СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА

Проблема получения этилового спирта из этилена приобретает в последнее время актуальное значение. Потребность промышленности в спирте настолько возрасла за последние годы (производство синтетического каучука и др.), что становится затруднительным полностью удовлетворить всю потребность в спирте, получая его обычными методами. Вместе с тем громадные количества этилена остаются неиспользованными при крэкинге нефти и в некоторых других производствах. Однако, известные до сих пор способы получения этилового спирта из этилена основаны на применении концентрированной серной кислоты (моногидрат), причем расход кислоты настолько велик, что, метод оказывается нерентабельным.

По имеющимся в литературе данным, многочисленные попытки вести процесс в присутствии менее концентрированных кислот не дали пока реальных результатов ни в отношении расхода кислоты, ни в смысле упрощения процесса.

Так, например, англ. пат. №364221 предлагает применять для этой цели 50-75%-ную серную кислоту при температурах не выше 200° и давлении около 250 атм. Однако, расход кислоты в приведенных примерах все еще очень значителен (около 7 г кислоты на 1 г спирта). Дальнейшие исследователи (Ind. Eng. Ch. 22 1048, 1930) пытались вести процесс в присутствии 5% HCl при 100-200° и давлении 38-50 атм., но получали при этом ничтожные выхода спирта, не превышающие 0,15%.

Во французском патенте №605998 (англ. пат. №238900) указывается, что, работая с жидким этиленом при температуре 220° в присутствии 4,3% соляной кислоты, можно получать хорошие выхода спирта. Однако, работа с жидким этиленом значительно усложняет процесс и не дает возможности вести реакцию непрерывно. В другом французском патенте №662968 (англ. пат; №324897) предлагается вести гидрацию олефинов в присутствии разбавленных кислот, но указывается, что способ пригоден только для пропилена и высших гомологов. Наконец, недавно появились, два новых патента, согласно которым можно получать хорошие выхода спирта в присутствии сильных кислот умеренных концентраций. Французский патент №741068 предлагает вести процесс в присутствии 55-65% H₂SO₄ при 130-160° или фосфорной 75-85% при 200-300°. Давление 50-250 атм. Выхода спирта не указаны.

Во французском патенте №738939 описан способ получения спирта из этилена в присутствии 41% H₂SO₄ при 250° и давлении 42 атм. Этилен используется на 10%. Однако, и в этих случаях концентрация кислоты все еще высока и расход ее слишком велик.

Согласно настоящему изобретению предлагается получать этиловый спирт, нагревая этилен с водой в присутствии небольших количеств серной кислоты, концентрацию которой можно снизить до 0,5-3%. Температура в зависимости от концентрации применяемой кислоты колеблется от 220 до 300°. Давление 50-150 атм. Добавка небольших количеств (0,1-1%) сульфатов цинка или алюминия значительно увеличивает выхода. Реакция протекает как с чистым этиленом, так и на газах крэкинга, т.е. смеси этилена с водородом и метаном, Процесс можно вести как в замкнутой системе (периодически), так и в аппаратуре непрерывного действия. Аппаратура может быть футерована медью, так как серная кислота таких концентраций на медь не действует.

При ведении процесса в замкнутой системе образовавшийся спирт может быть после опыта отогнан из раствора кислоты, затем кислота разбавлена до первоначальной концентрации и снова применена. При непрерывной работе образующийся спирт отгоняется в процессе реакции, причем получаются 10-12%-ные растворы спирта. Чтобы избежать, в этих условиях, концентрирования кислоты во время реакции, необходимо добавлять воду по мере отгона спирта. Раствор кислоты может работать продолжительное время без регенерации, причем активность ее с течением времени усиливается.

Пример 1. В автоклав емкостью 400 см было загружено 15 см 0,75% H₂SO₄ и 5,7 литров С₂Н₄ (в нормальных условиях). Затем автоклав нагревался в течение 3 часов при 265°. Давление 80 атм. Для улучшения перемешивания газа и кислоты автоклав раскачивался. Выход спирта по этилену 40,5%.

Пример II. В автоклав такой же емкости загружалось 150 куб. см. 1,5% H₂SO₄ и 6 литров С₂Н₄ (в норм. усл.) Нагревание велось при 240° 3 часа. Давление 70 атм. Выход спирта по этилену 46,7%.

Пример III. реакция велась в присутствии таких же количеств этилена и 1,5% серной кислоты, но с добавкой 1% ZnSO₄ Температура 240°, давление 70 атм. Выход 49%.

Пример IV. Загружено 200 куй. см 1,5%-ной серной кислоты с добавкой 0,1% ZnSO₄ и 5 литров этилена (в норм. усл.). Температура 240°, давление 70 атм. Выход 65,7%

Пример V. 150 куб. вм 1,5%-ной H₂SO₄ и 6,5 литров газовой смеси с содержанием 26% этилену. Температура 240°, давление 75 атм. Выход 41,4%.

Пример VI. Струя сжатого этилена пропускалась через раствор 10%-ной серной кислоты при 220° и давлении 45 атм. Выход спирта по этилену в первый час работы был равен 8,5% за один проход газа через кислоты, после 14 часов работы выход возрос до 12,5%.