Ацетальдегид. Доклад. Ацетальдегид органическое соединение класса альдегидов с химической формулой ch3cho, является альдегидом этанола и уксусной кислоты
 Скачать 17.11 Kb.
|
|
Ацетальдегид — органическое соединение класса альдегидов с химической формулой CH3-CHO, является альдегидом этанола и уксусной кислоты. Это один из наиболее важных альдегидов, широко встречающийся в природе и производится в больших количествах индустриально. Ацетальдегид встречается в кофе, в спелых фруктах, хлебе, и синтезируется растениями как результат их метаболизма. Ацетальдегид широко используется в химической промышленности в качестве полупродукта: из него получают уксусную кислоту, уксусный ангидрид, винилацетат, н-бутиральдегид, этилацетат, пиридины, пентаэритритол, бутанол и 2-этилгексанол, на долю которых расходуется 95 % производимого ацетальдегида. Однако в последние годы структура его потребления меняется, так как большую часть бутанола и 2-этилгексанола получают на базе оксосинтеза, а уксусную кислоту — преимущественно карбонилированием метанола. Например, в Европе и Северной Америке в настоящее время производство уксусной кислоты окислением ацетальдегида прекращено. Тем не менее ацетальдегид по-прежнему является многотоннажным продуктом органического синтеза. Рассмотреть производство ацетальдегида интересно еще и потому, что его получают в промышленности разными методами. Причем разная технология отражает разные принципы создания безотходных производств. Применение ацетальдегида Ацетальдегид – это один из важнейших многотоннажных продуктов переработки ацетилена и этилена и применяется в широких масштабах в промышленности органического синтеза. Важнейшие направления использования ацетальдегида: окисление в уксусную кислоту и уксусный ангидрид; получение циангидрина с последующей пеработкой его в акрилонитрил, эфиры акриловой кислоты, молочную кислоту; альдольная конденсация и переработка альдоля в бутандиол-1, 3 и бутадиен-1, 3, н-бутанол, кротоновый альдегид; конденсация с аммиаком с образованием гомологов пиридина и винилпиридинов; конденсация с формальдегидом до пентаэритрита. В настоящее время на производство уксусной кислоты и ее ангидрида, этилацетата и 2 -этилгексанола расходуется в мире 95%, а в нашей стране 75% всего производимого ацетальдегида. В последнее время большое распространение получил способ получения ацетальдегида на базе этилена. Образование ацетальдегида при взаимодействии этилена с водным раствором хлорида палладия (PdCl2) впервые было описано еще в 1894 г. При взаимодействии палладиевого комплекса с водой происходит окисление активированного олефина с образованием ацетальдегида и выделением Pd и НС1. Непрерывный процесс получения ацетальдегида, в котором восстановление металлического Pd совмещается с его непрерывным окислением кислородом воздуха, был предложен в 1959 г. Этот процесс может протекать в одну стадию (в одном аппарате происходит как окисление этилена, так и восстанавливающегося при этом Pd) или в две стадии: окисление (карбонилирование) олефина через стадию образования активного комплекса и восстановление Pd протекает в одном аппарате, а окисление металлического Pd — в другом. Выход ацетальдегида в зависимости от условий проведения реакций и состава катализатора колеблется в пределах 84-98 %. При этом в качестве побочных продуктов образуются уксусная и муравьиная кислоты, хлорсодержащие вещества (метилхлорид, этилхлорид, хлорацетальдегид), кротоновый альдегид, диоксид углерода и др. Процесс прямого окисления этилена в ацетальдегид может осуществляться как с использованием жидкого катализаторного раствора (гомогенно-каталитический процесс), так и на твердом катализаторе (гетерогенно-каталитический процесс). Гетерогенный процесс может проводиться на катализаторе, представляющем смесь хлоридов Pd и Си на носителе (оксид алюминия, силикагель, пемза, активный уголь). Гетерогенно-каталитический процесс может осуществляться как на катализаторе с неподвижным слоем (в трубчатом аппарате и в колонном аппарате с катализатором на полках), так и на катализаторе в псевдоожиженном состоянии. В двухстадийном процессе окисление этилена катализаторным раствором и регенерацию последнего воздухом проводят в разных аппаратах. Реакционными аппаратами в данном случае являются барботажные колонны, которые с целью интенсификации массопереноса иногда заполняют насадкой. Из-за сильнокоррозионной катализаторной среды колонны выполняют из титана или других кислотостойких материалов. Парофазный процесс прямого окисления этилена может быть только одностадийным, причем так же, как и в случае парофазного процесса, на основе ацетилена он может быть осуществлен в колонном аппарате. Этот метод лишен таких недостатков, как коррозия и использование рециклов по катализаторному раствору, но ему присущи недостатки, связанные с отводом тепла. Технология производства ацетальдегида окислением этилена является одностадийной (в двухреакторном варианте вторая стадия — регенерация катализаторного раствора), непрерывной и базируется на дешевом и доступном сырье (этилен, технический кислород или воздух). Производство имеет высокую эффективность, обеспечивая выход ацетальдегида по этилену на уровне 92-95%. Конверсии за один проход для двух вариантов реализованных в промышленном масштабе отличаются. Так, если для однореакторного варианта характерна конверсия этилена за один проход 30-50%, то для двухреакторного–100%. Казалось бы, что второй вариант предпочтительнее. Однако высокие конверсии достигаются за счет двух (вместо одного) дорогостоящих реакторов. Кроме того, двухреакторный вариант требует обеспечения циркуляции каталитического раствора между реакционными аппаратами, а следовательно, капитальных затрат на коррозионностойкие насосные устройства, трубопроводы, запорную аппаратуру и т.п. С другой стороны, в однореакторном варианте используется более дорогой окислитель — технический кислород. Все это в совокупности приводит к конкурентоспособности двух рассмотренных технических решений. В рамках технологии окисления этилена в ацетальдегид используют принцип рециркуляции. В целом, в обоих случаях использование рециклов направлено на полное использование исходного сырья. Процесс Wacker или Hoechst-Wacker процесс относится к окислению этилена до ацетальдегида в присутствии палладия хлорида (II), в качестве катализатора. Эта химическая реакция была одной из первых гомогенного катализа с organopalladium химии применяется в промышленном масштабе. Два маршрута коммерциализуется для производства ацетальдегида: процесса одностадийного и двухстадийного. В одностадийном процессе этилен и кислород пропускают прямотоком в реакционной башне при температуре около 130°С и 400 кПа. Катализатор представляет собой водный раствор PdCl2 и CuCl2. Ацетальдегид очищают с помощью экстрактивной перегонки с последующей фракционной перегонкой. Добывающая дистилляция с водой удаляет свет концов, имеющим более низкие точки кипения, чем ацетальдегид (хлорметан, хлорэтан и углекислый газа) в верхней части, в то время как вода и высококипящие побочные продукты, такие как уксусная кислота, кротональдегид или хлорированные ацетальдегиды, отбирают вместе с ацетальдегидом внизу. Из - за коррозионную природу катализатора, реактор выстлан кислотостойким керамическим материалом и трубки выполнены из титана. В двухстадийном процессе, реакция и окисление проводят отдельно в трубчатых реакторах. В отличие от процесса одностадийного, воздух может быть использован вместо кислорода. Этилен пропускают через реактор вместе с катализатором при 105-110°С и 900-1000 кПа. Катализатор раствор, содержащий ацетальдегид отделяют флэш - дистилляции. Катализатор окисляется в реакторе окисления при 1000 кПа с использованием воздуха в качестве окислительной среды. Окисленный раствор катализатора отделяют и отправлены обратно в реактор. Кислород из воздуха используется полностью и отработанный воздух циркулирует в качестве инертного газа. Ацетальдегид – смесь воды и пара preconcentrated до 60-90% ацетальдегида путем использования теплоты реакции и выгружают вода возвращается во флэш - башни, чтобы поддерживать концентрацию катализатора. Двухступенчатый перегонки неочищенного ацетальдегида следующим образом. На первом этапе, низкокипящие вещества, такие как хлорметан, хлорэтан и диоксид углерода, отделяют. На втором этапе, водой и более высокой температурой кипения побочных продуктов, таких как хлорированные ацетальдегидов и уксусной кислоты, удал ют и ацетальдегид получают в чистом виде накладных расходов. Из - за коррозионную природу катализатора, то оборудование в контакте с ним облицованы титаном. В обоих одно- и двухступенчатых процессов выход ацетальдегида составляет около 95%, а затраты на производство практически одинаковы. |