Was ist an der Acetonproduktion beteiligt?

Der Großteil der Acetonproduktion weltweit erfolgt ab 2011 durch das sogenannte Cumol-Verfahren, eine Hydrolysereaktion von Cumolhydroperoxid. Über 90% der Acetonproduktion wird auf diese Weise erzeugt und beinhaltet eine Reaktion zwischen dem Kunststoff Propylen und dem Aromaten Benzol. Der Output der beiden chemischen Verbindungen ist Phenol und Aceton, und für jedes Pfund (0.45 Kilogramm) Phenol, das durch die Reaktion produziert wird, werden ungefähr 0.62 Pfund (0.28 Kilogramm) Aceton erzeugt. Etwas Aceton wird auch durch einen Dehydrierungsreaktionsprozess mit Isopropylalkohol oder durch die direkte Hydrierung verschiedener Kohlenwasserstoffe erzeugt.

Das Cumol-Verfahren zur Acetonherstellung wurde erstmals 1942 in Russland von Rudolf Yur’evich Uldris entdeckt, und die Herstellung von Aceton begann 1949 in Russland und Kanada. 1953 wurden in Kanada 8,000 Tonnen pro Jahr erzeugt, und im Jahr 2002 produzierten allein die USA 1,839,000 Tonnen der Chemikalie. Kommerziell werden 75 % des in den USA hergestellten Acetons zur Herstellung anderer Chemikalien verwendet, 12 % als universelles Lösungsmittel und die restlichen 13 % haben eine Vielzahl von Zwecken, von der Herstellung von Klebstoffen bis hin zu Arzneimitteln.

Die chemische Reaktion von Cumol ist ein ziemlich einfacher Prozess. Cumol, das selbst ein Lösungsmittel, C9H12, ist, wird aus der Benzolpropylierung gewonnen und dann zu Cumolhydroperoxid oxidiert. Die Reaktion findet in einer wasserbasierten Emulsion mit Natriumcarbonat, Na2CO3, bei einer Temperatur von 194 bis 266° Fahrenheit (90 bis 130° Celsius) und einem Druck von 72 bis 145 Pfund pro Quadratzoll (5 bis 10 .) statt Bar). Der oxidierte Zustand von Cumol als Cumolhydroperoxid wird dann in Vakuumkolonnen konzentriert, wo ein Spaltungsprozess oder die Aufspaltung kovalenter Molekülbindungen verwendet wird, um es in Phenol und Aceton zu trennen.

Die Acetonproduktion, bei der Isopropylalkohol verwendet wird, erfordert die Kombination von i-Propylalkohol mit Wasser und Dampf in einer Verdampfungskammer, die auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der alle Chemikalien miteinander reagieren. Die Reaktion wird durch Zirkulieren der Verbindungen in einem turbulenten Strom erleichtert, und die nützlichen Reaktionsprodukte sind Aceton und Wasserstoff. Bei der Reaktion erzeugter Abfall umfasst Wasser und etwas i-Propylalkohol. Das Aceton wird dann in einem Wäscher vom Wasserstoffgas abgetrennt und die Acetonherstellung auf diese Weise führt zu einer Reinheit von 99 Vol.-%.

Obwohl Aceton auch durch bakterielle Fermentationsverfahren oder durch Trockendestillation von Acetaten erzeugt werden kann, hat sich ab 2011 das Cumol-Verfahren durchgesetzt. Dies liegt daran, dass die Inputchemikalien für den Prozess Benzol und Propylen als ziemlich billige, reichliche Verbindungen. Im Gegensatz dazu sind Phenol und Aceton wertvolle Industriechemikalien, die im 21. Jahrhundert in Millionen Tonnen weltweit verwendet werden.