Теоретические основы. Реакция протекает по кислотно-каталитическому механизму

Реакция протекает по кислотно-каталитическому механизму:

Реакция является экзотермической. Катализаторами гидратации олефинов могут служить растворы серной или фосфорной кислот.

При использовании сернокислотных катализаторов процесс является жидкофазным. Имеет следующие недостатки: многостадийность процесса, образование моно- и диалкилсульфатов, коррозия аппаратуры, необходимость утилизации отработанной серной кислоты.

Отмеченные недостатки сернокислотной гидратации олефинов привели к разработке методов прямой гидратации олефинов в присутствии гетерогенных кислотных катализаторов.

Твердыми катализаторами гидратации являются фосфорная кислота на носителе (алюмосиликат, силикагель, пемза), катализаторы на основе оксидов металлов (Al₂O₃, W₂O₃ и др.) и ионообменные смолы (сульфокатиониты).

При прочих равных условиях в присутствии твердых катализаторов процесс протекает значительно медленнее, чем в присутствии жидких, но зато значительно уменьшается или даже исключается коррозия. Снижение скорости можно компенсировать повышением температуры, но в этом случае снижается выход спирта и повышается выход побочных продуктов (эфиров, полимеров).

В данном случае используется сульфокатионит КУ-2ППФ (сульфированный сополимер стирола с дивинилбензолом и формованным полипропиленом).

В процессе гидратации изобутилена в присутствии сульфокатионита в небольшом количестве образуются побочные продукты: димеры изобутилена, эфиры, вторичный бутиловый спирт.

Для того чтобы уменьшить образование побочных продуктов, необходимо воду брать в избытке, 7:1. При этом снижается парциальное давление.