Sut Mae Cyclohexanone yn cael ei Wneud yn Ddiwydiannol? Llwybrau Cynhyrchu, Prosesau, a Chymwysiadau

Yn ddiwydiannol, cynhyrchir cyclohexanone yn bennaf trwy ocsidiad cyclohexane, sy'n cynhyrchu cymysgedd cyclohexanol-cyclohexanone a elwir yn olew KA, ac yna gwahanu a phuro. Mae llwybrau masnachol eraill yn cynnwys hydrogeniad ffenol ac, yn llai cyffredin, prosesau sy'n seiliedig ar seiclohecsen. Mae deall sut mae cyclohexanone yn cael ei gynhyrchu yn bwysig i brynwyr oherwydd bod y broses gynhyrchu cyclohexanone a ddefnyddir yn effeithio'n uniongyrchol ar burdeb, cost, a dibynadwyedd cyflenwad - mae'r dewis o lwybr yn dibynnu ar gost porthiant, purdeb dymunol, ac a yw'r cynhyrchydd hefyd yn gwneud asid adipic neu caprolactam i lawr yr afon.

Beth yw Cyclohexanone?

• Enw cemegol: Cyclohexanone
• Rhif CAS: 108-94-1
• Fformiwla Moleciwlaidd: C₆H₁₀O
• Pwysau moleciwlaidd:98.14 g/môl
• Ffurf gorfforol:Di-liw i welw-hylif olewog melyn gydag arogl tebyg i aseton/mint pupur-
• Prif geisiadau:Rhagflaenydd caprolactam (ar gyfer Nylon 6) ac asid adipic (ar gyfer Nylon 66), toddydd diwydiannol, a deunydd crai ar gyfer haenau, gludyddion, a chanolradd cemegol eraill

Sut Mae Cyclohexanone yn cael ei Wneud yn Ddiwydiannol?

Defnyddir tri phrif lwybr yn fasnachol, ac nid oes modd eu cyfnewid yn ymarferol - mae pob un yn gysylltiedig â chadwyn gyflenwi porthiant a strwythur costau gwahanol.

1. Proses Ocsidiad Cyclohexane (Llwybr Mwyaf Cyffredin)

Dyma'r dull diwydiannol amlycaf, yn enwedig lle mae cyclohexanone yn cael ei gynhyrchu ochr yn ochr ag asid adipic neu caprolactam mewn safleoedd cynhyrchu neilon integredig. Mae cynhyrchu cyclohexanone o cyclohexane trwy'r llwybr ocsideiddio hwn yn cyfrif am y mwyafrif o gapasiti synthesis cyclohexanone byd-eang.

Llif proses:

Cyclohexane
↓
Ocsidiad Aer/Ocsigen (catalydd cobalt neu fanganîs, 150-160 gradd , ~0.9-1.0 MPa)
↓
Olew KA (cymysgedd cyclohexanol + cyclohexanone)
↓
Distyllu/Gwahanu
↓
Cyclohexanone (wedi'i buro)

Ymateb:

C₆H₁₂ + O₂ → C₆H₁₀O + H₂O

Yn ymarferol, mae'r adwaith yn cynhyrchu cyclohexanol a cyclohexanone gyda'i gilydd - gelwir y cymysgedd hwnKA olew(olew alcohol ceton-). Mae'r ocsidiad yn cael ei wneud mewn cyfres o adweithyddion cyfnod hylifol gan ddefnyddio catalydd cobalt hydawdd (fel naffthenate cobalt neu octoad cobalt), gydag aer cywasgedig wedi'i gynhesu ymlaen llaw wedi'i wasgaru i mewn i gyflenwi ocsigen. Cyfyngiad gweithredu allweddol: mae trosi cyclohexane yn cael ei gadw'n fwriadol o dan tua 10% fesul tocyn, oherwydd bod gwthio trawsnewid yn diraddio detholedd uwch - mae'r cynhyrchion a ddymunir yn llai sefydlog yn thermol na'r seiclohexane cychwynnol, felly mae trosi gormodol yn cynhyrchu mwy o gan gynhyrchion nad oes eu hangen yn hytrach na mwy o olew KA. Mae hyn yn cadw detholusrwydd cyffredinol KA tua 80%, gyda cyclohexane heb ei adweithio yn cael ei ailgylchu yn ôl i'r porthiant.

Pam mae’r llwybr hwn yn dominyddu’n ddiwydiannol:

• Deunydd crai rhad- Mae seiclohecsan yn borthiant petrogemegol cyfaint cymharol isel, cost isel, a gynhyrchir yn nodweddiadol gan bensen hydrogenaidd.
• Cynhyrchiad -ar raddfa fawr- Mae'r broses yn graddio'n dda ac yn addas ar gyfer gweithrediad trwybwn parhaus, uchel.
• Seilwaith presennol- Mae degawdau o gapasiti gosodedig, yn enwedig ar safleoedd sydd eisoes yn cynhyrchu asid adipic neu caprolactam, yn golygu mai hwn yw'r llwybr lleiaf o wrthwynebiad ar gyfer ehangu neu gapasiti newydd mewn cadwyni cyflenwi neilon integredig.

2. Llwybr Hydrogeniad Ffenol

Llif proses:

Ffenol
↓
Hydrogeniad (catalydd wedi'i seilio ar baladiwm, ~140 gradd)
↓
Cyclohexanol (neu'n uniongyrchol i Cyclohexanone mewn ffurfweddiadau -cam sengl)
↓
Dadhydrogeniad (os yw'n ddau-gam)
↓
Cyclohexanone

Gellir rhedeg y llwybr hwn naill ai fel proses un cam (ffenol hydrogenedig yn uniongyrchol i cyclohexanone) neu broses dau-gam (ffenol → cyclohexanol → dadhydrogenation → cyclohexanone), yn dibynnu ar ddyluniad catalydd ac adweithydd. Gall catalyddion sy'n seiliedig ar palladium gyflawni cynnyrch cyclohexanone sy'n uwch na 90% mewn hydrogeniad adweithydd sengl, gyda chymhareb optimaidd hydrogen i{7}}molar ffenol o tua 2.1 ar gyfer KA-olew{{-gynhyrchiad cyfatebol).

Manteision:

Purdeb uchel- Yn cael ei hystyried yn gyffredinol yn broses lanach gyda mwy o ddetholusrwydd nag ocsidiad cyclohexane, gan ei bod yn osgoi'r lledaeniad ehangach o ganlyniad i gynnyrch sy'n dod o ocsidiad cyclohexane radical.

Cyfyngiadau:

Cost deunydd crai uwch- Yn gyffredinol, mae ffenol yn ddrutach na cyclohexane, ac mae ei bris yn gysylltiedig â'r broses cumene (bensen + propylen → cumene → ffenol + aseton trwy'r broses Hock), gan ychwanegu haen o amlygiad marchnad porthiant nad oes rhaid i ocsidiad cyclohexane i'r un graddau.

3. Cyclohexene-Llwybr Seiliedig

Llif proses:

Cyclohexene (o hydrogeniad detholus o bensen)
↓
Hydradiad
↓
Cyclohexanol
↓
Dadhydrogeniad
↓
Cyclohexanone

Mae'r llwybr hwn yn cychwyn o cyclohexene, a gynhyrchir ei hun trwy hydrogeniad rhannol (dethol) bensen - cam cyntaf mwy cymhleth na dim ond hydrogenu bensen yn llawn i seiclohecsan, ond un sy'n agor llwybr adwaith gwahanol. Mae'r cyclohexene wedi'i hydradu i cyclohexanol, sydd wedyn yn cael ei ddadhydrogeneiddio i cyclohexanone.

Nodweddion:

• Llwybr amgen- Wedi'i fabwysiadu'n llai eang yn fyd-eang nag ocsidiad cyclohexane, ond yn cael ei ddefnyddio'n fasnachol, yn enwedig mewn prosesau a ddatblygwyd ar gyfer cynhyrchu canolradd neilon uniongyrchol.
• Gwell detholusrwydd- Gall gynnig gwell proffiliau detholusrwydd o gymharu ag ocsidiad seiclohecsan uniongyrchol, gan ei fod yn osgoi rhai o'r adweithiau ochr cadwyn radical sy'n gynhenid ​​i'r broses honno.

Diagram Llif Proses Gweithgynhyrchu Cyclohexanone

Mae'r llwybr masnachol mwyaf cyffredin, ocsidiad cyclohexane, yn dilyn y dilyniant cyffredinol hwn:

Cyclohexane
|
Adweithydd Ocsidiad
(Catalydd Co/Mn, 150-160 gradd, aer/O2)
|
KA Olew
(cyclohexanol + cyclohexanone)
|
Gwahaniad
|
Distylliad
|
Cyclohexanone
(cynnyrch wedi'i buro)

Lle mai cyclohexanone yw'r cynnyrch targed terfynol (yn hytrach na chanolradd ar y ffordd i asid adipic), mae'r ffracsiwn cyclohexanol o olew KA fel arfer yn cael ei ddadhydrogenu'n gatalytig i'w drawsnewid yn seiclohexanone ychwanegol, gan sicrhau'r cynnyrch mwyaf posibl o'r ceton a ddymunir yn hytrach na thrin cyclohexanol fel cyd-gynnyrch.

Cymhariaeth o Lwybrau Cynhyrchu Cyclohexanone Diwydiannol

Mae darllen y tabl hwn yn ei gyd-destun yn bwysicach na’r celloedd unigol:mae'r dull cynhyrchu cyclohexanone gorau yn dibynnu'n llwyr ar beth arall y mae cynhyrchydd yn ei wneud.Bydd safle sydd wedi'i integreiddio â chynhyrchu asid adipic neu caprolactam bron bob amser yn ffafrio ocsidiad cyclohexane, oherwydd olew KA yw'r porthiant a rennir ar gyfer cyclohexanone ac asid adipic, ac mae'r brifddinas eisoes yn ei le. Mae cynhyrchydd cyclohexanone annibynnol heb yr integreiddio hwnnw i lawr yr afon, neu un sy'n blaenoriaethu purdeb ar gyfer cymwysiadau fferyllol neu doddyddion arbenigol, yn fwy tebygol o ystyried hydrogeniad ffenol er gwaethaf y gost porthiant uwch.

Pam mai Cyclohexane Oxidation yw'r Dull Diwydiannol Amlycaf?

Y tu hwnt i'r manteision lefel proses a ddisgrifiwyd eisoes, mae ychydig o ffactorau strwythurol yn esbonio pam mai'r llwybr hwn sy'n dal y mwyafrif o gapasiti cynhyrchu byd-eang:

• CostMae - Cyclohexane yn swmp petrocemegol gyda phrisiau cystadleuol, yn wahanol i ffenol, sy'n cario premiwm cost sy'n gysylltiedig â'r economeg cynhyrchu cwene/asetone cyd.
• Argaeledd- Cynhyrchir cyclohexane ar raddfa benodol i fwydo'r gadwyn hon, gyda chyflenwad byd-eang dibynadwy.
• Graddfa- Mae'r broses wedi'i phrofi ar gapasiti trên sengl mawr iawn, sy'n gostwng cost cyfalaf fesul-uned ar gyfer cynhyrchwyr mawr.
• Diwydiant Nylon 6/Nylon 66 presennol- Mae'r rhan fwyaf o gapasiti cyclohexanone byd-eang yn eistedd ar neu'n agos at safleoedd integredig sydd eisoes yn defnyddio olew KA ar gyfer asid adipic (Nylon 66) neu lwybr cyclohexanone ymlaen i caprolactam (Nylon 6), felly mae'r llwybr ocsideiddio yn atgyfnerthu buddsoddiad cyfalaf presennol yn hytrach na bod angen cadwyn gyflenwi ffenol ar wahân.

Rôl Cyclohexanone mewn Cynhyrchu Nylon 6

Dyma'r gyrrwr unigol mwyaf ar gyfer cyclohexanone yn fyd-eang, ac mae'n werth deall y gadwyn lawn:

Cyclohexane
↓
Cyclohexanone
↓
Cyclohexanone Oxime (adwaith â hydroxylamine)
↓
Aildrefnu Beckmann
↓
Caprolactam
↓
Neilon 6

Trosir cyclohexanone yn gyntaf i cyclohexanone oxime trwy adwaith â hydroxylamine (neu halen hydroxylamine). Yna mae'r ocsime yn mynd trwy'rAildrefnu Beckmann- adwaith wedi'i gataleiddio ag asid sy'n ad-drefnu'r ocsime yn lactam cylch â saith aelod, caprolactam. Yna caiff Caprolactam ei gylch-agor wedi'i bolymeru i gynhyrchuNeilon 6, un o'r ffibrau synthetig a'r plastigau peirianneg a gynhyrchir fwyaf yn fyd-eang.

Mae'n werth nodi'r gadwyn gyfochrog ar gyfer Nylon 66: yn yr achos hwnnw, mae'r cymysgedd olew KA llawn (cyclohexanol a cyclohexanone) yn cael ei ocsidio ymhellach, fel arfer gydag asid nitrig, iasid adipic, sydd wedyn yn cael ei gyfuno â hexamethylenediamine i gynhyrchu Nylon 66. Dyna pam mae safleoedd ocsideiddio cyclohexane integredig yn aml yn cynhyrchu cyclohexanone (ar gyfer cadwyn Nylon 6) ac asid adipic (ar gyfer cadwyn Nylon 66) o'r un ffrwd olew KA, gan addasu'r rhaniad yn seiliedig ar alw'r farchnad ar gyfer pob math o neilon.

Cymwysiadau Diwydiannol Cyclohexanone

• Cynhyrchu neilon- Y cymhwysiad cynradd, fel y rhagflaenydd i caprolactam (Nylon 6) a, thrwy olew KA, asid adipic (Nylon 66).
• Hydoddydd- Fe'i defnyddir fel hydoddydd cryf ar gyfer resinau, lacrau, a pholymerau amrywiol, yn enwedig lle mae angen hydoddedd da ar gyfer deunyddiau pegynol ac an-begynol.
• Haenau- Cydran hydoddydd gyffredin mewn haenau diwydiannol a fformiwleiddiadau paent, sy'n cael ei gwerthfawrogi am ei chyfradd anweddu a phroffil hydoddedd.
• Gludion- Defnyddir mewn fformwleiddiadau gludiog, yn enwedig lle mae'n helpu hydoddi neu actifadu cydrannau polymer.
• Canolradd cemegol- Deunydd crai ar gyfer gwahanol syntheses cemegol i lawr yr afon y tu hwnt i'r gadwyn neilon.

Gofynion Ansawdd Cyclohexanone ar gyfer Prynwyr Diwydiannol

Mae purdeb a chysondeb yn bwysig iawn ar gyfer prosesu i lawr yr afon, oherwydd gall amhureddau ymyrryd ag adweithiau ocsideiddio a pholymereiddio. Mae manylebau diwydiannol nodweddiadol yn cynnwys:

Mae cyclohexanone yn cael ei ddosbarthu fel hylif hylosg (fflachbwynt tua 44 gradd), ac fel arfer caiff ei gludo mewn drymiau dur 55 galwyn (208 L), ceir tanc, neu dryciau tanc. Nid yw'n gyrydol, ac yn gyffredinol nid oes angen blanced nwy anadweithiol ar gyfer cludo neu storio - ond mae'n rhaid iddo gael ei labelu fel deunydd fflamadwy/hylosg a'i storio i ffwrdd o wres, gwreichion a fflam agored.

Sut i Ddewis Cyflenwr Cyclohexanone Dibynadwy?

Ar gyfer prynwyr diwydiannol, yn enwedig y rhai sy'n bwydo prosesau neilon neu gemegol arbenigol i lawr yr afon, dylai fetio cyflenwyr fynd y tu hwnt i'r pris:

• Tystysgrif Dadansoddi (COA)- Dylai pob swp anfon gyda COA sy'n cadarnhau purdeb, cynnwys dŵr, asidedd, a manylebau lliw yn erbyn eich gradd ofynnol.
• Taflen Data Diogelwch (SDS)- Dogfennaeth SDS gyfredol ar gyfer cydymffurfiad trin, storio a chludiant.
• Taflen Ddata Technegol (TDS)- Data priodwedd ffisegol/cemegol manwl sy'n benodol i radd cynnyrch y cyflenwr.
• Ardystiad ISOMae ardystiad rheoli ansawdd - ISO 9001 (neu gyfwerth) yn dynodi swp mwy cyson i -reoli ansawdd swp.
• Profiad allforio- Hanes o longau rhyngwladol, dogfennaeth tollau, a chydymffurfio â rheoliadau cemegol y farchnad cyrchfan (ee, REACH ar gyfer yr UE).
• Pecynnu- Cadarnhewch fod opsiynau drwm, IBC, tanc ISO, neu swmp yn cyfateb i'ch gofynion cyfaint a'ch gallu storio/trin.

Cwestiynau Cyffredin

Sut mae cyclohexanone yn cael ei gynhyrchu'n ddiwydiannol?

Yn bennaf trwy ocsidiad aer catalytig cyclohexane, sy'n cynhyrchu cymysgedd cyclohexanol-cyclohexanone (ole KA) sydd wedyn yn cael ei wahanu a'i buro. Defnyddir llwybrau seiliedig ar hydrogeniad ffenol a seiclohecsen fel dulliau masnachol amgen, yn enwedig lle mae purdeb uwch neu economeg porthiant gwahanol yn flaenoriaethau.

Beth yw'r prif ddeunydd crai ar gyfer cyclohexanone?

Cyclohexane yw'r prif ddeunydd crai yn fyd-eang, trwy'r llwybr ocsideiddio. Ffenol yw'r prif ddeunydd crai ar gyfer y llwybr hydrogeniad amgen.

A yw cyclohexanone wedi'i wneud o bensen?

Yn anuniongyrchol, ie. Yn y llwybr dominyddol, mae bensen yn cael ei hydrogenu'n gyntaf i cyclohexane, sydd wedyn yn cael ei ocsidio i gynhyrchu cyclohexanone (trwy olew KA). Yn y llwybr sy'n seiliedig ar cyclohexene-, mae bensen wedi'i hydrogeneiddio'n rhannol (yn ddewisol) i cyclohexan yn hytrach nag yn llawn i seiclohecsan, yna'n cael ei hydradu a'i ddadhydrogenu i seiclohecsanone. Yn y llwybr ffenol, mae bensen fel arfer yn cael ei drawsnewid i gwnen, yna i ffenol, cyn hydrogeniad i cyclohexanone.

Beth yw olew KA mewn cynhyrchu cyclohexanone?

Olew KA (olew "ketone-alcohol") yw'r llif cynnyrch cymysg cyclohexanol/cyclohexanone a gynhyrchir gan ocsidiad aer catalytig cyclohexane. Mae'n cael ei wahanu gan ddistylliad yn ei gyfansoddion cydrannol, ac mae unrhyw cyclohexanol a fwriedir ar gyfer cynhyrchu cyclohexanone fel arfer yn cael ei ddadhydrogenu ymhellach i gynyddu cynnyrch cyffredinol cyclohexanone.

Beth yw'r berthynas rhwng cyclohexanone a caprolactam?

Cyclohexanone yw'r rhagflaenydd uniongyrchol i caprolactam. Mae'n cael ei drawsnewid i cyclohexanone oxime (trwy adwaith â hydroxylamine), sydd wedyn yn mynd trwy ad-drefnu Beckmann i ffurfio caprolactam - y monomer sy'n cylch-agor wedi'i bolymeru i gynhyrchu Nylon 6.

Pa ddull a ddefnyddir amlaf i gynhyrchu cyclohexanone?

Ocsidiad cyclohexane i olew KA yw'r dull masnachol a ddefnyddir fwyaf yn fyd-eang, yn bennaf oherwydd cost porthiant is a'i integreiddio â seilwaith cynhyrchu asid adipic a caprolactam presennol.

A yw cynhyrchu cyclohexanone yn gyfeillgar i'r amgylchedd?

Fel y rhan fwyaf o brosesau petrocemegol ar raddfa fawr, mae cynhyrchu cyclohexanone yn cynnwys ystyriaethau amgylcheddol sy'n gysylltiedig â'r defnydd o ynni, allyriadau VOC, a -rheoli cynnyrch (yn enwedig o ddetholiad is fesul-pas y llwybr ocsideiddio). Mae cynhyrchwyr yn rheoli'r rhain trwy ailgylchu catalydd, trwy-adfer cynnyrch, a rheolaethau allyriadau, ond nid oes unrhyw lwybr masnachol mawr yn "ddim effaith" - dylai prynwyr sydd â gofynion cyrchu amgylcheddol penodol ofyn i gyflenwyr yn uniongyrchol am eu llwybr proses a data allyriadau yn hytrach na thybio yn seiliedig ar honiadau cyffredinol y diwydiant.