Способ получения фенола и ацетона

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА И АЦЕТОНА путем сернокислотного разложения гидроперекиси, изопронилбензола при нормальной или повышенной температуре с. использованием циркуляции реакционной массы разложения с последующей ее нейтрализацией щелочью, отличающий с я тем, что, с целью уменьшения образования побочных продзктов и снижения расходов серной кислоты и щелочи, процесс разложения ведут в две ступени, причем серную кислоту вводят на вторую ступень с концентрацией 0,006-0,06 мас.%, и температурой 35-51° С, при этом часть полученной реакционной массы разложения совместно с исходной гидроперекисью изопропилбензола выводят на первую ступень при объемном соотношении последних двух компонентов 1:

СОЮЗ GOBETCHHX

ЬЭИ

РЕСПУБЛИМ (19) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} .3620419/23-04 (22) 07.№83 (46) 30 12 84 Бюл 1(о 48 (72) В. Ф. Васильев, А. А. Никулин, В. Д. Тошев, С. И. Емелина, В. Н. Никулина, О; П. Дальнов, Л. М. Краснов, Г. П. Коннов и А. С. Малиновский (53) 547.284.3:562.07 (088.8) (56) 1. Кружалов Б. Д. и др. Совместное получение фенола и ацетона. М., Госхимиздат, 1963, с. 130-137.

2. Авторское свидетельство СССР

У 106712, кл. С 07.С 39/04, 1947 (про.тотип). . (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА

И АЦЕТОНА путем сернокислотного разложения гидроперекиси. изопропилбензола при

3(59 С 07 С 37/08; С 07 С 39/04; нормальной или повышенной температуре с. использованием циркуляции реакционной массы разложения с последующей ее нейтрализацией щелочью, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью уменьшения образования побочных продуктов и снижения расходов серной кислоты и щелочи, процесс разложения ведут в две ступени, причем серную кислоту вводят на вторую ступень с концентрацией 0,006 — 0,06 мас.%, и температурой 35 — 51 С, при этом часть полученной реакционной массы разложения совместно с исходной гидроперекисью изопропилбензола выводят на первую ступень при объемном соотношении последних двух компонентов

1:(1:10), а температуру на первой ступени поддерживают 25 — 70 С.

1131865 2

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фенола и ацето,на, широко используемых в химической, полимерной и фармацевтической промышленности. 5

Известен способ получения фенола и ацетона (1) сернокислотным разложением гидроперекиси изопропилбензола (ГПИПБ). Разложение проводят циркуляцией реакционной, массы до полного разложения ГПИПБ при щ различных температурах как нормальных, так ,и повышенных, например 50 — 65 С. В зависимости от температуры время пребывания реакционной массы в контуре разложения меняется соответственно. Содержание серной кислоты в реакционной массе составляет

0,05 — 0,1 вес.%, хотя возможно ее увеличение до 1 вес.%, но это не целесообразно из-за высоких расходов щелочи. Процесс разложения ГПИПБ является экзотермическим, поэтому необходимо эффективное отведение тепла реакции. Тепло реакции снимают водой, подаваемой в межтрубное пространство реактора разложения и циркулирующей через систему. холодильников. Кислую реакционную мас 25 су разложения (PMP) далее подвергают ней- трализации водной щелочью и дальнейшему разделению на целевые и побочные продукты.

Однако в этом случае не достигается высокая селективность процесса (до 85%). Последнее обусловлено тем, что на стадии разложения ГПИПБ образуется широкая гамма продуктов: целевые — фенол и ацетон, побоч- . ные — диметилфенилкарбинол (ДМФК), альфа-метилстирол (АМС), ацетофенон (АЦФ), . которые, реагируя в кислой среде, образуют перокисид дикумила (ПДК), димеры АМС, кумилфенол (КФ), фениловый эфир ДМФК и продукты сложного строения, именуемые

i-ак неидентифицированные продукты высокого уплотнения.

В результате образуется фенольная смола.

Выход фенольной смолы зависит .от состава разлагаемой ГПИПБ, определяемого способом окисления и условиями проведения разложения, и в основном составляет 160 — 170 кг на тонну фенола. На селективность процесса разложения ГПИПБ влияет концентрация серной кислоты в PMP. Максимальный вы-. ход фенола достигается при концентрации серной кислоты 0,07 — 0,1 Mac.% разложенной ГПИПБ, При увеличении концентрации серной кислоты более 0,1 мас.% выход КФ и димеров AMC возрастает. Снижение концентрации менее 0,07 мас.% хотя и снижа- .55 ет выход КФ и димеров АМС, но при этом увеличивается выход ПДК (до 9%), который на стадии выделения фенола и ацетона термически разлагается с образованием побочных продуктов, На стадии нейтрализации серной кислоты образуются соли, которые полностью не выводятся из разложенной реакционной массы и являются причиной забивки технологического оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения фенола и ацетона из технической ГПИПБ (90%-ной) в присутствии 0,05 — 0,1% серной кислоты с использованием рециркулирования реакционной массы в контуре преимущественно при 60 С.

Последующая нейтрализация и разгонка полученных продуктов обеспечивает получение

0,62 ч. ацетона на 1 ч фенола (2).

Однако в этом способе предусматривается достаточно высокий расход как серной кислоты, так и нейтрализуюшей щелочи, что создает технологические трудности, приводит к забивке оборудования образующими. ся сульфатами натрия.

Цель изобретения — сокращение расходов серной кислоты и щелочи, а также уменьшение количества побочных продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения фенола и ацетона разложением ГПИПБ в присутствии серной кислоты и рециркулированием реакционной массы разложение проводят в две ступени с использованием подачи серной кислоты на вторую ступень с концентрацией 0,006 вЂ,06 мас.% и температурой 35— о

51 С, при этом часть полученной PMP выводят на первую ступень совместно с исходной ГПИПБ при,объемном соотношении

PMP: ГПИПБ 1: (1 — 10) и температуре

25-70 С.

Проведение процесса в указанных условиях предусматривает сокращение расхода серной кислоты в 3 раза и соответственно тако. го же количества щелочи. Кроме того, образующийся на первой ступени ПДК, распадается на второй. Также снижается, в целом скорость образования КФ, димеров АМС, и поэтому сокращается количество фенольной смолы в 1,5 раза, а выход фенола и ацетона увеличивается на 0,79 — 1,84% и 0,63—

1,56% соответственно.

На чертеже приведена схема, поясняющая способ.

Осуществление процесса ведут по следующей схеме.

В реактор 1, представляющий собой первую ступень разложения, по линии 2 — 3 поступает техническая ГПИПБ, а по линии 4— охлаждающая вода. Выходящая реакционная масса по линии 5 поступает в холодильник

6, охлаждаемый водой, затем по линии 7

3 одну часть реакционной массы направляют в реактор второй ступени 8, другая часть по линии 9 для съема тепла рециркулируется в первый реактор, а третья часть объе. диняется с потоком 10, выходящим из реактора второй ступени.

Отводимый поток 10 направляют в холодильник .11, откуда одна часть рециркулируется в виде потока 12 во вторую ступень — реактор З„причем к этому потоку присоединяется линия подачи серной кислоты 13, вторая часть в виде кислой PMP— поток 14 подается в первую ступень разложения — реактор 1, а третья часть PMP направляется на нейтрализацию — поток 15.

Прохождение охлаждающей воды на схеме показано пунктирной линией.

Общее время пребывания на двух ступенях разложения ГПИПБ составляет 40 — .

120 мин.

Пример 1, (сравнительный). В процессе разложения используют техническую

ГПИПБ состава:

% г

Изопропилбензол (ИПБ) 3,18 31,8

АЦФ 2,06 20,6

ДМФК 7,27 72,7

ГПИПБ 87,49 874,9

Время контакта 60 мин. Количество серной кислоты 0,07% от массы поданной

ГПИПБ. Тепло отводят за счет 20-кратной рециркуляции разложенной реакционной массы. Процесс ведут при 50 С. После нейтрализации РМР раствором щелочи получают смесь состава:

ИПВ 2,96 29,6

АМС 2,03 20,3

АЦФ 1,13 11,3

ДМФК 0,48 4,8 х-Димер АМС 0,18 . 1,8

Димер АМС 1,23 12,3

КФ 2,05 20,5

1UtK 2,95 29,5

Фенол 52,16 521,6

Ацетон 32,76 327,6

Неидентифицированные 1,0 10,0

Сумма побочных продуктов, определяющих количество фенольной смолы (АИФ, ДМФК, х-димер АМС, димер АМС, ФЭ ДМФК, КФ, ПДК и неидентифицированные) составляет 90,2 г что в пересчете на тонну фенола—

172,9 кг. Выход фенола от исходного сырья

96, 41%, ацетона — 98,11%.

Пример 2 (сравнительный). В условиях примера 1 разлагают ГПИПБ состава:

1131865

1,5 15

0,69 6,9

4,81 48,1

93,0 930 нейтрализации смесь соИПБ

АЦФ

ДМФК

ГПИПБ и получают после става:

% г

15,2

22,60

6,9

2,8

1,0

7,1

1 1,8

17,1

567,8

347,6

ИПБ

АМС

АЦФ

ДМФК х-Димер АМС

Димер АМС

КФ

ПДК

Фенол

Ацетон

Неидентифицированные

1,52

2,26

0,69

0,28

0,1

0,71

1,18

1,71

56,78

34,76

0,61

6,1

% г

3,18 31,8

3,66 36,6

0,90 9,0

0,31 3,1

0,03 0,3

0,18 1,8

И.ПБ

АМС

АЦФ

ДМФК

ФЭ ДМФК х-Димер АМС

Обшая сумма побочных продуктов-фенольной смолы составляет 52,8 г или 93,98 кг/тон ну фенола. Вь.ход фенола 98%, ацетона 99%.

Пример 3. Состав ГПИПВ аналогичен приведенному в примере 1. Процесс ведут непрерьгвно. Время контакта 60 мин, на первой ступени. В качестве катализатора первой ступени используют разложенную реакционную массу, полученную во второй ступени разложения и подаваемую в линию циркуляции совместно с исходной ГПИПБ в . объемном соотношении, равном 1:10, что соответствует концентрации серной кислоты на первой ступени 0,002 мас.%. Тепло отво-. дят за счет 20-кратной рециркуляции PMP.

Реакционная масса с первой ступени поступает в линию циркуляции PMP второй ступени, ку-. да одновременно подают серную кислоту в

4О количестве 0,02 мас.% от подаваемой ГПИПБ.

Реакционная масса из второй ступени проходит холодильник и делится на три части: одна направляется в контур второй ступени разложения, вторая — в первую ступень разложения в качестве катализатора, третья выводится на нейтрализацию. Температура процесса разложения на первой н второй ступенях разложения 50 С. -Время контакта на второй .ступени 60 мин. После нейтрализации щелочью получают смесь следующего состава:

1131865

10,1

17,2

4,9

531,5

332,8

1,01

1,72

0,49

53,15

33,28

Димер АМС

КФ

ПДК

Фенол

Ацетон 5

Неидентифициро ванныее 0,85 8,5

Сумма побочных продуктов-фенольной смолы 54,9 или 103,29 кг/тонну фенола. Выход фенола 98,25%, ацетона 99,67%.

Пример 4. Состав исходной ГПИПБ аналогичен приведенному в примере 1, а условия процесса аналогичны приведенным в примере 3.

После разложения и нейтрализации получают следующий состав:

ИПБ

АМС

АЦФ

ДМФК х-Димер АМС

Димер АМС

КФ

ПДК

Фенол

Ацетон

1,52 16,2

3,07 30,7

0,61 61

0,18 1,8

0,09 0,9

0,58 5,8

0,99 9,9

0,28 2,8

5695 569,5

35,21 352,1

Неидентифицированные

0,52 5,2

С.мма побочных продуктов-фенольной смолы составляет 26,4 r или 46,36 кг/тонну фе; нола. Выход фенола 98,79%, ацетона 99 63%.

В табл. 1 приведены результаты проведения процесса разложения ГПИПБ, имеющего состав, указанный в примере 1, но при разных условиях разложения, а в табл. 2— состав органической части PMP после нейтрализации, Как видно из данных табл. 1 и 2 (пример 9), при минимальных количествах серной кислоты — 0,006 мас.% на второй и 0,002 мас%. на первой ступени разложения ГПИПБ достига-" ется минимальное количество фенольной смолы — 109,84 кг/тонну фенола, против 172,9 кг в сравнительном случае. Таким образом, способ по изобретению, хотя и предусматривает определенное усложнение технологической схемы и увеличение капитальных затрат, но они полностью окупаются и даже создается определенный экономический эффект за счет снижения образования побочных продуктов, сокращения расхода серной кислоты и щелочи, а также увеличения выхода фенола и ацетона.

1131865

60

О,О47 о,ог

0,033

0,017

36

0,008

О,О31

25 о,оог

0,014

- 3 5

60

0,002

60 .

0,006

51

7О

0,008

3О

0,02

: 50

52,3

20 о 012

0,060

Таблица 1

1131865 О о ч

00 о

° «ч

1О (3 (4 (чЪ (4 еч

4 О и О Ch И 4

СЛ (, Ъ (- („

Ch Ch 00 Ch О 00 00

Оi Оi Ch Ch Ch Ch Ch (ч) ((Ъ

Ch (Ъ

00 ь„ О ( (ч) (чЪ (4 чч ч ч о о"

° ч (()

СЧ"

° 4 в m ( ч (.(ca( о 5

g 0O

CQ .6

И ((ч

Ch Ch Ch

ОЪ О (4 (4 О И

О0 00 ((»

Оi Ch Ch Ch (/Ъ (чЪ

1ч о

О

D ((Ъ

1О

an (4

О О ((Ъ (чЪ (Ъ О М ) 00 О (СЪ О . МЪ

Г 4 (чЪ ч О (чЪ ("4

l ч ю-ч ч I ((Ъ ь„ о"

° ч ((Ъ о" (o"

И ь" ч ((Ъ о

С»" (Ч о о о" (Ч 0Ъ о о о О (Ъ Ю (Ъ„ „(Ъ„СЪ„

О (С4 О OO Ch O О чО (О an О О о

И О

Еч an (Ч

° an о (4 о о" м ч ч о О о

И Ch (.4 01 о о" о с4

o" .

С4 ((Ъ ь" о

° ч

3 1 о

Ch (4 (чЪ м о

Г 4 О

<:Л"

СЧ M ("Ъ (чЪ О

00 (4 м о

oÄ an

ОЪ" Ch о ч (D (Ь о"

OO j

o |" о в

Ch Ch о" о

° ° о (Ч Ch

О1 (Ч (1 )" (чЪ (Ъ (4

ЕЪ (чЪ О

СЧ" (чЪ

% °

6 ч О

an (ч4

an

% ч (Ч О („

И" н с-» оо о

Ch оо" (--" (4 (4 (Ч

0Ъ а а

o„. ((00 (-"

СЧ СЧ

an a

0Ъ (чЪ ((Ъ ((Ъ 0Ъ г чч ч О (Иan (4

МЪ

1О

% ч

О0 о

СЧ (ъ оо

Ch 00 ( (4 С 4 СЧ ((ъ ((ъ an

o cn

00 (4 (4

0Ъ 0Ъ

° ч (Ъ (Ъ а и

° 1

Ф» 2 Д

И С 4

О О ч И р4 о о сч

О а а

О " ((ъ an

an о .

1ч ч (сч„о О (.

Оо (чЪ (4 ((ч) а

О И -ч (4 м> an

Ch (4 о о

° ° О оо an (4 С 4 (ч о

В О (Ъ Л ю„о аэ

Оч ь

Й 0Ъ V C 00 ОЪ

Ж

Оч

И о

ОЪ м (4

Е4 О о

С 4 сч о о о" о"

М

Ц

О

О

И и о н

Й

0О

CQ,О Ch (чЪ (ч) ((Ъ

" с О Ch (чЪ (4 (Ъ"- (чЪ ((Ъ (чЪ о о"

Ch i OO ((Ъ 0Ъ

Ch„O оО о" о"

o„o

OO (--" о о

OÎ ( о о

1131865

Составитель В. Соколов

Техред СЛегеза Корректор А. Обручар

Редактор Т. Веселова

Заказ 9712/19

Тираж 409 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4