簡述苯酚丙酮

1、簡述苯酚丙酮1.1概述1.1.1設(shè)計(jì)基礎(chǔ)苯酚和丙酮是重要的化工原料。在我國，今年來的苯酚，丙酮市場相當(dāng)活躍。作為一種重要的有機(jī)原料，苯酚的用途相當(dāng)廣泛。它主要用于制造酚醛樹脂，雙酚A,環(huán)氧樹脂，苯胺膠，烷基酚等，同時(shí)也廣泛用于醫(yī)藥，染料，農(nóng)藥，合成洗滌劑等行業(yè)。丙酮既是優(yōu)良的有機(jī)溶劑，廣泛用于油脂，油漆，火藥，樹脂，橡膠，照相軟片等，也是重要的化工原料之一，用于生產(chǎn)有機(jī)玻璃，異丙醇，溶劑，甲氨基丙烯酸甲酯，丙酮氰醇，雙酚等。近年來，受電子通訊工業(yè)，汽車工業(yè)和建筑業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)，我國苯酚-丙酮市場相當(dāng)活躍。苯酚-丙酮的下游產(chǎn)品迅速發(fā)展，需求強(qiáng)勁增加。異丙苯法是目前世界上最重要的苯酚-丙酮生產(chǎn)方法，

2、其生產(chǎn)能力約占世界苯酚生產(chǎn)能力的90%以上。異丙苯法生產(chǎn)苯酚丙酮的工藝以苯和丙烯為原料，發(fā)生加成反應(yīng)生成異丙苯，然后將異丙苯氧化為過氧化氫異丙苯（CHP），再由過氧化氫異丙苯分解生成苯酚和丙酮。1.1.2生產(chǎn)規(guī)模 年產(chǎn)苯酚-丙酮20萬噸，其中丙酮37%（7.4萬噸），苯酚63%（12.6萬噸）設(shè)計(jì)方案確定 原理：異丙苯法生產(chǎn)苯酚丙酮的工藝以苯和丙烯為原料，發(fā)生加成反應(yīng)生成異丙苯，然后將異丙苯氧化為過氧化氫異丙苯（CHP），再由過氧化氫異丙苯分解生成苯酚和丙酮。另外，流程還有反烴化，生成二異三異產(chǎn)物的副反應(yīng)發(fā)生。其涉及的主要反應(yīng)：工藝流程說明： 苯酚丙酮裝置的精制單元由丙酮精制系統(tǒng)和苯酚精制系統(tǒng)

3、組成。此外，還包括丙酮汽提塔，苯酚回收塔和酚處理器等設(shè)備。在送來的分解液中除含有苯酚，丙酮，異丙苯，溶解水以外，還有少量乙醛，苯乙酮等酮類、甲基苯乙烯（AMS）等烴類及高沸物。分解液精粗丙酮塔進(jìn)行切割分離，富含丙酮的輕組分自塔頂采出，進(jìn)入丙酮精制塔進(jìn)行丙酮精制，并在側(cè)線得到產(chǎn)品丙酮；而富含苯酚的重組分自粗丙酮塔塔底采出，經(jīng)粗苯酚塔，脫烴塔和苯酚精制塔得到產(chǎn)品苯酚。1.1.4工藝技術(shù)路線該設(shè)計(jì)主要要求得到年產(chǎn)量為7.4萬噸的丙酮產(chǎn)品。所以，丙酮的生產(chǎn)工藝流程如下：A.丙酮精制精餾進(jìn)料首先從初丙酮塔塔頂丙酮、水和比苯酚輕的組分作為精丙酮塔的進(jìn)料，精丙酮塔用苛性鈉處理除去醛類等低沸物，塔頂餾出物作為

4、分解用的丙酮，側(cè)線采出產(chǎn)品丙酮，塔釜液送回回收工段回收其有效成分。其簡要流程圖：丙酮精制過程工藝流程圖1分解塔；2中和水洗塔；3沉降槽；4粗丙酮塔；5精丙酮塔來自氧化系統(tǒng)的氧化液進(jìn)入分解塔(1)的底部與酸性循環(huán)氧混合，并在分解塔中發(fā)生分解反應(yīng)。分解液由分解塔的頂部溢流進(jìn)入緩沖罐(10)，大部分分解液循環(huán)回分解塔，少量的分解液進(jìn)入中和水洗塔(2)洗去其中的酸。在中和水洗塔的上部，分解液、堿液及循環(huán)堿液并流操作，塔釜液送沉降槽(3)，分出堿液和分解液，堿液循環(huán)使用。槽上部的中性分解液送入分離系統(tǒng)，經(jīng)粗丙酮塔(4)、精丙酮塔(5)精餾得到丙酮成品。B.丙酮的工藝流程選擇生產(chǎn)丙酮的主要方法是異丙苯法，

5、其工藝步驟是：異丙苯法是以苯和丙烯為主要原料在催化劑三氧化鋁或固體磷酸作用下制成異丙苯，異丙苯經(jīng)空氣氧化生成過氧化氫異丙苯（CHP），CHP分解生成苯酚和丙酮。該方法以KBR公司的苯酚法工藝最為典型。除從異丙苯生產(chǎn)高純度苯酚和丙酮外，還回收副產(chǎn)物甲基苯乙烯（AMS）和苯乙酮（AP）。在該工藝中，異丙苯用空氣氧化成CHP的效率高達(dá)95以上，CHP被濃縮，并在酸催化劑存在下高產(chǎn)率（大于99）地分解為苯酚和丙酮。AMS加氫為異丙苯，用于循環(huán)氧化或回收。C.催化劑的選擇生產(chǎn)異丙苯的工藝技術(shù)主要分為以固體磷酸(SPA)為催化劑的反應(yīng)工藝，以三氯化鋁(AlCl3 )為催化劑的均相AlCl3法工藝和分子篩催

6、化合成異丙苯工藝。由于A1C13法存在設(shè)備腐蝕性強(qiáng)，污染嚴(yán)重及流程長等缺點(diǎn)，現(xiàn)已趨于淘汰；SPA法雖然具有低污染、低腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但卻存在苯的收率低、酸流失、易結(jié)焦、不易再生、廢催化劑難于處理等缺點(diǎn)，同時(shí)由于SPA沒有烷基轉(zhuǎn)移活性，所以產(chǎn)品選擇性低。而分子篩催化合成異丙苯的工藝已克服了上述缺點(diǎn)，與其他兩種工藝相比具有明顯的優(yōu)越性。所以本設(shè)計(jì)以苯酚、丙烯為原料，采用分子篩為催化劑的異丙苯法工藝。D.操作條件：因?yàn)楸椒?，丙酮的生產(chǎn)原理簡要為：由異丙苯氧化生成苯酚，丙酮分兩步完成，首先由異丙苯氧化生成過氧化氫異丙苯，然后經(jīng)分解得苯酚，丙酮。（一）過氧化氫異丙苯生產(chǎn)中的操作條件 1反應(yīng)溫度 溫度與轉(zhuǎn)化率

7、的關(guān)系見圖1。由圖可見，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(dāng)反應(yīng)溫度由110升到120時(shí)，反應(yīng)速度常數(shù)增加兩倍。在主反應(yīng)速度提高的同時(shí)，副反應(yīng)速度也相應(yīng)增加。據(jù)研究，對(duì)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(duì)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。圖1各種溫度時(shí)異丙苯氧化的動(dòng)力學(xué)曲線 圖 2 樹脂催化分解過氧化氫異丙苯1110；2115；3120；4125的反應(yīng)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系2原料異丙苯中雜質(zhì) 原料中的雜質(zhì)可以分為兩類,一類是本

8、身對(duì)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(duì)反應(yīng)速度有較大的影響。在反應(yīng)開始時(shí)，由于這類雜質(zhì)的存在常導(dǎo)致反應(yīng)不能進(jìn)行。常見的有硫化物、酚類及不飽和烴類等。因此，對(duì)這些雜質(zhì)要嚴(yán)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。3反應(yīng)壓力 壓力對(duì)異丙苯氧化無特殊影響，反應(yīng)一般在0.40.5MPa下進(jìn)行。適當(dāng)加壓是為了提高氧分壓，從而提高反應(yīng)速度。但過高的壓力也無益處，

9、壓力過高對(duì)反應(yīng)速度影響不大，而設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用隨著壓力的升高而增大。（二）過氧化氫異丙苯分解的操作條件1反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度的影響見圖2。由圖可見，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(kuò)散速度加快，從而加快了反應(yīng)速度。但溫度過高會(huì)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。2雜質(zhì) 過氧化氫異丙苯中的雜質(zhì)對(duì)反應(yīng)速度有影響。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(tuán)中的氫發(fā)生交換，使樹脂失去活性。因此，氧化反

10、應(yīng)后，應(yīng)對(duì)氧化液進(jìn)行水洗，除去其中的Na+ 離子。另外，過氧化氫異丙苯中還含有苯乙酮，二甲基苯基甲醇、-甲基苯乙烯等雜質(zhì)。在分解反應(yīng)中，這些雜質(zhì)會(huì)進(jìn)一步發(fā)生聚合、縮合等反應(yīng)，而生成一些大分子的呈焦油狀的副產(chǎn)物，它們將樹脂表面覆蓋，從而使樹脂活性降低。因此，要求過氧化氫異丙苯中的雜質(zhì)要盡量低一些。1.2文獻(xiàn)綜述裝置簡介異丙苯法制備苯酚、丙酮是目前世界上獲得苯酚、丙酮的主要技術(shù)路線，從20世紀(jì)50年代開始工業(yè)化到目前為止，世界上約90%的苯酚來自該路線，在世界苯酚工業(yè)中占主導(dǎo)地位，2002年世界苯酚產(chǎn)能約為720X104t/a，其中91%采用異丙苯法。我國采用異丙苯法制備苯酚、丙酮始自20世紀(jì)60

11、年代中期，國內(nèi)第一套萬噸級(jí)異丙苯法苯酚丙酮裝置于1970年在燕化公司建成投產(chǎn)，1986年國內(nèi)首套引進(jìn)技術(shù)8X104t/a異丙苯法苯酚丙酮裝置在燕化公司建成投產(chǎn)，成為當(dāng)時(shí)國內(nèi)最大的苯酚丙酮生產(chǎn)裝置。目前國內(nèi)苯酚丙酮主要生產(chǎn)廠家有燕山石化、高橋石化、華字石化、吉林石化、廣州建濤集團(tuán)，所采用的工藝路線都是異丙苯法制備苯酚、丙酮。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展、進(jìn)步，苯酚丙酮裝置生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，目前國內(nèi)單套裝置最大產(chǎn)能為燕化公司16X104t/a苯酚丙酮裝置，國內(nèi)正在籌建的單套裝置最大產(chǎn)能為20X104t/a。德國Ineos苯酚有限公司以生產(chǎn)能力為62.0X104t/a為世界之最。隨著催化劑和生產(chǎn)工藝的發(fā)展，大多數(shù)生產(chǎn)裝置制取異丙苯工藝已從傳統(tǒng)的AlCl3法轉(zhuǎn)為固體磷酸或沸石催化法，我國四大生產(chǎn)廠家和正在籌建的生產(chǎn)裝置皆采用后者。目前較先進(jìn)的異丙苯制備苯酚工藝是Allied/UOP工藝，由美國UOP公司和美國聯(lián)合化學(xué)公司共同開發(fā)，全球已有11家苯酚生產(chǎn)廠家采用該工藝。目前，世界許多生產(chǎn)廠家紛紛對(duì)苯酚的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和開發(fā)新的生產(chǎn)工藝。通過對(duì)成熟的異丙苯制備苯酚工藝中催化劑和CHP分解、苯酚精制兩個(gè)工藝的研究，朝著工