乙烯氧化法制乙醛,多采用瓦克-赫希斯特(Wacker-Hoechst)一步法工艺。催化剂是氯化钯、氯化铜、盐酸的水溶液,其反应是非常特殊的。反应的总方程式是:
上式反应过程可分为三个过程进行。
① 在钯盐溶液中,乙烯被氧化生成乙醛,Pd2+被还原成Pd。
C2H4+PdCl2+H2O → CH3CHO+Pd+2HCl
② 金属Pd被氯化铜氧化成Pd2+,恢复Pd2+的氧化性。
2CuCl2+Pd2+ → PdCl2+2CuCl
③ 氯化亚铜在盐酸的水溶液中被氧化成氯化铜,恢复氯化铜的氧化性。
乙烯氧化制乙醛,其收率约95%,而1%~1.5%的乙烯是以未反应的状态取出,其余约4%则是由于副反应生成了副产物而损失。
乙烯氧化的副反应主要是原料乙烯的深度氧化反应、加成反应以及乙醛的氧化、氯化和缩合等反应。主要副产物有醋酸、草酸铜、丁烯醛(巴豆醛)、二氧化碳、氯化烃以及不溶于水的褐色高聚物残渣。副反应方程式为:
C2H4+HCl → C2H5Cl
CH3CHO+2CuCl2 → CH2ClCHO+2CuCl+HCl
CH2ClCHO+2CuCl2 → CHCl2CHO+2CuCl+HCl
CHCl2CHO+2CuCl2 → CCl3CHO+2CuCl+HCl
CH2ClCHO+1/2O2 → CH3Cl+CO2
CH3CHO+1/2O2 → CH3COOH
2CH3CHO → CH3CH=CHCHO+H2O