Производство ацетона: подробный разбор куменного процесса

Доминирование куменного процесса

По состоянию на 2011 год более 90% мирового производства ацетона осуществляется через куменный процесс — гидролиз куменгидропероксида. Реакция происходит между пропиленом (пластик) и бензеном (ароматический углеводород). Продукты: фенол и ацетон. На каждый фунт фенола (0,45 кг) приходится ~0,62 фута (0,28 кг) ацетона. Небольшие объемы получают дегидрированием изопропилового спирта или прямой гидрировкой углеводородов.

История и масштабы

Процесс открыт Рудольфом Юрьевичем Ульдрисом в СССР в 1942 г. Производство началось в 1949 г. в СССР и Канаде. К 1953 г. в Канаде производили 8000 т/год, к 2002 г. только США — 1 839 000 т/год. В США 75% ацетона идет на производство других химикатов, 12% — как универсальный растворитель, 13% — клеи, фармацевтика и др.

Химия куменного процесса

Кумен (C9H12, растворитель) получают пропилированием бензола, затем окисляют до куменгидропероксида. Реакция в водной эмульсии с карбонатом натрия (Na2CO3) при 90–130°C и 5–10 бар. Окисленный кумен концентрируют в вакуумных колоннах, где расщеплением ковалентных связей разделяют на фенол и ацетон.

Альтернативный путь через изопропиловый спирт

Изопропиловый спирт + вода + пар в камере испарения при нагреве. Турбулентный поток способствует реакции. Продукты: ацетон и водород. Отходы: вода и нереагировавший спирт. Ацетон отделяют от водорода в скруббере, чистота 99% по объему.

Почему куменный процесс доминирует

Сырье (бензол, пропилен) — дешевое и доступное. Фенол и ацетон — ценные промышленные химикаты миллионными тонами. Бактериальная ферментация и сухая дистилляция ацетатов уступают по экономике.