丙酮的生产与发展_韩大维VIP专享VIP免费

丙酮的生产与发展�韩大维薛丽梅王焕民王镜石(黑龙江省科学院石油化学研究所哈尔滨150040)[摘要]本文介绍了丙酮的生产方法和发展,对国内丙酮生产状况作了评述。[关键词]丙酮;异丙苯;异丙醇TheDevelopmentofAcetoneProductionHanDawei,XueLimei,WangHuanminandWangJingshi(PetrochemistryInstituteofHeilongjiangAcadomyofSciences,Harbin150040)Abstract:theproductionmethodsofacetoneusedinindustrywerereviewedinthispaper,andtheapplicationandthemarketsituationofacetonewerealsodiscussed.Keywords:acetone;cumene;isopropanol1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甲酯是有机玻璃单体。双酚A是合成材料单体,丙酮亦可制醋酐、双丙酮醇、基化氧(Mesityloxide)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105t/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丙酮的主要生产方法[1,2]2.1发酵法发酵法能生产丙酮、丁醇和乙醇三种化合物,所用原料为淀粉和糖蜜,整个发酵过程是在特种菌类作用下一个很复杂的生物化学过程:(C6H16O5)xC6H12O6CH3COCH3+C2H5OH+C4H9OH,发酵法生·228·ChemistryandAdhesion№41996�收稿日期:1996—06—02产1吨丙酮约耗11吨淀粉或60～66吨废糖密,发酵法所得1吨总溶剂约含丁醇580kg、丙酮300kg和乙醇120kg。2.2异丙醇脱氢法美国于1929年实现了用异丙醇脱氢法生产丙酮的工业化。反应是在250～270℃气相中进行的:CH3CHOHCH3CatCH3COCH3+H2-66.53kJ/mol,采用了氧化锌或金属铜及合金为催化剂。原料异丙醇经气化预热后送脱氢反应器,反应混合气与原料气换热后送入气液分离器分离,冷却吸收塔用水吸收气相中未冷凝的丙酮,并分离出纯度99%(体积)的氢气,可直接用于加氢过程,粗丙酮去丙酮精馏塔进行蒸馏得丙酮,塔底物去异丙醇精馏塔回收异丙醇循环到脱氢器,生产流程见图1。异丙醇的单程转化率为80%,每吨丙酮耗异丙醇1.1t,冷却水64.35m3,蒸气2041kg,电量100kW·h,燃料1.58MJ。催化剂寿命达4个月以上。图1异丙醇脱氢生产丙酮流程图1—原料贮槽;2—换热器;3—反应炉;4—洗涤器;5—脱除轻组份塔;6—脱除重组份塔2.3异丙苯法异丙苯法是丙酮生产中最经济的方法。是美国HerculesPower公司和英国酿酒公司分别研究成功的,1953年在加拿大沙威尼根公司首先实现工业化。它以丙稀和苯为原料经烃化制异丙苯、再氧化成过氧化氢异丙苯,最后分解成苯酚和丙酮。每吨苯酚副产0.6t丙酮,每吨异丙苯生产0.4～0.45t丙酮。反应式如下:C6H6+CH3CH=CH2AlCl3或H3PO4C6H5CH(CH3)2+O2碱C6H5C(CH3)2OOH酸C6H5OH+CH3COCH3在工业上,烃化反应有三种方法,其中两种液相反应,一种气相反应。一种液相反应是用硫酸或氢氟酸作催化剂在苯∶丙烯=5.2～6.2∶1,反应温度35～40℃,压力1.17MPa下进行,丙烯转化率可达100%。另一种液相反应是用三氯化铝作催化剂,在60～100℃,常压或加压下反应异丙苯收率为95%左右。气相反应是以磷酸为...