Химическая технология основного органического синтеза

Технология производства оксидов олефинов

© МИТХТ, 2003

1

Химическая технология основного органического синтеза Технология производства оксидов олефинов

Оксиды олефинов используются при промышленном производстве

поверхностно-активных веществ, пластификаторов, антифризов и полиуретанов.

В промышленном масштабе освоено производство оксидов этилена и пропилена.

На получение оксида этилена в мире расходуется 16—20% всего производимого этилена. Суммарные мировые мощности в 1995 году составили около 12 мнл. т/год.

Производство оксида этилена является одним из наиболее динамично развивающихся. Так, например. в США в 1992 г. мощности по производству этого продукта составили 2800 тыс.т/год, а в 1995 г. — уже 3975 тыс.т/год. В Японии соответственно 600 и 880 тыс.т/год.

2

Химическая технология основного органического синтеза Технология производства оксидов олефинов

Структура потребления оксида этилена и этиленгликоля

Окись этилена		Этиленгликоль
Моноэтиленгли-	58,4	Полиэфирные	во- 55,
коль		локна		2
Этоксилаты	17,5	Антифризы		18,
Ди- и триэтиленг-	6,9	Упаковочный	мате-	1
ликоли		риал на основе
Этаноланины	5,6	полиэтилентереф-		11,
		талата		0
Гликолиевые эфи-	4,1	Полиэфирная плен-		5,9
ры		ка
Полиолы	2,7	Другие		9,8
Полиэтиленглико-	1,4
ли
Другие	3,4

3

Химическая технология основного органического синтеза Технология производства оксидов олефинов

Получение оксидов олефинов хлоргидринным способом

Cl2 + H2O HOCl + HCl CH2=CH2 + HOCl CH2ClCH2OH

CH2=CH2 + Cl2 + H2O CH2ClCH2OH + HCl

CH2ClCH2OH + 1/ 2 Ca(OH)2 CH2 — CH2 + 1/ 2CaCl2 + H2O

О

4

Химическая технология основного органического синтеза Технология производства оксидов олефинов

Технология позволяла использовать разбавленные этиленсодержащие га- зовые смеси, имела простое аппаратурное оформление. Наряду с оксидом эти- лена в качестве побочного продукта получали 1,2-дихлорэтан

CH2=CH2 + Cl2 CH2Cl—CH2Cl

Причем его количество (200 кг на 1 т оксида этилена) позволяло говорить о совместном получении двух целевых продуктов в ходе одного технологического процесса.

5

Химическая технология основного органического синтеза Технология производства оксидов олефинов

6

Химическая технология основного органического синтеза Технология производства оксидов олефинов

В качестве катализатора на всех производствах оксидов олефинов используется серебро с промотирующими и структурообразующими добавками, нанесенное на пористый корундовый носитель в виде шариков или колец.

CH2=CH2 + 1/2O2 C2H4O + 121,5 кДж/моль,

сопровождается полным окислением этилена

CH2=CH2 + 3O2 2CO2 + 2H2O + 1383 кДж/моль

При более высоких температурах проявляется реакция полного окисления окиси этилена

C2H4O + 2,5O2 2CO2 + 2H2O + 1257 кДжмоль

7

Химическая технология основного органического синтеза Технология производства оксидов олефинов

A	g	2	O	2а	д	с
A	g	2	O	2а	д	с
A	g	2	O	2а	д	с

	C		H		k			1	A	g		O	а	д	с			C		H		O
		2		4							2								2		4			(	8	. 1	8	)
	C		H		k	1	'		A	g		O	C			H		O	а	д	с
		2		4							2				2		4							(	8	. 1	9	)
	C		H		k		2		A	g		O	а	д	с		C	H			C	H	O
		2		4							2									3				(	8	. 2	0	)

О

б

р

а

з

о

в

а

н

и

е

п

р

о

д

у

к

т

о

в

п

о

л

н

о

г

о

о

к

и

с

л

е

н

и

я

п

р

о

и

с

х

о

д

и

т

з

а

с

ч

е

т

о

к

и

с

л

е

н

и

я

а

ц

е

т

а

л

ь

д

е

г

и

д

а

C	H		C		H		O		5		A	g					O		2а д с						k	'			2	C	O			2	H	2 O		5	A	g	2 O		(	8	.	2		1	)
		3											2													2						2										а д с
A	g	2	O	а	д	с		O	2				k				3				A			g	2 O		3а д	с															(	8	. 2			2	)
A	g		O					A	g		2 O			3а д							k			'			A	g		O	2а д												(	8	.	2		3	)
		2		а	д	с												с						3					2			с
																																											(	8		.	2	4	)
																																											(	8		.	2	5	)
8																																											(	8		.	2	6	)
																																											(	8		.	2	7	)

Химическая технология основного органического синтеза Технология производства оксидов олефинов

В соответствии с механизмом реакции (8.18 — 8.27) скорость основной реакции (8.15) описывается как

w1

k1 pC

2 H 4

A

Для побочной (8.16)

w2

k 2 pC 2 H 4

A

,

k

k

6K

2

pC

H

4

1 K4 pC2 H4 O 1 K5 pC2 H4 O K6 pH2 O K7 pCO2

A

1

1

2

2k

3

p

O2

9

Химическая технология основного органического синтеза Технология производства оксидов олефинов

В общем случае экспериментальные
данные хорошо описываются
выражением:	n2	1 k pC2 H4 O
n1
w k pC2 H4	pO2

кажущиеся порядки по исходным реагентам

составляют от 0 до 1 (по экспериментальным

данным n1 = 0 0,45, n2 = 0,55 1).

10