Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Механизм каталитических реакций с участием синтез-газа и метанола.

Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды.

Механизм каталитических реакций с участием синтез-газа и метанола.

Синтезы на основе метанола.

Получение формальдегида. Переработка метанола в формальдегид осуществляется двумя основными каталитическими способами: окислением его воздухом и дегидрированием:

Окисление метанола в формальдегид проводится с использованием серебряного катализатора при температуре 650°С и атмосферном давлении. Это хорошо освоенный технологический процесс и 80% формальдегида получается именно по этому методу. Недавно разработан более перспективный способ, основанный на использовании железо-молибденовых катализаторов. При этом реакция проводится при 300°С. В обоих процессах степень превращения составляет 99%. Процесс дегидрирования метанола, осуществленный на цинк-медных катализаторах при 600°С, пока не получил широкого развития, однако он является очень перспективным, поскольку позволяет получать формальдегид, не содержащий воды.

Получение уксусной кислоты до недавнего времени базировалось на нефтехимическом сырье. В Уокер-процессе этилен в мягких условиях окисляют кислородом воздуха до ацетальдегида в присутствии каталитической системы PdCl₂ и CuCl₂. Далее ацетальдегид окисляется до уксусной кислоты:

По другому методу уксусную кислоту получают при окислении н-бутана при температуре 200°С и давлении 50 атм в присутствии кобальтового катализатора.

Разработаны способы получения уксусной кислоты из метанола:

Эта реакция, имеющая большое промышленное значение, является прекрасным примером, иллюстрирующим успехи гомогенного катализа. Поскольку оба компонента реакции – СН₃ОН и СО – могут быть получены из угля, процесс карбонилирования должен стать более экономичным.

Гомологизация метанола. Гомологизацией называется реакция, в результате которой органическое соединение превращается в свой гомолог путем внедрения метиленовой группы. В 1940 году впервые была осуществлена катализируемая оксидом кобальта при давлении 600 атм реакция метанола с синтез-газом с образованием в качестве основного продукта этанола:

Впоследствии эта реакция, названная гомологизацией, вызвала огромный интерес у химиков. Ее привлекательность связана с возможностью получения этилена из угольного сырья по схеме

Применение в качестве катализаторов карбонила кобальта Со₂(СО)₈ позволило понизить давление до 250 атм, при этом степень превращения метанола составила 70%, а основной продукт – этанол образовывался с селективностью 40%. Побочными продуктами реакции являются ацетальдегид и эфиры уксусной кислоты.

В дальнейшем были предложены более селективные катализаторы на основе соединений кобальта и рутения с добавками фосфиновых лигандов и было установлено, что реакцию можно ускорить с помощью введения промоторов – иодид-ионов.

В настоящее время удалось достичь селективности по этанолу 90%. Хотя механизм гомологизации до конца не установлен, можно считать, что он близок к механизму карбонилирования метанола.