环己酮生产技术其工艺路线

摘 要：作为一种重要的有机化工原料,环己酮它在工业上主要用来作为有机合成的溶剂及原料,在我国有65%以上的环己酮被当做生产己内酰胺的原料.本文从环己酮的性质、用途及生产技术着手,对现有的环己酮工艺路线加以对比和分析,提出了一些能够有效提高环己酮生产率的合理建议.

关 键 词：环己酮生产技术工艺路线

环己酮作为一种重要的化工原料和化工溶剂,既是制造己内酰胺、己二酸和尼龙的重要中间体,也可以用来作为丙烯酸、硝化纤维、氯乙烯聚合物及其共聚物的油漆等.伴随我国化纤工业的迅猛发展,工业中已内酰胺的产量逐年在增加,同时对环己酮的需求量也越来越大,因此,它具有广阔的开发利用前景.

一、环己酮的生产技术

从起始原料上分,现代工业生产环己酮的主要方法有苯酚法和苯法,后者在工艺上又被氛围环己烯法和环己烷法.

1.苯酚法生产环己酮

采用苯酚法生产环己酮是工业化生产最早用来制备环己酮的方法,其具体过程是,首先在苯酚中添加镍作为催化剂,并通过加氢作用生成环己醇,然后在锌的催化作用下将环己醇脱氢,最后生成环己酮.这种生产方法工艺路线流程简单,且制得的环己酮产品质量与纯度均很高.只是苯酚的昂贵且材料短缺,因而目前只有少数的几家美国公司利用该工艺技术进行制备环己酮和己内酰胺的生产[1].

2.环己烷法生产环己酮

目前有液相加氢和气相加氢两种苯加氢的方法.后者在工业上的应用比较广泛.气相加氢法是指将镍或铂作为催化剂放置在固定床中,将一定压力下气相的苯和氢气通过镍铂催化剂床层,使之发生加氢反应,而生成环己烷产物.然后在空气或贫氧的环境下,令环己烷发生氧化反应,从而得到环己酮及环己醇.由该方法制得环己酮的过程中,当对环己烷进行氧化反应时还会产生一定数量的副产物,需要加以焚烧处理.最后,将环己酮和环己醇加以分离,得到纯净的环己酮；并在锌钙等催化作用下对环己醇脱氢,使之转化成环己酮.采用环己烷氧化生成环己酮的工艺目前在国内外的应用最为广泛.

3.环己烯法生产环己酮

环己烯法生产环己酮是最近新开发出来的一种首先利用苯在钌系作为催化剂的作用下加氢生成环己烯及少量环己烷；再将两者加以分离之后,在硅系作为催化剂的作用下对环己烯（至于环己烷则能被当成副产品进行销售）进行水合反应,形成环己醇；最后利用铜硅作为催化剂,对环己醇进行脱氢反应,从而生成氢气和环己酮[2].

二、对环己酮生产技术工艺路线进行对比分析

目前,国内外广泛以石油苯作为原材料来生产环己酮,这种采取苯法生产环己酮工艺中所包括的环己烷法和环己烯法两种工艺,前者是比较传统的工艺,后者是新近开发的工艺.现以10万t级规模的石油苯原材,来对两种工艺的原料消耗、能耗以及废弃物排放等加以对比分析.

1.环己烷法和环己烯法制备环己酮过程中消耗主要原料的对比.这两种工艺技术制备环己酮均以苯和氢气作为主要原料.其中环己烷法中只有75%-80%的原料苯转化成环己酮,剩余的苯则在环己烷氧化过程中生成一定数量的副产物,这些副产物难以回收,最后被用碱加以中和后再进行焚烧处理.其中燃气年耗量1600万m3,年耗碱量为1.5万t.而环己烯法可以将99.5%转化为环己酮和环己烷,其中环己酮的量可达到80%以上,并且消耗的氢和碱均比环己烷法少了很多[3].

2.环己烷法和环己烯法制备环己酮过程中能源动力消耗的对比

由于环己烷法采用的是气相加氢,因而能耗量比较大,并且其氧化过程产生的大量不可回收的副产物在焚烧处理中,还会耗掉一定量的天燃气.而环己烯法是在液相中进行加氢及水合反应,因而消耗能源较低,并且除却消耗较高的蒸汽之外,新鲜水、电、天然气耗量均比环己烷法要少.

3.环己烷法和环己烯法制备环己酮过程中废物排放量的对比

在采用环己烷法制备环己酮时,由于只有75%-80%的原料苯转化为环己酮产品,而有20%的原料苯则转化成废气、废液等难以回收利用的副产品,因而会带来很大的环保压力.而环己烯法却将99.5%的苯转化为环己酮及环己烷等产品,其中产生的废气及废液比之环己烷法减少量达90%以上,并且其产生的废弃物还有部分可以用作清洁燃料,因而很大程度上降低了处理废弃物的消费.

由环己烷法和环己烯法两种工艺方法生产环己酮的原料消耗、能源动力消耗及废弃物排放量对比可知,采用环己烯法能够有效地降低原料及能源的消耗,并且生产的环己酮产品质量良好,同时还产生较少的废弃物排放量,因而大量节省了项目的投资,是一种环境友好型、经济节约型的良好生产工艺路线[4].

三、有效提高环己酮生产效率的合理建议

首先,为适应近年来我国己内酰胺产量的增长速度,要在新建的环己酮装置中采取环己烯法生产工艺路线.

其次,逐渐用先进的部分加氢制环己烯以及水合制环己醇的环己烯法工艺技术,将传统的环己烷氧化工艺取代.

此外,为了有效提高环己酮的生产效率,还要加强对水合专用催化剂及加氢专用催化剂的深入研究,从而进一步加快国产化的工业步伐[5].

四、结束语

目前,国内外制备环己酮的方法主要是苯酚法、环己烷法和环己烯法,鉴于苯酚法的材料稀缺和昂贵不谈,本文通过对环己烷法和环己烯法所消耗的原料、能源及排放量加以对比,从而得出环己烯法是一种具有循环利用原料、无污染并大量节省资源的优良工艺,因而值得目前我国制备已内酰胺的化工企业大量地推广应用.