Способ очистки фенола

 

Изобретение касается производства фенола кукольным методом, в част—- ности его очистки. Цель - повьшёние качества фенола. Для этсэго исходный фенол подвергают первичной ректификации в 2-х последовательно расположенных колонках на две фракции [при соотношении первой и второй фракций /1:

сОюз сОВетсних

СОЦИАЛИстИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„. Б„„17105 (51)5 С 07 С:39/04 37/74

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДИТЩЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЮЙ НОМИТЕТ

Ilo изОБРетениям и (лкРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4674402/04 (22) 04.04.89 (46) 07,02.92. Бюл. № 5 (71) Научно-исследовательский инсти тут нефтехимических производств (72) В.С.Богданов и Н.М.Тумерова (53) 647.562.07 (088.8) .(56) 1. Патент Франции № 1174071, . кл. С 07 С, .1954.

2. Патент США ¹ 4532012,, кл. С 07 С 37/78, 1985. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ФЕНОЛА (57) Изобретение касается производства фенола кумольным методом, в част-. ности cro очистки. Цель — повышение качества фенола. Для этого исходный фенол подвергают первичной ректифйкации в 2-х последовательно расположенных колонках на две фракции (при соотношении первой и второй фракций .

Изобретение относится к производству фенола кумольным методом, в частности к получению фенола высокой чистоты

Фенол кумольным методом получают окислением изопропнлбензола до гидроперекиси, концентрированием гидроперекиси и последующим ее разложением на фенол и ацетон в присутствии катализатора — серной кислоты. Исходный изопропилбензол содержит 0,1-0,5Х примесей различных углеводородов, на стадии окисления образуются ацетофенон и диметилфенилкарбинол и на стадии кислотного разложения гидропере»..2

1:(1-4)1 с выделением кубового продукта. При этом 1-ю фракцию. с повышенным содержанием примесей подвергают повторной дистилляции в 3-й колонне с отбором дистиллята, из которого после расслоения отделяют органический слой, содержащий примеси, и выводят его иэ системы, а водный возвращают на орошение 3-й колонны. Кубовый продукт 3-й колонны, содержащий воду и фенол в соотношении (0,152):1, смешивают со 2-й фракцией первичной ректификации и подвергают перегонке в 4-й колонне с выделением дистиллята (смеси фенола и примесей) и возвращением его в 3-ю колонну, а д также кубового остатка — целевого фенола. В этом случае в последнем содержание примесей сокращается в

5 раз (до 0,07X). 1 ил., 1 табл. киси протекают побочные реакции с образованием ряда соединений: ацетальдегида, окиси меэитила, диацетонового 4 спирта, of, -метилстирола, метилбензофуранов, димеров o(-метилстирола, ку милфенолов и других с температурами кипения ниже и выше, чем у- фенола.

Содержание ряда компонентов относительно мало, но они существенно ухудшают качество фенола и обычными ректификационными методами удаляются трудно или вообще не удаляются. К ним относятся окись иезитила, диацетоновый спирт, t6 -метилстирол, метилбензофураны и ряд неидентифицированных

3

17105 соединений. К трудноудаляемым примесям следует отнести также ацетофенон и диметилфенилкарбинол. Фенол, выде-, ляемый из реакционной массы разложения (сырой фенол), может содержать, мас.%:

Ацетон 0,02-0,5

Окись мезитила 0,005-0,3

Диацетоновый спирт 0,002-0,04

Изопропилбензол 0,04-1,0

g,--Иетилстирол 0,3-0,2

Метилбензофуран 0,01-0,003

Ацетофенон 0,02-0,4

Днметилфенилкарбинол 0 01-0,2

Неидентифицированные соединения 0,05-0,1

Сумма примесей 0 45-4,0

Известен ряд методов удаления примесей из сырого фенола с целью повышения его качества. В СССР широкое распространение получил метод отгонки -примесей азеотрорной ректифика цией с водой в сочетании с последую- 25 щей очисткой на катионите и ректификацией с получением фенола высокой степени чистоты. Применяемая технология не обеспечивает достаточной степени отгонки примесей азеотропной . 30 ректификацией с водой, что ограничивает эффективйость удаления примесей катионитной очисткой и снижает срок службы. катйонита.

Известен способ, согласно которому очистка сырого фенола от примесей осуществляется экстрактивной ректификацией с гликолями. Процесс ведут в двухколонной системе с подачей фенола в середину колонны зкстрактивной рек- 40 тификации, а гликоля - в середину верхней части. Сверху отбирается дистиллят, содержащий примеси, присутствующие в исходном сырье, и некоторое количество фенола. Основная часть фе- 45 иола уходит вместе с гликолем кубовым продуктом и поступает в следующую ректификационную колонну для отделения очищенного фенола от экстрагента (гликоля), который:возвращают в пер- 50 вую колонну $1) ..

Промьппленная. реализация этого способа с использованием в качестве экстрагента диэтиленгликоля показала эффективное удаление примесей, выкипающих до. температуры кипения фенола.

Общее содержание примесей в очищенном, феиоле составляет 20-150 млн-< (0,002-0,015X), преимущественно окись I мезитила., метилбензобураны, °

Недостатками данного способа являются высокие энергозатраты, связанные с поддержанием необходимой температуры в кубе колонны регенерации экстрагента, и также потери экстрагента из-за его осмоления в процессе. Так как осмоление гликоля приводит к ухудшению экстрагирующих свойств, то требуется либо обеспечивать перегонку экстрагента под вакуумом, либо заменять свежим.

Наиболее близким к изобретению является способ (2$, согласно которому получают фенол высокой чистоты, в ча-. стности с пониженным содержанием метилбензофуранов, с подачей воды, ра.створителя и фенола в соотношении (0,05-0,8):(0,005-0,1):1 в ректификационную колонну. В качестве растворителя используют предпочтительно ароматические углеводороды (изопропнлбензол и o(†.метилстирол). С верха ректификационной колонны отгоняют дистиллят, содержащий примеси, растворитель и воду, он расслаивается на водный и органический слои. В последний экстрагируются примеси. Этот органический слой выводят и подвергают очистке от фенола. Водную фазу возвращают в колонну в качестве орошения. Кубовым продуктом получают фенол, содержащий сравнительно малое количество примесей, выкипающйх ниже температуры кипения фенола. Суммарное содержание этих примесей составляет не более 40 млн (0.,004X) в том числе метилбензофуранов менее 20млн (0,0026%). Достигается высокая степень очистки фенола от окиси мезитила и метилбензофурана.

В то же время содержание оС -метилстирола остается еще высоким и может потребовать. дополнительной очистки для повышения качества.

Недостатком способа является то, что ацетофенон и диметилфенилкарбинол практически не удаляются, содержание ацетофенона в феноле после очистки возрастает, например, с 2544,5 млн (0,254%) до 2955 млн (0,2955%), а содержание диметилфенилкарбинола снижается лишь со 104 до 63 млн (0,0104-0,0063%). Общее содержание примесей снижается с 3542 до

3070 млн (0,3542-0,307%). Эффектнв5

17 ность способа в значительной мере зависит от соотношения воды .и фенола.

Увеличение этого соотношения вызывает рост энергозатрат, поэтому оно . ограничено сравнительно низкими зна- чениями до 0 8:1. Это ограничивает возможности повышения эффективности очистки фенола при ректификации с водой в режиме азеотропной ректификации.

Цель изобретения — повышение качества фенола.

Цель достигается тем, что исходный фенол подвергают первичной ректификации в двух последовательно располо-! женных колоннах на две фракции при ! соотношении первой и второй фракций

1:(1-4) и на кубовый продукт, при этом первую фракцию с повышенным содержанием примесей подвергают повторной дистилляции в 3-й колонне с от бором дистиллята, который. расслаивают на водный и органический слой, содержащий примеси, его выводят из системы, а водный возвращают на орошение 3-й колонны. При этом кубовый продукт 3-й колонны, содержащий воду и фенол в соотношении (О, 15-2): 1, смешивают с второй фракцией первичной ректификации и подвергают пере-. гонке в 4-й колонне с выделением дистиллята — смеси фенола и примесей, который возвращается в 3-ю колонну, и кубового- остатка — фенола.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

На чертеже приведена технологическая схема. способа.

К = .1 и К = 2 — колонны выделения фракций фенола, К = 3 — колонна ректификации 1-й фракции с водой, К =

= 4. — колонна ректификации и осушки

1-й и 2-й фракций, E = 1 — флорентийский сосуд. Потоки: 1 — фенольный поток — исходное сырье, 2 — фенольная смола, 3 — фракция примесей, 4 - очищенный фенол.

Пример 1. Фенольный поток, полученный кумольным способом разложения, перегоняют в колоннах К-1 и

Ку2 с выделением двух фракций фенола и кубового остатка .(смолы) в количестве 157, 628 и 102 r/ч соответственно, 157 r/÷ первой фракции с содержанием примесей 3,06 и 542 г/ч фенольной воды с содержанием фенола 8,7Х подают в ректификационную колонну К«З непрерывного действия. В верхней части

10541 6 колонны поддерживается темпера гура

98,5ОС, в нижней — 101 С. Сверху отбирают дистиллят и расслаивают в E-1

5 с отделением 15 г/ч углеводородного (верхнего) слоя, содержащего выделенные примеси и фенол, и 162 г/ч водного (нижнего) слоя, которые возвращают в колонну К-3. Снизу колонны вводят

10 522 r/÷ кубового продукта, содержащего 346 г/ч воды и 176 г/ч фенола, .очищенного от примесей {соотношение вода:фенол равно 2:1). Кубовый продукт смешивают с 628 г/ч второй фе1g нольной фракции из колонны К-2 с содержанием примесей 0,087Х и подвергают азеотропной перегонке в ректификационной колонне К-4, сверху колонны

К-4 отбирают дистиллят 380 r/÷, со2Q держащий воду, фенол и примеси. Эту фенольную воду с содержанием фенола

8,9Х. возвращают в колонну К-3. Из куба колонны К-4. выводят 770 г/ч осушенного фенола. Суммарный расход во25 ды на перегонку фенола — 63X на очищаемый фенол. Составы сырья (фенола после отделения смолы) и его фракции, а также состав очищенного фенола в этом и последукпцем примерах приведены

3р в таблице.

Пример 2. Фенольный поток разделяют ректификацией в колоннах

К-1 и К-2 с получением 200 г/ч первой фракции, 200 r/÷ второй фракции фенола и 52 г/ч смолы.

200 г/ч первой фракции фенола, содержащей 1,37 примесей, и 133 r/÷ фенольной воды с содержанием фенола

40 9,77. подают в ректификационную колонну К-3 непрерывного действия. С верха колонны отбирают дистиллят, иэ которого после расслоения отделяют

8 r/÷ углеводородного слоя, состояще45 го из примесей и фенола, а 100 г/ч водного (нижнего) слоя возвращают в колонну К-3. Снизу выводят 225 г/ч кубового продукта, содержащего

29,0 г/ч воды и 196 r/÷ фенола -(соот5р ношение 0,15:1), который смешивают с

200 г/ч второй фенольной фракции из колонны К-2 с содержанием примесей . 0,0667 и подвергают азеотропной перегонке в ректификационной колонне К-4 °

Дистиллят {фенольная вода с содержанием фенола 12,1X) отбирают в количестве 33 r/÷ и полностью возвращают в колонну К-3. С низа колонны К-4 выводят 392 г/ч очищенного фенола. Сум1 110541 марный расход воды на перегонку фенола составляет 33% на сырой фенол.

Пример 3. Фенольный поток разделяют ректификацией в колоннах

К-1 и К-2 с получением 300 r/÷ первой фракции, 700 r/÷ второй фенольной фракции и 130 г/ч смолы.

300 г/ч первой фракции, содержащей

2,09 примесей, и 679 г/ч фенольной воды с содержанием фенола 8,9 подают в ректификационную колонну К-3. С верха колонны после конденсации и расслоения дистиллята отводят .17 г/ч углеводородного слоя, а водный слой в количестве 329 г/ч возвращают в колонну К-3. Кубовый продукт, содержащий 317 r/÷ воды и 316 г/ч фенола (соотношение 1:1),,выводят в количестве 533 г/ч с низа колонны, смешива.ют с 700 r/÷ второй фенольной фракции из К-2, содержащей 0,078 примесей, для азеотропной перегонки в следующей колонне. Дистиллят (фенольная вода с содержанием фенола .9,4 ) в количестве 350 г/ч поступает в колонну

К-3. Из куба колоннь1 выводят 983 г/ч очищенного фенола. Суммарный расход воды на очистку фенола составил 62 . на сырой фенол.

Пример 4. Фенольный поток разделяют ректификацией в колоннах

К-1 и К-2 с получением 300 r/÷ первой фракции, 700 r/÷ второй фракции и

130 r/ч смолы.

300 r/÷ первой фракции, содержащей

2,09% примесей, и 367 r/÷ фенольной воды с содержанием фенола 9,5 . подают в ректификационную колонну. Дистиллят после конденсации расслаивают с отделением 16 г/ч углеводородного слоя и

335 г/ч водного слоя, который возвращают в колонну К-3. Кубовый продукт, содержащий 29 г/ч воды и 287 г/ч фенола (соотношение 0,1:1) выводят в количестве 316 r/÷ с низа колонны, смешивают с 700 г/ч второй фенольной фракции из К-2, содержащей 0,078% примесей, для азеотропной перегонки в колонне К-4., Дистиллят (фенояьная вода с содержанием фенола 9,4 ) в количестве 32 r/÷ поступает в колонну

К-3. Из куба колонны выводят 984 г/ч осушенного фенола. Суммарный расход воды на очистку фенола составляет

33 на фенол.

Пример с использованием воды в количестве, превышающем предлагаемые пределы (при кратности более 2), не приведен по причине неэкономичности варианта. Увеличение кратности вызывает рост энергозатрат на перегонку воды при относительно малом повышении эффективности очистки.

Предлагаемый способ позволяет получить фенол с содержанием примесей не более 0,2, что в 5 раз меньше, чем в прототипе.

Формула изобретения

Способ очистки фенола, полученного кумольным способом, путем ректифи25 кации с водой и выделения примесей в виде дистиллята, о т л и ч а ю— шийся тем, что,.с целью повышения качества целевого продукта, исходный фенол подвергают первичной

30 ректификации в двух последовательно расположенных колоннах на две фракции при соотношении первой и второй фракций 1:(1-4) и на кубовый продукт, при этом первую фракцию с повышенным содержанием примесей подвергают повторной дистилляции в 3-й колонне с отбором дистиллята, который расслаивают на водный и органический слой, содержащий примесй, его выводят из систе40 мы, а водный возвращают на орошение

3-й колонны, при этом кубовый продукт

3-й колонны, содержащий воду и фенол в соотношении (0 15-2):1, смешивают с второй фракцией первичной ректифи45 кации и подвергают перегонке в 4-й колонне с выделением дистиллята— смеси фенола и примесей, который возвращается в 3-й колонну, и кубового остатка — фенола.

Условия процесса, состав сырья и конечных продуктов очистки фенола

Содержание примесей, мас.1

СоотноПоток

Р п/и шение фракций ацетофеион

B9OtlP0 нти- пилбенацетон п>ро- зол ные

О, 14 0>0104 0,004 0,042 0,4305

Пример 1

07 0037 0012 021 20

0,010 0,0211 0,0242 0,6822

1 2: 1 Сь>рье

2 1 фракция

Э II фракция

3,064

О ° 0868

0,025

0,024

0,05 0,03

О, 019

0,0038 0,002 — 0>038

2,2 22,38 0,52 0,61 0,97 34,62

7,25 0,48 0,21

2,0

0,001

Осуне нный фенол

0,01 0,0057 0,0207

0,003

1,301

0,066

0,048

0,03

0>029

0,084 0,83 0,02

0,28

6 0,15:1 I фракция

7 11 фракция

0,033

2,075 20,96

6,95 0,03 0,21

0,52 0>33 0,85 32,23

2,0

0 015 0,0074 0 040

Осушенный фенол

О, 001

98,0

2,098

0,078

0,08

О, 028

0,018

6,033

0,47 (О 1:1 1 фракция

11 11 фракция

0,057

2,33

7,6 0,55 0,25

0,59 1>01 1,09 38,26 2.47

24,7

Осушенный фенол

0,004 0,0057 0,21

0>009

0,001

2 ° 093

0,078

0,08

0,028

0,018

0,033

1>4

0,47

1,3

0,057

14 0,1:1 I фрахцня

2,38!

I фракция

Органическая фаза днстнллята

8>69 О ° 28 0>189 2>56 25>47 0>59 0>069 0>406 38 ° 25

Опушенный фенол

0>001 0>006 0>001 0>0235 0>0005 0>020 0>018 0>07

Соотношение вола:

:фенол в кубе

Органическая фаза дистилляте

Органическая фаза днстиплята

Органическая фаза днстнллята од, 1 на сырье

0,001

Пример 2

0,017 0,009

0,004

О, 004

Пример 3

0>028 0,014

0,003

0,001

Пример 4

0 028 0,14

0,003

>4-метилстирол

0,0005 0,012

1,4 . 1,3 метилбензофураи диметилфенил> клрбннол сумма примесейй