化學(xué)工藝學(xué) 教學(xué)課件 ppt 作者 劉曉勤 主編化學(xué)工藝學(xué)-8章課件芳烴衍生產(chǎn)品2課件

1、《化工工藝》,第八章 芳烴為原料的化學(xué)品 (2)苯乙烯苯酚,,,化學(xué)工業(yè)出版社,· 2 ·,,,8.2.2苯乙烯 8.2.2.1~3苯乙烯的生產(chǎn)方法 8.2.2.4 乙苯催化脫氫法 （1）乙苯催化脫氫的主反應(yīng) （2）乙苯催化脫氫催化劑的選用 （3）乙苯催化脫氫的工藝條件選擇 （4）乙苯脫氫反應(yīng)器 與工藝流程 （5）乙苯脫氫工藝的改

2、進(jìn)8.3 苯酚 8.3.1 異丙苯的合成 8.3.2 異丙苯的過氧化 8.3.3 過氧化氫異丙苯(CHP)的分解 8.3.4 工藝流程圖 8.3.5 異丙苯法生產(chǎn)苯酚和丙酮的工藝改進(jìn),· 3 ·,8.2.2苯乙烯(styrene),,苯乙烯：不飽和芳烴；無色液體；沸點(diǎn)145℃；難溶于水，能溶于甲 醇、乙醇、四氯化碳及乙醚等溶劑中！,苯乙烯的用途與發(fā)展苯乙烯的生產(chǎn)方

3、法乙苯生產(chǎn)工藝技術(shù)發(fā)展,苯乙烯概述,· 4 ·,苯乙烯單體(SM)是重要的有機(jī)化工原料。 GPPS HIPS SAN樹脂 ABS樹脂 SBR苯乙烯發(fā)展概況,苯乙烯的用途與發(fā)展,,IN TO,· 5 ·,乙苯(EB)催化脫氫苯乙烯／環(huán)氧丙烷(SM/PO)聯(lián)產(chǎn)法甲苯為原料合成苯乙烯 乙烯和苯直接合成苯乙烯 乙苯氧化脫氫,,有一定的工業(yè)前景，尚處于研究之中,

4、§8.2.2.1~3苯乙烯的生產(chǎn)方法,,· 6 ·,甲苯為原料合成苯乙烯,方法一首先采用PbO·MgO/Al2O3催化劑，在水蒸氣存在下使甲苯脫氫生成苯乙烯基苯接著將苯乙烯基苯與乙烯在WO·K2O/SiO2催化劑作用下生成苯乙烯 方法二甲苯與甲醇直接合成苯乙烯,IN TO,IN TO,,· 7 ·,甲苯為原料合成苯乙烯 一,,· 8 ·

5、;,甲苯為原料合成苯乙烯 二,,· 9 ·,乙烯和苯直接合成苯乙烯,采用貴金屬催化劑；可在液相，也可在氣相中進(jìn)行反應(yīng)副產(chǎn)物有乙苯、乙醛、二氧化碳等,,· 10 ·,乙苯氧化脫氫,不受乙苯脫氫平衡限制，也不采用水蒸氣,,· 11 ·,苯乙烯／環(huán)氧丙烷(SM/PO)聯(lián)產(chǎn)法,好東西,,· 12 ·,§8.2.2.4 乙苯催化脫氫法,（1）乙苯催化

6、脫氫的主、副反應(yīng) 主反應(yīng) 副反應(yīng) （2）乙苯催化脫氫的催化劑 選用 發(fā)展（3）乙苯催化脫氫的工藝條件選擇 溫度 壓力 空速 催化劑顆粒度的影響 水蒸氣用量（4）乙苯脫氫反應(yīng)器與工藝流程 反應(yīng)器 工藝流程（5）乙苯脫氫工藝的改進(jìn),,·

7、13 ·,（1）乙苯催化脫氫的主反應(yīng),主反應(yīng)ΔH（873K）= 125KJ/mol可逆、吸熱Δn〉0,,· 14 ·,乙苯催化脫氫的副反應(yīng),主要有,ΔH （873K）= -102KJ/mol,ΔH（873K）= 64.4KJ/mol,ΔH（873K）= 793KJ/mol,乙苯脫烷基,加氫裂解,水蒸氣轉(zhuǎn)化,聚合和縮合而形成焦油,,乙苯脫氫反應(yīng)為一復(fù)雜反應(yīng),ΔH（298K）= 41.8KJ/m

8、ol,ΔH（873K）= 1.72KJ/mol,· 15 ·,（2）乙苯催化脫氫催化劑的選用,乙苯在高溫下脫氫時(shí)，主要產(chǎn)物是苯！脫氫反應(yīng)是在高溫、有氫和大量水蒸氣存在下進(jìn)行的 脫氫催化劑的活性組分是氧化鐵，助催化劑有鉀、釩、鉬、鎢、鉻等氧化物,,必須采用高活性、高選擇性 的催化劑,,很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，能抗結(jié)焦和易于再生,,Fe2O3:K2O: Cr2O3=87:10:3組成的催化劑乙苯的轉(zhuǎn)化率可達(dá)

9、60%，選擇性為87%,,Fe2O3 K2O Cr2O3,· 16 ·,催化劑的主要組分,根據(jù)研究，主催化劑Fe3O4可能起催化作用助催化劑K2O能改變催化劑表面酸度，減少裂解反應(yīng)的發(fā)生，并能提高催化劑的結(jié)焦性能和消炭作用，以及促進(jìn)催化劑的再生能力，延長再生周期助催化劑Cr2O3是高熔點(diǎn)金屬氧化物，可以提高催化劑的耐熱性，穩(wěn)定鐵的價(jià)態(tài),,· 17 ·,乙苯催化脫氫催化劑的發(fā)展,鋅系催化

10、劑,,,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過引進(jìn)催化劑的水平,鐵系催化劑:,,· 18 ·,（3）乙苯催化脫氫的工藝條件選擇 ①溫度——熱力學(xué)分析,低溫時(shí)平衡常數(shù)很小，平衡轉(zhuǎn)化率也很低。平衡常數(shù)隨反應(yīng)溫度的升高而增大。加氫裂解反應(yīng)比脫氫反應(yīng)有利 K p裂解＞ K p脫氫 即使700℃下仍如此。,,· 19 ·,· 20 ·,溫度——苯乙烯收率與溫度的關(guān)系,隨著溫度的升高，乙

11、苯的轉(zhuǎn)化率增加而苯乙烯選擇性下降。 溫度降低時(shí)，副反應(yīng)雖然減少，有利于苯乙烯選擇性的提高，但因反應(yīng)速率下降，產(chǎn)率也不高。,,苯乙烯收率隨溫度變化存在一個最高點(diǎn)，其對應(yīng)的溫度為最適宜溫度,,注：收率＝轉(zhuǎn)化率×選擇性,,,,,· 21 ·,②壓力——熱力學(xué)分析,∵Δn>0∴平衡產(chǎn)率隨壓力的降低而提升。,,,· 22 ·,壓力——動力學(xué)分析,P↓對r=kC來說，不改變k，但使C↓ ∴

12、r↓顯然： P↑→ r↑ ；但對脫氫的平衡則不利！綜上：提高平衡轉(zhuǎn)化率是控制因素， ∵ Kp本身就低。,,參附圖,,工業(yè)上采用水蒸氣來烯釋原料氣，以降低乙苯的分壓，提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率,· 23 ·,③惰性氣體的影響 加入惰性氣體的方法以達(dá)到降低原料氣分壓，而工業(yè)上常采用水蒸氣作惰性氣體稀釋劑。,· 24 ·,水蒸氣用量對反應(yīng)的影響,用水蒸氣作為脫氫反應(yīng)的稀釋劑具有下

13、列優(yōu)點(diǎn):降低了乙苯的分壓，利于提高乙苯脫氫的平衡轉(zhuǎn)化率 可以抑制催化劑表面的結(jié)焦和消碳作用 提供反應(yīng)所需的熱量，且易于產(chǎn)物的分離,但水蒸氣用量不是越多越好，超過一定比值之后平衡轉(zhuǎn)化率的提高就不明顯了!!,,,· 25 ·,④乙苯催化脫氫反應(yīng)空速,空速低:較高的空速:因此需要綜合考慮，選擇最佳空速,乙苯脫氫 反應(yīng)空速 對 轉(zhuǎn)化率 和 選擇性 的影響,接觸時(shí)間增加，副反應(yīng)加劇，選擇性顯著下降,提高選擇性，

14、雖然轉(zhuǎn)化率不是很高，未反應(yīng)的原料氣可以循環(huán)使用，必然造成能耗增加,,表8–2 乙苯脫氫反應(yīng)液空速的影響,· 26 ·,⑤催化劑顆粒度對反應(yīng)的影響,脫氫反應(yīng)的選擇性隨粒度的增加而降低解釋為主反應(yīng)受內(nèi)擴(kuò)散影響比較嚴(yán)重，而副反應(yīng)受內(nèi)擴(kuò)散影響較小的緣故工業(yè)上常采用較小的顆粒度催化劑，以減少催化劑的內(nèi)擴(kuò)散阻力同時(shí)還可將催化劑進(jìn)行高溫焙燒改性，以減少催化劑的微孔結(jié)構(gòu),,,· 27 ·,·

15、28 ·,· 29 ·,（4）乙苯脫氫反應(yīng)器 與工藝流程,乙苯脫氫反應(yīng)器乙苯脫氫工藝流程等溫脫氫工藝與絕熱脫氫工藝的比較,,· 30 ·,①乙苯脫氫反應(yīng)器,按供熱方式可分為多管等溫反應(yīng)器反應(yīng)器用列管式：燃料燃燒所產(chǎn)生的高溫?zé)煹罋庾吖芡?；管?nèi)裝催化劑。絕熱式反應(yīng)器過熱蒸汽直接入反應(yīng)器內(nèi)與外界無熱量交換。,,· 31 ·,②乙苯脫氫工藝流程,外加熱列

16、管式（多管等溫式）乙苯脫氫工藝該流程主要有脫氫反應(yīng)，尾氣產(chǎn)物分離及最終產(chǎn)品苯乙烯 的精制三部分組成 工藝流程圖 絕熱式反應(yīng)器乙苯脫氫工藝該流程主要有 乙苯加熱，脫氫反應(yīng)及各產(chǎn)品的精餾分離工藝流程圖,,· 32 ·,多管等溫反應(yīng)器乙苯脫氫工藝流程圖,,,· 33 ·,· 34 ·,（5）乙苯脫氫工藝的改進(jìn),①脫氫反應(yīng)器的改進(jìn)②脫氫工藝條件的改

17、進(jìn) ③新型催化劑研制,,IN TO,IN TO,IN TO,· 35 ·,,①脫氫反應(yīng)器的改進(jìn),· 36 ·,②脫氫工藝條件的改進(jìn),低壓下操作（506.6 KPa）:乙苯轉(zhuǎn)化率 70％，苯乙烯選擇性 95％在多段絕熱反應(yīng)器中，每段可裝填不同的催化劑，以發(fā)揮催化劑的最大效能。乙苯脫氫 – 氫選擇性氧化工藝（ SMART 工藝） 在SMART反應(yīng)器中，乙苯絕熱脫氫反應(yīng)生

18、成的氫氣在高選擇性催化劑的作用下與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成蒸汽同時(shí)放出熱量，保證混合物中的乙苯繼續(xù)進(jìn)行脫氫反應(yīng)。 由于反應(yīng)產(chǎn)物中氫分壓的降低，平衡向生成苯乙烯方向移動，SMART工藝中乙苯的轉(zhuǎn)化率最高可以達(dá)到80%左右。,,· 37 ·,③新型催化劑研制,新型催化劑研制目標(biāo)：在減少水蒸氣比及降低壓力條件下，提高苯乙烯的選擇性措施：1.選擇合適的助催化劑2.改進(jìn)催化劑顆粒度和形狀3.改進(jìn)催化

19、劑使用方法,,· 38 ·,1.乙苯脫氫制苯乙烯生產(chǎn)過程中溫度和空速對選擇性的影響。 2.苯乙烯生產(chǎn)中，外熱式工藝與絕熱式工藝有什么不同？ 3.乙苯脫氫制乙苯乙烯生產(chǎn)過程中，溫度和空速對選擇性的影響如何？ 4.影響乙苯脫氫制苯乙烯平衡轉(zhuǎn)化率的因素有哪些？如何影響？,· 39 ·,本小節(jié)結(jié)束!,本章習(xí)題進(jìn)入下一節(jié)：苯酚！,,,· 40 ·,8.3 苯酚 8.3.1

20、 異丙苯的合成 8.3.2 異丙苯的過氧化 8.3.3 過氧化氫異丙苯(CHP)的分解 8.3.4 工藝流程圖 8.3.5 異丙苯法生產(chǎn)苯酚和丙酮的工藝改進(jìn),· 41 ·,8.3苯酚（phenol）,苯酚是重要的化工原料，是丙烯的衍生物之一 目前的主要用途包括雙酚A、己內(nèi)酰胺、酚醛樹脂等，其最終用途集中在汽車、IT和家電領(lǐng)域,,無色針狀或白色塊狀芳香晶體；純品熔點(diǎn) 42～43℃；沸點(diǎn)

21、181.75℃,· 42 ·,第一次世界大戰(zhàn)以前，苯酚主要從煤焦油中提煉。最早的苯酚化學(xué)合成工藝路線是1923年由美國孟山都公司首次研究開發(fā)成功的苯磺化法。此后出現(xiàn)氯苯法 、甲苯—苯甲酸法、環(huán)己酮—環(huán)己醇法、苯直接氧化法等生產(chǎn)方法目前世界上苯酚的生產(chǎn)方法主要有異丙苯法、甲苯—苯甲酸法以及苯直接氫化法,苯酚生產(chǎn)方法簡述,,· 43 ·,Ｐ350,圖 合成苯酚的方法,· 44

22、83;,磺化法,,· 45 ·,氯苯法,,· 46 ·,甲苯—苯甲酸法,,· 47 ·,環(huán)己烷法和苯直接氧化法,環(huán)己烷法此法反應(yīng)步驟多，投資大，但產(chǎn)品純度較高苯直接氧化法制苯酚目前對催化劑的研究還在不斷開發(fā)中,,· 48 ·,異丙苯法生產(chǎn)苯酚,簡述異丙苯法生產(chǎn)苯酚的過程，由下述三部分組成： 苯與丙烯發(fā)生烷基化反應(yīng)生成異丙苯異丙苯過氧化反應(yīng)生

23、成過氧化氫異丙苯 過氧化氫異丙苯分解生成苯酚和丙酮 工藝流程工藝改進(jìn),,IN TO,IN TO,IN TO,IN TO,IN TO,CHP(枯酚)Curoyl Hydro Peroxide,· 49 ·,異丙苯法是目前世界上生產(chǎn)苯酚最主要的方法，其生產(chǎn)能力約占世界苯酚總生產(chǎn)能力的90％目前較先進(jìn)的工藝有美國UOP/Allied工藝、ABB Lummus工藝……Kellogg工藝：該工藝流程具有能耗低

24、、原材料消耗量少、生產(chǎn)費(fèi)用低和污染小、裝置安全可靠等特點(diǎn)苯與丙烯反應(yīng)生成異丙苯；異丙苯經(jīng)空氣或氧氣氧化生成過氧化氫異丙苯(CHP)；過氧化氫異丙苯再經(jīng)酸解得到苯酚和丙酮,,詳情請進(jìn),· 50 ·,異丙苯法生產(chǎn)苯酚和丙酮的主要過程示意圖,,· 51 ·,§8.3.1異丙苯的合成,簡述液相法(簡稱 S.D 法)以氯化鋁絡(luò)合物為催化劑 氣相法(簡稱UOP法)以磷酸—硅藻土為

25、催化劑 S.D法與UOP法的比較,,IN TO,IN TO,IN TO,IN TO,· 52 ·,異丙苯的合成_簡述,主反應(yīng)：副反應(yīng)：多烷化歧化（烷基轉(zhuǎn)移）催化劑用路易斯酸 —— 液相法用質(zhì)子酸 —— 氣相法,,△H=-133kJ,· 53 ·,液相法,催化劑由無水三氯化鋁、多烷基苯和少量水配制而成…… 工藝條件溫度壓力苯/丙烯工藝流程,,,請進(jìn),請進(jìn),請進(jìn)

26、,· 54 ·,液相法_催化劑,由無水三氯化鋁、多烷基苯和少量水配制而成:純無水三氯化鋁無活性，而加入少量水則有活性需定期或連續(xù)補(bǔ)加新鮮的絡(luò)合物催化劑溶液,,· 55 ·,液相法_工藝條件,壓力常壓烴化反應(yīng)在常壓下轉(zhuǎn)化率已接近100％ (以丙烯計(jì))溫度80℃～100 ℃反應(yīng)熱要靠苯汽化帶走同時(shí)為了防止催化劑因嚴(yán)重樹脂化（T>120℃）而失活苯/丙烯 摩爾比6～7/1(

27、過量)熱量要靠過量的苯帶走；為了抑制多烷基苯反應(yīng),,· 56 ·,液相法_工藝流程,,· 57 ·,氣相法目前新建的大型生產(chǎn)裝置，大多采用氣相法,催化劑是在固體磷酸催化劑(用H3PO4載在硅藻或浮石載體上)存在下……工藝條件溫度壓力苯/丙烯工藝流程,,詳情請進(jìn),詳情請進(jìn),詳情請進(jìn),· 58 ·,氣相法_催化劑,固體磷酸催化劑(用H3PO4載在硅藻或浮石載體上

28、)200～250℃時(shí)才有活性固體磷酸催化劑不能反烴化二異丙苯目前工業(yè)上所用的磷酸催化劑中，磷酸的含量一般在50～80％，添加劑含量不超過5％，其余是載體。,,· 59 ·,氣相法_工藝條件,溫度200℃～250 ℃——同時(shí)考慮丙烯轉(zhuǎn)化率和催化劑活性壓力3～4MPa苯/丙烯摩爾比7～8/1 —— 過量為了把二異丙苯的生成量控制在最低限度,,· 60 ·,氣相法-工藝流

29、程(圖8-15),,1－第一反應(yīng)器2－異徑反應(yīng)器3－分離器 4－初餾塔5－苯冷凝器6－異丙苯精餾塔 7－異丙苯冷凝器,· 61 ·,表8-5 異丙苯生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,固體磷酸催化劑的收率低于三氯化鋁催化劑的收率氣相法最大的優(yōu)點(diǎn)是無氯化氫氣體產(chǎn)生，設(shè)備腐蝕小，減少設(shè)備投資,,· 62 ·,以合成乙苯和異丙苯為例，分子篩代替三氯化鋁，新工藝產(chǎn)品收率和純度均大于99.5％。我國燕山

30、石油化工公司采用新型分子篩對異丙苯裝置進(jìn)行了改造，其結(jié)果如表。 用無毒無害的固體酸代替腐蝕嚴(yán)重的液體酸作為烷基化催化劑，這種開發(fā)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)都是有益的。,· 63 ·,· 64 ·,§8.3.2 異丙苯的過氧化,典型的液相自由基鏈?zhǔn)酵嘶Щ磻?yīng)，具有自動加速的特點(diǎn)反應(yīng)原理：由鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止三步組成……氧化過程中很多副反應(yīng)反應(yīng)條件的影響影響反應(yīng)的

31、重要參數(shù)有溫度、壓力……過氧化工藝流程示意圖,,請進(jìn),請進(jìn),請進(jìn),· 65 ·,異丙苯的過氧化_副反應(yīng),副產(chǎn)物有二甲基芐醇α-甲基苯乙烯苯乙酮DCP：過氧化二異丙苯甲酸…,會促進(jìn)CHP分解，工業(yè)上加入Na2CO3，控制 PH＝6～8,,,· 66 ·,（1）異丙苯過氧化_反應(yīng)原理,鏈引發(fā)：鏈引發(fā)可能有以下三種形式由引發(fā)劑引發(fā)由異丙苯的分解或脫氫 由CHP分解引發(fā)退化

32、支化鏈反應(yīng) 鏈增長鏈終止鏈終止由多種原因引起,,請進(jìn),請進(jìn),請進(jìn),請進(jìn),請進(jìn),· 67 ·,鏈引發(fā)_由引發(fā)劑引發(fā),以In代表引發(fā)劑分子 R代表異丙苯基,,In2→2In·,In· + RH→R· + HIn,· 68 ·,鏈引發(fā)_由異丙苯的分解或脫氫,R代表異丙苯基,,RH→R· + H·,RH + O2→R· + HO2

33、·,· 69 ·,鏈引發(fā)_由CHP分解引發(fā)退化支化鏈反應(yīng),退化,,ROOH→RO· + HO·,RO· + RH→ROH + R·,HO· + RH→R· + H2O,支化,,,· 70 ·,鏈增長,,R · + O2→R－O－O ·,ROO·+RH→ROOH+R·,· 71 &

34、#183;,鏈終止,鏈終止由多種原因引起氧化反應(yīng)抑制劑 (如微量苯酚) 的存在也是鏈終止的一個原因,,R· + H·→RH,ROO· + H·→ROOH,R· + R·→R－R,R· + C6H5OH→RH + C6H5O ·,ROO· + C6H5OH→ROOH + C6H5O ·,新生的自由基 C6H5O· 比原先的

35、自由基 R· 和 ROO· 活性低,· 72 ·,（2）異丙苯過氧化-反應(yīng)條件的影響,溫度此氧化反應(yīng)屬動力學(xué)控制壓力大多為0.4～0.6MPa也有常壓氧化深度指氧化液中CHP的濃度25～30%(W)左右；副產(chǎn)物＜2.5%(W)；其余為異丙苯 氧分壓要求尾氣中 φ(O2)＝4%～6% 原料純度 （參 表）,,請 進(jìn),參 圖,· 73 ·,①溫度的影響,

36、轉(zhuǎn)化率、選擇性、生產(chǎn)能力之間權(quán)衡。反應(yīng)溫度控制在110～200℃ 或 90～100℃溫度與反應(yīng)速度的關(guān)系：溫度與選擇性關(guān)系圖：,,,請進(jìn),· 74 ·,圖 8-16,· 75 ·,②壓力,0.5～1.0MPa：,接近常壓,優(yōu)點(diǎn)：異丙苯蒸發(fā)量小，塔頂冷凝器負(fù)荷不太大，　　省能。,優(yōu)點(diǎn)：有利于減少CHP分解。,· 76 ·,氧分壓PO2,A. PO2=P·yO

37、2 ,Ｐ一定，yO2的大小反應(yīng)了PO2的大小。,B. 尾氣中的yO2的大小要考慮避開爆炸范圍。,C. 安全前提下，PO2　　　，反應(yīng)速率,,,· 77 ·,③氧化深度,異丙苯氧化液中的CHP含量：25~30%(w)此時(shí)副產(chǎn)物＜2.5%,圖中每一直線代表某一選擇性：d＞c＞b ＞a,圖 8-16,· 78 ·,④原料純度,工業(yè)異丙苯規(guī)格：,,· 79 ·,⑤添加劑（引發(fā)劑

38、） 異丙苯氧化反應(yīng)加入添加劑：縮短反應(yīng)的誘導(dǎo)期、減少氧化過程中的副產(chǎn)物、提高氧化反應(yīng)的收率。 CHP–Na鹽 、松脂酸錳、硬脂酸鈷、氫氧化鈉、碳酸鈉、硬脂酸的鋇鹽和鎘鹽等 ⑥PH值 pH值過高、過低均會促進(jìn)CHP的分解。 用碳酸鈉水溶液調(diào)節(jié)pH在5～7之間。,· 80 ·,氧化工藝流程示意圖（圖8-9）,1.異丙苯貯槽 2.預(yù)熱器

39、 3，4.氧化塔5，6.冷凝器 7.尾氣處理系統(tǒng) 8.分層罐,,· 81 ·,§8.3.3 過氧化氫異丙苯(CHP)的分解,化學(xué)反應(yīng)催化劑工藝條件的影響工藝流程圖,,IN TO,IN TO,IN TO,IN TO,· 82 ·,CHP的分解_化學(xué)反應(yīng),主反應(yīng)副產(chǎn)物與異丙苯氧化副產(chǎn)物相近！主要有二甲基苯甲醇、苯乙酮、枯酚等,,強(qiáng)放熱,IN TO

40、,· 83 ·,CHP的分解_反應(yīng)機(jī)理,,,· 84 ·,CHP的分解_催化劑,一般使用酸性催化劑H2SO4（濃度一般10～25％）用量少、價(jià)格便宜但對設(shè)備有腐蝕；在酸性分解液中生成硫酸鹽堵塞管道 ∴ 氧化物分解液必須經(jīng)中和、除鹽后才能送去分離！SO2活性好、用量少；但因?yàn)槭菑?qiáng)刺激性氣體，存儲、輸送均不方便！磺酸型陽離子交換樹脂使用方便、催化劑與分解液分離簡單、副產(chǎn)物少、丙酮和苯酚的

41、收率提高！但價(jià)格昂貴、使用壽命有限；而且為了延長樹脂的使用壽命，異丙苯氧化液必須經(jīng)水洗去除鈉離子,CHP的分解_工藝條件的影響,催化劑用量 反應(yīng)溫度一般采用較低的反應(yīng)溫度，主要考慮的因素是苯酚的收率和移熱方式 停留時(shí)間 ?目前工業(yè)反應(yīng)器的平均停留時(shí)間約為0.5h含水量水由原料(硫酸、丙酮等)帶入及副反應(yīng)產(chǎn)生隨水含量增加CHP的分解速率迅速下降CHP的起始濃度一般采用CHP提濃液的濃度為80～85%

42、較適宜原料中雜質(zhì)的影響在提濃前將氧化液水洗 ，除去鈉離子,,參 圖,參 圖,· 86 ·,樹脂用量的影響（圖 8-17）,曲線1-反應(yīng)速度曲線；                      

43、0;                           曲線2-副產(chǎn)收率曲線       

44、60;                                 注：圖中標(biāo)的反應(yīng)速度指的是CHP分解

45、到一定程度所需要的時(shí)間,,大孔徑的陽離子交換樹脂具有較高的滲透強(qiáng)度和優(yōu)良的動力學(xué)性質(zhì)，催化性能較好。 樹脂粒度基本不影響分解反應(yīng)速度。 CHP的分解速率隨樹脂用量增加而增大，樹脂用量對反應(yīng)收率也有較大影響。圖8–17 。,· 87 ·,反應(yīng)溫度的影響(間歇反應(yīng)數(shù)據(jù)),曲線1-反應(yīng)速度  曲線2-副產(chǎn)收率曲線,,70℃為適宜反應(yīng)溫度。,· 88 &

46、#183;,停留時(shí)間 ?目前工業(yè)反應(yīng)器的平均停留時(shí)間約為0.5h 含水量水分會復(fù)蓋樹脂表面，使油層無法接觸。分解液中含水0.1kmol·m-3時(shí)，反應(yīng)速度比不含水時(shí)小6倍。 水由原料(硫酸、丙酮等)帶入及副反應(yīng)產(chǎn)生隨水含量增加CHP的分解速率迅速下降 CHP的起始濃度表8–7為CHP濃度對反應(yīng)的影響：CHP濃度越高，反應(yīng)速度和收率也越高。 出于安全，一般采用CHP提濃液的濃度為80～85%較適宜。雜質(zhì)

47、的影響 樹脂活性受影響或中毒。,· 89 ·,§8.3.4 CHP的分解_工藝流程圖,異丙苯法生產(chǎn)苯酚和丙酮的工藝流程可分為氧化、提濃、分解、分解液分離和產(chǎn)品精制四部分CHP分解工藝流程示意圖(丙酮蒸發(fā)移熱)CHP分解工藝流程示意圖(外循環(huán)散熱),,IN TO,IN TO,· 90 ·,CHP分解工藝流程示意圖(丙酮蒸發(fā)移熱)

48、 （圖8-20）,1.濃CHP貯罐；2，8，9，11.離心泵； 3.分解反應(yīng)器4，5.冷凝器；6.冷卻器；7.分解液中間罐；10.中和罐,,· 91 ·,CHP分解工藝流程示意圖(外循環(huán)散熱) (圖8-21),1.濃CHP

49、貯罐； 2，4，8.離心泵；3.分解反應(yīng)器5.外循環(huán)冷卻器；6.分解液冷卻器；7.中間罐；9，10.離子交換柱,,· 92 ·,· 93 ·,異丙苯法所用的原料、中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品都是有毒、易燃和易爆的物質(zhì)，其中間產(chǎn)物過氧化氫異丙苯（CHP）是一種不穩(wěn)定的有機(jī)氧化物，CHP在高溫以及酸堿存在下會激烈分解。 保證CHP生產(chǎn)過程的安全，是整個生產(chǎn)過程安全的關(guān)鍵，一定要

50、嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度和CHP濃度，防止CHP與酸堿的直接接觸。,· 94 ·,§8.3.5 異丙苯法生產(chǎn)苯酚和丙酮的工藝改進(jìn),異丙苯法生產(chǎn)苯酚和丙酮有一定的局限性從全球范圍來看，苯酚和丙酮的產(chǎn)需基本上是平衡的，但就局部來看，市場仍然往往相互牽制 異丙苯法改進(jìn)的重點(diǎn)集中于開發(fā)新型催化劑、完善分解工序和提純工序。,,· 95 ·,?？松梨诠鹃_發(fā)了由過氧化氫異丙苯(CHP)制取苯酚的催化

51、精餾技術(shù)，該催化精餾工藝有效地將反應(yīng)熱用于丙酮精餾過程，將反應(yīng)過程和精餾過程結(jié)合在一起，降低了能耗和投資。由于采用固體酸催化劑代替通用的硫酸催化劑，可避免產(chǎn)物的中和過程。 苯酚合成工藝在繼續(xù)完善異丙苯法的同時(shí)，正在向無廢、少廢、不聯(lián)產(chǎn)丙酮技術(shù)的方向發(fā)展。由苯為原料直接氧化制取苯酚的工藝已成開發(fā)熱點(diǎn)，具有工業(yè)開發(fā)和應(yīng)用前景。,· 96 ·,6.異丙苯法生產(chǎn)苯酚的工藝流程分為哪幾部分？ 7.比較苯與丙烯烷基化制異丙苯

52、氣相法和液相法的工藝特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。 8.異丙苯氧化制過氧化氫異丙苯時(shí)，為何要加碳酸鈉？ 9.異丙苯法制苯酚、丙酮時(shí)，異丙苯氧化液中CHP的濃度僅控制在25%--30%，然后濃縮到80%再去酸解，為什么不直接控制異丙苯氧化液中CHP的濃度為80%？,· 97 ·,本小節(jié)結(jié)束!,本章習(xí)題,,,· 98 ·,習(xí)題,乙苯脫氫制苯乙烯生產(chǎn)過程中溫度和空速對選擇性的影響。 苯乙烯生產(chǎn)中，外熱式工藝與絕熱

53、式工藝有什么不同？ 乙苯脫氫制乙苯乙烯生產(chǎn)過程中，溫度和空速對選擇性的影響如何？ 影響乙苯脫氫制苯乙烯平衡轉(zhuǎn)化率的因素有哪些？如何影響？ 異丙苯法生產(chǎn)苯酚的工藝流程分為哪幾部分？ 比較苯與丙烯烷基化制異丙苯氣相法和液相法的工藝特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。 異丙苯氧化制過氧化氫異丙苯時(shí)，為何要加碳酸鈉？ 異丙苯法制苯酚、丙酮時(shí)，異丙苯氧化液中CHP的濃度僅控制在25%--30%，然后濃縮到80%再去酸解，為什么不直接控制異丙苯氧化液中CHP