Apakah Proses Cumene?
Proses Cumene adalah salah satu kaedah utama untuk pengeluaran industrifenol(C₆H₅OH). Proses ini menggunakan kumin sebagai bahan mentah untuk menghasilkan fenol melalui hidroksilasi dalam keadaan tertentu. Oleh kerana teknologinya yang matang, kos rendah dan kualiti produk yang tinggi, proses kumin untuk pengeluaran fenol digunakan secara meluas dalam industri kimia.
Artikel ini akan menganalisis prinsip dan langkah penghasilan fenol melalui proses kumin secara terperinci, membantu pembaca memahami secara komprehensif teknologi pengeluaran kimia yang penting ini.
Prinsip Reaksi Proses Kumin
Tindak balas teras dalam penghasilan fenol oleh proses kumin ialah hidroksilasi kumen. Prinsip asasnya ialah kumpulan metil dalam molekul kumen digantikan oleh kumpulan hidroksil di bawah keadaan berasid untuk membentuk fenol.
Khususnya, kumen (C₆H₅CH(CH₃)₂) bertindak balas dengan asid sulfurik pekat (H₂SO₄) di bawah pemanasan untuk menghasilkan p-isopropylphenol (C₆H₅C(OH)H(CH₃)₂) dan sejumlah kecil hasil sampingan sulfat. Seterusnya, p-isopropilfenol ditukar kepada fenol (C₆H₅OH) melalui tindak balas hidrolisis. Persamaan kimia keseluruhan untuk tindak balas adalah seperti berikut:
C₆H₅CH(CH₃)₂ + H₂SO₄ → C₆H₅C(OH)H(CH₃)₂ + HSO₄⁻
C₆H₅C(OH)H(CH₃)₂ + 3H₂O → 2C₆H₅OH + CH₄
Dari tindak balas di atas dapat dilihat bahawa kunci kepada proses kumin terletak pada tindak balas hidroksilasi dalam keadaan berasid dan tindak balas hidrolisis seterusnya. Asid sulfurik memainkan peranan penting sebagai pemangkin sepanjang proses.
Langkah-langkah Proses Proses Cumene
Aliran proses khusus untuk pengeluaran fenol oleh proses kumin boleh dibahagikan kepada langkah-langkah utama berikut:
1. Penyediaan dan Rumusan Bahan Mentah
Langkah pertama dalam penghasilan fenol melalui proses kumin ialah penyediaan dan perumusan bahan mentah. Cumene, bahan mentah teras proses ini, perlu terlebih dahulu ditulenkan dengan penyulingan untuk memastikan ketulenannya mencapai lebih daripada 99%. Asid sulfurik pekat (biasanya dengan kepekatan 98%) digunakan sebagai pemangkin, memainkan peranan penting dalam tindak balas. Untuk meningkatkan kecekapan tindak balas, sejumlah kecil air ditambah kepada kumen untuk menggalakkan penyebaran asid sulfurik dan kemajuan tindak balas.
2. Tindak balas Hidroksilasi
Dalam peringkat tindak balas hidroksilasi, kumen dan asid sulfurik pekat dicampur dalam reaktor dan dipanaskan hingga 100–130°C. Di bawah keadaan berasid, kumpulan metil dalam molekul kumen mengalami hidroksilasi untuk membentuk p-isopropylphenol dan hasil sampingan sulfat. Tindak balas ini adalah tindak balas eksotermik, dan suhu tindak balas dan kelajuan kacau perlu dikawal untuk memastikan keseragaman dan kestabilan tindak balas.
3. Tindak balas Hidrolisis
Selepas tindak balas hidroksilasi selesai, produk perlu menjalani tindak balas hidrolisis, yang tujuannya adalah untuk menukar p-isopropilfenol kepada fenol. Pada masa ini, sejumlah besar air ditambah kepada campuran tindak balas, supaya p-isopropilphenol mengalami tindak balas hidrolisis dengan air untuk menghasilkan gas fenol dan metana.
4. Peneutralan dan Pemisahan
Selepas tindak balas hidrolisis selesai, sejumlah besar asid sulfurik dan hasil sampingan sulfat wujud dalam sistem. Untuk meneutralkan bahan berasid ini, bahan beralkali (seperti natrium hidroksida atau kalsium hidroksida) ditambah untuk tindak balas peneutralan, menghasilkan sulfat larut dan air. Selepas itu, fenol diasingkan daripada produk sampingan melalui pengasingan stratifikasi atau teknologi penyulingan.
5. Pemurnian dan Pemurnian
Kekotoran dalam fenol mentah disingkirkan melalui proses penulenan seperti penyulingan untuk mendapatkan produk fenol ketulenan tinggi. Semasa proses penapisan, keadaan tindak balas juga perlu dikawal dengan ketat untuk memastikan kualiti dan ketulenan fenol memenuhi piawaian industri.
Kelebihan dan Aplikasi Proses Cumene
Proses kumen untuk pengeluaran fenol mempunyai kelebihan penting berikut:
Keadaan tindak balas ringan:Berbanding dengan kaedah pengeluaran fenol tradisional, proses kumin mempunyai keadaan tindak balas yang lebih ringan dan proses pengeluaran yang lebih selamat.
Sumber bahan mentah yang banyak:Cumene boleh didapati daripada hasil sampingan kilang penapisan, menyebabkan kos bahan mentah yang rendah.
Ketulenan produk yang tinggi:Melalui kawalan proses yang tepat, ketulenan dan kualiti fenol boleh mencapai tahap yang tinggi.
Pada masa ini, fenol yang dihasilkan oleh proses kumin digunakan secara meluas dalam pengeluaran pelbagai produk kimia seperti resin fenolik, resin epoksi, dan nilon, dengan permintaan pasaran yang semakin meningkat.
Ringkasan
Proses kumin untuk pengeluaran fenol adalah proses pengeluaran yang cekap dan menjimatkan, dengan terasnya ialah hidroksilasi kumin dan tindak balas hidrolisis seterusnya. Melalui langkah-langkah seperti penyediaan bahan mentah, tindak balas hidroksilasi, tindak balas hidrolisis, rawatan peneutralan, dan penapisan dan penulenan, produk fenol ketulenan tinggi akhirnya boleh diperolehi.
Dengan pertumbuhan berterusan permintaan global untuk produk kimia, teknologi pengeluaran fenol melalui proses kumin akan terus dioptimumkan, memberikan sokongan penting untuk pembangunan industri berkaitan.
Masa siaran: Jun-23-2025
