项目十五：苯酚的生产

,*,第七章丙烯系产品的生产,有机化工生产技术,项目十五苯酚的生产,一、概述,二、反应原理,三、操作条件,四、工艺流程,1,1,、苯酚、丙酮的性质和用途,用,途,性质,苯酚俗名石炭酸，为无色针状或白色块状有芳香味的晶体。,当接触光或暴露在空气中时，有逐步转为红色的趋势，,如有碱性物质存在时，可加速这一转化过程。,苯酚溶解于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、二硫化碳中，,在室温下稍溶于水，几乎不溶于石油醚，,65.5,时，苯,酚和水可以任意比例互溶。,苯酚的毒性程度为极度危害介质类，对各种细胞有直,接损害，对皮肤和粘膜有强烈腐蚀作用，工作场所苯酚,最高允许浓度为,5ppm,。,丙酮是无色、透明、易燃、易挥发的液体，具有特殊,刺激性气味，略甜。与水、乙醇、二甲基甲酰胺、氯仿、,乙醚及大多数油品互溶。在空气中爆炸极限为,2.56,13,，,空气中允许浓度,0.40mg,L,。,苯酚是生产染料、医药、炸药、塑料等的重要,原料。,丙酮是重要的有机溶剂，同时又是表面活性剂、,药物、有机玻璃、环氧树脂的原料。,2,2,、苯酚、丙酮的生产方法,由丙烯和苯合成,异丙苯,，,异丙苯由空气氧化得,过氧化氢异丙苯,，,过氧化氢异丙苯在酸性条件下分,解成,苯酚和丙酮,，,此法是当前工业上生产苯酚和丙酮的主要方法。,3,1,、异丙苯,的生产,(,1),主副反应,主反应：,是放热反应,副反应：,(2),催化剂,磷酸,-,硅藻土催化剂，气固相反应。,二、反应原理,4,(1),主、副反应,主反应：,由于过氧化氢异丙苯的热稳定性较差，受热后能自行分解，所以在氧化条件下，还有许多副反应发生。,副反应：,2,、异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯,5,这些副反应的发生不仅使氧化液的组成复杂，而且某些副产,物还对氧化反应起抑制作用。例如，微量的酚会严重抑制氧,化反应的进行，生成的含羧基、羟基的物质不仅阻滞氧化反,应,，,还能促使过氧化氢异丙苯的分解。,6,(2),催化剂,异丙苯的液相氧化与一般烃类的液相氧,化相似，是按自由基链锁反应历程进行，包,括链的引发、增长和终止三个过程。,由于反应生成的过氧化氢异丙苯在氧化,条件下能部分分解成自由基从而加速链的引,发以促进反应进行，因而异丙苯的氧化反应,是一种,非催化,自动氧化反应。,7,3,、过氧化氢异丙苯的分解,(1),主、副反应,主反应：,在发生主反应的同时将伴有副反应发生，而生成的副产物,具有相互作用的能力，从而使催化分解过程的产物非常复杂，,其主要的副反应如下：,8,这些副反应不仅降低了苯酚、丙酮的收率，而且使产品的分离变得困难。,(2),催化剂,这一反应所用的催化剂有：硫酸以及磺酸型离子交换树脂等。硫酸作为,催化剂，价廉易得，但酸性分解液中所生的硫酸盐，容易堵塞管道，腐蚀设备,所以目前主要采用强酸性阳离子交换树脂作为催化剂。,9,三、操作条件,1,、过氧化氢异丙苯生产中的操作条件,反应温度,2,、过氧化氢异丙苯分解的操作条件,原料纯度,反应压力,反应温度,原料纯度,停留时间,温度越高，转化率越大。,其原因是该反应具有较大的活化能，温度越高，反,应速度常数越大，反应速度越高。当反应温度由,110,升到,120,时，反应速度常数增加两倍。,在主反应速度提高的同时，副反应速度也相应增加。,据研究，对副反应而言，温度由,110,升到,120,，反应,速度提高,2,3,倍，使反应的选择性大大降低。,因此，控制反应温度对提高反应速度和过氧化氢异丙,苯的收率至关重要。,通常反应温度控制在,105,120,之间。,原料中的杂质可以分为两类：,一类是本身对反应速度影响很小，但由于杂质本身,在反应条件下也发生反应，生成其它产物，而使产品,过氧化氢异丙苯纯度下降。这类杂质主要有苯、甲苯、,乙苯、丁苯及二异丙苯。,另一类本身就是阻化剂，对反应速度有较大的影响。,在反应开始时，由于这类杂质的存在常导致反应不能,进行。常见的有硫化物、酚类及不饱和烃类等。,因此，对这些杂质要严格加以限制。在工业生产中，,一般要求原料中，乙苯含量小于,0.03%,，丁苯含量小于,0.01%,，酚含量小于,3ppm,，总硫含量小于,2ppm,，氧含,量小于,4ppm,。,适当加压是为了提高氧分压，从而提高反应速度。,但过高的压力对反应速度提高不大，而设备费用,和操作费用随着压力的升高而增大。,所以反应一般在,0.4,0.5MPa,下进行,。,反应温度越高，反应速度越快。,温度升高，相应的过氧化氢异丙苯,扩散速度,加快，,从而加快了反应速度。,但温度过高会使过氧化氢异丙苯的,分解速度,加快，,副产物生成量增加。,另外，温度升高易使离子交换树脂失效。,因此，温度不宜超过,80,。,在氧化反应过程中，为了控制介质的,pH,值，一般在异,丙苯中加有,Na,2,CO,3,或,NaOH,。因此，如过氧化氢异丙,苯中含有,Na,+,离子，则,Na,+,离子可与活性基团中的氢发,生交换，使树脂失去活性,因此，氧化反应后，应对氧化液进行水洗，除去,其中的,Na,+,离子。,过氧化氢异丙苯分解反应采用不同的停留时间对,生成亚异丙基丙酮量有较大影响。停留时间越长，,亚异丙基丙酮生成量越大,10,四、工艺流程,1,、异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯,1,氧化塔；,2,、,3,第一,、,第二提浓塔；,4,贮槽；,5,冷凝器；,6,气液分离器；,7,降膜蒸发器,11,2,、过氧化氢异丙苯的分解及分解液的分离,1,分解塔；,2,中和,水洗塔；,3,沉降槽；,4,粗丙酮塔；,5,精丙酮塔；,6,割焦塔；,7,第一脱烃塔；,8,第二脱烃塔；,9,精酚塔；,10,缓冲罐,12,异丙苯法生产苯酚,、,丙酮的主要过程示意图,总流程：,14,作业：试叙述异丙苯法生产苯酚、丙酮的工艺流程。,小结：,