Прямая гидратация олефинов отличается от сернокислотной тем, что реакция протекает в одну стадию, без промежуточного выделения каких-либо соединений:
Вследствие одностадийности и отсутствия расхода серной кислоты прямая гидратация имеет преимущества перед сернокислотным способом.
Катализаторами прямой гидратации олефинов могут служить:
1. 10%-ной водной раствор серной кислоты при высоком давлении и температуре. В этих условиях абсорбция олефина и гидролиз алкилсерной кислоты происходят одновременно и процесс идет в одну стадию.
2.фосфорная кислота (эффективный катализатор) на твердом носителе с развитой поверхностью (широкопористый силикагель, кизельгур или промышленный алюмосиликатный катализатор). Ввиду корродирующего действия фосфорной кислоты и ее значительной летучести, обусловливающей постепенное снижение активности катализатора, значительное внимание привлекают нелетучие контакты, активной основой которых является окись вольфрама W2О3.
3. катионообменные смолы- сульфокатионитов, представляющих собой иммобилизованную (присоединенную к полимеру) серную кислоту. Обычно сульфокатиониты получают сульфированием сополимера стирола с дивинилбензолом. В них серная кислота присоединена к бензольному кольцу и активными элементами являются группы:
|
|
|
Реакция прямой гидратации олефинов обратима и протекает с выделением тепла:
Механизм прямой гидратации этилена в присутствии фосфорной кислоты состоит из следующих стадий:
-на поверхности носителя в пленке фосфорной кислоты происходит растворение этилена и отщепление протона от молекулы кислоты: 
— протонирование олефина, приводящее к образованию карбоний-катиона, который реагирует с водой, образуя ион алкоксония: 
— ион алкоксония отщепляется протон и образуется спирт:
Условия проведения прямой гидратации:
А) этилена — процесс ведут в газовой фазе на фосфорнокислом катализаторе (фосфорная кислота нанесена на активированный алюмосиликат) при 260—З00 °С и при этом парциальное давление водяного пара должно быть равно 2,5—З МПа (суммарное давление парогазовой смеси 7—8 МПа).
Б) пропилена – процесс возможно проводить:
-в газовой фазе на фосфорнокислотном катализаторе при 200°С и давлении 2—3 МПа
— в жидкой фазе гидратацию в присутствии катализатора сульфокатионита при 130—150°С . при 6—10 МПа и мольном соотношении воды и пропилена, равном (12,5-15): 1, конверсия пропилена достигает 75—80%.
Побочными реакциями сопровождающими прямую гидратацию являются:
— полимеризация олефинов:
— межмолекулярная гидратация спиртов с образованием простых эфиров .
|
|
|
— дегидратация образовавшихся спиртов с образованием карбонильных соединений:
Продуктами, получаемыми сернокислотной и прямой гидратацией олефинов, являются:
1) Этиловый спирт (этанол) С2Н5ОН—жидкость (Ткип.=78,4 °С, Тзатв 114,2 °С). Хорошо растворяется в воде. Этиловый спирт находит применение для производства бутадиеновых каучуков. Как полупродукт этанол имеет важное значение в органических производствах при получении ацетальдегида и уксусной кислоты, диэтилового эфира, сложных эфиров, хлороформа. Этиловый спирт является хорошим растворителем и используется для промывки и обезжиривания различных деталей и узлов. В больших количествах его используют в пищевой и медицинской промышленности.
2) Изопропиловый спирт (изопропанол) СН3—СНОН——СН3 — бесцветная жидкость (Ткип=82,5 °С). Хорошо растворяется в воде. Изопропиловый спирт находит применение в качестве растворителя, во многих случаях он заменяет этиловый спирт для масел, жиров и смол изопропиловый спирт является даже лучшим растворителем, чем этиловый. В нефтеперерабатывающей промышленности изопропиловый спирт используют для депарафинизации дизельных топлив. Кроме того, из него получают сложные эфиры, ацетон и другие вещества.
