苯酚生产技术.ppt

第十章 苯酚生产技术第二节　苯酚和丙酮的生产一、概述一、概述二、反应原理二、反应原理三、操作条件三、操作条件四、工艺流程四、工艺流程1、苯酚、丙酮的性质和用途、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，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，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，在室温下稍溶于水，几乎不溶于石油醚，65.5℃时，苯时，苯酚和水可以任意比例互溶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、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、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、环氧树脂的原料药物、有机玻璃、环氧树脂的原料2、苯酚、丙酮的生产方法•由丙烯和苯合成由丙烯和苯合成异丙苯异丙苯，，• 异丙苯由空气氧化得异丙苯由空气氧化得过氧化氢异丙苯过氧化氢异丙苯，，• 过氧化氢异丙苯在酸性条件下分过氧化氢异丙苯在酸性条件下分 解成解成苯酚和丙酮苯酚和丙酮，， 此法是当前工业上生产苯酚和丙酮的主此法是当前工业上生产苯酚和丙酮的主要方法1 1、异丙苯、异丙苯、异丙苯、异丙苯的生产的生产 (1)主副反应主副反应 主反应：主反应： 是放热反应是放热反应 副反应：副反应：(2)催化剂催化剂 磷酸磷酸-硅藻土催化剂硅藻土催化剂 ，气固相反应。

气固相反应二、反应原理二、反应原理　　　　(1)(1)主、副反应主、副反应 　　主反应：　　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　　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条件下，还有许多副反应发生　　副反应：　　副反应：　　2、异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯、异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯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应，，还能促使过氧化氢异丙苯的分解还能促使过氧化氢异丙苯的分解(2)催化剂 异丙苯的液相氧化与一般烃类的液相氧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发以促进反应进行，因而异丙苯的氧化反应是一种是一种非催化非催化自动氧化反应。

自动氧化反应3、过氧化氢异丙苯的分解、过氧化氢异丙苯的分解(1)主、副反应主、副反应　　主反应：　　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　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，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：其主要的副反应如下：　　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　　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所以目前主要采用强酸性阳离子交换树脂作为催化剂三、操作条件三、操作条件1、过氧化氢异丙苯生产中的操作条件、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、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。

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应速度常数越大，反应速度越高当反应温度由110℃升到升到120℃时，反应速度常数增加两倍时，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，温度由据研究，对副反应而言，温度由110℃升到升到120℃，反应，反应速度提高速度提高2～～3倍，使反应的选择性大大降低倍，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苯的收率至关重要 通常反应温度控制在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：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、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，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，乙苯含量小于一般要求原料中，乙苯含量小于0.03%，丁苯含量小于，丁苯含量小于0.01%，酚含量小于，酚含量小于3ppm，总硫含量小于，总硫含量小于2ppm，氧含，氧含量小于量小于4ppm适当加压是为了提高氧分压，从而提高反应速度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和操作费用随着压力的升高而增大 所以反应一般在所以反应一般在0.5～～1MPa下进行下进行反应温度越高，反应速度越快反应温度越高，反应速度越快 温度升高，相应的过氧化氢异丙苯温度升高，相应的过氧化氢异丙苯扩散速度扩散速度扩散速度扩散速度加快，加快，从而加快了反应速度。

从而加快了反应速度 但温度过高会使过氧化氢异丙苯的但温度过高会使过氧化氢异丙苯的分解速度分解速度分解速度分解速度加快，加快，副产物生成量增加副产物生成量增加 另外，温度升高易使离子交换树脂失效另外，温度升高易使离子交换树脂失效 因此，温度不宜超过因此，温度不宜超过80℃在氧化反应过程中，为了控制介质的在氧化反应过程中，为了控制介质的pH值，一般在异值，一般在异丙苯中加有丙苯中加有Na2CO3或或NaOH因此，如过氧化氢异丙因此，如过氧化氢异丙苯中含有苯中含有Na+离子，则离子，则Na+ 离子可与活性基团中的氢发离子可与活性基团中的氢发生交换，使树脂失去活性生交换，使树脂失去活性 因此，氧化反应后，应对氧化液进行水洗，除去因此，氧化反应后，应对氧化液进行水洗，除去其中的其中的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，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亚异丙基丙酮生成量越大苯脱水丙烯脱水反应异丙苯氧化反应CHP分解分馏浓缩副产物副产物氧苯酚丙酮副产物图10-1苯酚生产工艺流程方框图四、工艺流程一、苯烷基化合成异丙苯（原料准备过程）一、苯烷基化合成异丙苯（原料准备过程）1、异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯、异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯1－氧化塔；－氧化塔；2、、3－第一－第一、、第二提浓塔；第二提浓塔；4－贮槽；－贮槽；5－冷凝器；－冷凝器；6－气液分离器；－气液分离器；7－降膜蒸发器－降膜蒸发器　　2、过氧化氢异丙苯的分解及分解液的分离、过氧化氢异丙苯的分解及分解液的分离 1－分解塔；－分解塔；2－中和－中和水洗塔；水洗塔；3－沉降槽；－沉降槽；4－粗丙酮塔；－粗丙酮塔；5－精丙酮塔；－精丙酮塔；6－割焦塔；－割焦塔；7－第一脱烃塔；－第一脱烃塔；8－第二脱烃塔；－第二脱烃塔；9－精酚塔；－精酚塔；10－缓冲罐－缓冲罐。