简述苯酚丙酮

简述苯酚丙酮

1.1概述

1.1.1设计基础

苯酚和丙酮是重要的化工原料。在我国，今年来的苯酚，丙酮市场相当活跃。

作为一种重要的有机原料，苯酚的用途相当广泛。它主要用于制造酚醛树脂，双酚A,环氧树脂，苯胺胶，烷基酚等，同时也广泛用于医药，染料，农药，合成洗涤剂等行业。丙酮既是优良的有机溶剂，广泛用于油脂，油漆，火药，树脂，橡胶，照相软片等，也是重要的化工原料之一，用于生产有机玻璃，异丙醇，溶剂，甲氨基丙烯酸甲酯，丙酮氰醇，双酚等。

近年来，受电子通讯工业，汽车工业和建筑业发展的驱动，我国苯酚-丙酮市场相当活跃。苯酚-丙酮的下游产品迅速发展，需求强劲增加。

异丙苯法是目前世界上最重要的苯酚-丙酮生产方法，其生产能力约占世界苯酚生产能力的90%以上。异丙苯法生产苯酚丙酮的工艺以苯和丙烯为原料，发生加成反应生成异丙苯，然后将异丙苯氧化为过氧化氢异丙苯（CHP），再由过氧化氢异丙苯分解生成苯酚和丙酮。

1.1.2生产规模

年产苯酚-丙酮20万吨，其中丙酮37%（7.4万吨），苯酚63%（12.6万吨）1.1.3设计方案确定

原理：异丙苯法生产苯酚丙酮的工艺以苯和丙烯为原料，发生加成反应生成异丙苯，然后将异丙苯氧化为过氧化氢异丙苯（CHP），再由过氧化氢异丙苯分解生成苯酚和丙酮。另外，流程还有反烃化，生成二异三异产物的副反应发生。

其涉及的主要反应：

工艺流程说明：

苯酚丙酮装置的精制单元由丙酮精制系统和苯酚精制系统组成。此外，还包括丙酮汽提塔，苯酚回收塔和酚处理器等设备。在送来的分解液中除含有苯酚，丙酮，异丙苯，溶解水以外，还有少量乙醛，苯乙酮等酮类、а—甲基苯乙烯（AMS）等烃类及高沸物。分解液精粗丙酮塔进行切割分离，富含丙酮的轻组分自塔顶采出，进入丙酮精制塔进行丙酮精制，并在侧线得到产品丙酮；而富含苯酚的重组分自粗丙酮塔塔底采出，经粗苯酚塔，脱烃塔和苯酚精制塔得到产品苯酚。

1.1.4工艺技术路线

该设计主要要求得到年产量为7.4万吨的丙酮产品。

所以，丙酮的生产工艺流程如下：

A.丙酮精制

精馏进料首先从初丙酮塔塔顶丙酮、水和比苯酚轻的组分作为精丙酮塔的进料，精丙酮塔用苛性钠处理除去醛类等低沸物，塔顶馏出物作为分解用的丙酮，侧线采出产品丙酮，塔釜液送回回收工段回收其有效成分。

其简要流程图：

丙酮精制过程工艺流程图

1－分解塔；2－中和水洗塔；3－沉降槽；4－粗丙酮塔；5－精丙酮塔来自氧化系统的氧化液进入分解塔(1)的底部与酸性循环氧混合，并在分解塔中发生分解反应。分解液由分解塔的顶部溢流进入缓冲罐(10)，大部分分解液循环回分解塔，少量的分解液进入中和水洗塔(2)洗去其中的酸。在中和水洗塔的上部，分解液、碱液及循环碱液并流操作，塔釜液送沉降槽(3)，分出碱液和分解液，碱液循环使用。槽上部的中性分解液送入分离系统，经粗丙酮塔(4)、精丙酮塔(5)精馏得到丙酮成品。

B.丙酮的工艺流程选择

生产丙酮的主要方法是异丙苯法，其工艺步骤是：异丙苯法是以苯和丙烯为主要原料在催化剂三氧化铝或固体磷酸作用下制成异丙苯，异丙苯经空气氧化生成过氧化氢异丙苯（CHP），CHP分解生成苯酚和丙酮。该方法以KBR 公司的苯酚法工艺最为典型。除从异丙苯生产高纯度苯酚和丙酮外，还回收副产物а—甲基苯乙烯（AMS）和苯乙酮（AP）。在该工艺中，异丙苯用空气氧化成CHP的效率高达95％以上，CHP被浓缩，并在酸催化剂存在下高产率（大于99％）地分解为苯酚和丙酮。AMS加氢为异丙苯，用于循环氧化或回收。

C.催化剂的选择

生产异丙苯的工艺技术主要分为以固体磷酸(SPA)为催化剂的反应工艺，以三

氯化铝(AlCl

3 )为催化剂的均相AlCl

3

法工艺和分子筛催化合成异丙苯工艺。由

于A1C1

3

法存在设备腐蚀性强，污染严重及流程长等缺点，现已趋于淘汰；SPA 法虽然具有低污染、低腐蚀等优点，但却存在苯的收率低、酸流失、易结焦、不易再生、废催化剂难于处理等缺点，同时由于SPA没有烷基转移活性，所以产品

选择性低。而分子筛催化合成异丙苯的工艺已克服了上述缺点，与其他两种工艺相比具有明显的优越性。所以本设计以苯酚、丙烯为原料，采用分子筛为催化剂的异丙苯法工艺。

D.操作条件：

因为苯酚，丙酮的生产原理简要为：由异丙苯氧化生成苯酚，丙酮分两步完成，首先由异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯，然后经分解得苯酚，丙酮。

（一）过氧化氢异丙苯生产中的操作条件

1．反应温度

温度与转化率的关系见图1。由图可见，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2～3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105～120℃之间。

图1各种温度时异丙苯氧化的动力学曲线图 2 树脂催化分解过氧化氢异丙苯

1－110℃；2－115℃；3－120℃；4－125℃的反应平衡常数与温度的关系

2．原料异丙苯中杂质

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。

3．反应压力

压力对异丙苯氧化无特殊影响，反应一般在0.4～0.5MPa下进行。适当加压是为了提高氧分压，从而提高反应速度。但过高的压力也无益处，压力过高对反应速度影响不大，而设备费用和操作费用随着压力的升高而增大。

（二）过氧化氢异丙苯分解的操作条件

1．反应温度

反应温度的影响见图2。由图可见，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℃。

2．杂质

过氧化氢异丙苯中的杂质对反应速度有影响。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Na

2CO

3

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。

另外，过氧化氢异丙苯中还含有苯乙酮，二甲基苯基甲醇、α-甲基苯乙烯等杂质。在分解反应中，这些杂质会进一步发生聚合、缩合等反应，而生成一些大分子的呈焦油状的副产物，它们将树脂表面覆盖，从而使树脂活性降低。因此，要求过氧化氢异丙苯中的杂质要尽量低一些。

1.2文献综述

1.2.1装置简介