Производство этанола

Этиловый спирт находит широкое применение в качестве химического сырья. Для удовлетворения потребностей промышленности и народного хозяйства необходимы огромные количества этого вещества.

Синтетический способ получения этанола заключается в каталитической
 гидратации этилена водяным паром в газовой фазе.

Реакция экзотермическая и обратимая:

С₂Н₄ + Н₂О ⇌ С₂Н₅ОН + 46 кДж.

Как сместить химическое равновесие в сторону образования конечного продукта
 и увеличить выход химической реакции?

Реакция идет с уменьшением числа молекул в смеси, поэтому для смещения

 равновесия вправо необходимо увеличить давление.

Чтобы скорость реакции была достаточной, необходимы катализатор и 
повышенная температура. Поскольку реакция экзотермическая,
то слишком высокая температура будет способствовать смещению равновесия влево,
в сторону реакции, идущей с поглощением теплоты.
Оптимальные условия гидратации этилена следующие: t = 280–300 °C, p = 7–8 МПа, 
катализатор – фосфорная кислота H₃PO₄, осажденная на твердом носителе.  
При этих условиях за одно прохождение через промышленный аппарат для
 синтеза около 5% исходного этилена превращается в спирт. Чтобы производство 
было рентабельным, необходимо осуществлять циркуляционный процесс, 
т.е. выделять спирт из смеси продуктов реакции, а этилен снова возвращать на гидратацию. Отходящие продукты (отходы) используют для нагревания веществ, 
поступающих на гидратацию. Таковы научные основы этого процесса.

 

Название процесса	Условия протекания реакции	Научные основы производства	Уравнение реакции
Kаталитическая гидратация этилена водяным паром	t = 280–300 °C, p = 7–8 МПа, кат. – H3PO4 на твердом носителе	1) Циркуляционный процесс; 2) использование отходов реакции для нагревания исходных веществ	С2Н4 + Н2О ⇌ С2Н5ОН + 46 кДж