1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1.选题的意义

异丙醇是世界上最早生产的石油化工产品之一。主要用于生产丙酮和用作溶剂, 异丙醇也用作合成甘油、乙酸异丙酯、异丙基胺盐、亚硝酸二异丙基胺等产品的原料, 异丙醇还广泛用作石油燃料的防冻添加剂, 此外, 异丙醇还可用于制造杀菌剂、杀虫剂、消毒剂及防腐剂等。近年来随着环境保护的加强, 异丙醇被用于代替氯溶剂和氟氯烃作电子器件清洁剂。

1996 年世界异丙醇生产能力211. 7 万t, 产量约170 万t。异丙醇生产主要集中在北美、西欧等地区。1996 年世界异丙醇的消费量约170 万t, 美国、西欧、日本是世界异丙醇主要消费国家和地区, 它们的消费量约占世界总消费量的70%。我国大陆异丙醇开发研究与生产始于60 年代初, 1977 年7 月锦州石化公司炼油厂( 原锦州石油六厂) 建成投产一套2 万t / a 丙烯气相直接水合法生产装置, 目前, 锦州石化公司炼油厂是我国唯一的异丙醇生产企业。近几年, 我国大陆异丙醇消费一直保持高速增长势头。与发达国家相比, 我国大陆异丙醇消费在许多领域的应用尚待开发。目前我国异丙醇主要应用在医用溶剂和作药剂配方方面, 如制醋酸泼尼松、醋酸可的松等, 医药工业消费量约占异丙醇总消费量的52% [1]。

2.异丙醇的理化性质

2.1基本属性

2.2毒性及健康危害

侵入途径：吸入、食入、经皮吸收，毒性：LD50：5045 mg/kg(大鼠经口)；12800 mg/kg(兔经皮)

健康危害：接触高浓度蒸气出现头痛、倦睡、共济失调以及眼、鼻、喉刺激症状。口服可致恶心、呕吐、腹痛、腹泻、倦睡、昏迷甚至死亡。长期皮肤接触可致皮肤干燥、皲裂

2.3燃烧爆炸危险性

本品易燃，具刺激性。闪点 12℃，引燃温度399/0C，爆炸极限2.0～12.7%。易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂接触猛烈反应。在火场中，受热的容器有爆炸危险。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃 [19]。

3.主要生产技术与对比

最早生产异丙醇的方法是以粮食为原料, 通过粮食发酵制丙酮, 丙酮加氢制得异丙醇, 每t 异丙醇约需消耗粮食16t , 此法已逐渐被淘汰。目前国内外主要采用丙烯水合法生产异丙醇, 此法以丙烯为原料, 丙烯经水合生成异丙醇。根据是否生成中间产品, 其工艺路线又分为丙烯间接水合法( 又称丙烯硫酸水合法) 和丙烯直接水合法[1][2]。

3.1丙烯间接水合法

丙烯间接水合法的主要反应如下:

酯化反应: CH3- CH= CH2 H2SO4 #8596;(CH3) 2CHOSO3H ( 硫酸氢异丙酯)

CH3- CH= CH2 ( CH3) 2CHOSO3H #8596;(CH3) 2CHOSO2OCH( CH3) 2( 硫酸二异丙酯)

水解反应: (CH3) 2CHOSO3H H2O #8596;(CH3) 2CHOH H2SO4

(CH3) 2CHOSO2OCH(CH3) 2 2H2O #8596;2(CH3) 2CHOH H2SO4

丙烯溶在硫酸溶液中酯化生成硫酸氢异丙酯和硫酸二异丙酯, 再经水解制得粗#8596;异丙醇, 最后精制得高纯度[ gt; 99% ( w ) ] 异丙醇产品。水解所得稀硫酸, 经浓缩并除去固体或胶状物回收利用。由于硫酸的存在, 丙烯发生低聚、中间产品热解等副反应, 反应生成的中间与异丙醇反应生成异丙醚。

(CH3) 2CHOSO3H (CH3) 2CHOH #8596; [(CH3)]2- CH2O H2SO4

丙烯间接水合法的优点是对原料丙烯的纯度要求不高, 丙烯转化率可达90% 以上, 得到的粗异丙醇质量分数高达60% 左右, 因而可以减少精制费用。缺点是流程复杂, 选择性较低, 只有95% , 水解酯类和硫酸再生都需消耗大量的蒸气,设备腐蚀严重, 而且存在废硫酸的处理问题。

3.2丙烯直接水合法

丙烯直接水合法是使丙烯在催化剂存在下,直接发生水合反应生成异丙醇, 同时副产正丙醇,反应方程式如下:

主反应: CH3CH= CH2 H2O #8596;( CH3) 2CHOH

副反应: CH3CH= CH2 H2O #8596;CH3CH2CH2OH

丙烯直接水合法可分为气相水合、液相水合、气-液混相水合3 种方法。气相水合法以磷酸/ 硅藻土为催化剂的维巴法为代表, 液相水合法以德山曹达溶液催化法为代表, 气-液混相法以德士古的离子交换树脂法为代表。

3.2.1气相直接水合法( 维巴法)

维巴气相直接水合法是目前世界上生产异丙醇的主要方法之一, 锦州石化公司即用此法生产。该法采用磷酸/ 硅藻土为催化剂, 催化剂含磷酸20%~ 30% ( w ) , 反应时催化剂表面上的磷酸饱和蒸气压起主要作用,该法与间接水合法相比, 设备腐蚀、污染问题大为改善, 同时流程短、设备简单。因此当该法出现后, 被普遍采用, 特别在1970 年前后发展尤为迅速。美国、加拿大、日本、荷兰相继建厂, 1980年前的新建厂大多采用此法。但该法也存在一定的缺点: 直接水合法适宜于低温高压, 但该法为防止磷酸溶出, 需要把水转为气态, 故采用了对平衡不利的高温低压反应条件, 致使转化率较低; 大量未反应的丙烯需循环使用, 耗能量大; 为了减少副产物的生成量, 原料丙烯质量分数要求在99% 以上; 磷酸不断流失, 故生产上需补加磷酸。

3.2.2液相直接水合法( 德山曹达法)

液相直接水合法由日本德山曹达公司在70年代开发成功。该法采用钨系多阴离子的水溶液(如硅钨酸) 为催化剂德山曹达法的优点是: 催化剂活性高, 丙烯和多阴离子活性络合, 与通常采用的在硫酸等酸性水溶液中进行水合相比较, 在同一氢离子浓度的情况下, 反应速度增大2~ 3 倍; 丙烯单程转化率高, 选择性高, 改进了催化剂的流失问题; 催化剂较稳定, 可循环使用, 寿命长; 无公害, 该公司采用完全没有有机物和有害物质排放的闭合流程, 废气及副产物可作燃料处理; 反应过程虽需高压, 但设备并不要求特殊材质, 并无腐蚀问题。该法缺点是: 耗电量大, 粗产物含大量水, 蒸馏时热量浪费大。

3.2.3 气#8212;液混相法

气#8212;液混相法以ICI 公司以氧化钨/ 硅胶为催化剂的方法和德国德士古公司以阳离子交换树脂为催化剂的方法为代表, 这2 种方法在反应条件下反应物被部分液化, 由于反应压力比气相法高,化学平衡常数增大, 反应速度加快, 反应转化率大为提高。。因采用高压、低温和高水烯比, 能得到较高的平衡转化率, 但仅能获得6%稀异丙醇水溶液, 给产品的提浓带来困难。丙烯和水同时由反应器的顶部加入, 以相同方向流经催化剂床层, 气#8212;液两相与催化剂接触发生充分混合, 在最佳条件下丙烯转化率约为75%。

3.3总结对比

间接水合法和直接水合法相比, 其最大优点是可以利用廉价的低质量分数的丙烯以及廉价的硫酸, 效果也比较满意, 90%以上的丙烯可转化为异丙醇; 其最大的缺点是对设备有腐蚀, 废水和废气也难以处理, 污染环境, 且原料消耗和生产成本都比直接水合法高, 因此80 年代后日趋淘汰, 近年新建工厂已不再采用[2][16]。

4.危险性分析

4.1异丙醇危险性类别：

（1）健康危害：接触高浓度蒸气出现头痛、倦睡、共济失调以及眼、鼻、喉刺激症状。口服可致恶心、呕吐、腹痛、腹泻、倦睡、昏迷甚至死亡。长期皮肤接触可致皮肤干燥、皲裂。 　　

（2）燃爆危险：该品易燃，具刺激性。 　　　

（3）毒性：属微毒类。急性毒性：LD505045mg/kg(大鼠经口)；12800mg/kg(兔经皮)；人吸入980mg/m#215;3～5分钟，眼鼻粘膜轻度刺激；人经口22.5ml头晕、面红，吸入2～3小时后头痛、恶心。

4.2丙烯危险性类别

（1）侵入途径：吸入 　　

（2）健康危害：具有较强的麻醉作用。急性中毒：吸入高浓度丙烯可立即引起意识丧失，无明显的兴奋期，但吸入新鲜空气后，可很快苏醒。对眼及呼吸道粘膜有轻微刺激性。液态乙烯可致皮肤冻伤。 　　　　

（3）燃爆危险： 本品易燃；对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成污染。

4.3工艺和设备危险性分析

操作注意事项：密闭操作，全面通风；使用防爆型的通风系统和设备。防止蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、卤素接触；灌装时应控制流速，且有接地装置，防止静电积聚；搬运时要轻装轻卸；防止包装及容器损坏；配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备；倒空的容器可能残留有害物。

储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房；远离火种、热源。库温不宜超过30℃。保持容器密封。应与氧化剂、酸类、卤素等分开存放，切忌混储；采用防爆型照明、通风设施；禁止使用易产生火花的机械设备和工具；储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料[16]。

4.4安全措施和管理的综述

安全性问题包括三个方面:一是设备本身的安全性,二是原料安全储存,三是设备安全操作。对于企业来说,主要是设备的安全设计。介质安全保障措施: 鉴于异丙烯的化学活性及制备原料的性质, 在原料的存放、配制以及异丙烯成品的生产、贮存、运输中应做好安全防范措施[18]。异丙烯安全生产对策制定的关键：

1.设计严谨：设备完善、能力适宜、使用正确的材料。

2.联锁控制：安全联锁系统完整、功能可靠。

3.维修保证：预防性维修，防止泄漏、磨损及腐蚀。

4.气体稀释：在任何场合下避免二氧化氯分压达到爆炸极限。

5.原料纯净：所有进入发生器的物料要防止污染。

6.平滑过渡：在开机及产量调整时避免突变。

7.警觉操作：操作者具备察觉和处理异常状况的素质。

5.参考文献

[1] 郑珍辉.异丙醇生产技术进展[J]．吉林：吉林化学工业公司设计院，2004

[2] 徐永旺，厉相.异丙醇生产工艺技术分析选择[J].化学工业第二设计院

[3] 崔小明，异丙醇的生产应用及市场分析[J].化工科技市场，2002，

[4] 崔克清，陶刚．化工工艺及安全[M]．北京：化学工业出版社，2004

[5] 张礼敬，张明广．压力容器安全[M]．北京：机械工业出版社, 2012

[6] 蔡凤英．化工安全工程（第二版）[M]．北京：科学出版社，2009

[7] 李荫中．石油化工防火防爆手册[M]．北京：中国石化出版社,2003

[8] 中国石化集团上海工有限公司．化工工艺设计手册(第4版)[M]．北京：化学工业出版社，2009

[9] 朱有庭．化工设备设计手册(上下)[M]．北京:化学工业出版社，2008

[10] 崔克清，张礼敬，陶刚．化工安全设计[M]．北京：化学工业出版社．2004

[11] 徐宝东．化工管路设计手册[M]．北京：化学工业出版社．2011

[12] D.A. Crowl, J.A. Louvar, 2011. Chemical Process Safety: Fundamentals with Applications[M], 3nd ed., Pearson Education, Inc., Boston, MA.

[13] 化学工业出版社组织编写．化工生产流程图解[M]．北京：化学工业出版社，1997

[14] 张礼敬，陶刚．危险化学品安全作业----聚合工艺作业．江苏省安全生产监督管理局，江苏煤矿安全监察局，20011年5月

[15] 陶刚，张礼敬．危险化学品安全作业----加氢工艺作业．江苏省安全生产监督管理局，江苏煤矿安全监察局，20011年5月

[16].刘福印, 齐晓梅. 锦州石化公司异丙醇将年产10 万吨[ N] .中国石油报, 1999- 06- 11

[17].魏文德, 白庚辛. 化工百科全书[ M ] . 北京: 化学工业出版社, 1990. 736.

[18].王延吉. 丙烯水合制备异丙醇/ 异丙醚沸石催化剂[ J] . 石油化工, 1995, 24: 507.

[19] 异丙醇的理化性质 百度百科

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

在异丙烯生产过程中，存在着较大的火灾、爆炸、中毒等危险有害因素，所以有必要对其生产过程进行详细的危险性分析。本课题侧重在全面分析生产过程危险性的基础上，提出合理可行的安全对策，以达到安全生产的目的。

1.研究内容

（1）介质危险性分析