磺化法制苯酚
苯酚的合成方法
苯酚的合成方法
苯酚是一种重要的有机合成中间体，以下是两种常见的合成方法：
1. 磺化法：以苯为原料，用硫酸进行磺化生成苯磺酸，再用亚硫酸中和，然后用烧碱进行碱熔，经磺化和减压蒸馏等步骤而制得。
具体步骤如下：
将苯和浓硫酸按摩尔比1:1.15 投入磺化釜中，加热至70℃，保温3h；
向磺化釜中慢慢加入亚硫酸钠水溶液，直至磺化液由棕色变为无色为止，然后冷却至30℃以下，过滤除去磺酸钙；
将过滤后的磺酸钙加入碱熔釜中，加入适量的烧碱，加热至130-140℃，保温3h；
将碱熔釜中的物料冷却至80℃以下，然后放入蒸馏釜中，在减压条件下进行蒸馏，收集180-182℃的馏分，即为苯酚。
2. 异丙苯法：丙烯与苯在三氯化铝催化剂作用下生成异丙苯，异丙苯经氧化生成过氧化异丙苯，再用硫酸或树脂分解，得到苯酚和丙酮。
具体步骤如下：
将丙烯和苯按摩尔比1:0.8 投入反应釜中，加入适量的三氯化铝催化剂，在温度为80-100℃下进行反应，生成异丙苯；
将异丙苯和空气按摩尔比1:10 投入氧化釜中，在温度为120-130℃下进行氧化反应，生成过氧化异丙苯；
将过氧化异丙苯和硫酸或树脂投入分解釜中，在温度为60-70℃下进行分解反应，得到苯酚和丙酮。
需要注意的是，在使用化学合成方法时，请务必注意安全操作，并在通风良好的环境中进行。
苯酚
苯酚苯酚（C6H6O，PhOH），又名石炭酸、羟基苯，是最简单的酚类有机物，一种弱酸。
常温下为一种无色晶体。
有毒。
有腐蚀性，常温下微溶于水易溶于有机溶液；当温度高于65℃时，能跟水以任意比例互溶，其溶液沾到皮肤上用酒精洗涤。
暴露在空气中呈粉红色。
苯酚是一种常见的化学品，是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物（如阿司匹林）的重要原料。
【中文名称】苯酚；石炭酸【英文名称】phenol【结构或分子式】所有C原子均以sp2杂化轨道形成σ键，O原子均以sp3杂化轨道形成σ键。
【相对分子量或原子量】94.11【密度】1.071【熔点（℃）】42～43【沸点（℃）】182【折射率】1.5425（41）【毒性LD50(mg/kg)】大鼠经口530。
【性状】无色或白色晶体，有特殊气味。
【溶解情况】溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、二硫化碳等。
【用途】用于制染料合成树脂、塑料、合成纤维和农药、水杨酸等。
作外科消毒剂消毒能力大小的标准（石炭酸系数）。
【制备或来源】由煤焦油经分馏，由苯磺酸经碱熔。
由氯苯经水解，由异丙苯经氧化重排。
【其他】加热至65℃时能溶于水（在室温下，在水中的溶解度是9.3g，当温度高于65℃时能与水混溶），有毒，具有腐蚀性如不慎滴落到皮肤上应马上用酒精（乙醇）清洗，在空气中易被氧化而变粉红色。
在民间有土方用石炭酸来治皮肤顽疾，以毒攻毒，如用来治脚底起泡。
三维结构一种重要的苯系中间体[1]。
又称石炭酸。
低熔点(43℃)白色晶体，在空气中放置及光照下变红，有臭味，沸点181.84℃。
对人有毒，要注意防止触及皮肤。
工业上主要由异丙苯制得。
苯酚产量大，1984年，世界总生产能力约为5兆吨。
苯酚用途广泛。
第一次世界大战前，苯酚的唯一来源是从煤焦油中提取。
绝大部分是通过合成方法得到。
有磺化法、氯苯法、异丙苯法等方法。
分子结构：苯环上的C原子以sp2杂化轨道成键，O原子以sp3杂化轨道成键。
苯酚主要用于制造酚醛树脂，双酚A及己内酰胺。
年产10000吨苯酚生产工艺设计开题报告
一、毕业论文内容及研究意义1. 内容设计过程中，查阅本论文的相关资料，了解苯酚合成工艺的进展，明确论文的目的和意义。
本文主要介绍合成苯酚各种工艺方法。
目前，苯酚主要通过化学合成方法得到，国内外厂家主要是采用异丙苯法和磺化法制苯酚[1]。
除此以外，在生产中还有其他工艺，如甲苯-苯甲酸法和氯苯法等。
本文重点对异丙苯法进行了介绍，并将它的反应原理，生产工艺和方法分别进行了比较。
在以后的论文撰写过程中，将对异丙苯氧化合成苯酚的具体工艺流程，以及对吸收塔设备的各个部件进行设计，并将此反应过程中物料和能量进行衡算。
同时我们将在论文中设计吸收塔设备的内容和步骤，塔设备的强度和稳定性计算。
并用AutoCAD将化工工艺流程设计和设备设计，且对吸收塔和厂区设备布置图进行绘制，在最后将阐述苯酚的发展前景[2]。
2. 研究意义苯酚是重要的化工产品，本文介绍了苯酚的性质和用途，以及苯酚的生产﹑市场需求和生产规模，发展前景。
通过设计年产10000吨异丙苯法法生产苯酚工艺的最优方案。
学习有关设计方面的知识，设备计算和化工原理基础数据的计算，以及用AutoCAD绘图的知识[3]。
二、毕业设计研究现状和发展趋势1. 研究现状国内现有生产厂家20多家，年生产能力20多万吨。
其中异丙苯法约占70%以上，主要生产厂家有上海高桥石化公司、燕山石化公司、吉化集团公司、哈尔滨华宇股份有限公司等；磺化法约占26.7%，主要厂家有锦西化工总厂、太原化工厂、包头第一化工厂等；煤焦油精制法能力较小，主要是由各大钢铁公司焦化厂生产。
以前我国苯酚生产主要是磺化法和煤焦油精制法，一般生产规模较小、产量低、成本高、环境污染严重。
当时主要原料纯苯、硫酸、烧碱等供应紧张，不能满足苯酚生产的需要，影响了生产能力的发挥。
由于我国苯酚的产量不能满足国内实际生产的需求，因而每年都得大量进口，且进口量呈不断增加的趋势，因此许多生产厂家准备新建或扩建苯酚生产能力。
我国苯酚主要生产公司和生产能力见表1-1[4]。
苯酚的生产工艺
苯酚的生产工艺
苯酚的主要生产工艺有以下几种：
1. 煤焦油法：将煤焦油经分馏后，提取出含有苯酚的馏份，再经过蒸馏、结晶等步骤，得到高纯度的苯酚。
该方法得到的苯酚具有较高的纯度，但生产过程中存在环境污染和能源消耗较大的问题。
2. 乙酰肼法：将苯或苯类化合物与乙酰肼反应，生成乙酰肼苯，再通过加热分解生成苯酚和氮气。
该方法相比煤焦油法，生产过程中的环境污染较小，能源消耗也较低。
3. 氢氧化钠法：将苯与氢氧化钠反应生成苯酚钠，再经过酸化反应得到苯酚。
该方法反应条件较温和，操作简单，但需要大量的氢氧化钠作为原料，造成资源浪费。
4. 氧化苯法：将苯直接与氧气在催化剂（如二氧化锰、氧化铬等）的存在下进行氧化反应，生成苯酚。
该方法具有原料使用率高、反应条件温和等优点，但催化剂的选择和催化剂的失活问题需要解决。
此外，还有其他一些合成苯酚的工艺，如氯化铵法、许氏法等，但由于效率、成本、环境影响等因素的限制，目前应用较少。
磺化碱熔法制备2,5-二甲基苯酚
第４ ５卷 第 ９期
２ ０ １ ７年 ９月
化
学Leabharlann 工程 Ｖｏ １ ． ４ ５ Ｎｏ ． ９ Ｓ ｅ ｐ． ２０１ ７
苯酚
苯酚苯酚（C6H6O，PhOH），又名石炭酸、羟基苯，是最简单的酚类有机物，一种弱酸。
常温下为一种无色晶体。
有毒。
有腐蚀性，常温下微溶于水，易溶于有机溶液；当温度高于65℃时，能跟水以任意比例互溶，其溶液沾到皮肤上用酒精洗涤。
暴露在空气中呈粉红色。
中文名：苯酚外文名：p henol 别名：石炭酸分子式：C6H6O 相对分子质量：94.11化学品类别：有机物--苯的衍生物管制类型：不管制储存：密封保存理化性质物理性质外观与性状：白色结晶，有特殊气味。
熔点(℃)：40.6相对密度（水=1）：1.07沸点(℃)：181.9相对蒸气密度（空气=1）：3.24折射率1.5418闪点79.5℃分子式：C6H6O化学式：C6H5OH，PhOH分子量：94.11饱和蒸气压(kPa)：0.13(40.1℃)燃烧热(kJ/mol)：3050.6临界温度(℃)：419.2临界压力(MPa)：6.13辛醇/水分配系数的对数值：1.46闪点(℃)：79爆炸上限%(V/V)：8.6引燃温度(℃)：715爆炸下限%(V/V)：1.7溶解性：可混溶于、醚、氯仿、甘油、二硫化碳、凡土林、挥发油、强碱水溶液。
室温时稍溶于水，与大约8%水混合可液化，65℃以上能与水混溶，几乎不溶于石油醚。
化学性质可吸收空气中水分并液化。
有特殊臭味，极稀的溶液有甜味。
腐蚀性极强。
化学反应能力强。
与醛、酮反应生成酚醛树脂、双酚A，与醋酐；水杨酸反应生成醋酸苯酯、水杨酸酯。
还可进行卤代、加氢、氧化、烷基化、羧基化、酯化、醚化等反应。
[2]苯酚在通常温度下是固体，与钠不难顺利发生反应，如果采用加热熔化苯酚，再加入金属钠的方法进行实验，苯酚易被氧化，在加热时苯酚颜色发生变化而影响实验效果。
本人在教学中采取下面的方法实验，操作简单，取得了满意的实验效果。
在一支试管中加入2-3毫升无水乙醚，取黄豆粒大小的一块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，放入乙醚中，可以看到钠不与乙醚发生反应。
苯酚 性质、用途与生产工艺
苯酚性质、用途与生产工艺概述苯酚(英文Phenol)又称石炭酸，分子式C6H5OH，常温下纯净的苯酚是无色针状晶体，具有特殊的气味(与浆糊的味道相似)，酸性极弱(弱于碳酸)，熔点是43℃，凝固点40.9℃，比重1.071，沸点182℃，燃点79℃。
露置在空气中因小部分发生氧化而显粉红色，在有氨、铜、铁存在时会加快变色，在潮湿空气中，吸湿后，由结晶变成液体。
常温时苯酚含水27％就成为均匀液体，随含水率继续增加，液体分二层，上层为苯酚在水中溶液；下层为水在苯酚中溶液。
苯酚含水时其凝固点急剧下降。
含水1％凝固点为37℃，含水5％凝固点为24℃。
苯酚剧毒，空气中最大允许蒸汽浓度0.005mg/L，其浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性，如果不慎沾到皮肤上，应立即用酒精洗涤。
实验室可用溴(C6H5—OH + Br2 = C6H2(Br3)—OH + 3HBr生成白色沉淀2，4，6－三溴苯酚,十分灵敏)及FeCL3(6C6H5OH+FeCL3 →H3[Fe（C6H5O）6]＋3HCl生成〔Fe(C6H5O)6]3-络离子呈紫色)检验．溶解性室温微溶于水，能溶于苯及碱性溶液，易溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、丙三醇、冰醋酸等有机溶剂中，难溶于石油醚。
在水中的溶解度为：11℃时为4.832％；35℃时为2.360％；58℃时为7.330％；77℃时为11.830％；84℃时苯酚与水可以任意比例混溶。
水中溶解度(g/100ml)不同温度(℃)时每100毫升水中的溶解克数:8.3g/20℃;混溶/40℃与浓溴水的反应苯酚与溴水的取代反应，由于苯酚能溶解难溶于水的三溴苯酚，为了防止没有反应完的苯酚对三溴苯酚的溶解作用，实验时要使用浓溴水，最好用饱和溴水。
同时，苯酚水溶液要尽量稀一些。
实验时还应注意控制溴水的用量，因过量的浓溴水会跟三溴苯酚反应生成黄色沉淀，因此，溴水的量也不要过多。
当出现白色沉淀时，立即停止加溴水，如果改向溴水中滴加苯酚，生成的沉淀不会溶解。
苯酚的物理和化学性质
该法的优点是投资低，产品质量好。但环己烷成本比难处理。
由表1可以看出，除甲苯氧化法外，其余几种方法的主要原料 都是苯，但由于各生产工艺过程不同、主辅原料及催化剂不同，因 此其原料消耗也各不相同。
由表2可以看出，异丙苯法、甲苯氧化法和苯直接氧化法生产 的苯酚吨产品公用工程成本较高，磺化法次之，氯苯水解法较低。
③氧化尾气氧浓度的管理。要把氧浓度控制在安全范围之中， 绝不能使其进入爆炸范围。
④预防激冷水系统故障。 ⑤严禁氧化塔超温、超压及超浓度运转，氧化液pH值需严格控 制。 ⑥氧化系统的操作要严格按操作法及有关说明进行，不得擅自 更改工艺指标。 ⑦牢记氧化紧急联锁停车的各个因素。 ⑧氧化(包括提浓)系统不能负荷太小，否则物料停留时间太长 不安全。 (3)分解反应器 ①防止水含量过高。过高的水含量将导致分解反应停止，CHP 累积，这会引起重大事故，因此开车前要将系统吹扫干净，各种加 料(特别是丙酮)要按工艺条件控制。 ②防止H2S04进料中断。酸浓度太低会发生CHP累积，这会引 发重大事故。 ③防止回流量太小。回流量太小除了别的原因之外，就是CHP 分解减慢了，同时发生其浓度积累，应及时查明原因并处理之。 (4)空气压缩机 任何时候必须保证压缩机冷却水系统通畅，冷却水水量过小会
回收系统主要保护加氢催化剂，严防空气进入系统，造成飞温。 严防氢气泄漏，氢气压力高，一旦泄漏很容易被静电引燃，酿成重 大事故。 环保：随着石油化工、有机合成和炼焦、炼油等化学工业的发展， 产生的含有酚及其衍生物的废水都是有害的。酚的毒性会影响到
水生物的生长和繁殖，污染饮用水源，因此含酚废水的处理是环境 保护工作中的重要课题。常用减少含酚废水的产生及回收利用的方 法，以做到化害为利，保护环境。
氧化、提浓、分解系统主要防止CHP积累，CHP过热分解， CHP接触酸分解。任何时候不得将硫酸倒人设备或地漏。防止尾气 氧含量过高形成爆炸性混合气体。防止设备腐蚀而大面积泄漏。
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化学性质
• 可吸收空气中水分并液化。有特殊臭味，极稀的溶 液有甜味。腐蚀性极强。化学反应能力强。与醛、 酮反应生成酚醛树脂、双酚A，与醋酐；水杨酸反 应生成醋酸苯酯、水杨酸酯。还可进行卤代、加氢 、氧化、烷基化、羧基化、酯化、醚化等反应。苯 酚在通常温度下是固体，与钠不能顺利发生反应， 如果采用加热熔化苯酚，再加入金属钠的方法进行 实验，苯酚易被还原，在加热时苯酚颜色发生变化 而影响实验效果。有人在教学中采取下面的方法实 验，操作简单，取得了满意的实验效果。在一支试 管中加入2-3毫升无水乙醚，取
饱和蒸气压(kPa)：0.13(40.1℃) 燃烧热(kJ/mol)：3050.6 临界温度(℃)：419.2 临界压力(MPa)：6.13 辛醇/水分配系数的对数值：1.46 闪点(℃)：79 爆炸上限%(V/V)：8.6 引燃温度(℃)：715 爆炸下限%(V/V)：1.7
• 溶解性：可混溶于醚、氯仿、甘油、二硫化碳、 凡士林、挥发油、强碱水溶液。常温时易溶于乙 醇、甘油、氯仿、乙醚等有机溶剂，室温时稍溶 于水，与大约8%水混合可液化，65℃以上能与水 江峰 吴 旭鹏
目录：
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苯酚性质 苯酚用途 磺化反应介绍 苯酚制备
苯酚性质：
• 苯酚，又名石炭酸、羟基苯，是一种具有特殊气 味的无色针状晶体，有毒。苯酚是一种常见的化 学品，是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药 物（如阿司匹林）的重要原料。也可用于用于消 毒外科器械和排泄物的处理，皮肤杀菌、止痒及 中耳炎。常温下微溶于水，易溶于有机溶剂；当 温度高于65℃时，能跟水以任意比例互溶。苯酚 有腐蚀性，接触后会使局部蛋白质变性，其溶液 沾到皮肤上可用酒精洗涤，苯酚暴露在空气中被 氧气氧化为醌而呈粉红色。 •
苯酚用途
• 苯酚是重要的有机化工原料，用它可制取酚醛树 脂、己内酰胺、双酚A、水杨酸、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 产品及中间体，在化工原料、烷基酚、合成纤维 、塑料、合成橡胶、医药、农药、香料、染料、 涂料和炼油等工业中有着重要用途。此外，苯酚 还可用作溶剂、实验试剂和消毒剂,苯酚的水溶液 可以使植物细胞内染色体上蛋白质与DNA分离，便 于对DNA进行染色。
• 共轭效应：苯酚酚羟基氧上的带孤对电子的p轨道 可以与苯环大π 键共轭，共8个π 电子 • 苯酚与饱和溴水反应，生成2,4,6—三溴苯酚白色 沉淀。该反应常用于苯酚的定性与定量检测。 • 苯酚有弱酸性(25℃,Ka-10),与碱作用生成盐。其 大多数盐类是水溶性的,能被碳酸(Ka-7)所游离, 利用此特性可以区分酚类和羧酸,工业上用来从复 杂的煤焦油中分离苯酚。苯酚与氯化铁的水溶液 或醇溶液作用。
功能基团 使产品具有水溶性、酸性、表面活性或对纤 维素 具有亲和力 (2) 中间基团 将磺基转化为-OH, -NH2, -CN或-Cl等取代基 (3) 阻断基团 先在芳环上引入磺基, 完成特定反应后, 再 将磺基 水解脱掉
苯酚制备
• 以苯为原料，用硫酸进行磺化生成苯磺酸，用亚 硫酸中和，再用烧碱进行碱熔，经磺化和减压蒸 馏等步骤而制得。原料消耗定额：纯苯1004kg/t 、硫酸（98%）1284kg/t、亚硫酸钠1622kg/t、烧 碱（折100%）1200kg/t。
物理性质
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器械消毒及排泄物处理1%～5%水溶液。 皮肤杀菌与止痒：2%软膏涂患处。 中耳炎用1%～2%苯酚甘油滴耳，每日3次。 广泛用于制造酚醛树脂、环氧树脂、锦纶纤维、 增塑剂、显影剂、防腐剂、杀虫剂、杀菌剂、染 料、医药、香料和炸药等
磺化反应介绍
磺化概念
在有机分子的碳原子上引入磺基(-SO3H)的 过程叫“磺
• 黄豆粒大小的一块金属钠，用滤纸吸干表面的煤 油，放入乙醚中，可以看到钠不与乙醚发生反应 。然后再向试管中加入少量苯酚，振荡，这时可 观察到钠在试管中迅速反应，产生大量气体。这 一实验的原理是苯酚溶解在乙醚中，使苯酚与钠 的反应得以顺利进行。 • 可以用氯化铁溶液检验苯酚，加入氯化铁后可观 察到溶液变成紫色。苯酚与浓溴水反应生成三溴 苯酚白色沉淀，但与稀溴水不发生反应。
C6H6+H2SO4---->C6H5-SO3H+H2O C6H5-SO3H +Na2SO3 --->C6H5SO3Na+SO2+H2O
C6H5SO3Na+NaOH ---->C6H5ONa +Na2SO3
C6H5ONa +SO2+H2O---->C6H5OH +Na2SO3
化”, 其产物是磺酸(R-SO3H)、磺酸盐(R-SO3M;)或 磺酸氯(RSO2Cl)
磺化过程类型
(1) 芳环上的取代磺化 (2)α -烯经用三氧化硫的取代磺化 (3) 磺化 高碳脂肪酸甲酯用三氧化硫的取代
(4)
化 (5)
链烷烃用二氧化硫的磺氧化和磺氯
用亚硫酸盐的加成磺化
(6)
用亚硫酸盐的置换磺化