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苯與乙烯的烷基化工藝開發(fā)于1930年代。在諸如A1C13一HCl這樣的Friedel—Crafts催化劑存在下在液相中進(jìn)行。由于液體酸使用時(shí)存在諸多不便,于是提出了酸負(fù)載的催化劑。1960年代開始使用BF3/AI2O3和固體磷酸(SPA,硅藻土負(fù)載磷酸)。這些催化劑在反應(yīng)過程中會(huì)釋放出酸,且反應(yīng)后也沒法再生。于是嘗試使用SIO2- AI2O3和八面沸石如HY和HX,但這些催化劑失活嚴(yán)重。因此,工業(yè)上A1C13一HCl一直使用到1980年代。
在20世紀(jì)80和90年代,一些使用沸石的工業(yè)化烷基化工藝開始應(yīng)用。第一個(gè)使用沸石的產(chǎn)業(yè)化過程開始于80年代,使用的是中孔沸石ZSM一5,反應(yīng)在氣相固定床反應(yīng)器中進(jìn)行(第二代Mobil—Badger工藝)。在液相中使用大孔的Y沸石,失活不嚴(yán)重。使用Y沸石的工藝1989年產(chǎn)業(yè)化(Lummus/Unocal/UOP)。1995年。出現(xiàn)了使用MCM一22的新工藝(Mobil—Raytheon EBMax)。
乙苯通過酸催化的苯乙基化反應(yīng)得到。生成的乙苯在酸作用下進(jìn)一步烷基化變成二取代和其他多取代乙基苯。多取代乙基苯從乙苯中分離,然后與苯發(fā)生烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)以增加乙苯的產(chǎn)率。烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)同樣是酸催化反應(yīng),但催化劑與烷基化的不同。因此,烷基化工藝常常包含兩步:烷基化和烷基轉(zhuǎn)移。
目前烷基化過程中使用的催化劑有HY,ZSM一5,MCM一22和β一沸石。由于多取代乙基苯的分子尺寸大于乙苯,烷基轉(zhuǎn)移過程中使用的催化劑孔道要略微大于烷基化的催化劑。適宜的孔道尺寸的選擇取決于反應(yīng)是氣相還是液相反應(yīng)。
下表列出了一些乙苯的生產(chǎn)工藝。
下圖是烷基化工藝的流程示意圖。
本品可經(jīng)呼吸道,皮膚和消化道吸收。較易經(jīng)皮吸收,甚至可引起死亡。但生產(chǎn)條件下未見任何中毒。在99~369mg/m3濃度下,8小時(shí),人經(jīng)呼吸道吸收率約為64%。在體內(nèi)絕大部分氧化(經(jīng)苯乙醇)成苯酰甲酸(25%)和扁桃酸(64%),并迅速從尿排出(24小時(shí)排出80%以上),少量(小于10%)以原形經(jīng)肺和腎排出。以苯乙酸/苯乙醇、苯甲酸形式排出很少。故可測定尿中苯酰甲酸和扁桃酸做為接觸乙苯的指標(biāo)。
其蒸氣與空氣形成爆炸性混合物,遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)。其蒸氣比空氣重,能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方,遇明火會(huì)引著回燃。若遇高熱,容器內(nèi)壓增大,有開裂和爆炸的危險(xiǎn)。流速過快,容易產(chǎn)生和積聚靜電。其蒸氣和煙霧對(duì)眼睛、黏膜、呼吸道及皮膚有刺激作用。吸人、誤服可發(fā)生頭痛、惡心、嘔吐以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能下降。直接吸入本品液體,可致肺水腫、出血和化學(xué)性肺炎。可疑人類致癌物。
儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)倉間內(nèi)。遠(yuǎn)離火種、熱源。倉溫不宜超過30℃。防止陽光直射。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑分開存放。儲(chǔ)存問內(nèi)的照明、通風(fēng)等設(shè)施應(yīng)采用防爆型。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材。罐儲(chǔ)時(shí)要有防火防爆技術(shù)措施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。灌裝時(shí)注意流速(不超過3m/s),且有接地裝置,防止靜電積聚。搬運(yùn)日寸要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。
皮膚接觸:脫去污染的衣著,用肥皂水及清水徹底沖洗。就醫(yī)。
眼睛接觸:立即翻開上下眼瞼,用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗至少15min。就醫(yī)。
吸入:迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。保暖并休息。呼吸困難時(shí)給輸氧。呼吸停止時(shí),立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。
食入:誤服者立即漱口,飲足量溫水,盡快洗胃。就醫(yī)。
工程控制:生產(chǎn)過程密閉,加強(qiáng)通風(fēng)。
呼吸系統(tǒng)防護(hù):空氣中濃度超標(biāo)時(shí),佩戴防毒面具。緊急事態(tài)搶救或撤離時(shí),建議佩戴自給式呼吸器。
眼睛防護(hù):高濃度蒸汽接觸可戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。
防護(hù)服:穿防靜電丁作服。
手防護(hù):戴防化學(xué)品手套。也可使用皮膚防護(hù)膜。
其他:工作現(xiàn)場禁止吸煙、進(jìn)食和飲水。工作后,淋浴更衣。保持良好的衛(wèi)生習(xí)慣。
疏散泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū),禁止無關(guān)人員進(jìn)入污染區(qū),切斷火源。應(yīng)急處理人員戴自給式呼吸器,穿一般消防防護(hù)服。在確保安全情況下堵漏。噴水霧可減少蒸發(fā)。用活性炭或其他惰性材料吸收.然后使用無火花工具收集運(yùn)至廢物處理場所。也可以用不燃性分散劑制成的乳液刷洗,經(jīng)稀釋的洗液放入廢水系統(tǒng)。如大量泄漏,利用圍堤收容,然后收集、轉(zhuǎn)移、回收或無害處理后廢棄。
[1] (日)Hideshi Hattori,Yoshio Ono著;高滋,樂英紅,華偉明譯,固體酸催化=Solid acid catalysis,復(fù)旦大學(xué)出版社,2016.05,第202頁
[2] 《工業(yè)毒理學(xué)》編寫組 編,工業(yè)毒理學(xué) 下冊(cè),上海人民出版社,1977年08月第1版,第433頁
[3] 王廣生主編;張海峰副主編,石油化工原料與產(chǎn)品安全手冊(cè),中國石化出版社,2010.08,第30頁