年产1000吨对苯二酚

■■毕业设计（论文）开题报告题目:年产1000吨对苯二酚生产的设计学院：化工与材料学院专业：化学工程与工艺学生姓名：指导教师：、研究的现状及其意义国内外研究现状对苯二酚是一种重要的精细化-T原料、助剂和中间体，主要用于制取摄影胶片的黑白显影剂、橡胶加工的防老剂和阻策剂、生产蔥醌染料和偶氮染料等[2]，近年来在化肥工业中也有了新的用途⑶。国外从六十年代起，许多国家相继开发了苯二酚生产新工艺，扩大苯二酚的生产规模。七十年代，法国、意大利、日本等国先后用苯酚及双氧水羟基化方法实现工业生产，联产邻苯二酚及对苯二酚，成本大降低，目前主要有美国伊士曼公司、固特异公司、Indspec公司，日本宇部兴产公司、住友化学和三井化学公司，法国罗纳一普朗克公司，意大利埃尼化学等，令8、对苯二酚的全球产能分别为6万t/a和3.5万t/a，总生产能力合计为9.5万t/a左右。预计到2010年世界苯二酚的需求量约为16万t，2015年将达到20万t。目前我国对苯二酚生产能力较大，但是几乎全是采用落后的苯胺氧化法，不宜连续生产，产品质量差，尤为关键的是产生大量硫酸锰、铁泥难以处理，环境污染已经成为制约我国对苯二酚的瓶颈。对苯二酚的生产方法及其研究进展对苯二酚的合成方法较多，到目前为止已有10余种，其中已实现工业化生产的有苯胺氧化法、对二异丙苯过氧化法、苯酚过氧化氢羟基化法、双酚A法等；中试规模的有电化学法，其余方法均处于研究阶段。2.1苯胺氧化法⑷苯胺氧化法是对苯二酚最早的生产方法，至今已有70多年的历史。本生产过程通常包括两步反应，即苯胺在硫酸介质中经二氧化锰（或重铬酸钠）氧化成对苯醌，再在水中用铁粉将对苯醌还原成对苯二酚，经浓缩、脱色、结晶、干燥得对苯二酚成品。以苯胺计，对苯二酚的总收率约85%。2.2二异丙苯过氧化法⑸为克服苯胺氧化法制取对苯二酚生产工艺存在的诸多缺点，上世纪60年代开发了对二异丙苯过氧化法。该法首先在酸性催化剂（磷酸硅藻土或AlCl）存在下，由苯与丙烯进行Friedel-Crafts烷基化反应合成二异丙苯，3分离出对位异构体、间位异构体使其转位为对位异构体，把分出的对二异丙苯进行过氧化反应生成二异丙基过氧化物，然后再在酸性催化剂（如硫酸）存在下裂化为对苯二酚与丙酮，产物经中和、萃取、离心分离、提纯、真空干燥后得成品。以对二异丙苯计，对苯二酚收率为80%左右。2.3双酚A法⑹苯酚与丙酮用浓盐酸、HSO或离子交换树脂催化反应生成双酚A,再在24碱性催化剂作用下,定量裂化成苯酚和异丙烯基苯酚，后者用过氧化氢氧化，即可得到对苯二酚和丙酮。反应生成的苯酚和丙酮可循环使用。2.4苯酚过氧化氢羟基化法出于经济和环保方面的需要，20世纪70年代开发出苯酚过氧化氢羟基化合成对苯二酚的方法⑺，并已实现工业化生产。该法是以苯酚为原料，在催化剂作用下，与过氧化氢反应，生成对苯二酚和邻苯二酚。经脱出水、高沸物、苯酚并分离出邻苯二酚后，得到粗对苯二酚，再经溶解、脱色、重结晶制得对苯二酚产品。与苯胺法和二异丙苯法比较，苯酚羟基化法反应过程及分离操作简单。此外，联产的邻苯二酚也是极为重要的精细化工产品，是香兰素、人造麝香及医药、农药和染料的中间体，也可直接用作聚合抑制剂、抗氧剂等，这使得苯酚羟基化工艺倍受人们青睐。在苯酚羟基化法合成对苯二酚过程中，研制与开发新型的催化剂一直是重要的研究内容。到目前为止，研制的催化剂品种达上百种，其发展趋势从单一的、均相的无机物或金属有机配合物向复合的、非均相的催化剂发展。2.5电化学法关于电化学法合成对苯二酚的技术，人们已做了大量的研究工作⑻⑼，有的已接近工业化生产。由于用电合成生产具有原料价廉、产品质量好、工艺流程短、可在常温常压下操作、三废污染少等特点，所以近年发展较快。该法是把苯或苯酚在阳极氧化成对苯二醌，而所得的对苯二醌在阴极还原成对苯二酚［10］。Sotaro等以Cu(I)/Cu(II)作为氧化还原电极，采用电化学方法由苯合成对苯二酚，对苯二酚收率为35%〜42%。Iniesta等则在掺杂硼的钻石薄膜电极上研究了苯酚电化学氧化生成对苯二酚的反应。由于在对苯二酚的电合成工艺中苯的转化率及有机相中醌含量较低，能耗偏高，电极及隔膜的寿命还难以满足工业化生产的需要，因此至今未能实现工业化。2.6其它合成方法除上述提到的几种已实现工业化生产或已达中试规模的方法外，对苯二酚还可以通过对硝基苯酚或硝基苯在酸性溶液中催化加氢或酸性水解制得［in。苯酚在水溶液中用氧气催化氧化也可以得到对苯二酚［12］。此外，Yamanaka［13］等用HO燃料电池系统将苯气相氧化合成了对苯二酚。Ran等［14］则开发了一22种由葡萄糖制取对苯二酚的合成路线，首先用微生物催化剂将葡萄糖转化成奎尼酸，然后采用化学方法将奎尼酸转化成对苯二酚，产率为85%左右。Chen等［15］以分子筛负载的TiO催化剂，在碱性介质中用光催化法制得了对苯二酚。2二、研究目标、研究内容和拟解决的关键问题1•研究目标通过学习利用国外先进的苯酚过氧化氢羟基化法于中国国内进行对苯二酚的生产以替代国内用的原料消耗高、环境污染严重的苯胺氧化法生产对苯二酚。并且研究年产达到1000吨以解决国内对苯二酚的高需求。2•研究内容了解学习国外先进的苯酚过氧化氢羟基化法生产对苯二酚研究苯酚过氧化氢羟基化法中不同的催化剂对反应的影响，对产物的影响，转化率，选择性，分离程度等研究经济利益与可行性产物的处理与污染的解决方法3•拟解决关键问题选择一种合适的催化剂以达到苯酚转化率较高、选择性好、产品无三废或少三废、经济利益较高、催化剂价廉易得三、研究的基本思路和方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究的基本思路研究设计以复合氧化物为催化剂的苯酚过氧化氢羟基化法生产对苯二酚的生产工艺及核算，以及经济利益、设备选取、废物处理等。研究的方法通过查资料等方式分析各种氧化物对苯酚过氧化氢羟化反应中苯酚选择性、转化率等的影响，选择合适的氧化物在已学的知识上进行年产1000吨的对苯二酚生产设计。搜集资料驚查阅文献T开题报告T生产设计T能量衡算T设备的选取T自动化T环境保护T厂区布置T概预算T制图T总结实验方案苯酚+过氧化氢一）对苯二酚+邻苯二酚―脱水等分离步骤T粗对苯二酚一溶解、脱色、重结晶T对苯二酚可行性分析简单氧化物组成复合氧化物后，由于结构和物理特性的变化，使复合氧化物具有很好的羟化活性。如刘持标等研究了具有KNiF结构的TOC\o"1-5"\h\z24La-x（Sr，Th）xCuO稀土复合氧化物在低温液固相苯酚羟化反应中24土久的催化活性，结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，简单氧化物如SrO、LaO和ThO都没有活性，232而以复合氧化物LaCuO，为催化剂时，在70°C下反应2h,苯酚转化率达2450.9%,产率为对苯二酚40.0%,邻苯二酚57.5%。Sun等发现由BiO-23VO-CuO-H2O系统合成出的Cu-Bi-V-O复合氧化物对苯酚过氧化氢羟基化25反应有很好的催化活性，在以水为溶剂，反应温度80C,n（苯酚）/（H2O2）=3,w（催化剂）/w（苯酚）二0.05的反应条件下，反应4h得苯酚转化率为23.1%,苯二酚的选择性达97.7%。研究发现，反应温度、溶剂、苯酚与HO的摩尔比、反应时间、催化剂用量以及HO的添加方式是影响2222苯酚转化率和产物选择性的主要因素。由此可以提供为本次生产设计的可行性依据。四、研究计划及进度安排2011年12月一2012年1月2012年1月2012年2月一2012年3月2012年3月一2012年4月2012年4月一2012年5月选题、文献调查，收集资料开题报告详细了解工艺，定下初步生产方案完成设计、制图等总结、修改，答辩五、参考文献《化工百科全书》编辑蚕员会.化工百科全书【M】•北京：化学工业出版社，1990:351—368.化学工业出版社版社组织编写.中国化工产品大全[M].第3版.北京:化学工业版社，2005:187中国科学院沈阳应用生态研究所.一种含对苯二酚的长效尿素生产工艺：CN,1056861[P1.1991—12—11[4]RJRaff,BVEttling.Encycl.Chem.Technol,1966,11:483〜484.[5]MobilOilCorp.EP:14950&1985.[6]PSCarleton.DE:2214971,1972.[7]JVaragnet.Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev.,1976,15:212〜215[8]ISotaro,OHiroshi,KRyuichietal.J.Electrochem.Soc,1988,135:2996〜3000.[9]JIniesta,PAMichaud,MPanizzaetal.ElectrochimAeta,2001,46:3573〜3578.[10]SLMichelhaugh,ACarrasquillo,MPSoriaga.J.Electroanal.Chem.InterfacialElectrochem,1991,319:387.[11]NPGreco.USP:3953509,1976.[12]JFAkyurtlu,AAkyurtlu,SKovenklioglu.Catal.Today,1998,40:343〜352.[13]IYamanaka,TAkimoto,KOtsuka.Electrochim.Aeta,1994,39:2545〜2549.[14]NQRan,DRKnop,KMDrathsetal.J.Am.Chem.Soc.,2001,123:10927〜10934.[15]JChen,LEberlein,CHLangford.J.Photochem.Photobiol.,2002,148:183〜189指导教师意见：指导教师签名：年月日工作小组审查意见：工作小组组长签名：年月日