Производство ацетона из изопропилового спирта
Изопропиловый спирт в довольно больших количествах вырабатывается в различных странах путем сернокислотной или прямой гидратации пропилена. Основным потребителем изопропилового спирта является производство ацетона, который может быть получен из него двумя методами: каталитическим дегидрированием и неполным окислением (в паровой или жидкой фазе).
Каталитическое дегидрирование изопропилового спирта. Метод каталитического дегидрирования изопропилового спирта в ацетон осуществляется в промышленности США с 1923 г. и получил широкое распространение в других странах. Принципиальная схема производства ацетона этим методом показана на рис. 1. Процесс протекает в одну стадию то реакции:
СН3СН(ОН)СН3 → СН3СОСН3 + Н2 – 69,9 кДж (16,7 ккал)
В качестве катализатора Используется главным образом окись цинка, осажденная на пемзе. Повышение температуры способствует сдвигу равновесия реакции в сторону образования ацетона. По данным Кольбе и Барвелла [1], степень превращения Изопропилового спирта в ацетон при 225 °С составляет 84%, три 325 °С – 97%, при 525 °С – 100%, однако в последнем случае в значительной степени протекают побочные реакции.
Рис. 1. Принципиальная схема производства ацетона дегидрированием изопропилового спирта:
1 – испаритель; 2 – насосы; 3 – реактор; 4 – водяной холодильник смешения; 5 – холодильники; 6 – башня снасадкой; 7 – Водяной скрубберу; 9 – сборник ацетона
I – изопропиловый спирт; II – водород; III – пар; IV – вода; V – отходящие газы; VI – товарный ацетон.
Для предотвращения образования продуктов полимеризации, отравляющих катализатор, исходный изопропиловый спирт смешивают в паровой фазе с эквимолекулярным количеством водорода. Реакцию проводят яри 380°С, степень превращения изопропилового спирта составляет 98%. Реактор представляет собой заполненный катализатором трубчатый аппарат, межтрубное пространство которого обогревается топочными газами.
После 10 суток работы требуется регенерация катализатора, так как активность его уменьшается вследствие отложения углерода на поверхности. Регенерацию осуществляют пропусканием через слой катализатора азота, содержащего – 2% кислорода, при 500 °С, Срок службы катализатора – около 6 месяцев.
Контактные газы из реактора поступают на охлаждение (при котором конденсируется около 50% ацетона), после чего их промывают водой, поглощающей ацетон. Промывные воды подвергаются фракционированию и азеотропной перегонке для выделения товарного ацетона и безводного изопропилового спирта, снова направляемого на дегидрирование.
Водород после промывки от ацетона возвращается на разбавление спирта, а водород, образовавшийся при дегидрировании, выводится из системы и используется для других синтезов. Выход ацетона составляет около 90% (считая на изопропиловый спирт). На 1 т ацетона расходуется 1,1—1,2 т изопропилового спирта или около 0,9 т пропилена [1].
Французским институтом нефти разработан способ дегидрирования изопропилового спирта в жидкой фазе. Катализатором процесса служит суспендированный в исходном спирте никель Ренея, реакцию проводят при 150 °С. В этих условиях достигаются почти количественные выходы ацетона.
Смотрите также
Оптимизация химического состава сплава
Целью нашей работы является
нахождение оптимального состава стали М74 для получения наилучших физических
свойств сплава: предела текучести, предела прочности, абсолютного удл ...
Синтез тиоцианомалонового эфира из броммалонового эфира
...
Система удобрений
Под системой
удобрений понимают комплекс агротехнических и организационных мероприятий,
связанных с применением удобрений и направленное на увеличение урожайности
возделываемых культур и п ...