Основные процессы производства этилмеркаптана (ЭМ) можно разделить на традиционные и перспективные технологии. Основные различия заключаются в выборе сырья, условиях реакции и защите окружающей среды. Ниже приводится краткое описание основных процессов:
1. Метод безводного этанола
Принцип: Используя в качестве сырья безводный этанол, дымящую серную кислоту и гидросульфид натрия, в результате многостадийных реакций получают этилмеркаптан.
Процесс реакции:
Этанол реагирует с дымящей серной кислотой, образуя этилсерную кислоту;
Этилсерную кислоту нейтрализуют карбонатом натрия с получением этилсульфата натрия;
Этилсульфат натрия реагирует с гидросульфидом натрия, в результате чего образуется этилмеркаптан.
Особенности: Процесс отработан, но путь длинный, выход низкий (60%-65%), он сильно коррозионный и оказывает большое давление на окружающую среду.
2. Метод хлористого этила
Принцип: Этилхлорид напрямую реагирует с гидросульфидом натрия с образованием этилмеркаптана.
Формула реакции:
C2H5Cl+NaSH→C2H5SH+NaCl
Особенности: Выход продукта высокий (более 80%), но требуется оборудование высокого давления, источник этила ограничен, а трудоёмкость высокая. Представитель производителя: Arkema SA, Франция.
3. Газофазный каталитический метод этанола/этилена
Принцип: Этанол или этилен реагирует с сероводородом в газовой фазе под действием катализатора (например, вольфрамовой кислоты, содержащей оксид алюминия) с образованием этилмеркаптана.
Условия реакции: нормальное давление или низкое давление (0,6-3,0 МПа), высокая температура (360-380 ℃), катализаторы могут повысить селективность и выход (70%-79%).
Особенности: Сырье легко доступно и может производиться непрерывно, однако сероводород очень токсичен и вызывает коррозию оборудования.
Представитель производителя Chevron Phillips Chemical
4. Каталитическое гидрирование (новейшая технология)
Принцип: Этанол и водород напрямую гидрируются и сульфидируются под действием катализатора (например, оксида кобальта/никеля) с образованием этилмеркаптана.
Особенности: мягкие условия реакции (низкая температура и низкое давление), мало побочных продуктов, что соответствует тенденции экологически чистого производства, но промышленное применение по-прежнему находит все большее применение.
5. Биотрансформация (лабораторный этап)
Принцип: использование микроорганизмов или ферментов для катализа реакции этанола и сульфида с получением этилмеркаптана.
Особенности: Сырье является возобновляемым (например, этанол из биомассы) и экологически чистым, но крупномасштабное производство пока не достигнуто.
Сравнение процессов и тенденции
Традиционные процессы (такие как метод безводного этанола и метод этила хлорида) постепенно отменяются из-за проблем с окружающей средой, особенно в Китае, где некоторые предприятия были закрыты.
Газофазный каталитический метод и метод каталитического гидрирования стали широко распространенными благодаря высокой эффективности и непрерывности производства, что особенно подходит для крупных химических предприятий. Технологии биоконверсии, мембранного разделения и очистки представляют собой перспективное направление, но необходимы дальнейшие прорывы в устранении узких мест в технологии.
