乙醛生产制备工艺流程PPT课件.ppt

第七小组 高飞雄 罗阳 王权新 姚萍 陈蕾 1 乙醛 乙醛 又称醋醛 属醛类 是一种具有分子式CH3CHO或MeCHO的有机化合物 由于在大自然当中存在广泛以及工业上的大规模生产 乙醛被认为是醛类当中最重要的化合物之一 乙醛可存在于咖啡 面包 成熟的水果中 它还可以通过植物作为代谢产物而生成 乙醛还可通过乙醇的氧化获得并被认为是宿醉的成因 乙醛常温下为液态 无色 可燃 有刺鼻的气味 其熔点为 123 5 C 沸点为20 2 C 可以被还原为乙醇 也可以被氧化成乙酸 2 碳二系列典型产品 碳二通常是指含有两个碳原子的化合物 如乙烷 乙烯 乙炔 乙醇 乙醛 乙酸等 这些化合物都可作为化工原料 其中以乙烯的产量居首位 乙烯具有不饱和的双键 反应活性高 且成本低 纯度高 易于加工利用 是有机化工中最重要的基本原料 消耗乙烯量最大的是聚乙烯生产 其次为环氧乙烷 乙苯 乙醛等 3 理化特性 主要成分 纯品外观与性状 无色液体 有强烈的刺激臭味 易挥发 所含官能团 醛基 CHO 熔点 121沸点 20 8相对密度 水 1 0 78相对蒸气密度 空气 1 1 52饱和蒸气压 kPa 98 64 20 燃烧热 kJ mol 279 0kcal mol临界温度 188溶解性 能跟水 乙醇 乙醚 氯仿等互溶 4 乙烯络合催化氧化生产乙醛 乙醛是易挥发 易燃 有辛辣味的液体 有毒 乙醛分子中具有羰基 反应能力很强 容易发生氧化 缩合 环化 聚合及许多类型的加成反应 它主要用于生产醋酸及其衍生物 广泛应用于纺织 医药 化纤 染料和食品等工业 历史上乙醛生产主要通过乙炔水合法 乙醇催化氧化或催化脱氢方法制得 1959年乙烯直接氧化法生产乙醛和工业化 使其成为主要生产方法 原因是乙烯来源丰富而价廉 具有反应条件温和 选择性好 收率高 工艺流程简单及三废处理容易等优点 5 1 基本反应过程及主 副反应 一 反应原理 6 基本反应过程 7 基本反应过程 8 2 反应机理和动力学分析 一 反应原理 乙烯液相氧化制乙醛的三步反应中 乙烯的羰基化反应速度最慢 是反应的控制步骤 目前一致公认烯烃羰基化反应机理是通过形成中间络合物进行的 9 3 催化剂溶液组成及其对反应的影响 一 反应原理 要使乙烯液相催化氧化生产乙醛的反应能以一定速度稳定地进行 催化剂溶液的组成是关键 钯含量 一般是0 2 0 4 钯 m3溶液氯化钯是具有催化能力的组分 Pd2 则催化剂更为有效 生产能力 但超过其平衡浓度时 则使过量的钯以金属钯沉淀析出而失去其催化作用 同时 Pd2 高需要靠高的Cu2 离子浓度维持 也必然带来游离氯离子浓度相应增高 工业生产中常在催化剂溶液中加入适量的氯化铜 使金属钯不至于从溶液中析出 同时在维持必要的反应速度前提下 宜采用较低的钯含量 10 3 催化剂溶液组成及其对反应的影响 一 反应原理 铜含量 一般总铜含量控制为65 70 m3溶液由于氯化铜是金属钯的氧化剂 因此铜的含量主要是为充分发挥氯化钯的催化作用 从而维持钯氧化反应有效地进行 氯铜比 氧化度和pH值 三者之间是互相关联又互相制约的 氯离子既可作为中心金属钯 或铜 离子的配位体 保证 PdCl2 的平衡及Pd被氧化 又可以游离形式出现 虽有利于钯的氧化 但却使乙烯的羰基化反应速度下降 因此 在满足Pd氧化平衡的前提下 通常采用低浓度氯离子 通常氯铜比为1 4 1 6 氧化度是Cu2 与总铜离子浓度之比 对于一定的氯铜比 对应有一最佳的氧化度范围 氧化度增加或降低 都将使羰基化反应速度降低 在工业生产中 氧化度一般大于0 7 pH值低 反应阻力大 一般控制其在0 8 1 3范围内为宜 11 1 反应温度和压力 温度因素主要影响反应速度和选择性 从动力学方程可知 升高温度 k值增大 有利于加快反应速度 但乙烯和氧的溶解度却随之减少 对反应速度产生不利影响 因此温度对反应速度产生的影响需视两个相反效应何者占优势而定 一般控制在393 403K 该反应是放热反应 其热量是利用产物乙醛和催化剂中水的蒸发来移除的 所以催化剂溶液是处于沸腾状态操作的 当反应温度为393 403K时 反应压力为0 3 0 4MPa 二 工艺条件 12 工艺条件 2 原料气的配比和纯度 在一段法中 人们常采用乙烯大