13.8.4.2 Производство ацетальдегида

Ацетальдегид (уксусный альдегид) - один из важнейших мно­готоннажных полупродуктов промышленности органического синтеза. Более 90 % ацетальдегида в настоящее время перераба­тывается в уксусную кислоту и уксусный ангидрид. Кроме того, ацетальдегид используется для получения циангидрина, n-бутанола, бутадиена-1,3, производных пиридина и пр. Подобно фор­мальдегиду ацетальдегид летуч и легко полимеризуется, образуя тример с температурой кипения 124 ⁰С. В этой форме его удобно хранить и перевозить.

Промышленные способы получения ацетальдегида базируются на различных направлениях переработки ацетилена и этилена.

1) Реакция Кучерова:

Это устаревший, неэкономичный метод, предполагающий ис­пользование токсичного и корродирующего аппаратуру катализа­тора (сульфат ртути в серной кислоте). В ходе реакции об­разуются побочные продукты и ртутьсодержащий шлам, регене­рация которого вызывает затруднения. Позже для гидратации ацетилена были предложены менее токсичные окисные катализа­торы (оксиды цинка, магния, никеля, кобальта, хрома, меди и др.). Процесс проводят в паровой фазе при температуре 340-410 ⁰С.

2) Методы, основанные на окислении или дегидрировании этанола:

3) Метод, основанный на прямом окислении этиле­на на палладиевом катализаторе. Окисление этилена с участием палладиевого катализатора протекает по реакции:

.

Регенерация катализатора осуществляется при участии хлори­да меди - переносчика кислорода. Кислород подается либо в со­ставе воздуха (двухстадийный метод), либо в чистом виде (одно­стадийный метод):

Суммируя все три реакции, получаем общую реакцию:

Следовательно, фактически при получении ацетальдегида из этилена расходуются только этилен и кислород. Применение большого избытка СuС1₂ позволяет полнее регенерировать доро­гой палладий. В условиях синтеза при повышенном давле­нии (0,3 МПа) и температуре 110-130 ⁰С реакционная масса находится в жидком состоянии. Если окисление этилена проводят чистым кислородом, то его можно совместить с регенерацией катализатора непосредственно в реакторе. В этом случае процесс проводят в одну стадию. При использовании в качестве окислителя воздуха приходится вводить дополнительную стадию, связанную с регенерацией каталитического раствора. Это несколько ухудшает технико-экономические показатели двухстадийного метода. На рисунке 48 приведена технологическая схема производства ацетальдегида одностадийным окислением этилена кислородом воздуха.

В реактор 1, заполненный катализаторным раствором, под давлением 0,3 МПа барботируют этилен и технический кислород. Этилен подается в избытке, чтобы избежать образования взрывоопасных смесей и обеспечить удаление из реактора образовавшихся паров ацетальдегида. Последние конденсируются в холодильнике 2, отделяются в сепараторе 3 и поступают в абсорбер 4, где поглощаются подаваемой сверху водой. Избыточный этилен возвращается в реактор, а водный раствор ацетальдегида из аб¬сорбера поступает в отпарную колонну для удаления растворен¬ных газов и летучих примесей. Выделение и очистку ацетальдегида осуществляют в ректификационной колонне 6.

Рисунок 48 - Технологическая схема производства ацетальдегида:

1 - реактор; 2 - теплообменник; 3 - сепаратор; 4 - абсорбер;

5 - отпарная колонна; 6 – ректификационная колонна