Гидратация углеводородов

Процессы гидрирования

Дегидрирование углеводородов

При дегидрировании происходит разрыв связи между
атомами углерода и водорода в молекуле углеводорода и отщепление
водорода от молекулы органического соединения. Обычно этот процесс
проходит при высокой температуре. Но при такой температуре воз­можно размыкание связи между двумя атомами углерода, т. е. расщепление углеводорода (крекинг). Чтобы провести преимущественно дегид­рирование углеводорода, а не его крекинг, применяют ряд технологических приемов: повышают температуру, снижают давление, под­бирают определенное время пребывания реагентов в реакторе, вводят селективные катализаторы. Катализаторы не могут полностью подавить реакции расщепления углеводородов, но зато они во много раз повышают скорость реакции дегидрирования. Это позволяет провести процесс дегидрирования за столь короткое время, что реакция расщепления не успевает пройти.

Многие производства основного органического синтеза основаны на процессе гидрирования. Гидрирование — присоединение водорода к углеродсодержащим веществам с выделением или без выде­ления воды. Реакции гидрирования экзотермические, идут только в присутствии катализаторов и часто при значительном давлении водорода.

Из процессов гидрирования особенно большое значение имеет взаи­модействие окиси углерода с водородом. Окись углерода с водородом может давать различные соединения: метиловый спирт, муравьиный альдегид, углеводороды и др. в зависимости от условий проведения процесса. При гидрировании окиси углерода широко применяют ката­лизаторы, обладающие избирательными свойствами, т.е. ускоряю­щие одну из возможных реакций между окисью углерода и водоро­дом. В качестве катализаторов используют металлы: железо, никель, кобальт, медь и окислы магния, алюминия, тория и др. Подбирая определенные катализаторы, температуру, давление, объемное соот­ношение между окисью углерода и водородом, можно направить реак­цию по желательному пути и получить тот или иной продукт.

При гидратации непредельных углеводородов (взаимодей­ствии воды с олефинами в присутствии катализаторов) образуются одноатомные спирты.

Получение этилового спирта. Этиловый спирт С₂Н₅ОН кипит при температуре 78,3° С, плотность 0,789 г/см³ (при 20° С). Этиловый спирт — важнейший из органических продуктов, вырабатывается в больших количествах. Его применяют для получения бутадиена, идущего на производство синтетического каучука, а также в качестве растворителя и сырья во многих отраслях народного хозяйства: фар­мацевтической, парфюмерной, лакокрасочной, пищевой промышленностях, в производстве хлороформа, диэтилового эфира, этилацетата, взрывчатых веществ, синтетического волокна и других продуктов органического синтеза.

Раньше этиловый спирт получали только биохимическим спосо­бом — путем сбраживания при помощи микроорганизмов различных сахаристых веществ, содержащихся в пищевом сырье — картофеле и зерне. При этом приходилось расходовать значительные количества ценных пищевых продуктов. Большое народнохозяйственное значе­ние приобрели способы получения этилового спирта из непищевого сырья и особенно производство синтетического этилового спирта гидратацией этилена.

Присоединение воды к этилену осуществляется двумя методами -прямым и косвенным.

Косвенная гидратация осуществляется в две стадии с участием серной кислоты и образованием промежуточных продуктов.

П р я м а я гидратация этилена — более совершенный про- цесс, при котором происходит непосредственное присоединение воды к этилену в присутствии катализатора. Гидратация проводится в паровой и жидкой фазах по реакции:

СН₂=СН₂ + Н₂О ↔ СН₃—СН₂—ОН + Q

Согласно принципу Ле-Шателье, выход спирта увеличивается при понижении температуры и повышении давления. Однако для увеличения скорости реакции ее проводят при температуре 280—300°С. Процесс ведут под давлением 70 атм в присутствии катализатора.

В парофазном процессе применяют в качестве катализатора фосфор­ную кислоту, нанесенную на силикагель или синтетический алюмо­силикат. Для смещения равновесия реакции в сторону образования этилового спирта в исходной смеси этилена и водяного пара берут небольшой избыток водяного пара.

Дата добавления: 2014-01-04