生产苯酚新工艺详细介绍
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1.以N 2O 为氧化剂
Solutia 公司(原Monsanto 公司)和俄罗斯Boreskov 催化研究院共同开发了AlphOx 工艺 。该工艺以改性的ZSM 一5分子筛为催化剂,采用己二酸装置副产的N 20为氧化剂,以苯为原料直接合成苯酚。以苯计的苯酚收率为0.4 kg /
(kg ·h),即苯酚选择性可达37%。但在Solutia 公司位于美国佛罗达州Pensacola 的示范装置,催化剂的活性较差,且寿命只能持续24 h ,苯酚选择性小于30%因此要实现工业化尚存在许多问题。
Gopalakrishnan 等通过湿法研磨改进了Fe —ZSM 一5催化剂,得到了晶粒大小接近220 nm 的催化剂,虽然选择性只略有提高,催化剂寿命大幅度延长,在440 ℃下反应3 h 后,催化剂失活率为33% ,较之原失活率(87%)有很大的改进:以N 2O 为氧化剂,需要保证其来源充足,气态N 20的生产、储存和使用都
很方便,单独生产价格很高,凡现在没有较成熟的原位生产技术。中试结果表明,催化剂的连续运转周期较短,苯酚选择性较低 。因此,以N 2O 为氧化剂的苯一
步氧化法的应用和推广受到限制。
2.以H 2O 2为氧化剂
用H 202 为氧化剂,惟一的副产物足H 2O ,原子经济性高(83.9%),对环境
没有污染,H 202是一种清洁型氧化剂。以H 202为氧化剂的苯一步氧化法的关键在
于如何最大限度地提高笨酚的选择件和H 2O 2 的有效利用率。因为H 2O 2 极易分解损失,而且与苯相比苯酚更易被氧化成醌类和焦油类等物质。
Peng 等硼设计了离子液体一水 相反应体系,十二烷基磺酸铁催化剂和苯溶于离子液体相,H 202和水成一相,反应生产的苯酚可进入水相,避免在离子液体
相中被深度氧化,苯的转化率达54% ,苯酚的选择性几乎达100% ,而且包含催化剂的离子液体相和水相分离简便,可实现含催化剂离子液体的重复使用。Liu 等 利用微乳液催化有效实现了苯氧化合成苯酚,使苯酚的选择性达剑92.9% ,H 2O 2的有效利用率达93.1%
Molinari 等采用PDMS 膜和NaX —PDMS 膜反应装置研究厂苯与H 202 的氧化
反应,反应体系分成两相,苯酚的选择性接近100% :尽管苯转化率很低,仅为1%左右,但在苯氧化合成苯酚体系中引入膜催化反应的思路很值得借鉴。
3.仲丁基苯法
仲丁基苯法以乙烯装置和炼厂气的副产物中的正丁烯为原料,与苯发生烷基
化反应生成仲丁基苯,仲丁基苯再氧化生成过氧化氢仲丁基苯,过氧化氢仲丁基苯再进行分解反应得到产物苯酚和甲乙酮。与苯和丙烯能高选择性生成异丙苯不同,苯与正丁烯的反应不可避免地生成异丁基苯、叔丁基苯和正丁基苯等副产物。这些副产物由于沸点接近,不仅给产物的分离带来困难,而且还降低了目的产物的收率,更为严重的是能抑制后续氧化反应的进行,这是仲丁基苯法至今未能大规模工业化的一个重要原因。因此,高选择性烷基化催化剂的开发是该工艺最关键的核心技术。
由于仲丁基苯法有重要的工业应用价值,虽然还没有工业化,但国外的各大石化公司一直没有放弃对该工艺的研究。特别是近年来,Sumitomo,ExxonMobil,Shell等公司都非常重视仲丁基苯法的开发和知识产权的保护。