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丙酮的生产工艺与技术路线的选择分析
发布时间:2022-07-01 10:23 浏览量:1978丙酮生产方法
丙酮的生产方法主要有发酵法、异丙醇法、丙烯直接氧化法、异丙苯法和乙炔水合法。
目前世界上丙酮的工业生产以异丙苯法为主。在我国的丙酮生产中，粮食发酵法仍占一定比重。
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发酵法
发酵法由含淀粉的农副产品发酵，制得丙酮、丁醇和乙醇的混合物。三者的比例为丙酮：丁醇=32：56：12至25：70：3(重量比)，每生产1吨丙酮，约耗用11吨淀粉或60～66吨废糖蜜。一般是以谷物、山芋干或糖蜜等为原料，经粉碎、加水制成发酵液，经高压蒸汽灭菌后冷却，然后接入纯丙酮-丁醇菌种进行发酵，发酵液经精馏可得到质量比为3：6：1的商品丙酮、丁醇和乙醇。
由于技术落后，生产成本高，目前该法在发达国家已经被淘汰，但在发展中国家仍占有一定的比重。目前我国用粮食发酵生产丙酮仍占较大比重。
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异丙醇法
异丙醇法也称异丙醇脱氢法，曾是世界上最主要的丙酮生产方法，它以异丙醇-水共沸物（来自丙烯水合制异丙醇装置）为原料，在锌-铜催化剂的作用下，发生脱氢反应，产物经分离提纯后得到丙酮产品。化工707
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由于成本原因该法逐渐被异丙苯法所替代。3
丙烯直接氧化法
丙烯直接氧化法（Wacker）是以氧气为氧化剂，氯化钯-氯化铜为催化剂，丙烯原料经液相氧化合成丙酮，并副产丙醛和氯代丙酮。该方法主要被日本部分企业采用，但由于设备腐蚀严重，未能获得大规模发展应用。
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异丙苯法
异丙苯法是最为经济的丙酮生产方法，目前世界上90%以上的丙酮是通过该方法生产的，丙酮是生产苯酚的联产品。异丙苯法也叫异丙苯氧化法，原料丙烯和苯在催化剂的作用下，生成异丙苯，将异丙苯在液相中氧化生成过氧化氢异丙苯(CHP)，然后CHP经提浓后用硫酸分解，得到苯酚和丙酮，最后用树脂中和制得含苯酚/丙酮混合物的分解液，再经精馏、分离提纯得到合格产品。
异丙苯法合成生产苯酚具体分为三步反应：
第一步反应是采用气相法或液相法使丙烯和苯发生加成反应生成异丙苯
第二步反应是将异丙苯氧化生成过氧化氢异丙苯
第三步是过氧化氢异丙苯分解为苯酚和丙酮
异丙苯法生产丙酮包括异丙苯合成、异丙苯氧化、过氧化异丙苯提浓、分解和中和、产品精制副产回收、废水处理等工序。
主要过程涉及丙烯与苯在磷酸或沸石分子筛存在下发生反应生成异丙苯，异丙苯再在液相下被氧化生成过氧化氢异丙苯，过氧化氢异丙苯再在硫酸存在下分解得到苯酚和丙酮。
每生产1吨苯酚联产约 0.62 吨丙酮。该合成路线的关键是异丙苯的生产，传统工艺是采用AlCl3法和固体磷酸法，但这两种工艺给环境带来了严重的污染，因此目前已转向先进的绿色工艺，即沸石催化固体床工艺，同时生产规模也趋向于大型化。
异丙苯法生产丙酮可以实现在一个生产过程中得到两种用途广泛的化工原料，生产成本较低，但是从原料到目标产物需要经历3个阶段的反应，生产流程较长、副产物较多不利于环保。
从异丙苯出发生产丙酮要经过异丙苯氧化、氧化物提纯、过氧化氢异丙苯（CHP）分解、产品精制等工序。该方法以KBR（凯洛格-布朗·路特）公司的苯酚法工艺最为典型。除从异丙苯生产高纯度苯酚和丙酮外，还回收副产物α-甲基苯乙烯（AMS）和苯乙酮（AP）。工艺流程如下：
在该工艺中，异丙苯用空气氧化成CHP的效率高达95%以上，CHP被浓缩，并在酸催化剂存在下高产率（大于99%）地分解为苯酚和丙酮。AMS加氢为异丙苯，用于循环氧化或回收。
带有AMS加氢的KBR流程，1.31吨异丙苯可生产1吨苯酚和0.615吨丙酮。KBR苯酚/丙酮工艺具有低能耗、低原材料消耗、低生产费用和低排放污染的特点。
异丙苯法工艺具有产品质量高、原料和能源消耗低等优点，但常因2种联产品市场供需不同而相互牵制，影响装置的开工率。同时，未来异丙苯法还将受到新的苯酚生产工艺的竞争，如甲苯-苯甲酸法和苯一步氧化法等，这些新工艺不再联产丙酮产品。-END-
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