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苯酚生產工藝及用途詳解

苯酚又名石炭酸,分子式C6H5OH,通常呈無色或白色晶體形式,它有一種令人作嘔的甜味和強烈的燃燒味。苯酚是煤焦油的一部分,是在有機物質自然分解過程中形成的。酸性極弱(弱于碳酸)。在室溫下微溶于水,能溶于苯及堿性溶液,易溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、丙三醇、冰醋酸等有機溶劑中,難溶于石油醚和鏈烷烴。在水中的溶解度為:11℃時為4.832%;35℃時為2.360%;58℃時為7.330%;77℃時為11.830%;84℃時苯酚與水可以任意比例混溶。苯酚劇毒,空氣中最大允許蒸汽濃度0.005mg/L,其濃溶液對皮膚有強烈的腐蝕性,如果不慎沾到皮膚上,應立即用酒精洗滌。

一、苯酚生產工藝

苯酚最早是從煤焦油中提煉獲得,隨著苯酚需求量不斷增加,開始采用化學合成法生產苯酚。目前苯酚的生產工藝主要有七種,即異丙苯法、磺化法、甲苯氧化法、苯直接氧化法、氯苯水解法、拉西法、環己烷法等。除甲苯氧化法以甲苯為原料外,其余六種方法均以苯為原料。我國生產方法有異丙苯法和磺化法兩種。由于磺化法消耗大量硫酸和燒堿,我國也將只保留少數磺化法裝置,逐步以異丙苯法生產為主。

1.異丙苯法:從裂化氣中分離出來的丙烯在三氯化鋁催化劑存在下,于80~90℃常壓和苯進行烴化反應,經蒸餾分離得到異丙苯,將異丙苯用空氣在100~120℃和300~400kPa壓力下直接氧化成過氧化氫異丙苯,氧化液濃縮到80%左右,過氧化氫異丙苯用硫酸在60℃常壓下裂解為苯酚和丙酮,最后經精制分別得丙酮和苯酚。每噸苯酚約聯產丙酮0.6t。原料消耗定額:苯1150kg/t、丙烯600kg/t。
異丙苯法生產苯酚工藝流程圖

2.磺化法:以苯為原料,用濃硫酸或三氧化硫作為磺化劑,使苯進行氣相磺化而轉化為苯磺酸,然后用亞硫酸鈉中和,再使苯磺酸鈉與熔融狀態的燒堿作用生成苯酚鈉及溶解于水的Na2SO3,結晶使其分離,經浸漬分離后的苯酚鈉溶液用二氧化硫或稀硫酸酸化而制得粗品,經減壓蒸餾而得成品。原料消耗定額:純苯1004kg/t、硫酸(98%)1284kg/t、亞硫酸鈉1622kg/t、燒堿(折100%)1200kg/t。

3.甲苯氧化法:也稱甲苯-苯甲酸法,此法是唯一一種不用苯作原料合成苯酚的方法。是甲苯在鈷鹽催化劑的作用下,用空氣氧化生成苯甲酸,然后在銅催化劑的作用下苯甲酸再與空氣和水蒸汽作用轉化為苯酚和二氧化碳。

4.苯直接氧化法:苯直接氧化法是以苯為原料,直接氧化制取苯酚的方法,也稱苯羥基化法。目前,采用的氧化劑類型有氧氣、一氧化二氮、過氧化氫等。

5.氯苯水解法:氯苯在高溫高壓下與苛性鈉水溶液進行催化水解,生成苯鈉,再用酸中和得到苯酚。

6.拉西法:苯在固體鉬催化劑存在下,高溫下進行氯氧化反應,生成氯苯和水,氯苯進行催化水解,得到苯酚和氯化氫,氯化氫循環使用。

7.環己烷法:苯加氫生成環己烷,環己烷可用氣相氧化法,但更多用液相氧化法氧化得環己醇和環己酮的混合物。環己醇和環己酮的混合物再脫氫即得苯酚。

二、苯酚用途

1.苯酚是重要的有機化工原料,它可制取酚醛樹脂、己內酰胺、雙酚A、水楊酸、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產品及中間體。

2.苯酚烷基化生成烷基酚,如壬基酚、二壬基酚、仲辛基酚,還有多芳基酚,如2-甲基芐基苯酚、2,2-二甲基芐基苯酚等,都是表面活性劑的重要中間體。

3.用作制造樹脂、合成纖維、塑料的原料。

4.GB 2760-1996規定為暫時允許使用的食用香料。

5.用于DNA實驗室的分子技術,作分析試劑。

6.苯酚還用于油漆、拋光劑、粘合劑、清漆和溶劑中。

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