化工企業中環己酮的化工工藝分析

孫尉峰

（中國平煤神馬集團尼龍科技有限公司，河南 平頂山 467000）

環己酮除了給己內酰胺的生產提供原料以外，還作為一種優良的溶劑被廣泛應用于化纖、石化等工業生產中，是極為重要的工業原料。由于環己酮的需求量不斷攀升，這就要求化工企業采取多種措施優化生產工藝，減少設備能耗，提高環己酮產量，滿足市場的實際需求。

1 環己酮的化工工藝

1.1 環己醇脫氫工藝

1）環己烯法化工工藝。通過釕系催化劑對苯進行部分加氫反應，使其形成環己烷和環己烯兩種物質，再通過高硅沸石實現環己烯與水的化合反應，從而制出環己醇，氧化以后的環己醇就能夠形成有機化合物環己酮。2）苯酚法化工工藝。作為一種工業原料，苯酚在化工行業起步階段就被應用于環己酮的生產工藝中，在Cu系等催化劑的作用下經過高溫蒸發，隨后將氫加入其中使苯酚生成環己醇，接下來將帶有氫的環己酮進行取氫處理，最終形成純度較高的環己酮產品。在生產過程，苯酚法化工工藝有著較高的產出效率和產品質量，但由于苯酚有著非常昂貴的價格，因此化工企業很少將苯酚作為原料進行使用。3）脫氫法化工工藝。對環己醇進行脫氫是必不可少的一個工藝流程，環己醇脫氫法不僅要應用到苯酚法制備中，同時還要應用到環己烯法制備中，在脫氫的催化劑作用下能夠形成環己酮，再通過嚴格把控壓力和溫度有效減少有機化合物中雜質的反應現象，借助熔鹽等載體提供熱量，對粗環己酮進行分組，將粗環己酮與精環己酮進行高效分離。

1.2 環己烷氧化工藝

1）氧化法。純氧化法需要嚴格按照標準控制溫度與壓力，空氣的含氧量控制在大于10%且小于15%的范圍內，利用空氣對環己烷直接進行氧化，得出環己基過氧化氫，隨后對環己基過氧化氫進行有效濃縮，再通過金屬氧化物完成催化作業，最終形成環己酮和環己醇兩種有機化合物，沒有催化劑的環己烷氧化法可以使生產不斷，只不過該工藝有著較高的工藝要求，而且需要較長的生產流程和完善的生產設備。2）鈷鹽法。在提取環己酮時將鈷鹽作為催化劑，鈷鹽的主要化學成分就是環烷酸鈷，在生產過程中可以利用三價鈷離子和二價鈷離子特有氧化性，對雙氧化物進行有效處理，隨后形成游離基團。環烷酸鈷能夠對反應加以控制，從而提取出高成分的環己醇，實現高產高效生產。另外，在液相氧化法中，液態的環己烷氧化成雙氧化物之后，在鈷鹽的作用下能夠分解出兩種物質：環己烷和環己酮。在化工生產中要防止環己烷氧化后成為雙氧化物并出現分解情況，這樣可以更好地增加環己酮和環己烷的回收率。3）硼酸法。在環己烷生產工藝中，將硼酸作為催化劑能夠大幅提高生產率，環己基過氧化氫的氧化性比較強，在與硼酸發生反應后能夠制出硼酸環己醇脂，之后經過水解就可以回收。相對于鈷鹽法，硼酸法優勢明顯且效果更好，但是在結焦以后會停產作業，大幅降低經濟效益，因此很多化工企業逐漸棄用了這種工藝。

1.3 環己醇的分離精制

1）減壓精餾。環己醇的沸點接近于環己酮，它們有著基本相同的性質，但是傳統的精餾方法很難將環己醇與環己酮進行徹底分離，而減壓精餾法的應運而生能夠實現粗產品提純的過程中，利用預蒸餾進行高效的精餾，使產品在4kpa的壓力下進行減壓蒸餾從而實現環己酮的高純度提取，但是該方法需要耗費較大的能量，而且有一定的真空要求。2）蒸發法。蒸餾法主要是利用合成聚合物進行蒸餾操作的，利用滲透蒸發的方式對環己烷和環己酮進行提取，在聚合物當中具有氫鍵，通過氫鍵之間產生的作用高效分離環己酮與環己醇，這種化工工藝具有較高的成本，適合實驗研究，不適合大規模工業生產。3）萃取精餾法。萃取精餾法有著不同的操作方法，其中常見的2種方法包括間歇萃取精餾和連續萃取精餾。在連續萃取精餾時，需要連續不間斷的進料和回收，整個蒸餾過程不能出現中斷，而且要同時展開萃取精餾塔和溶劑回收塔的各項工作；間歇性萃取法屬于一種新興的分離精制方法，具有比較明顯的優勢，能夠實現高效高質量的生產作業，但是具有復雜的工藝流程。

2 環己酮化工工藝創新

2.1 部分苯加氫的新工藝

隨著科研水平的不斷提高，化工企業對部分苯加氫新工藝的研究和開發越來越重視，其中涉及部分苯加氫的新工藝。該工藝的重要環節就是在不完全加氫的情況下對苯進行處理，通常苯需要在釕系催化劑的作用下才能夠分解出環己烯，然后在高硅沸石催化劑的作用下環己烯又生成環己醇，經過脫氫處理的環己醇最終制成環己酮。這種方法是對傳統工藝的改良，能夠提高環己酮的產出率。

2.2 分子篩催化法

利用分子篩對環己烷實施氧化和催化，能夠產出環己酮，分子篩以氧氣作為原料，但部分時候也會使用空氣。隨著化工工藝的日新月異，化工企業在生產當中還會用到金屬催化氧化法以及仿生催化氧 化法。

3 環己酮的提純方法

己內酰胺中存在許多的雜質，這種雜質屬于原材料中自帶的，原材料中就含有環己酮、雙氧水和液氨，生產過程中還要加入甲苯、叔丁醇以及苯等催化劑使其發生反應。實際生產中，工作人員會出現操作不當的情況，這時不但使工藝參數出現波動，而且使工藝條件發生改變，最終發生多種副反應。在存儲和運轉己內酰胺時，也會因多種因素摻進雜質，這種情況下己內酰胺一旦受到潮濕、高溫或意外吸氧的情況，就會發生質的改變。

己內酰胺的質量等級也各不相同，這在提取環己酮時也存在一定的困難。科研人員可以通過譜庫檢索以及標準物對照等方式解析質譜，通過解析對己內酰胺中存在的雜質結構進行充分了解。一般情況下，己內酰胺受原料環己酮中雜質的影響較大，目前的技術水平仍然無法確定環己酮的雜質。我國現有的生產適用工藝標準分為兩種，一種是環己烯水合工藝，另一種是環己烷氧化工藝。這兩種工藝能夠滿足化工生產需要，制出符合國際標準的高純度環己酮，但環己烯水合工藝相比環己烷氧化工藝提純的濃度更高。

環己烯水合工藝在液相中進行加氫反應和水合反應，這樣做產生的副反應就相對較少，雜質的數量也能夠得到嚴格的控制，提取出的環己醇的濃度比較純，正常情況下經過脫氫反應后，成品環己酮的純度能夠達到99.95%。在環己烷氧化法的生產工藝之下，環己酮中含有的2-庚酮、己醛等直鏈雜質，這下雜質對己內酰胺產品的揮發性堿指標會造成很大的影響，因此在環己酮的純度提取中就要對原料環己酮的指標進行嚴格控制。

4 結束語

綜上所述，隨著化工生產技術的不斷革新和進步，加強對環己酮化工工藝的開發和利用不僅有助于提高環己酮的純度，而且有助于提高生產效率，推動生產措施的改革?；て髽I要加大科研力度，優化生產措施，實現低消耗高效益，進一步促進化工領域的發展。