Wie wird Isopropylalkohol industriell hergestellt?
Isopropylalkohol (IPA, Isopropanol, 2-Propanol, CAS 67-63-0) wird industriell auf zwei Hauptwegen hergestellt: Hydratisierung von Propen und Hydrierung von Aceton.
1. Hydratation von Propen
Beim indirekten (Schwefelsäure-)Verfahren reagiert Propen aus der Erdölraffinierung oder dem Dampfcracken mit konzentrierter Schwefelsäure unter Bildung von Isopropylhydrogensulfat, das dann zu Isopropanol hydrolysiert wird, während die Säure zurückgewonnen und recycelt wird. Beim direkten Hydratationsprozess reagieren Propen und Wasserdampf über einem festen Phosphorsäure- oder Wolframoxidkatalysator bei hoher Temperatur (ca. 200 °C) und erhöhtem Druck, was zu einer höheren Selektivität bei weniger Korrosion und weniger Abfallsäureproblemen führt. Die direkte Hydratation ist heute der vorherrschende kommerzielle Weg.
2. Hydrierung von Aceton
Aceton wird über einem Nickel- oder Kupferkatalysator bei mäßiger Temperatur und Druck katalytisch hydriert, um Isopropanol herzustellen. Dieser Weg ist attraktiv, wenn Aceton als Nebenprodukt anfällt, beispielsweise beim Cumol-Prozess für Phenol oder bei der chemischen Acetonproduktion mit Kohle-.
Rohes IPA wird durch Destillation gereinigt. Da Isopropanol und Wasser ein Azeotrop bilden, werden zusätzliche Trennschritte (azeotrope oder extraktive Destillation) verwendet, um wasserfreie Qualitäten mit hoher Reinheit zu erreichen.
Schlüsseleigenschaften
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| CAS-Nummer | 67-63-0 |
| Molekulare Formel | C3H8O / (CH3)2CHOH |
| Molekulargewicht | 60,10 g/mol |
| Aussehen | Klare, farblose Flüssigkeit |
| Siedepunkt | 82.5 C |
| Schmelzpunkt | -89.5 C |
| Flammpunkt | 11,7 C (geschlossener Becher) |
| Dichte (20 °C) | 0,786 g/cm3 |
| UN-Nummer | 1219, Klasse 3, PG II |
Hauptsorten und Anwendungen
Industrielles Lösungsmittel: löst Öle, Gummi, Schellack und Harze für Tinten, Beschichtungen und Reinigungsmittel.
Desinfektionsmittel und Antiseptikum: 60–90 %ige wässrige Lösungen werden häufig zur Händedesinfektion und Oberflächendesinfektion verwendet.
Elektronik: Hoch-reines IPA reinigt Leiterplatten, Wafer und optische Komponenten.
Pharmazeutika und Kosmetika: Extraktionslösungsmittel, Hilfsstoffträger und Inhaltsstoff in Körperpflegeprodukten.
Automobil: Kraftstoffsystem-Enteisungsmittel und Frostschutzmittel.
Sicherheit und Handhabung
IPA ist eine leicht entzündliche Flüssigkeit (GHS Flam. Liq. 2, H225) mit niedrigem Flammpunkt; Dämpfe können mit Luft explosionsfähige Gemische bilden. Halten Sie die Behälter geschlossen und geerdet und lagern Sie sie fern von Zündquellen und starken Oxidationsmitteln. Sorgen Sie für ausreichende Belüftung und tragen Sie eine Spritzschutzbrille und chemikalienbeständige Handschuhe. IPA weist eine geringe akute Toxizität auf, das Einatmen hoher Dampfkonzentrationen kann jedoch zu Schläfrigkeit und Reizungen der Augen und Atemwege führen.
Häufig gestellte Fragen
F: Wie wird Isopropylalkohol hergestellt?
Hauptsächlich durch Hydratisierung von Propen (indirekter Schwefelsäureprozess oder direkte katalytische Hydratation) und durch katalytische Hydrierung von Aceton.
F: Was ist der Unterschied zwischen dem indirekten und dem direkten Hydratationsprozess?
Beim indirekten Verfahren reagiert Propen mit konzentrierter Schwefelsäure zu Isopropylhydrogensulfat, das dann zu Isopropanol hydrolysiert wird, wobei die Säure zurückgewonnen und recycelt wird. Beim Direktverfahren wird Propen mit Wasserdampf über einem festen Phosphorsäure- oder Wolframoxidkatalysator bei etwa 200 °C und erhöhtem Druck umgesetzt, was zu einer höheren Selektivität bei weniger Korrosion und Abfallsäure führt. Die direkte Hydratation ist heute der vorherrschende kommerzielle Weg.
F: Warum erfordert wasserfreies IPA eine spezielle Destillation?
Isopropanol und Wasser bilden ein minimalsiedendes Azeotrop mit etwa 87,7 Gew.-% Isopropanol, sodass das restliche Wasser durch normale Destillation nicht entfernt werden kann; Azeotrope oder extraktive Destillation mit einem Schleppmittel wird verwendet, um hochreine, wasserfreie Qualitäten herzustellen.
F: Wofür wird IPA in elektronischer-Qualität verwendet?
Hoch{0}reines IPA in Elektronikqualität- (normalerweise 99,9 % oder höher mit sehr wenig Metallionen, Partikeln und Feuchtigkeit) wird zur Reinigung von Leiterplatten, Wafern und optischen Komponenten verwendet und verdunstet schnell und ohne Rückstände.
F: Ist Isopropylalkohol mit Wasser mischbar?
Ja, IPA ist in allen Anteilen vollständig mit Wasser mischbar, weshalb 60–90 % wässrige Lösungen üblicherweise für Händedesinfektionsmittel, Oberflächendesinfektion und Reinigung hergestellt werden.
F: Wie ist Isopropylalkohol für den Transport klassifiziert?
IPA wird als UN 1219, brennbare Flüssigkeit der Klasse 3, Verpackungsgruppe II versandt; Behälter müssen geschlossen und geerdet gehalten und fern von Zündquellen und starken Oxidationsmitteln gelagert werden.