5 有机化工反应单元工艺

1. 5有机化工反应单元工艺 5-4 水解和水合

2. 5-4 水解和水合 一、概述 水解指水与有机物X-Y的复分解反应： 水合又称水化，是指将水分子加入反应物分子内的过程。水合有两种加入方式，一种是反应物与一定数量的水分子化合，形成含水分子的物质。如： 另一种是有机化合物分子中的双键或叁键在催化剂作用下添加水分子的过程。如：

3. 或 二、油脂水解制甘油和脂肪酸 1、工艺原理 油脂水解可用酸或碱作水解剂，化学反应可用下面两式表示： 油脂水解速率取决于温度。适宜的水解温度不仅能增加水解速率，而且不需添 加水解催化剂，但水解温度不能过高，否则还会发生油脂或甘油的裂解、聚合等副 反应，使脂肪酸得率下降，产品色泽加深，气味加重。

4. 2、生产过程和工艺流程 目前油脂水解方法中较先进的方法有热压无触媒法和高温无触媒法。 热压无触媒法可分为间歇法和连续法两种。图5-4-01和图5-4-02为这两种方法的工艺流程。

5. 三、乙烯水合制乙醇 1、气相直接水合法工艺原理 （1）化学反应 主反应为： 副反应主要有生成二乙醚和乙醛的反应：

6. （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：

7. （3）催化剂 用作烯烃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CdCl2，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）为 载体的磷酸。 ②酸性氧化物 有氧化铝、氧化钍、氧化钨、氧化铬，以及用氧化锌活化了的氧化铝，其中活 性较好的是氧化钨 ③杂多酸类 有硅钨酸、硼钨酸、硅硼钨酸、磷钨酸、磷钼钨酸、硅磷酸等，其中有代表性 的是硅钨酸及其盐类。

8. 2、工艺条件的选择 （1）反应温度 对磷酸／硅藻土催化剂而言，反应温度为250～300℃，此时，反应受热力学控 制，转化率低。反应温度过高，不仅转化率更低，还会促进副反应，使齐聚物和焦 化物等副产物增多。 （2）反应压力 提高反应压力对热力学平衡和加快反应速率都有利。乙烯转化率和乙醇空时收 率均随压力增大而增加，但系统总压力不宜太高。 （3）循环气中乙烯浓度 循环气中乙烯浓度愈高，乙醇空时收率愈大，循环气中乙烯浓度愈高，放损失 也愈大，使生产成本增加。

9. （4）乙烯空速 在一定范围内，提高乙烯空速对反应有利，但不宜太高，太高会因在酸膜表面 停留时间过短，来不及进入酸膜参与反应就离开催化剂，导致反应速率下降。 （5） n（水）／n（乙烯）比 图5-4-04为乙烯转化为乙醇的量与n（水）／n（乙烯）比的关系图(见书)； 图5-4-05为乙烯转化为乙醚和乙醛的量与n（水）／n（乙烯）比的关系图(见书) 。

10. 四、环氧乙烷水合制乙二醇 1、环氧乙烷合成乙二醇工艺原理 （1）化学反应 另外还可能生成二甘醇、三甘醇、多甘醇及发生异构化等副反应。

11. （2）反应机理 工业上普遍应用的是非催化加压水合工艺： 在水或低级醇等极性介质中，质子酸的催化按下列步骤进行：

12. 2、工艺条件的选择 （1）原料配比 表5-4-01所示为不同n（水）／n（环氧乙烷）比对产品分布的影响。

13. （2）水合温度 在非催化加压水合的情况下，由于反应活化能较大，为加快反应速率，必须适 当提高反应温度，但反应温度提高后，为保持反应体系为液相，相应的反应压力也 要提高，为此对设备结构和材质会提出更高的要求，能耗亦会增加，工业生产中， 通常为150～220℃。 （3）水合压力 在无催化剂时，由于水合反应温度较高，为保持液相反应，必须进行加压操作， 在工业生产中，当水合温度为150～220℃，水合压力相应为1.0～2.5MPa。 （4）水合时间 保证达到较高的转化率，需要保证相应的水合时间。但反应时间太长，一方面 无此必要，另一方面由于停留时间过长会降低设备的生产能力。工业生产中，当水 合温度为150～220℃，水合压力为1.0～2.5MPa时，相应的水和时间为35～20min。

14. 3、工艺流程 图5-4-08为日本出煤化学公司生产环氧乙烷和乙二醇的综合流程 。