项目十五：苯酚的生产.ppt

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2.5613， 空气中允许浓度0.40mgL。,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23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105120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0.40.5MPa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Na2CO3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