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。
1970年。北京燕山石油化工公司1970年开始采用异丙苯法生产苯酚、丙酮(1万t/a小苯酚装置),1986年又引进日本三井石油化学公司的异丙苯法生产苯酚丙酮技术,在化工二厂建设投产年产8万吨苯酚丙酮装置。几年来生产了约30万吨苯酚、丙酮产品,创利税5亿多元。
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。
然后再酸性条件下重排得到苯酚和丙酮
用碱溶液将苯酚和丙酮溶解到里面,后分液将异丙苯分离,然后通入二氧化碳,将苯酚析出(丙酮也会溶解到苯酚里面,分液后减压蒸馏,水相也得用高沸点的溶剂去萃取丙酮后分液蒸馏
鉴别苯酚的话,就是加入FeCl3,看是否显紫色