第六章__羰化反应
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4.甲醇羰化氧化合成草酸或者乙二醇
应用甲醇羰化反应,可以合成许多重要的有机
化工产品。甲醇可以由煤或者天然气为原料制得。
所以以上这些反应,是以煤或者天然气为原料,发
展一碳化学产品的一个很重要的方面。 本章重点讨论氢甲酰化和甲醇羰化合成醋酸两 类反应
第二节 烯烃氢甲酰化反应
一、氢甲酰化反应的化学 (一)主、副反应 以丙烯氢甲酰化为例,讨论烯烃氢甲酰化 的主反应和副反应。 主反应生成正构醛: CH3CH=CH2 + H2 + CO ---> CH3CH2CH2CHO
(三)催化剂 各种过渡金属羰基络合物催化剂,对氢甲酰 化反应均有催化作用,工业上采用的有:羰基钴 和羰基铑催化剂,现在分别讨论如下: 1.羰基钴催化剂 羰基钴催化剂的主要优点:羰基钴催化剂的成 本低; 羰基钴催化剂的主要缺点:热稳定性差,在操 作中容易分解析出钴,而失去活性。因此在操作 中必须要增加一氧化碳的分压。 为了提高羰基钴催化剂的热稳定性和选择性, 进行了许多的研究改进工作,一种改进方法是改 变配位基,另一种是改变中心原子。
(O.Roulen),首先将乙烯、一氧化碳和氢气,
在羰基钴催化剂存在下,与150℃和加压的
条件下,合成了丙醛:
CH2=CH2 + H2 + CO ----> CH3CH2CHO
因为得到的是羰基化合物,就命名为OXO 反应,翻译为羰基合成反应,由于羰化合 成反应的结果是在不饱和化合物双键两端 碳原子上,分别加上了一个氢原子和一个 甲酰基, 所以又称为氢甲酰化反应(OXO反 应,或称为羰基合成反应)。 所用到的不饱和化合物的结构不同,产 物也不相同。
(四)反应机理和动力学 氢甲酰化反应,虽然已经有四十多年工业 化的历史,但是反应机理的某些不足仍然 是假设,还需要进一步验证。 图6-3(P269)给出了用HRh(CO)2L2为催化剂 的烯烃氢甲酰化反应机理。
五)烯烃结构对反应速度和正/异醛比例的 影响 从动力学反应速度方程式可以知道, 烯烃的氢甲酰化反应速度与烯烃浓度呈零 级关系,但烯烃结构对反应速度影响很大 (见表6-4(P271))。
7. 在丙烯低压氢甲酰化法合成正丁烯的过程中,为
什么要对原料进行净化处理?写出合成气净化、丙
烯气净化的主要反应方程式。
8. 丙烯低压氢甲酰化法生产丁烯醇的工艺流程分哪
几部分?
9. 丙烯低压法法生产丁辛醇的工艺有什么优缺点?
10. 氢甲酰化反应有哪些进展?
第一节
概
述
随着一碳化学的发展,由一氧化碳参与的反应类
CH3CH2CH2CHO + H2 ---> CH3CH2CH2CH2OH
在过量丁醛存在的时候,在反应条件下,缩丁醛又能 进一步与丁醛反应,生成环状缩醛,链状三聚物,缩醛很 容易脱水,生成另一种副产物烯醛。
(二)热力学分析
仍然以丙烯氢甲酰化为例,进行讨论: 烯烃氢甲酰化反应,是放热反应,反应热效应比
(二)甲醇的羰化反应
主要有:
1.甲醇羰化合成醋酸----孟山都法
(Monsanto acetic acid process)
2CH3OH + CO ----> CH3COOH
2.醋酸甲酯羰化合成醋酐----Tennessce Eastman 法
CH3COOCH3 + CO ----> (CH3CO)2O 醋酸甲酯可以由甲醇羰化再酯化制得:
3.不饱和化合物的氢酯化反应----不饱和化合物与 CO和ROH反应 例如:
C2H2 + CO + ROH ----> CH2=CH-COOR
(二)甲醇的羰化反应 主要有: 1.甲醇羰化合成醋酸----孟山都法 (Monsanto acetic acid process) 2.醋酸甲酯羰化合成醋酐----Tennessce Eastman 法 醋酸甲酯对醋酐的选择性为95%,醋酸甲 酯和一氧化碳的转化率为50%。 3.甲醇羰化合成甲酸 4.甲醇羰化氧化合成草酸或者乙二醇
生成的产物B-氰基丙醛,可以合成谷氨酸。 此外,炔烃也能发生氢甲酰化反应,生成饱和醛 和醇。 2.不饱和化合物的氢羧基化----不饱和化合物与CO 和H2O反应 例如: CH2=CH2+CO+H2O ----> CH3CH2COOH C2H2+CO+H2O ----> CH2=CH-COOH 由于反应结果是在双键两端或者三键两端碳原子 上,分别加上一个氢原子和一个羧基,所以称为羧 基化反应,利用这个反应,可以制得多一个碳原子 的饱和酸或者不饱和酸。以乙炔为原料,可以制得 丙烯酸。以丙烯酸为原料的聚丙烯酸酯广泛用作涂 料。
(1)烯烃的氢甲酰化——得到多一个碳原子的饱和醛 或者醇,例如: CH3CH=CH2+H2 + CO -----> CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CHO+H2 ------> CH3CH2CH2CH2OH 这是一类很重要的羰化反应,工业化最早,应用 也最广,其主要产品及用途见表6-1(P262)所示。
较大。 主反应:
CH3CH=CH2+H2+CO-->CH3CH2CH2CHO (1) △H0298K = -123.8kJ/mol
主要副反应:
△H0298K = -130 kJ/mol
CH3CH=CH2+H2 ------------>CH3CH2CH3
(3)
△H0298K = -124.5 kJ/mol
表6-1(P262) 烯烃氢甲酰化主要产品种类及用途
原料 丙烯 庚烯(丙烯与丁烯齐聚产 物) 三聚丙烯 二聚异丁烯 四聚丙烯 产物 丁醇 2-乙基己醇(辛 醇) 异辛醇 异癸醇 异壬醇 异壬醛 十三醇 C7-C8醇 C12-C18醇 主要用途 溶剂、增塑剂原料 增塑剂原料 同上 增塑剂和合成洗涤剂原料 增塑剂原料 油漆和干燥剂原料 同上 同上 洗涤剂,表面活性剂原料
C6-C7 α-烯烃(石蜡裂解 产物)
C11-C17 α-烯烃(石蜡裂 解产物)
(2)烯烃衍生物的氢甲酰化 例如: HOCH2CH=CH2+H2+CO --> HOCH2CH2CH2CHO
这两个反应都在合成1,4-丁二醇的反应中得到应 用。 其它的烯烃衍生物,例如不饱和酯、不饱和含卤 素化合物、不饱和含氮化合物等,也能发生氢甲酰 化反应,而分别生成含有相应官能团的饱和醛。例 如:
由于原料和产物醛,都具有比较高的反应 活性,所以有连串副反应和平行副反应发 生,平行副反应主要是异构醛的生成;
平行副反应还有原料烯烃的加氢: CH3CH=CH2 + H2 ---> CH3CH2CH3
这两个副反应是衡量催化剂选择性的 重要指标。
主要连串副反应是醛加氢生成醇和缩醛的生成,例 如:
2. CO分压、H2分压和总压的影响 从烯烃氢甲酰化的动力学方程和反应机理可 以知道,增加CO分压,会使反应速度减慢,但CO 分压太低,对反应也不利。 图6-7(a)和图6-7(b)(P273)为:总压不变, CO分压对产物醛正/异比率的影响。 由图6-7(P273)可以看出,以羰基钴为催化 剂和以膦羰基铑为催化剂,其影响正好相反: 以羰基钴为催化剂时,在总压一定时,随 着CO分压的增加,正/异比率增高。因此,以羰基 钴为催化剂时,应当采用比较高的CO分压。
第六章
羰化反应
第一节 概
述
第二节 烯烃氢甲酰化反应
思考题:
1.什么是羰化反应,羰化反应分哪两类,什么是 OXO反应(羰基合成反应,氢甲酰化反应)? 2. 为什么甲醇的甲酰化反应是发现一碳化学的重要 方面? 3. 写出丙烯氢甲酰化反应的主要反应方程式和两个 平行反应方程式? 4. 对丙烯的甲酰化反应工业上采用哪两种催化剂, 各有什么优缺点? 5. 影响烯烃氢甲酰化反应的因素有哪几个?他们对 反应的影响各有什么规律? 6. 写出以丙烯为原料,用氢甲酰化法生产三个反应 过程和反应方程式,生产丁醇的反应过程和反应方 程式?
由于正、异丁醛的沸点相差比较少(正丁醛沸 点为75.7℃,异丁醛的沸点为63~64℃),所以异 构物分馏塔的塔板数比较多,而且回流比比较大。 异构物分馏塔塔底得到的正丁醛,还含有微量 的异丁醛和重组份,在正丁醛塔中,将重组份从塔 底除去,塔顶得到产品正丁醛。 如果生产正丁醇,则由稳定塔塔底排出的粗产 物,直接送到正丁醛塔,从塔底除去重组份,塔顶 分离出来混合的正-异丁醛,去加氢工段加氢,得到 丁醇。 使用膦羰基铑催化剂时,控制反应温度为100~ 110℃。并要求反应器有良好的传热条件。
型逐渐增多,现在将在过渡金属络合物(主要是 羰基络合物)催化剂的存在下,有机化合物分子 中引入羰基(>CO)的反应,都归入羰化反应的 范畴,统称为羰化反应。其中主要有两大类:
Fra Baidu bibliotek
1.不饱和化合物的羰化反应 2.甲醇的羰化反应
一)不饱和化合物的羰化反应
1.不饱和化合物的氢甲酰化反应 1938年德国鲁尔化学公司的奥.勒伦
CH3CH2CH2CHO+H2 ----------->CH3CH2CH2CH2OH (4)
△H0298K = -61.6 kJ/mol
反应(1)~(4)的△G0和 Kp值见表6-2(P265)所示。
反应(1)~(4)的△G0和 Kp值见表6-2(P265)所示。
由以上数据可以知道,烯烃的氢甲酰 化反应,在常温、常压下的平衡常数值都 很大,即使在150℃时,仍然有比较大的平 衡常数值,所以氢甲酰化反应,在热力学 上是很有利的,反应主要由动力学因素控 制。 副反应在热力学上也很有利,从所列 的表中的数据可以看出,影响正构醛选择 性的两个主要副反应,在热力学上都比主 反应有利,要使反应向生成正构醛的方向 进行,必须使主反应在动力学上占绝对优 势,关键在于催化剂的选择要合适,而且 还要控制合适的反应条件。
这个方法实际上是以甲醇为原料。
醋酸甲酯对醋酐的选择性为95%,醋酸甲酯和一 氧化碳的转化率为50%。 醋酸甲酯路线比乙烯酮路线,在投资和材质选择 上都优越。 乙烯酮路线为:
3.甲醇羰化合成甲酸
CH3OH + CO ----> HCOOCH3
HCOOCH3 + H2O ----> HCOOH + CH3OH
2.膦羰基钴催化剂
膦羰基钴催化剂的优缺点 (1)催化剂的热稳定性增加,活性降低; (2)对直链产物的选择性增高; (3)加氢活性比较高; (4)副产物少; (5)对于不同原料烯烃的氢甲酰化反应的 适应性比差。
3.膦羰基铑催化剂
这种催化剂的主要优点是选择性好, 产品主要是醛,副反应少、醛醛缩合和醇 醛缩合等连串副反应很少发生,或者根本 不发生,活性也比羰基氢钴高102~104倍, 正/异醛比率也高。
氢分压增高,氢甲酰化反应速度加快,烯烃 转化率提高,正/异醛比率也相应升高。图68(P273)、图6-9(P273)、图6-10(P274)表明了氢 分压对产品中醛/醇比率、正/异醛比率和丙烯转 化率的影响。 由图6-8(P273)、图6-9(P273)可以知道,提 高氢分压,可以提高钴和铑催化剂的活性和正/异 醛比率,但同时也增加了醛加氢生成醇和烯烃加 氢生成烷烃的速度,这就降低了醛的收率,增加 了烯烃的消耗,所以在实际使用时,要做全面的 权衡,选用最适宜的氢分压。一般H2/CO摩尔比为 1:1左右。 从动力学方程式(6-1)(P270)可以知道,氢分 压和一氧化碳分压起着相反的作用,所以当原料 中H2/CO摩尔比为1:1时,总压与反应速度没有关 系,但总压对正/异醛比率和副反应是有影响的。
(六)影响反应的因素
影响烯烃氢甲酰化反应的因素主要有三个: (1)温度;(2)CO分压、H2分压和总压;(3)溶剂
以下分别讨论影响因素。 1.温度的影响 反应温度对反应速度、产物醛的正/异比率 和副产物的生成量都有影响。 温度升高,反应速度加快,但正/异醛的比 率降低,重组份和醇的生成量增加,表6-6(P272) 和图6-4(P272)、图6-5(P272),分别为以氢羰基 钴为催化剂的氢甲酰化速度、正/异比率以及重组 份和醇的生成量与温度的关系。
综上所述,氢甲酰化反应温度不宜过高: 使用羰基钴催化剂时,一般控制反应 温度为140~180(4)正丁醛精制 粗丁醛中含有溶解的丙烯、丙烷,在 稳定塔中蒸出,塔顶蒸出的气体,经过增 压以后,进入氢甲酰化气体循环回路中。 粗产品从稳定塔塔底,进入异构物分 离塔,在异构物分馏塔塔顶得到99%的异丁 醛,塔底得到大于99.8%的正丁醛。
应用甲醇羰化反应,可以合成许多重要的有机
化工产品。甲醇可以由煤或者天然气为原料制得。
所以以上这些反应,是以煤或者天然气为原料,发
展一碳化学产品的一个很重要的方面。 本章重点讨论氢甲酰化和甲醇羰化合成醋酸两 类反应
第二节 烯烃氢甲酰化反应
一、氢甲酰化反应的化学 (一)主、副反应 以丙烯氢甲酰化为例,讨论烯烃氢甲酰化 的主反应和副反应。 主反应生成正构醛: CH3CH=CH2 + H2 + CO ---> CH3CH2CH2CHO
(三)催化剂 各种过渡金属羰基络合物催化剂,对氢甲酰 化反应均有催化作用,工业上采用的有:羰基钴 和羰基铑催化剂,现在分别讨论如下: 1.羰基钴催化剂 羰基钴催化剂的主要优点:羰基钴催化剂的成 本低; 羰基钴催化剂的主要缺点:热稳定性差,在操 作中容易分解析出钴,而失去活性。因此在操作 中必须要增加一氧化碳的分压。 为了提高羰基钴催化剂的热稳定性和选择性, 进行了许多的研究改进工作,一种改进方法是改 变配位基,另一种是改变中心原子。
(O.Roulen),首先将乙烯、一氧化碳和氢气,
在羰基钴催化剂存在下,与150℃和加压的
条件下,合成了丙醛:
CH2=CH2 + H2 + CO ----> CH3CH2CHO
因为得到的是羰基化合物,就命名为OXO 反应,翻译为羰基合成反应,由于羰化合 成反应的结果是在不饱和化合物双键两端 碳原子上,分别加上了一个氢原子和一个 甲酰基, 所以又称为氢甲酰化反应(OXO反 应,或称为羰基合成反应)。 所用到的不饱和化合物的结构不同,产 物也不相同。
(四)反应机理和动力学 氢甲酰化反应,虽然已经有四十多年工业 化的历史,但是反应机理的某些不足仍然 是假设,还需要进一步验证。 图6-3(P269)给出了用HRh(CO)2L2为催化剂 的烯烃氢甲酰化反应机理。
五)烯烃结构对反应速度和正/异醛比例的 影响 从动力学反应速度方程式可以知道, 烯烃的氢甲酰化反应速度与烯烃浓度呈零 级关系,但烯烃结构对反应速度影响很大 (见表6-4(P271))。
7. 在丙烯低压氢甲酰化法合成正丁烯的过程中,为
什么要对原料进行净化处理?写出合成气净化、丙
烯气净化的主要反应方程式。
8. 丙烯低压氢甲酰化法生产丁烯醇的工艺流程分哪
几部分?
9. 丙烯低压法法生产丁辛醇的工艺有什么优缺点?
10. 氢甲酰化反应有哪些进展?
第一节
概
述
随着一碳化学的发展,由一氧化碳参与的反应类
CH3CH2CH2CHO + H2 ---> CH3CH2CH2CH2OH
在过量丁醛存在的时候,在反应条件下,缩丁醛又能 进一步与丁醛反应,生成环状缩醛,链状三聚物,缩醛很 容易脱水,生成另一种副产物烯醛。
(二)热力学分析
仍然以丙烯氢甲酰化为例,进行讨论: 烯烃氢甲酰化反应,是放热反应,反应热效应比
(二)甲醇的羰化反应
主要有:
1.甲醇羰化合成醋酸----孟山都法
(Monsanto acetic acid process)
2CH3OH + CO ----> CH3COOH
2.醋酸甲酯羰化合成醋酐----Tennessce Eastman 法
CH3COOCH3 + CO ----> (CH3CO)2O 醋酸甲酯可以由甲醇羰化再酯化制得:
3.不饱和化合物的氢酯化反应----不饱和化合物与 CO和ROH反应 例如:
C2H2 + CO + ROH ----> CH2=CH-COOR
(二)甲醇的羰化反应 主要有: 1.甲醇羰化合成醋酸----孟山都法 (Monsanto acetic acid process) 2.醋酸甲酯羰化合成醋酐----Tennessce Eastman 法 醋酸甲酯对醋酐的选择性为95%,醋酸甲 酯和一氧化碳的转化率为50%。 3.甲醇羰化合成甲酸 4.甲醇羰化氧化合成草酸或者乙二醇
生成的产物B-氰基丙醛,可以合成谷氨酸。 此外,炔烃也能发生氢甲酰化反应,生成饱和醛 和醇。 2.不饱和化合物的氢羧基化----不饱和化合物与CO 和H2O反应 例如: CH2=CH2+CO+H2O ----> CH3CH2COOH C2H2+CO+H2O ----> CH2=CH-COOH 由于反应结果是在双键两端或者三键两端碳原子 上,分别加上一个氢原子和一个羧基,所以称为羧 基化反应,利用这个反应,可以制得多一个碳原子 的饱和酸或者不饱和酸。以乙炔为原料,可以制得 丙烯酸。以丙烯酸为原料的聚丙烯酸酯广泛用作涂 料。
(1)烯烃的氢甲酰化——得到多一个碳原子的饱和醛 或者醇,例如: CH3CH=CH2+H2 + CO -----> CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CHO+H2 ------> CH3CH2CH2CH2OH 这是一类很重要的羰化反应,工业化最早,应用 也最广,其主要产品及用途见表6-1(P262)所示。
较大。 主反应:
CH3CH=CH2+H2+CO-->CH3CH2CH2CHO (1) △H0298K = -123.8kJ/mol
主要副反应:
△H0298K = -130 kJ/mol
CH3CH=CH2+H2 ------------>CH3CH2CH3
(3)
△H0298K = -124.5 kJ/mol
表6-1(P262) 烯烃氢甲酰化主要产品种类及用途
原料 丙烯 庚烯(丙烯与丁烯齐聚产 物) 三聚丙烯 二聚异丁烯 四聚丙烯 产物 丁醇 2-乙基己醇(辛 醇) 异辛醇 异癸醇 异壬醇 异壬醛 十三醇 C7-C8醇 C12-C18醇 主要用途 溶剂、增塑剂原料 增塑剂原料 同上 增塑剂和合成洗涤剂原料 增塑剂原料 油漆和干燥剂原料 同上 同上 洗涤剂,表面活性剂原料
C6-C7 α-烯烃(石蜡裂解 产物)
C11-C17 α-烯烃(石蜡裂 解产物)
(2)烯烃衍生物的氢甲酰化 例如: HOCH2CH=CH2+H2+CO --> HOCH2CH2CH2CHO
这两个反应都在合成1,4-丁二醇的反应中得到应 用。 其它的烯烃衍生物,例如不饱和酯、不饱和含卤 素化合物、不饱和含氮化合物等,也能发生氢甲酰 化反应,而分别生成含有相应官能团的饱和醛。例 如:
由于原料和产物醛,都具有比较高的反应 活性,所以有连串副反应和平行副反应发 生,平行副反应主要是异构醛的生成;
平行副反应还有原料烯烃的加氢: CH3CH=CH2 + H2 ---> CH3CH2CH3
这两个副反应是衡量催化剂选择性的 重要指标。
主要连串副反应是醛加氢生成醇和缩醛的生成,例 如:
2. CO分压、H2分压和总压的影响 从烯烃氢甲酰化的动力学方程和反应机理可 以知道,增加CO分压,会使反应速度减慢,但CO 分压太低,对反应也不利。 图6-7(a)和图6-7(b)(P273)为:总压不变, CO分压对产物醛正/异比率的影响。 由图6-7(P273)可以看出,以羰基钴为催化 剂和以膦羰基铑为催化剂,其影响正好相反: 以羰基钴为催化剂时,在总压一定时,随 着CO分压的增加,正/异比率增高。因此,以羰基 钴为催化剂时,应当采用比较高的CO分压。
第六章
羰化反应
第一节 概
述
第二节 烯烃氢甲酰化反应
思考题:
1.什么是羰化反应,羰化反应分哪两类,什么是 OXO反应(羰基合成反应,氢甲酰化反应)? 2. 为什么甲醇的甲酰化反应是发现一碳化学的重要 方面? 3. 写出丙烯氢甲酰化反应的主要反应方程式和两个 平行反应方程式? 4. 对丙烯的甲酰化反应工业上采用哪两种催化剂, 各有什么优缺点? 5. 影响烯烃氢甲酰化反应的因素有哪几个?他们对 反应的影响各有什么规律? 6. 写出以丙烯为原料,用氢甲酰化法生产三个反应 过程和反应方程式,生产丁醇的反应过程和反应方 程式?
由于正、异丁醛的沸点相差比较少(正丁醛沸 点为75.7℃,异丁醛的沸点为63~64℃),所以异 构物分馏塔的塔板数比较多,而且回流比比较大。 异构物分馏塔塔底得到的正丁醛,还含有微量 的异丁醛和重组份,在正丁醛塔中,将重组份从塔 底除去,塔顶得到产品正丁醛。 如果生产正丁醇,则由稳定塔塔底排出的粗产 物,直接送到正丁醛塔,从塔底除去重组份,塔顶 分离出来混合的正-异丁醛,去加氢工段加氢,得到 丁醇。 使用膦羰基铑催化剂时,控制反应温度为100~ 110℃。并要求反应器有良好的传热条件。
型逐渐增多,现在将在过渡金属络合物(主要是 羰基络合物)催化剂的存在下,有机化合物分子 中引入羰基(>CO)的反应,都归入羰化反应的 范畴,统称为羰化反应。其中主要有两大类:
Fra Baidu bibliotek
1.不饱和化合物的羰化反应 2.甲醇的羰化反应
一)不饱和化合物的羰化反应
1.不饱和化合物的氢甲酰化反应 1938年德国鲁尔化学公司的奥.勒伦
CH3CH2CH2CHO+H2 ----------->CH3CH2CH2CH2OH (4)
△H0298K = -61.6 kJ/mol
反应(1)~(4)的△G0和 Kp值见表6-2(P265)所示。
反应(1)~(4)的△G0和 Kp值见表6-2(P265)所示。
由以上数据可以知道,烯烃的氢甲酰 化反应,在常温、常压下的平衡常数值都 很大,即使在150℃时,仍然有比较大的平 衡常数值,所以氢甲酰化反应,在热力学 上是很有利的,反应主要由动力学因素控 制。 副反应在热力学上也很有利,从所列 的表中的数据可以看出,影响正构醛选择 性的两个主要副反应,在热力学上都比主 反应有利,要使反应向生成正构醛的方向 进行,必须使主反应在动力学上占绝对优 势,关键在于催化剂的选择要合适,而且 还要控制合适的反应条件。
这个方法实际上是以甲醇为原料。
醋酸甲酯对醋酐的选择性为95%,醋酸甲酯和一 氧化碳的转化率为50%。 醋酸甲酯路线比乙烯酮路线,在投资和材质选择 上都优越。 乙烯酮路线为:
3.甲醇羰化合成甲酸
CH3OH + CO ----> HCOOCH3
HCOOCH3 + H2O ----> HCOOH + CH3OH
2.膦羰基钴催化剂
膦羰基钴催化剂的优缺点 (1)催化剂的热稳定性增加,活性降低; (2)对直链产物的选择性增高; (3)加氢活性比较高; (4)副产物少; (5)对于不同原料烯烃的氢甲酰化反应的 适应性比差。
3.膦羰基铑催化剂
这种催化剂的主要优点是选择性好, 产品主要是醛,副反应少、醛醛缩合和醇 醛缩合等连串副反应很少发生,或者根本 不发生,活性也比羰基氢钴高102~104倍, 正/异醛比率也高。
氢分压增高,氢甲酰化反应速度加快,烯烃 转化率提高,正/异醛比率也相应升高。图68(P273)、图6-9(P273)、图6-10(P274)表明了氢 分压对产品中醛/醇比率、正/异醛比率和丙烯转 化率的影响。 由图6-8(P273)、图6-9(P273)可以知道,提 高氢分压,可以提高钴和铑催化剂的活性和正/异 醛比率,但同时也增加了醛加氢生成醇和烯烃加 氢生成烷烃的速度,这就降低了醛的收率,增加 了烯烃的消耗,所以在实际使用时,要做全面的 权衡,选用最适宜的氢分压。一般H2/CO摩尔比为 1:1左右。 从动力学方程式(6-1)(P270)可以知道,氢分 压和一氧化碳分压起着相反的作用,所以当原料 中H2/CO摩尔比为1:1时,总压与反应速度没有关 系,但总压对正/异醛比率和副反应是有影响的。
(六)影响反应的因素
影响烯烃氢甲酰化反应的因素主要有三个: (1)温度;(2)CO分压、H2分压和总压;(3)溶剂
以下分别讨论影响因素。 1.温度的影响 反应温度对反应速度、产物醛的正/异比率 和副产物的生成量都有影响。 温度升高,反应速度加快,但正/异醛的比 率降低,重组份和醇的生成量增加,表6-6(P272) 和图6-4(P272)、图6-5(P272),分别为以氢羰基 钴为催化剂的氢甲酰化速度、正/异比率以及重组 份和醇的生成量与温度的关系。
综上所述,氢甲酰化反应温度不宜过高: 使用羰基钴催化剂时,一般控制反应 温度为140~180(4)正丁醛精制 粗丁醛中含有溶解的丙烯、丙烷,在 稳定塔中蒸出,塔顶蒸出的气体,经过增 压以后,进入氢甲酰化气体循环回路中。 粗产品从稳定塔塔底,进入异构物分 离塔,在异构物分馏塔塔顶得到99%的异丁 醛,塔底得到大于99.8%的正丁醛。