丙酮的生产工艺

xx学院课程论文课题丙酮的生产工艺系部专业班级学号姓名定稿日期：2013年1月15日摘要丙酮是一种重要的基本有机原料，是重要的化工原料，主要用作制造醋酸纤维素胶片薄膜、塑料和涂料溶剂。丙酮可与氢氰酸反应生产制得丙酮氰醇，该应用占丙酮总消费量的1/4以上，其中丙酮氰醇是制备甲基丙烯酸甲酯树脂（有机玻璃）的原料。在医药、农药方面，除作为维生素C的原料外，还可以用作各种微生物与激素的萃取剂等等。丙酮的生产方法主要由异丙醇法、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（约占93.2%），即用石油工业产品异丙苯在硫酸的催化下被空气氧化重排成丙酮，副产物苯酚。该方法产率高，产生的废品很少，而且同时能得到苯酚这一副产品，因此被称为“一箭双雕”法。我选择的生产方法就是异丙苯法。关键词：丙酮，异丙苯，苯酚目录1前言……………………………………………………………………………………12原料、产品、副产品等物理化学性质…………………………………………22.1原料的物理化学性质……………………………………………………………………22.2产品的物理化学性质……………………………………………………………………32.3副产品的物理化学性质…………………………………………………………………43生产工艺技术…………………………………………………………………………83.1生产工艺简述……………………………………………………………………………83.2影响因素…………………………………………………………………………………113.3国内外的最新的变化……………………………………………………………………124催化剂的应用………………………………………………………………………165安全与环境…………………………………………………………………………175.1安全……………………………………………………………………………………175.2环境……………………………………………………………………………………19参考文献……………………………………………………………………………………21致谢…………………………………………………………………………………………221前言丙酮亦称二甲基酮,是重要的有机化工原料和溶剂,其化学性质较活泼,能进行卤代、加成、缩合、还原等反应。以丙酮为原料制得甲基丙烯酸酯是有机玻璃单体。双酚A是合成材料单体,丙酮亦可制醋酐、双丙酮醇、基化氧.异亚丙基丙酮、甲基异丁基丙酮、己烯二醇和异佛尔酮等。丙酮还可热解为乙烯Mesityloxide酮。1595年Libavins等第一次制得丙酮,在工业上最早是用木材干馏得到的木焦酸为原料制取乙酸钙,再干馏得丙酮。第一次世界大战期间,由于对丙酮的需求激增,开始利用1919年Wezmann提出的发酵法生产丙酮,碳水化合物或糖密在特定的杆菌作用下,发酵生产丙酮、丁醇和乙醇。此法首先在英国建成投产。后来虽然出现了从乙醇或乙炔制取乙酸,再经乙酸钙干馏制取丙酮的几种方法,但均不能与发酵法相竞争,无工业化生产。三十年代末石油工业开始发展,由于发酵法生产丙酮消耗大量粮食,此法逐渐被以石油为原料的方法所代替;首先发展的是异丙醇脱氢法,50年代异丙苯法生产苯酚、丙酮问世,丙酮工业生产又转向此法。并成为目前世界上生产丙酮的主要方法。此外,三十年代美国曾由液化石油气生产丙酮,但由于产品是复杂混合物,分离困难,导致流程复杂,现已停产。丙烯直接氧化法制丙酮,工业上称Wacker法,是在乙烯直接氧化生产乙醛的基础上发展起来的,日本建有三个工厂,总生产能力10^5t/a左右,由于设备腐蚀问题,未获得大规模发展。目前世界上丙酮生产方法主要是异丙苯法、异丙醇脱氢法和丙烯直接氧化法;发酵法在发展中国家仍有一定比重。2原料、产品、副产品等物理化学性质2.1产品的物理化学性质密度在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)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℃)性质：易燃、易挥发，化学性质较活泼。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。分子式：CH3COCH3，分子量：58.08易燃、易挥发、有毒，化学性质较活泼，丙酮对氧化剂比较稳定。在室温下不会被硝酸氧化。用碱性高锰酸钾或铬酸钾等强氧化剂做氧化剂时，生成乙酸、甲酸、二氧化碳和水。在碱存在下发生双分子缩合，生成双丙酮醇。丙酮对氧化剂比较稳定。在室温下不会被硝酸氧化。用碱性高锰酸钾或铬酸钾等强氧化剂做氧化剂时，生成乙酸、甲酸、二氧化碳和水。在碱存在下发生双分子缩合，生成双丙酮醇。不能用塑料瓶因为相似相溶有机溶剂会让塑料溶解，应避光保存因为易挥发2.2原料的物理化学性质中文名称:异丙苯[1]中文别名:异丙基苯;枯烯英文名称:Cumene英文别名:isopropylbenzene;methylethylbenzeneCAS:98-82-8EINECS:202-704-5分子式:C9H12分子量:120.19用途:用作有机合成原料及提高发动机燃料辛烷值的添加剂下游产品:丙酮、苯酚、过氧化二异丙苯、过氧化氢异丙苯沸点（101.3kPa)/℃152.392表面张力（20摄氏度)/(mN/m)28.20熔点（空气中，101.3kPa)/℃-96.035闪点(闭口)/℃43.9相对密度（25℃/4℃)0.85751燃点/℃423.9折射率(20℃）1.49145蒸发热(25℃)/(kJ/mol）45.171介电常数（20～30℃)2.384-2.363生成热（25℃，气体）/(k]/mol)3,936偶极矩(70～200℃,气体)/(10^-30C·m）10^-30C·m)2.17(25℃，液体-41.232黏度(25℃)/(mPa·s)0.737熔化热（-96.033℃,101.3kPa)/(kJ/mol)7.992燃烧热(定压，25℃，气体)/(kJ/mol)5264.11；4999.83临界压力/MPa3.21(定压，25℃，液体）/(kJ/md)5218.92；4454.65溶解度（25℃,水）/%0.0050比热容(298.16K,定压）/[KJ/kg·K]1.26爆炸极限（下限）/%（(体枳）0.88也界温度/℃357.9上限/%(体积)6.50用稀硝酸或铬酸氧化生成苯甲酸。在乙酸酐或乙酸存在下与发烟硝酸发生硝化反应，生成2,4-二硝基异丙苯。与浓硫酸作用时主要在对位发生磺化反应。在紫外线照射下，85℃通入氧气或在90～130℃、0.1～1MPa下，通人氧气氧化生成过氧化氧异丙苯。在硫酸或酸性离子交换树脂催化下，过氧化氢异丙苯分解为苯酚和丙酮。异丙苯在硅酸铝催化下，400～500℃时分解成苯与丙烯。2.3副产品的物理化学性质1苯酚的物理化学性质外观与性状：白色结晶，有特殊气味。CAS号：108-95-2?[2]熔点(℃)：40.6相对密度（水=1）：1.07沸点(℃)：181.9相对蒸气密度（空气=1）：3.24折射率1.5418闪点79.5℃分子式：C6H6O化学式：C6H5OH，PhOH分子量：94.11饱和蒸气压(kPa)：0.13(40.1℃)燃烧热(kJ/mol)：3050.6临界温度(℃)：419.2临界压力(MPa)：6.13辛醇/水分配系数的对数值：1.46闪点(℃)：79爆炸上限%(V/V)：8.6引燃温度(℃)：715爆炸下限%(V/V)：1.7溶解性：可混溶于醚、氯仿、甘油、二硫化碳、凡士林、挥发油、强碱水溶液。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。毒性：有特殊的气味，有强腐蚀性。有毒，LD50530mg/kg，结构苯酚结构中含有一个苯环，羟基与苯环直接相连。苯酚中所有原子不在同一平面内。从化学环境中看，苯酚中有4种氢，分别是酚羟基中的氢，以及苯环中酚羟基的邻、间、对位的3个氢。苯酚的1HNMR（核磁共振氢谱），也证实了这一点。图中共有四个峰，代表了四种氢的存在。化学性质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。可以用氯化铁溶液检验苯酚，加入氯化铁后可观察到溶液变成紫色。苯酚与溴水反应生成三溴苯酚白色沉淀。共轭效应：苯酚酚羟基氧上的带孤对电子的p轨道可以与苯环大π键共轭，共8个π电子用途：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2甲酸的物理化学性质甲酸与水和大多数的极性有机溶剂混溶，在烃中也有一定的溶解性。在烃中及气态下，甲酸以通过以氢键结合的二聚体形态出现。在气态下，氢键导致甲酸气体与理想气体状态方程之间存在较大的偏差。液态和固态的甲酸由连续不断的通过氢键结合的甲酸分子组成。甲酸在浓硫酸的催化作用下分解为CO和H2O，反应方程式为HCOOH=======CO+H2O浓度高的甲酸在冬天易结冰。甲酸具有与大多数其他羧酸相同的性质，尽管在通常情况下甲酸不会生成酰氯或者酸酐。直到不久以前，所有试图将甲酸转化成这些衍生物的尝试都以产物一氧化碳告终。甲酸酐可由甲酰氟和甲酸钠在零下78摄氏度反应得到。甲酰氯可由将氯化氢气体通过零下60摄氏度1-甲酰基咪唑的一氯甲烷溶液得到。甲酸脱水分解为一氧化碳和水。甲酸具有和醛类似的还原性。它能起银镜反应，把银氨络离子中的银离子还原成金属银，而自己被氧化成二氧化碳和水：HCOOH+2AgOH→2Ag+2H2O+CO2甲酸是唯一能和烯烃进行加成反应的羧酸。甲酸在酸的作用下（如硫酸，氢氟酸），和烯烃迅速反应生成甲酸酯。但是类似于Koch反应的副反应也会发生，产物是更高级的羧酸。大多数的甲酸盐溶于水。主要成分：含量：一级≥90.0%;二级≥85.0%。外观与性状：无色透明发烟液体，有强烈刺激性酸味。熔点（℃）：8.2沸点（℃）：100.8相对密度（水=1）：1.23相对蒸气密度（空气=1）：1.59饱和蒸气压(kPa）：5.33(24℃）燃烧热（kJ/mol）：254.4临界温度（℃）：306.8临界压力（MPa）：8.63辛醇/水分配系数的对数值：-0.54闪点（℃）：68.9(O.C)引燃温度（℃）：601℃爆炸上限%(V/V）：57.0爆炸下限%(V/V）：18.0溶解性：与水混溶，不溶于烃类，可混溶于醇。稳定性和反应活性：稳定。禁配物：强氧化剂、强碱、活性金属粉末。危险特性：其蒸气与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与强氧化剂蚵发生反应。具有较强