СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛОВОГО СПИРТА

Известен способ получения этилового спирта путем прямой гидратации этилена при температуре 260-340°С и давлении 50-300 атм в присутствии катализатора.

Предложенный способ получения этилового спирта отличается от известного тем, что гидратацию ведут электрохимическим путем в присутствии солей двухвалентной ртути при температуре 25-95°С.

Сущность электрокаталитической гидратации этилена заключается в следующем. Газообразный этилен подают в реактор-электролизер, заполненный раствором соли двухвалентной ртути (можно использовать нитрат, ацетат, перхлорат и сульфат ртути) с рН от 1 до 14 при температуре 25-95°С (при 85-95°С спирт отводят из реактора с парами воды). В реакторе установлены электроды (катод и анод), с помощью которых ведут электролиз (плотность тока в напряжение определяются рН раствора, природой электродов и конструкцией электролизера).

В реакторе протекают следующие химические и электрохимические процессы:

А. С₂Н₄ (газ) С₂Н₄ (aq),

C₂H₄ (aq)+HgX₂+H₂O XHgC₂H₄OH+HX

(X-СН₃СОО^-, NO₃ ^-, ClO₄ ^-, , SO₄ ^-2).

Б. На катоде:

XHgC₂H₄OH+2e^-+H⁺→Hg⁰+X^-+

+C₂H₃OH(aq).

C₂H₅OH (aq)→C₂H₅OH (газ)

(при 85°-95°С).

В. На аноде:

Hg⁰+2x^--2е^-→HgX₂.

Аппаратурно процесс может быть оформлен по четырем вариантам:

I. Все три стадии проводят в одном аппарате.

II. Стадии А и Б - в одном аппарате, стадию В - анодное окисление - в другом.

III. Стадия А - в одном аппарате, Б и В - в другом.

IV. Все три стадии осуществляют в трех последовательно работающих аппаратах.

III и IV варианты удобны, например, при работе в щелочном растворе, поскольку подщелачивание раствора должно быть постепенным, по мере связывания соли ртути этиленом, а также из-за того, что при рН 8-12 скорость стадии А значительно превышает скорость стадии Б.

Процесс проводят по II и IV вариантам.

Пример. При аппаратурном оформлении процесса по IV варианту образование соли меркуроэтанола осуществляют в реакторе типа Эрлифт с фильтром Шотта №1 объемом 300 мл. Температуры 25-80°С, концентрация солей ртути 0,1-1 моль/л (кроме сульфата ртути, растворение которого происходит по мере пропускания этилена и превращения его в сульфат меркуроэтанола). Для поддержания заданного рН по мере пропускания этилена в реактор добавляют раствор концентрированной NaOH. Время полного связывания ртути этиленом и установление равновесия уменьшается с повышением температуры и увеличением рН и не превышает даже в слабокислом растворе (рН ~0,5) 10 мин. Для полного связывания Hg при 80°С требуется более щелочная среда.

Электролиз меркуроэтанола (стадия Б) проводят в электролизере с рубашкой для термостатирования объемом 40 мл и разделенным полиэтиленовой диафрагмой на анодное и катодное пространство. Катодом служит перфорированная медная пластинка, анод никелевый. После окончания электролиза католит разгоняют и в отгоне определяют этиловый спирт (фотоколориметрически и хроматографически). При плотности тока 0,02 а/см² и концентрации соли меркуроэтанола 0,5 моль/л (рН 12,1) и времени электролиза 1 час выход спирта по току (по меркуроэтанолу) составляет 30%. Выход спирта на стадии Б практически не зависит от температуры.