Beth yw'r Broses Cumene?
Mae'r Broses Cumene yn un o'r prif ddulliau ar gyfer cynhyrchu diwydiannol offenol(C₆H₅OH). Mae'r broses hon yn defnyddio cwmen fel deunydd crai i gynhyrchu ffenol trwy hydroxylation o dan amodau penodol. Oherwydd ei thechnoleg aeddfed, ei chost isel, ac ansawdd uchel y cynnyrch, mae'r broses cwmen ar gyfer cynhyrchu ffenol yn cael ei defnyddio'n helaeth yn y diwydiant cemegol.
Bydd yr erthygl hon yn dadansoddi egwyddor a chamau cynhyrchu ffenol trwy'r broses cumene yn fanwl, gan helpu darllenwyr i ddeall y dechnoleg cynhyrchu cemegol bwysig hon yn gynhwysfawr.
Egwyddor Adwaith y Broses Cumene
Yr adwaith craidd wrth gynhyrchu ffenol trwy'r broses cumene yw hydrocsyleiddio cumene. Yr egwyddor sylfaenol yw bod y grŵp methyl yn y moleciwl cumene yn cael ei amnewid gan grŵp hydrocsyl o dan amodau asidig i ffurfio ffenol.
Yn benodol, mae cwmen (C₆H₅CH(CH₃)₂) yn adweithio ag asid sylffwrig crynodedig (H₂SO₄) o dan wresogi i gynhyrchu p-isopropylffenol (C₆H₅C(OH)H(CH₃)₂) a swm bach o sgil-gynhyrchion sylffad. Wedi hynny, mae p-isopropylffenol yn cael ei drawsnewid yn ffenol (C₆H₅OH) trwy adwaith hydrolysis. Dyma'r hafaliadau cemegol cyffredinol ar gyfer yr adweithiau:
C₆H₅CH(CH₃)₂ + H₂SO₄ → C₆H₅C(OH)H(CH₃)₂ + HSO₄⁻
C₆H₅C(OH)H(CH₃)₂ + 3H₂O → 2C₆H₅OH + CH₄
Gellir gweld o'r adweithiau uchod mai'r allwedd i'r broses cumene yw'r adwaith hydroxylation o dan amodau asidig a'r adwaith hydrolysis dilynol. Mae asid sylffwrig yn chwarae rhan bwysig fel catalydd drwy gydol y broses.
Camau Proses y Broses Cumene
Gellir rhannu'r llif proses benodol ar gyfer cynhyrchu ffenol gan y broses cumene i'r prif gamau canlynol:
1. Paratoi a Fformiwleiddio Deunydd Crai
Y cam cyntaf mewn cynhyrchu ffenol gan y broses cumene yw paratoi a llunio deunyddiau crai. Mae angen puro cumene, prif ddeunydd crai'r broses hon, yn gyntaf trwy ddistyllu i sicrhau bod ei burdeb yn cyrraedd mwy na 99%. Defnyddir asid sylffwrig crynodedig (fel arfer gyda chrynodiad o 98%) fel catalydd, gan chwarae rhan allweddol yn yr adwaith. Er mwyn gwella effeithlonrwydd yr adwaith, ychwanegir ychydig bach o ddŵr at cumene i hyrwyddo gwasgariad asid sylffwrig a chynnydd yr adwaith.
2. Adwaith Hydroxylation
Yng nghyfnod yr adwaith hydrocsyleiddio, mae cwmen ac asid sylffwrig crynodedig yn cael eu cymysgu mewn adweithydd a'u cynhesu i 100–130°C. O dan amodau asidig, mae'r grŵp methyl yn y moleciwl cwmen yn cael ei hydrocsyleiddio i ffurfio sgil-gynhyrchion p-isopropylffenol a sylffad. Mae'r adwaith hwn yn adwaith ecsothermig, ac mae angen rheoli tymheredd yr adwaith a chyflymder y cymysgu i sicrhau unffurfiaeth a sefydlogrwydd yr adwaith.
3. Adwaith Hydrolysis
Ar ôl i'r adwaith hydroxyleiddio gael ei gwblhau, mae angen i'r cynnyrch gael adwaith hydrolysis, a'i bwrpas yw trosi p-isopropylphenol yn ffenol. Ar yr adeg hon, ychwanegir llawer iawn o ddŵr at y cymysgedd adwaith, fel bod p-isopropylphenol yn cael adwaith hydrolysis gyda dŵr i gynhyrchu ffenol a nwy methan.
4. Niwtraleiddio a Gwahanu
Ar ôl i'r adwaith hydrolysis gael ei gwblhau, mae llawer iawn o asid sylffwrig a sgil-gynhyrchion sylffad yn bodoli yn y system. I niwtraleiddio'r sylweddau asidig hyn, ychwanegir sylweddau alcalïaidd (fel sodiwm hydrocsid neu galsiwm hydrocsid) ar gyfer adwaith niwtraleiddio, gan gynhyrchu sylffadau hydawdd a dŵr. Wedi hynny, mae ffenol yn cael ei wahanu oddi wrth yr sgil-gynhyrchion trwy wahanu haenu neu dechnoleg distyllu.
5. Mireinio a Phuro
Caiff amhureddau mewn ffenol crai eu tynnu trwy brosesau puro fel distyllu i gael cynhyrchion ffenol purdeb uchel. Yn ystod y broses fireinio, mae angen rheoli amodau adwaith yn llym hefyd i sicrhau bod ansawdd a phurdeb ffenol yn bodloni safonau diwydiannol.
Manteision a Chymwysiadau'r Broses Cumene
Mae gan y broses cumene ar gyfer cynhyrchu ffenol y manteision sylweddol canlynol:
Amodau adwaith ysgafn:O'i gymharu â dulliau cynhyrchu ffenol traddodiadol, mae gan y broses cumene amodau adwaith ysgafnach a phroses gynhyrchu fwy diogel.
Ffynonellau deunydd crai toreithiog:Gellir cael cumene o sgil-gynhyrchion purfeydd, gan arwain at gostau deunyddiau crai isel.
Purdeb cynnyrch uchel:Drwy reoli prosesau manwl gywir, gall purdeb ac ansawdd ffenol gyrraedd lefel uchel.
Ar hyn o bryd, defnyddir ffenol a gynhyrchir gan y broses cumene yn helaeth wrth gynhyrchu amrywiol gynhyrchion cemegol fel resinau ffenolaidd, resinau epocsi, a neilon, gyda galw yn y farchnad yn tyfu'n barhaus.
Crynodeb
Mae'r broses cumene ar gyfer cynhyrchu ffenol yn broses gynhyrchu effeithlon ac economaidd, gyda'i chraidd yn hydroxylation cumene a'r adwaith hydrolysis dilynol. Trwy gamau fel paratoi deunydd crai, adwaith hydroxylation, adwaith hydrolysis, triniaeth niwtraleiddio, a mireinio a phuro, gellir cael cynhyrchion ffenol purdeb uchel yn y pen draw.
Gyda thwf parhaus y galw byd-eang am gynhyrchion cemegol, bydd technoleg cynhyrchu ffenol trwy'r broses cumene yn parhau i gael ei optimeiddio, gan ddarparu cefnogaeth bwysig ar gyfer datblygu diwydiannau cysylltiedig.
Amser postio: 23 Mehefin 2025
