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1、精品文档入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)发醉得到。生产1t酒精，约需消耗3〜4t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11)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:CH2KH2+H2s04CH3cH2so4HCH3CH2SO4H+CH2=CH2(CH3cH2)2s04反应的工艺条件为：硫酸浓度94%-98%,反应温度60〜90C,压力1.7〜3.5MPa。第二步是烷基硫酸酯水解生成乙醇:
2、CH3CH2SO4H+H2OCH3cH2。H+H2sO46:迎下载精品文档(CH3cH2)2so4+2H202cH3cH2OH+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%£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%M比较容易的，再提浓时有SO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
3、业化的仅气相法一种CHi-CH；CH2-€HjOH反应的工艺条件为：反应温度250C左右,压力7.0MPa,H0/C2HM摩尔比)为0.6：1,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/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。6:迎下载精品文档1.气相直接水合法工艺原理(1)化学反应主反应为：CH2=CH2+H0-CH3cH20H△H=—40kJ/mol副反应主要有生成二乙触和乙醛的反应：CH2=CH2+HC3cH20H-C2H5OC2H5CH3cH20H====CH3CHO
4、+H2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)6:迎下载精品文档二乙触2.5%(w)触类1%(w)聚合物和其他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(H20/C2H4=1：1)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300c时乙
5、烯的平衡转化率也只有22娇右，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250〜300c时才能发挥正常活性，为防6:迎下载精品文档止乙烯聚合,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。“一珞看看）（正岁离子）HIIHH忆这种在酸膜中进行的烯烽水合反应机理,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（
6、H30+）中的质子形成兀-络合物;c.兀-络合物经过电子转移,转换成为正碳离子；d.正碳离子再与水作用,水分子以一对未共用电子对与正碳离子相结合6:迎下载精品文档形成正氧离子；e.正氧离子再脱落下一个质子转变为乙醇，质子与水分子结合又重新形成水合氢离子。在这些步骤中，第3步（即由兀络合物异构成正碳离子）的速度最慢，是控制步骤。但酸膜内的扩散阻力，对反应速度也有影响。由上述机理可知，反应物和产物在酸膜中的扩散速度（它与空速有关），催化剂表面的酸浓度（它与H30+有关），反应物的浓度（或分压）以及反应温度都会对反应速度产生明显影响。动力学试验表明,反应速度对乙烯分压是一级关系，而水蒸气的分
7、压则有正面和负面影响,正面影响与乙烯相同,负面影响是它使催化剂表面酸浓度（即酸强度）减小，因而减缓反应速度,合适的水蒸气分压要由实验确定。（3）催化剂用作烯爆水合的催化剂有以下3类:①无机酸及其盐类无机酸主要是磷酸、硫酸、盐酸和硼酸等；盐类有Fe,Ti,U,B,Cu,Cd等磷酸盐,Ni,Fe,Al等的硫酸盐,以及CdClz,ZnCl2,CuCl2,FeCl3等。其中在工业上得到最广泛使用的是以多孔物质（如硅藻土、硅胶、硅酸铝、膨润土和活性炭等，
