化剂溶液具有很强的腐蚀性。在一步法中具有优势，因为仅有反应器要求耐腐蚀，而在二步法中的两个反应器以及管路和泵均需要耐腐蚀，还有就是空气的使用要求有更大的独立设备，这就导致了两步法需要更多的投入(tur)。二步法的优势是以廉价的空气代替纯氧、对未转化的乙烯进行循环再利用，这就减少了操作和投资费用，另一个优点是二步法比较安全，因为乙烯和氧在两个反应器中反应，避免了混合爆炸的形成。因此，在很多反面都制约这工艺的选择，比如原料、能源、速率以及安全性的考虑，还有氧气的价格和实用性等等。第8页/共10页第八页，共11页。瓦克尔工艺(gngy)的缺点1、生成副产物 两种工艺均生成氯代烃、氯乙醛、和乙酸2、建设材料费用昂贵 酸性的催化剂具有强烈的腐蚀性，合适(hsh)的建设材料包括钛、耐酸陶瓷、钽3、废水排放 废水含有很难生物降解的有毒的氯代烃，虽然无氯催化剂已经被研究但未商业化尽管瓦克尔氧化工艺是一种选择性氧化烃类简单的方法，但是其不足(bz)限制了它的实用性第9页/共10页第九页，共11页。谢谢您的观看(gunkn)！第10页/共10页第十页，共11页。NoImage内容(nirng)总结制备方法。工业上将烯烃氧化和Pd、Cu的氧化合在一起为一步法。从反应器顶部离开的气体被冷却然后输送到气液分离器，在气液分离器中，催化剂被分离收回到反应