項目十五：苯酚的生產(chǎn).ppt

項目十五 苯酚的生產(chǎn),一、概述,二、反應(yīng)原理,三、操作條件,四、工藝流程,1,1、苯酚、丙酮的性質(zhì)和用途,用 途,性質(zhì),苯酚俗名石炭酸，為無色針狀或白色塊狀有芳香味的晶體。 當接觸光或暴露在空氣中時，有逐步轉(zhuǎn)為紅色的趨勢， 如有堿性物質(zhì)存在時，可加速這一轉(zhuǎn)化過程。 苯酚溶解于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、二硫化碳中， 在室溫下稍溶于水，幾乎不溶于石油醚，65.5時，苯 酚和水可以任意比例互溶。 苯酚的毒性程度為極度危害介質(zhì)類，對各種細胞有直 接損害，對皮膚和粘膜有強烈腐蝕作用，工作場所苯酚 最高允許濃度為5ppm。 丙酮是無色、透明、易燃、易揮發(fā)的液體，具有特殊 刺激性氣味，略甜。與水、乙醇、二甲基甲酰胺、氯仿、 乙醚及大多數(shù)油品互溶。在空氣中爆炸極限為2.5613， 空氣中允許濃度0.40mgL。,苯酚是生產(chǎn)染料、醫(yī)藥、炸藥、塑料等的重要 原料。 丙酮是重要的有機溶劑，同時又是表面活性劑、 藥物、有機玻璃、環(huán)氧樹脂的原料。,2,2、苯酚、丙酮的生產(chǎn)方法,由丙烯和苯合成異丙苯， 異丙苯由空氣氧化得過氧化氫異丙苯， 過氧化氫異丙苯在酸性條件下分 解成苯酚和丙酮， 此法是當前工業(yè)上生產(chǎn)苯酚和丙酮的主要方法。,3,1、異丙苯的生產(chǎn) (1)主副反應(yīng) 主反應(yīng)： 是放熱反應(yīng) 副反應(yīng)： (2)催化劑 磷酸-硅藻土催化劑 ，氣固相反應(yīng)。,二、反應(yīng)原理,4,(1)主、副反應(yīng) 主反應(yīng)：,由于過氧化氫異丙苯的熱穩(wěn)定性較差，受熱后能自行分解，所以在氧化條件下，還有許多副反應(yīng)發(fā)生。 副反應(yīng)：,2、異丙苯氧化生成過氧化氫異丙苯,5,這些副反應(yīng)的發(fā)生不僅使氧化液的組成復(fù)雜，而且某些副產(chǎn) 物還對氧化反應(yīng)起抑制作用。例如，微量的酚會嚴重抑制氧 化反應(yīng)的進行，生成的含羧基、羥基的物質(zhì)不僅阻滯氧化反 應(yīng)，還能促使過氧化氫異丙苯的分解。,6,(2)催化劑,異丙苯的液相氧化與一般烴類的液相氧 化相似，是按自由基鏈鎖反應(yīng)歷程進行，包 括鏈的引發(fā)、增長和終止三個過程。 由于反應(yīng)生成的過氧化氫異丙苯在氧化 條件下能部分分解成自由基從而加速鏈的引 發(fā)以促進反應(yīng)進行，因而異丙苯的氧化反應(yīng) 是一種非催化自動氧化反應(yīng)。,7,3、過氧化氫異丙苯的分解,(1)主、副反應(yīng) 主反應(yīng)：,在發(fā)生主反應(yīng)的同時將伴有副反應(yīng)發(fā)生，而生成的副產(chǎn)物 具有相互作用的能力，從而使催化分解過程的產(chǎn)物非常復(fù)雜， 其主要的副反應(yīng)如下：,8,這些副反應(yīng)不僅降低了苯酚、丙酮的收率，而且使產(chǎn)品的分離變得困難。 (2)催化劑 這一反應(yīng)所用的催化劑有：硫酸以及磺酸型離子交換樹脂等。硫酸作為 催化劑，價廉易得，但酸性分解液中所生的硫酸鹽，容易堵塞管道，腐蝕設(shè)備 所以目前主要采用強酸性陽離子交換樹脂作為催化劑。,9,三、操作條件,1、過氧化氫異丙苯生產(chǎn)中的操作條件,反應(yīng)溫度,2、過氧化氫異丙苯分解的操作條件,原料純度,反應(yīng)壓力,反應(yīng)溫度,原料純度,停留時間,溫度越高，轉(zhuǎn)化率越大。 其原因是該反應(yīng)具有較大的活化能，溫度越高，反 應(yīng)速度常數(shù)越大，反應(yīng)速度越高。當反應(yīng)溫度由110 升到120時，反應(yīng)速度常數(shù)增加兩倍。 在主反應(yīng)速度提高的同時，副反應(yīng)速度也相應(yīng)增加。 據(jù)研究，對副反應(yīng)而言，溫度由110升到120，反應(yīng) 速度提高23倍，使反應(yīng)的選擇性大大降低。 因此，控制反應(yīng)溫度對提高反應(yīng)速度和過氧化氫異丙 苯的收率至關(guān)重要。 通常反應(yīng)溫度控制在105120之間。,原料中的雜質(zhì)可以分為兩類： 一類是本身對反應(yīng)速度影響很小，但由于雜質(zhì)本身 在反應(yīng)條件下也發(fā)生反應(yīng)，生成其它產(chǎn)物，而使產(chǎn)品 過氧化氫異丙苯純度下降。這類雜質(zhì)主要有苯、甲苯、 乙苯、丁苯及二異丙苯。 另一類本身就是阻化劑，對反應(yīng)速度有較大的影響。 在反應(yīng)開始時，由于這類雜質(zhì)的存在常導(dǎo)致反應(yīng)不能 進行。常見的有硫化物、酚類及不飽和烴類等。 因此，對這些雜質(zhì)要嚴格加以限制。在工業(yè)生產(chǎn)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，總硫含量小于2ppm，氧含 量小于4ppm。,適當加壓是為了提高氧分壓，從而提高反應(yīng)速度。 但過高的壓力對反應(yīng)速度提高不大，而設(shè)備費用 和操作費用隨著壓力的升高而增大。 所以反應(yīng)一般在0.40.5MPa下進行。,反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速度越快。 溫度升高，相應(yīng)的過氧化氫異丙苯擴散速度加快， 從而加快了反應(yīng)速度。 但溫度過高會使過氧化氫異丙苯的分解速度加快， 副產(chǎn)物生成量增加。 另外，溫度升高易使離子交換樹脂失效。 因此，溫度不宜超過80。,在氧化反應(yīng)過程中，為了控制介質(zhì)的pH值，一般在異 丙苯中加有Na2CO3或NaOH。因此，如過氧化氫異丙 苯中含有Na+離子，則Na+ 離子可與活性基團中的氫發(fā) 生交換，使樹脂失去活性 因此，氧化反應(yīng)后，應(yīng)對氧化液進行水洗，除去 其中的Na+離子。,過氧化氫異丙苯分解反應(yīng)采用不同的停留時間對 生成亞異丙基丙酮量有較大影響。停留時間越長， 亞異丙基丙酮生成量越大,10,四、工藝流程,1、異丙苯氧化生成過氧化氫異丙苯,1氧化塔；2、3第一、第二提濃塔；4貯槽；5冷凝器； 6氣液分離器；7降膜蒸發(fā)器,11,2、過氧化氫異丙苯的分解及分解液的分離,1分解塔；2中和