乙烯水合法制乙醇 乙烯水合制乙醇.doc

乙烯水合法制乙醇 乙烯水合制乙醇 三、乙烯水合制乙醇 乙醇早期由含淀粉类物质(大米、玉米、高粱、 薯类)发酵得到。生产1 t酒精,约需消耗3～4 t粮食。自1930年在美国最先实现由乙烯间接水合法(又称硫酸水合法)制乙醇的工业生产以来,又开发成功乙烯直接水合法制乙醇工艺。现在,世界上… 好的，不好的；收获，失去 --------大学生兼职，你的看法？ 目前，越来越多的大学生在学习的空余时间加入到兼职的队伍中，大学生兼职已经成为一种日益普遍的现象。不论是在假期还是在平时都有不少的大学生利用自己的业余时间来做兼职工作。兼职是当代大学生的… 化学与环境学院2012—2013学年第一学期期末考试试卷 《 化学史》试卷（A 卷） 专业 年级 班级 姓名 学号 一、判断题（对的打√，错的打×，每题1分，共1×10=10分） 1. 日本一共有六个人获得过诺贝尔化学奖。（ ） 2. 近代化学之父… 三、乙烯水合制乙醇 乙醇早期由含淀粉类物质(大米、玉米、高粱、 薯类)发酵得到。生产1 t酒精,约需消耗3～4 t粮食。自1930年在美国最先实现由乙烯间接水合法(又称硫酸水合法)制乙醇的工业生产以来,又开发成功乙烯直接水合法制乙醇工艺。现在,世界上主要采用直接水合法生产乙醇。 1.生产方法评述 (1)硫酸水合法 生产工艺分二步进行,第一步 是乙烯与硫酸反应生成烷基硫酸酯: ＣＨ２＝ＣＨ２＋Ｈ２ＳＯ４??ＣＨ３ＣＨ２ＳＯ ４Ｈ ＣＨ３ＣＨ２ＳＯ４Ｈ＋ＣＨ２＝ＣＨ２??（ＣＨ ３ＣＨ２）２ＳＯ４ 反应的工艺条件为:硫酸浓度94%～98%,反应温度 60～90,压力1.7～3.5MPa。 第二步是烷基硫酸酯水解生成乙醇: ＣＨ３ＣＨ２ＳＯ４Ｈ＋Ｈ２Ｏ??ＣＨ３ＣＨ２Ｏ Ｈ＋Ｈ２ＳＯ４ （ＣＨ３ＣＨ２）２ＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ２ＣＨ３ＣＨ２Ｏ Ｈ＋Ｈ２ＳＯ４ 水解用通直接蒸气加热实现,同时蒸出醇,但硫酸浓 度几乎被稀释至原来的一半,即50%左右。 因此,处理生成的大量稀硫酸就成为该工艺的一 大难题,把硫酸浓缩至70%～75%是比较容易的,再提 浓时有SO３烟雾产生,而且提纯的浓度愈高,SO３烟雾 愈多。为此需要采用特殊的蒸发器进行真空蒸发,费 用大、污染严重。到目前为止还没有找到既经济又不 产生污染的好方法。此外,硫酸水合法由于副反应多, 故原料消耗高,生产成本比直接水合法高20%。 (2)直接水合法 有气相法和液相法两种,但已 工业化的仅气相法一种。 反应的工艺条件为:反应温度250左右,压力 7.0MPa,H２Ｏ／Ｃ２Ｈ４(摩尔比)为0.61, 以磷酸硅 藻土为催化剂。在此工艺条件下,乙烯的单程转化率 在5%左右,选择性94%～95%,该工艺的优点是不存在 治理大量废酸问题,环境污染也比硫酸水合法小得多。缺点是转化率低,绝大多数乙烯需循环使用。 2.气相直接水合法工艺原理 (1)化学反应 主反应为: ＣＨ２＝ＣＨ２+H２Ｏ→ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ △Ｈ＝－４０ kJ/mol 副反应主要有生成二乙醚和乙醛的反应： ＣＨ２＝ＣＨ２＋ＨＣ３ＣＨ２ＯＨ→Ｃ２Ｈ５ ＯＣ２Ｈ５ ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ====ＣＨ３ＣＨＯ＋Ｈ ２ 此外,还有乙烯齐聚生成C8以下异构烷的反应,乙烯脱 氢缩合生成焦的反应等,实验研究表明,转化的乙烯 消耗于生成各种产物的分配比例大致为: 乙醇 94.5%(w) 乙醛 2%(w) 二乙醚 2.5%(w) 聚合物和其他醚类 1%(w) 乙烯气相直接水合是可逆的、摩尔数减少的放热反应,降低反应温度和提高反应压力,对反应是有利的。乙烯水合的平衡常数可由下式求得: 图5-4-03 乙烯气相水合反应的平衡转 化率与温度和压力的关系 （Ｈ２Ｏ／Ｃ２Ｈ４＝１１） lgKp= 2100 / T -6.195 平衡转化率与温度和压力的关系示于图5-4-03。由图5-4-03可见,即使压力升至14.7MPa,在300时乙烯的平衡转化率也只有22%左右,而此时已发生猛烈的乙烯聚合反应。目前工业上应用的催化剂(如磷酸/硅藻土)只能在250～300时才能发挥正常活性, 为防 止乙烯聚合,工业上采用的压力在7.0MPa左右,相应的平衡转化率在10%～20%,考虑到动力学因素,实际的转化率是很低的。 (2)反应机理 乙烯在磷酸/硅藻土催化剂上进行气相水合的反应机理可用下列图式表达。 这种在酸膜中进行的烯烃水合反应机理,经历5个步骤:a.乙烯分子和水分子从混合气体的气相中,扩散到被固相载体表面吸附的磷酸液膜上,且逐渐向液膜内部溶解;b.乙烯分子与酸性水所含的水合氢离子(Ｈ3Ｏ＋)中的质子形成π-络合物