异丙苯氧化制丙酮和苯酚氧化工段初步设计
丙酮的生产方法主要有异丙醇法、异丙苯法 、发酵法、乙炔水合法 和丙烯直接氧化法。世界上丙酮的工业生产以异丙苯法为主。世界上三分之二的丙酮是制备苯酚的副产品,是异丙苯氧化后的产物之一。 工业上研究过的合成丙酮的方法有: 1、从乙酸得到乙酸钙,然后加热至160摄氏度分解生成丙酮和碳酸钙;2、乙炔在氧化锌催化剂上与水蒸气反应生成丙酮;3、乙醇蒸气在铬酸锌催化剂存在下,高温反应生成丙酮;4、液化天然气或石脑油氧化制丙酮(氧化产物还包括甲醛,乙酸,丁醇等);5、异丙醇氧化或脱氢制丙酮;6、异丙醇过氧化氢法制丙酮;7、异丙醇与丙烯醛合成丙酮;8、异丙苯法制丙酮,联产苯酚以丙烯和苯为原料,经烃化制得异丙苯,再以空气氧化得到氢过氧化异丙苯,然后以硫酸或树脂分解,同时得到丙酮和苯酚;9、丙烯直接氧化法制丙酮,工艺路线与乙烯直接氧化制乙醛法相似; 10、对甲基异丙基苯过氧化氢法生产对甲酚,副产丙酮;11、二异丙苯法生产氢醌,副产丙酮。 但工业上实际采用的方法并不很多。目前我国用粮食发酵的生产丙酮仍占较大比重。在合成法中异丙苯法是主要的。由含淀粉的农副产品发酵制得丙酮、丁醇和乙醇的混合物,三者的比例为丙酮:丁醇:乙醇=32:56:12至25:70:3(重量比)。每生产1t丙酮,约耗用11t淀粉或60-66t废糖蜜。异丙苯法是丙酮生产路线中最经济的方法,同时得到苯酚。两者之比是,苯酚:丙酮=1:0.6(重量)。以苯酚计,10万t级装置每吨苯酚消耗丙烯(90%)590kg。
苯酚最早是从煤焦油回收,目前绝大部分是采用合成方法。到20世纪60年代中期,开始采用异丙苯法生产苯酚、丙酮的技术路线,已发展占世界苯酚产量的一半,目前采用该工艺生产的苯酚已占世界苯酚产量的90%以上。其他生产工艺有甲苯氯化法、氯苯法、磺化法。我国的生产方法有异丙苯法和磺化法两种。由于磺化法消耗大量硫酸和烧碱,我国也将只保留少数磺化法装置,逐步以异丙苯法生产为主。
异丙苯法
丙烯与苯在三氯化铝催化剂作用下生成异丙苯,异丙苯经氧化生成过氧化异丙苯,再用硫酸或树脂分解。同时得到苯酚和丙酮。每吨苯酚约联产丙酮0.6t。原料消耗定额:苯1150kg/t、丙烯600kg/t。
磺化法
以苯为原料,用硫酸进行磺化生成苯磺酸,用亚硫酸中和,再用烧碱进行碱熔,经磺化和减压蒸馏等步骤而制得。原料消耗定额:纯苯1004kg/t、硫酸(98%)1284kg/t、亚硫酸钠1622kg/t、烧碱(折100%)1200kg/t。
甲苯-苯甲酸法先将甲苯液相氧化为苯甲酸,苯甲酸再转化为苯酚。具有甲苯原料来源广泛、流程简单等优点。
目前采用的异丙苯法存在联产大量丙酮(丙酮和苯酚产率比为0.6:1)问题,同时苯酚需精制而耗用能源。现正在开发苯直接氧化制苯酚的一步反应法。日本研究人员开发了利用贵金属催化剂的一步法工艺。首诺(Solutia)公司开发了采用一氧化二氮为氧化剂使苯直接催化氧化为苯酚的一步法工艺。
最近日本先进工业科技国家研究院(AIST)开发了由苯一步法合成苯酚工艺,而常规工艺从苯开始需三个步骤,并且产生需处埋的废酸。AIST的工艺使用不锈钢外管和多孔α-氧化铝内管组成的反应器,关键元件是厚1μm的钯膜催化剂,用化学蒸气沉积法涂复在氧化铝管的外侧。膜由AIST与丸善石化公司和NOK公司共同开发。反应器置于加热至150~250的加热炉内,苯和氧气流过氧化铝内管,0.2MPa压力的氢气沿管外侧通过。氢被吸附在膜上,在此被离解和活化,然后通过氧化铝管内表面,活化的氢捕集管子内表面上的氧分子,生成活化的氧,活化的氧与苯环的双键反应通过苯环氧化物由苯生成苯酚。实验室中,在转化率低于3%时,生成苯酚的选择性大于90%。10%~15%转化率时,选择性大于80%。苯酚产率为每千克催化剂1.5千克/时,随着工艺过程的改进,预计转化率还可提高。
密度:在25℃时比重0.788
熔点:-94℃
沸点:56.48℃
饱和蒸气压(kPa): 53.32(39.5℃)
折光率1.3588
闪点:-17.78℃(闭杯)
是一种无色透明液体,有特殊的辛辣气味
易溶于水和甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等有机溶剂
极限参数:自燃点:465℃
爆炸极限:2.6%~12.8%
最大爆炸压力:87.3牛/平方厘米
最易引燃浓度:4.5
产生最大爆炸压力浓度:6.3%
最小引燃能量:1.15毫焦(当4.97%浓度时)
燃烧热值:1792千焦/摩尔(液体,25℃)
蒸气压:53.33千帕(39.5℃)
易燃、易挥发,化学性质较活泼
[编辑本段]分子结构
丙酮分子中羰基上的C原子以sp2杂化轨道成键,甲基C原子以sp3杂化轨道成键[1]。
分子式:CH3COCH3,
分子量:58.08
[编辑本段]生产方法
主要有异丙醇法、异丙苯法、发酵法、乙炔水合法和丙烯直接氧化法。目前世界上丙酮的工业生产以异丙苯法为主。世界上三分之二的丙酮是制备苯酚的副产品,是异丙苯氧化后的产物之一。该技术目前主要的专利生产商有Kellogg Brown &Root公司、三井化学公司和UOP公司。
Solutia公司开发了一种用氮氧化物氧化苯生产苯酚的技术,但是该公司去年取消了采用该工艺建厂的计划,因为采用该项技术毛利水平太低。日本的研究人员最近还开发了一种采用铕-钛催化剂以苯为原料的一步法生产苯酚和丙酮的生产工艺。
制备方法:丙酮的生产方法较多。古老的方法是用石灰中和木材干馏所得的木醋液,制成乙酸钙,再经热分解制得丙酮。工业上研究过的合成丙酮的方法有:(1)从乙酸得到乙酸钙,然后分解生成丙酮;(2)乙炔在氧化锌催化剂上与水蒸气反应生成丙酮;(3)乙醇蒸气在铬酸锌催化剂存在下,高温反应生成丙酮;(4)液化天然气或石脑油氧化制丙酮(氧化产物还包括甲醛,乙酸,丁醇等);(5)异丙醇氧化或脱氢制丙酮;(6)异丙醇过氧化氢法制丙酮;(7)异丙醇与丙烯醛合成丙酮;(8)异丙苯法制丙酮,联产苯酚以丙烯和苯为原料,经烃化制得异丙苯,再以空气氧化得到氢过氧化异丙苯,然后以硫酸或树脂分解,同时得到丙酮和苯酚;(9)丙烯直接氧化法制丙酮 工艺路线与乙烯直接氧化制乙醛法相似;(10)对甲基异丙基苯过氧化氢法生产对甲酚,副产丙酮;(11)二异丙苯法生产氢醌,副产丙酮。但工业上实际采用的方法并不很多。目前我国用粮食发酵的生产丙酮仍占较大比重。在合成法中异丙苯法是主要的。由含淀粉的农副产品发酵,制得丙酮,丁醇和乙醇的混合物.三者的比例为丙酮:丁醇=32:56:12至25:70:3(重量比).每生产1t丙酮,约耗用11t淀粉或60-66t废糖蜜。异丙苯法是丙酮生产路线中最经济的方法,同时得到苯酚。两者之比是,苯酚:丙酮=1:0.6(重量)。以苯酚计,10万t级装置每吨苯酚消耗丙烯(90%)590kg。
[编辑本段]主要用途
工业上主要作为溶剂用于炸药、塑料、橡胶、纤维、制革、油脂、喷漆等行业中,也可作为合成烯酮、醋酐、碘仿、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸、甲酯、氯仿、环氧树脂等物质的重要原料。
[编辑本段]毒 性
丙酮主要是对中枢神经系统的抑制、麻醉作用,高浓度接触对个别人可能出现肝、肾和胰腺的损害。由于其毒性低,代谢解毒快,生产条件下急性中毒较为少见。急性中毒时可发生呕吐、气急、痉挛甚至昏迷。口服后,口唇、咽喉烧灼感,经数小时的潜伏期后可发生口干、呕吐、昏睡、酸中度和酮症,甚至暂时性意识障碍。丙酮对人体的长期损害,表现为对眼的刺激症状如流泪、畏光和角膜上皮浸润等,还可表现为眩晕、灼热感,咽喉刺激、咳嗽等。
1、吸入:浓度在500ppm以下无影响,500~1000ppm之间会刺激鼻、喉,1000ppm时可致头痛并有头晕出现。2000~10000 ppm时可产生头晕、醉感、倦睡、恶心和呕吐,高浓度导致失去知觉、昏迷和死亡。
2、眼睛接触;浓度在500ppm会产生刺激,1000ppm会有轻度、暂时性刺激。液体会产生中毒刺激。
3、皮肤刺激:液体会有轻度刺激,通过完好的皮肤吸收造成的危险很小。
口服;对喉和胃有刺激作用,服进大量会产生和吸入相同的症状。
4、皮肤接触会导致干燥、红肿和皲裂,每天3小时吸入浓度为1000ppm的蒸气,在7~15年会刺激工人鼻腔,使之眩晕、乏力。高浓度蒸气会影响肾和肝的功能。
[编辑本段]消 防
适用灭火剂:化学干粉,酒精泡沫,二氧化碳
灭火时可能遭遇之特殊危害:用水稀释过之丙酮溶液,亦有可能燃烧。
特殊灭火程序:
1.用水灭火是无效的,但可使用喷水以冷却容器。
2.若未泄漏物质尚未着火,使用喷水以分散蒸气。
3.喷水可冲洗外泄区并将外泄物稀释成非可燃性混合物。
4.蒸气可能传播至远处,若与引火源接触会延烧回来。
消防人员之特殊防护设备:灭火时需穿戴经NIOSH认证的自携式呼吸防护具及穿著全身包覆式防护衣。
[编辑本段]人身防护
1、吸入:如蒸气浓度不明或超过暴露极限时,应佩带合适的呼吸器。
2、皮肤:如果需要,应使用手套、工作服和工作鞋,合适的材料是丁基橡胶。在直接工作的场所应备有可用的安全淋浴和眼睛冲洗器具。
3、眼睛:戴化学放溅眼镜,必要时可佩带面罩。
[编辑本段]急 救
1、吸入:脱离丙酮产生源或将患者移到新鲜空气处,如呼吸停止应进行人工呼吸。
2、眼睛接触:眼睑张开,用微温的缓慢的流水冲洗患眼约10分钟。
3、皮肤接触:用微温的缓慢的流水冲洗患处至少10分钟。
4、口服:用水充分漱口,不可催吐,给患者饮水约250ml。
5、一切患者都应请医生治疗。
[编辑本段]储藏与运输
将丙酮储藏于密封的容器内,置于阴凉干燥优良好通风的地方,远离热源、火源和有禁忌的物质。所有容器都应放在地面上。160公斤/桶 或槽车
[编辑本段]安全与处理
提供良好的通风设备、防护服装和呼吸器。移去热源和火源。应停止或减少泄露。用黄沙或其他吸收物吸收液体。废料可在被批准的溶剂焚炉中烧掉或在被指定的地方作深埋处理,遵守环境保护法规。
[编辑本段]泄漏应急处理
应急行动:消除所有点火源。根据液体流动和蒸气扩散的影响区域划定警戒区,无关人员从侧风、上风向撤离至安全区。建议应急处理人员戴正压自给式呼吸器,穿防静电服。作业时使用的所有设备应接地。禁止接触或跨越泄漏物。尽可能切断泄漏源。防止泄漏物进入水体、下水道、地下室或密闭性空间。小量泄漏:用砂土或其它不燃材料吸收。使用洁净的无火花工具收集吸收材料。大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容。用飞尘或石灰粉吸收大量液体。用抗溶性泡沫覆盖,减少蒸发。喷水雾能减少蒸发,但不能降低泄漏物在受限制空间内的易燃性。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内。喷雾状水驱散蒸气、稀释液体泄漏物。
[编辑本段]操作处置与储存
操作注意事项:密闭操作,全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩),戴安全防护眼镜,穿防静电工作服,戴橡胶耐油手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、还原剂、碱类接触。灌装时应控制流速,且有接地装置,防止静电积聚。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项:储存于阴凉、通风良好的专用库房内,远离火种、热源。库温不宜超过29℃,保持容器密封。应与氧化剂、还原剂、碱类分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
[编辑本段]接触控制/个体防护
接触限值:
MAC(mg/m3): - PC-TWA(mg/m3): 300
PC-STEL(mg/m3): 450 TLV-C(mg/m3): -
TLV-TWA(mg/m3): 500ppm TLV-STEL(mg/m3): 750ppm
监测方法:溶剂解吸-气相色谱法;热解吸-气相色谱法。
工程控制:生产过程密闭,全面通风。
呼吸系统防护:空气中浓度超标时,佩戴过滤式防毒面具(半面罩)。
眼睛防护:一般不需要特殊防护,高浓度接触时可戴安全防护眼镜。
身体防护:穿防静电工作服。
手 防 护:戴橡胶耐油手套。
其他防护:工作现场严禁吸烟。注意个人清洁卫生。避免长期反复接触。
故答案为:取适量有机相置于试管中,加入适量CuSO4固体观察,如果固体变蓝色,说明有机物中含水如果固体不变色,说明有机物中不含水;
(2)根据表中数据可知,异丙苯、苯酚、丙酮的沸点不同,可以通过分馏方法分离,
故答案为:分馏或蒸馏;
(3)异丙苯、苯酚能够被强氧化剂氧化,可以通过加入A强氧化剂进行检验丙酮中一定存在有机杂质;
苯酚能够与氯化铁反应,溶液显示紫色,可以检验丙酮中一定含有苯酚,
故答案为:
| 检验项目 | 实验方案 |
| A | |
| 滴加FeCl3溶液后,若试管中溶液变为紫色,则丙酮中含有苯酚; 若试管中溶液不变为紫色,则丙酮不含苯酚 |
故答案为:当最后一滴KMnO4溶液滴入锥形瓶后,溶液由无色变为紫色且半分钟内不褪色;
②高锰酸钾的物质的量为:0.1000mol?L-1×0.01L=0.0010mol,
根据反应方程式:5-OH+28KMnO4+42H2SO4═28MnSO4+14K2SO4+30CO2↑+57H2O,
羟基的物质的量为:n(-OH)=
| 5 |
| 28 |
苯酚的质量为:
| 5 |
| 28 |
该废水中苯酚的含量为:
| 16.79mg |
| 20mL |
故答案为:0.84.
苯酚制备方法有磺化法、异丙苯法、氯苯水解法、粗酚精制法、苯氧化法和甲苯氧化法六种。我国主要采用磺化法和异丙苯法。
磺化法以苯为原料,用硫酸进行磺化生成苯磺酸,用亚硫酸中和,再用烧碱进行碱熔,经磺化和减压蒸馏等步骤而制得。
异丙苯法是丙烯与苯在三氯化铝催化剂作用下生成异丙苯,异丙苯经氧化生成过氧化异丙苯,再用硫酸或树脂分解。同时得到苯酚和丙酮。每吨苯酚约联产丙酮0.6t。
扩展资料:
苯酚是重要的有机化工原料,用它可制取酚醛树脂、己内酰胺、双酚A、水杨酸、苦味酸、五氯酚、2,4-D、己二酸、酚酞n-乙酰乙氧基苯胺等化工产品及中间体,在化工原料、烷基酚、合成纤维、塑料、合成橡胶、医药、农药、香料、染料、涂料和炼油等工业中有着重要用途。
此外,苯酚还可用作溶剂、实验试剂和消毒剂,苯酚的水溶液可以使植物细胞内染色体上蛋白质与DNA分离,便于对DNA进行染色。
参考资料:百度百科——苯酚
该装置具备年产40万吨苯酚丙酮能力,是目前国内单套规模第二大、工艺最先进的苯酚丙酮装置。正式投产后,可与SSMC 于2009年1月投产的双酚A装置相结合,形成世界上屈指可数的从原料到中间产品的苯酚产业链,在相关领域具有持续竞争优势。
苯酚丙酮合资项目于2011年11月在上海化学工业区正式动工奠基。该项目主要建设25万吨/年苯酚、15万吨/年丙酮的生产装置,总投资约20亿元人民币。由中国石化和三井化学合资建设,双方股比各为50%。
来源:中国石化新闻网
异丙苯法生产苯酚的反应原理如下:
1、原料与亲电催化剂(磷酸,H3PO4)在30倍标准大气压与250摄氏温标下被加压。苯通过傅-克反应与丙烯加成为异丙苯。异丙苯在微碱的环境下被产生自由基的化合物(R·)带走唯一的三级氢原子;并氧化成异丙苯自由基(以黑点表示)。
2、苯酚生产以异丙苯法为主流,国内新上项目基本全部为异丙苯法的苯酚/丙酮联合装置,生产1吨苯酚同时副产0.65吨丙酮,主要原料纯苯和丙烯的单耗分别为0.92和0.51。
3、异丙苯自由基与氧气共价结合为过氧化氢异丙苯自由基;该自由基然后从另一个异丙苯分子取得氢原子而演化过氧化氢异丙苯。这另一个异丙苯分子则因为失去三级氢原子而演化为另一个过氧化氢异丙苯自由基。
4、随后的连锁反应不断制作过氧化氢异丙苯与过氧化氢异丙苯自由基。这一步骤使用5倍大气压力令过氧化氢异丙苯保持液态。过氧化氢异丙苯于酸(例如硫酸)的环境下水解为苯酚与丙酮。失去水分子的过氧化氢异丙苯演化出电子不足的氧原子。
苯酚可混溶于醚、氯仿、甘油、二硫化碳、凡士林、挥发油、强碱水溶液。常温时易溶于乙醇、甘油、氯仿、乙醚等有机溶剂,室温时稍溶于水,与大约8%水混合可液化,65℃以上能与水混溶,几乎不溶于石油醚。
可吸收空气中水分并液化。有特殊臭味,极稀的溶液有甜味。腐蚀性极强。化学反应能力强。
与醛、酮反应生成酚醛树脂、双酚A,与醋酐;水杨酸反应生成醋酸苯酯、水杨酸酯。还可进行卤代、加氢、氧化、烷基化、羧基化、酯化、醚化等反应。
苯酚在通常温度下是固体,与钠不能顺利发生反应,如果采用加热熔化苯酚,再加入金属钠的方法进行实验,苯酚易被还原,在加热时苯酚颜色发生变化而影响实验效果。
有人在教学中采取下面的方法实验,操作简单,取得了满意的实验效果。在一支试管中加入2-3毫升无水乙醚,取黄豆粒大小的一块金属钠,用滤纸吸干表面的煤油,放入乙醚中,可以看到钠不与乙醚发生反应。
然后再向试管中加入少量苯酚,振荡,这时可观察到钠在试管中迅速反应,产生大量气体。这一实验的原理是苯酚溶解在乙醚中,使苯酚与钠的反应得以顺利进行。
扩展资料:
一、健康危害
苯酚对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用,可抑制中枢神经或损害肝、肾功能。急性中毒:吸入高浓度蒸气可致头痛、头晕、乏力、视物模糊、肺水肿等。
误服引起消化道灼伤,出现烧灼痛,呼出气带酚味,呕吐物或大便可带血液,有胃肠穿孔的可能,可出现休克、肺水肿、肝或肾损害,出现急性肾功能衰竭,可死于呼吸衰竭。
眼接触可致灼伤。可经灼伤皮肤吸收经一定潜伏期后引起急性肾功能衰竭。慢性中毒:可引起头痛、头晕、咳嗽、食欲减退、恶心、呕吐,严重者引起蛋白尿。可致皮炎。
二、操作处置储存
1、操作注意事项:
密闭操作,提供充分的局部排风。尽可能采取隔离操作。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。
建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿透气型防毒服,戴防化学品手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避免产生粉尘。
避免与氧化剂、酸类、碱类接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
2、储存注意事项:
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。避免光照。库温不超过30℃,相对湿度不超过70%。包装密封。应与氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放,切忌混储。
配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。应严格执行极毒物品“五双”管理制度。
参考资料:
百度百科-苯酚