Производство ацетальдегида

ацетилен - это бесцветный газ, обладающий слабым эфирным запахом. При нагревании до 500 градусов и сжатии до давления 0,2мПа ацетилен даже в отсутствии кислорода разлагается со взрывом. Разложение инициируется искрой и трением. С воздухом ацетилен образует взрывчатые смеси. Ацетилен лучше, чем другие газообразные УВ раствор-ся в воде. Растворимость его в различных растворителях имеет большое значение для его выделения из смесей с другими газами, а также при его хранении в баллоне в виде р-ра в ацетоне. При сгорании ацетилена в кислороде выдел-ся большое кол-во тепла и развив-ся высокая температура, которая достигает 3150 градусов. Это обуславливает применение ацетилена для сварки и резки металлов и на это расходуется до 30% его произв-ва.

Вследствии высокой взрывоопасности ацетилен хранится и транспортируется в баллонах, заполненных древесным углем или в р-ре ацетона под давлением 1,5-2,5мПа.

Основная часть ацетилена исп-ся в качестве сырья для получения многих продуктов основного орг-го синтеза. Это объясн-ся высокой реакционной способностью ацетилена, в молекуле которого содержится 2 активных фрагмента. Это тройная связь и подвижный ацетиленовый атом водорода и в соответствии с этим р-ия ацетилена бывают 2-х типов:

1)р-ия винилирования, т.е. р-ия введения винильной группы в соединение, обладающее подвижным атомом водорода.

2)р-ия с участием ацетиленового атома водорода.

Методом винилирования получают винилхлорид, акрилонитрил, ацетальдегид, винилацетат и другие соединения.

По 2-ой р-ии получают гомологи ацетилена и разнообразные продукты присоединения ацетальдегида и кетоны.

Т.к. ацетилен не содержится в природных продуктах, особое значение приобретают синтетические методы его получения. Впервые ацетилен был получен разложением карбида кальция водой в 1862г.

Основными недостатками данного метода яв-ся высокая энергоемкость на стадии произв-ва карбида кальция, многостадийность процесса и высокие капитальные затраты.

Достоинствами яв-я высокая конц-ия получаемого ацетилена и возможность исп-ия дешевых каменных углей.

Начиная с 40-50-х годов приобретает промыш-ое значение метод получения ацетилена пиролизом низкомолекулярного УВ-го сырья, который основан на высокотемпературной деструкции:

С_nH_2n=n/2 C₂H₂+n/2 H₂

Процесс получения ацетилена из УВ-го сырья протекает в 1 стадию менее энергоемок и на 20% экономичнее карбидного процесса. Однако в этом методе ацетилен разбавлен водородом, а это требует сложной системы его выделения. Процесс произв-ва из карбида кальция складыв-ся из 2-х этапов: получение карбида кальция и его разложение водой. Получение карбида кальция представляет необратимую эндотермическую р-ию, которая представляет собой растворение углеродистого материала в расплаве смеси оксида кальция и образовавшегося карбида кальция:

СаО_расп.+3С=СаС_2расп.+СО+∆Н

Р-ия протекает с поглащением большого кол-ва тепла и начин-ся при температуре 1700-1800 градусов. В качестве углеродистых материалов прим-ся кокс или антрацит. Р-ия гидратации карбида кальция представляет экзотермическую необратимую гетерогенную р-ию:

СаС₂+2Н₂О=С₂Н₂+Са(ОН)₂-∆Н

Скорость р-ии гидратации существенно зависит от дисперсности карбида кальция, интенсивности перемешивания и температурного режима. Произв-во ацетилена из УВ-го сырья представляет эндотермическую обратимую р-ию, их деструкции, протекающую по радикально-цепному мехканизму:

2СН₄=С₂Н₂+3Н₂; С₂Н₆=С₂Н₂+2Н₂

Побочная р-ия: СН₄=С+2Н₂ – 55кДж

Равновесная степень превращения и выход ацетилена увелич-ся при повышении температуры и понижении давления. По способу подвода тепла методы пиролиза делятся на 4 типа:

1)регенеративный пиролиз, при котором сырье нагревается засчет контакта с предварительно разогретой насадкой печи.

2)гомогенный пиролиз, при котором сырье вводится в поток горячего топочного газа, полученного сжиганием части сырья.

3)электрокрекинг, при котором сырье нагревается в пламени эл-ой дуги

4)окислительный пиролиз, при котором источником тепла яв-ся тепловой эффект сгорания части сырья.

Наиболее распространенным яв-ся окислительный пиролиз метана, при котором деструкция метана происходит засчет тепла, выделяющегося при сжигании его части в кислороде. Подвод тепла и пиролиз метана протекает непосредственно в факеле горелки и это способствует теплообмену между источником тепла и газа.

При оптимальных условиях проведения, т.е. это применение нагретого до 400-600 градусов с 98% кислорода температурой пиролиза 1450-1500 градусов и времени контактирования 0, 004-0,006с, степень конверсии метана в ацетилен сост-ет 0,3 при общей степени превращения метана 0,9 и кислорода 0,99.

Реакционный газ имеет следующий состав в % объемных:

Ацетилен -8%; этилен -0,5%; СО – 26,5%; водород – 54%; азот – 3%; метан – 4%. Кроме ттго, содержится 0,2-0,3% гомолога ацетилена.

Для выделения и очистки ацетилена прим-ют его способность раствор-ся в различных р-лях. В пром-ти исп-ют метанол и ацетон. При очистке пирогаза вначале освобожд-ся от сажи и смолы. Затем от ароматических соед-ий и гомологов ацетилена, после чего абсорбентом извлекают ацетилен, который потом очищают методом ступенчатой десорбции.