Способ совместного получения фенола, ацетона и альфа- метилстирола

 

Использование: технология совместного получения фенола и ацетона разложением гидроперекиси кумола. Сущность изобретения: получение фенола, ацетона и α-метилстирола ведут кислотным разложением гидроперекиси изопропилбензола в две ступени при температуре 60 - 70^oС на первой ступени и 80 - 100^oС на второй в среде реакционной массы, куда дополнительно вводят изопропилбензол в количестве 18 - 25 мас.%. Разложенную реакционную массу подвергают отмывке от катализатора водой в количестве 15 - 20 об.%. 5 табл.

Изобретение относится к технологии основного органического синтеза, конкретно к получению фенола, ацетона через кумол.

Фенол используют в производстве капролактама, дифенилолпропана фенол-формальдегидных смол, в медицине.

Ацетон широко применяют в качестве растворителя, в производстве дифенилолпропана, а также для синтеза многих органических веществ.

α-метилстирол является мономером в производстве синтетических каучуков, пластмасс.

Промышленный способ совместного получения фенола и ацетона заключается в получении гидроксида изопропилбензола (ГПИПБ) с последующим разложением его в присутствии серной кислоты на фенол и ацетон. a-метилстирол в этом процессе является продуктом побочных реакций, его очищают и выделяют товарным по ГОСТ-19916-74.

Известны способы разложения ГПИПБ в присутствии серной кислоты и воды в количестве 0,4 4,5% при температуре 50 120^oC (1); разложения в присутствии серной кислоты и добавок воды при массовом соотношении гидроперекись изопропилбензола и вода 1 (0,008 0,023) (2); известен способ совместного получения фенола, ацетона и a-метилстирола путем кислотного разложения гидропероксида изопропилбензола в две ступени, на 1-й ступени при температуре 40 70^oС в присутствии добавок аммиака или воды при соотношении кислота аммиак (7,6 - 11,5) 1 или вода кислота (16,7 50) 1 с последующей выдержкой реакционной массы на второй ступени реактора вытеснения при температуре 80 - 100^oC и давлении 0,3 0,5 ати.

В реактор вытеснения дополнительно вводят ацетон в количестве 10 40 мас. на реакционную массу разложения. Выдержку реакционной массы в реакторе вытеснения обычно проводят в течение 5 25 мин.

Недостатками существующих, известных способов разложения ГПИПБ является относительно низкий выход целевых продуктов фенола и a-метилстирола от теоретически возможного, высокое содержание солей, сульфатов, в фенольной смоле из-за низкой эффективности извлечения катализатора, серной кислоты, из реакционной массы. Высокое содержание солей в технологических потоках, в фенольной смоле вызывает забивку оборудования, препятствует использование смолы в качестве котельного топлива, усложняет процесс деструктивной переработки.

Катализатор, серную кислоту, в реакционной массе в существующих процессах нейтрализуют щелочью. Из-за образования стойкой эмульсии при этом отстой реакционной массы от сульфатов натрия малоэффективен. По этой причине происходят частые забивки кипятильников колонн ректификации, оставшиеся в реакционной массе соли концентрируются в фенольной смоле.

Целью изобретения является увеличение выхода фенола и a-метилстирола, полное извлечение из реакционной массы катализатора, солей с получением обессоленной фенольной смолы.

Цель достигается путем проведения кислотного разложения гидропероксида ИПБ в две ступени при температуре 60 70^oC на 1-й ступени и 80 - 100^oC на второй.

Разложение ведут в среде реакционной массы, куда дополнительно вводят изопропилбензол в количестве 18 25 мас. Разложенную реакционную массу подвергают отмывке от катализатора водой, количество воды на отмывку берут 15 20 об.

Разбавление ГПИПБ изопропилбензолом позволяет повысить селективность процесса разложения, увеличить степень превращения ДМФК в a-метилстирол, этим увеличить выход a-МС, увеличить выход фенола.

Наличие разбавителя, введенного изопропилбензола, в реакционной массе в указанных пределах способствует полному извлечению из нее катализатора, серной кислоты, водой и таким образом полному обессоливанию фенольной смолы.

Отличительными признаками способа являются: разложение гидропероксида изопропилбензола ведут в среде реакционной массы, куда дополнительно вводят изопропилбензол в количестве 18 25 мас. разложенную реакционную массу подвергают отмывке водой от катализатора, количество воды на отмывку берут 15 20 об.

Пример 1. В технический гидропероксид изопропилбензола, содержащий 1,8% изопропилбензола, 6,5% диметилфенилкарбинола (ДМФК), 1% ацетофенона, 90,7% гидропероксида изопропилбензола, добавляют 20 мас. изопропилбензола.

В реактор с мешалкой и рубашкой для теплоносителя непрерывно подают приготовленную смесь и водный раствор серной кислоты в количестве 0,5% Разложение ГПИПБ ведут при температуре 65^oC. Полученную реакционную массу выдерживают в течение 6 мин на кипящей водяной бане. Затем в смесь добавляют воду в количестве 15 об. и отмывают взбалтыванием от серной кислоты. После расслаивания в течение 4 ч серная кислота в реакционной массе отсутствует. Состав реакционной массы разложения показан в табл. 1.

Выход фенола от теории 99,7% Выход a-метилстирола 75,9% Содержание сульфатов в смоле отсутствие.

Пример 2 (сравнения). В реактор с мешалкой и рубашкой для теплоносителя непрерывно подают технический гидропероксид изопропилбензола, содержащий 1,9% ИПБ, 1% ацетофенона, 6,2% ДМФК, 90,9% ГПИПБ. В гидропероксид введен ацетон в количестве 17,9 мас. от веса ГПК, вода в соотношении вода кислота 20 1 и водный раствор серной кислоты в количестве 0,5% Разложение ведут при температуре 65^oC на 1-й ступени и на кипящей водяной бане (100^oC) на 2-й ступени. Выдержку на 2-й ступени ведут в течение 7 мин. Затем реакционную массу нейтрализуют водным раствором щелочи и оставляют на расслаивание в течение 4 ч.

Состав полученной реакционной массы показан в табл. 2.

Выход фенола от теории 99,01% Выход a-метилстирола 76% Содержание сульфата натрия в реакционной массе 0,04 мас. в фенольной смоле 0,5 мас.

Пример 3. В технический гидропероксид изопропилбензола, содержащий 1,2% изопропилбензола, 6,9% диметилфенилкарбинола, 1% ацетофенона, 90,9% ГПИПБ вводят 25 мас. изопропилбензола.

В реактор с мешалкой непрерывно подают полученную смесь и раствор серной кислоты в количестве 0,5% Разложение ведут при температуре 60^oC. Полученную реакционную массу выдерживают на кипящей водяной бане в течение 7 мин. Затем в смесь добавляют воду в объеме 20% и отмывают взбалтыванием от серной кислоты. После 4 ч отстаивания серная кислота в реакционной массе отсутствует.

Состав реакционной массы разложения показан в табл. 3.

Выход фенола от теории 99,62% Выход a-метилстирола 72,2% Отмывка реакционной массы от катализатора полная, качественно по BaCl₂ ионы SO^-₄^- после 4 ч отстоя отсутствуют.

Пример 4. В реактор непрерывно подают технический гидропероксид состава: изопропилбензола 20 мас. ацетофенола 1% диметилфенилкарбинола 5,2% гидропероксида ИПБ 73,8% раствор серной кислоты в количестве 0,5 об. Разложение ведут при температуре 65^oC.

Полученную реакционную массу выдерживают в течение 10 мин на кипящей водяной бане. Затем в смесь добавляют воду в количестве 18 об. и отмывают взбалтыванием от серной кислоты.

После 4 ч расслаивания серная кислота в реакционной массе отсутствует. Сульфаты натрия в фенольной смоле 0,005% Состав реакционной массы разложения показан в табл. 4.

Выход фенола от теории 99,56% Выход α-метилстирола 90,8% Результаты опытов разложения ГПИПБ в сравнении с прототипом показаны в табл. 5.

Применение способа разложения гидропероксида изопропилбензола в среде реакционной массы, куда дополнительно вводят изопропилбензол в количестве 18 25 мас. позволяет увеличить выход фенола от теории до 99,7% и a-метилстирола до 90,8% получать фенольную смолу без солей, сульфатов, что значительно упростит применимость ее в качестве котельного топлива и в процессе деструктивной переработки.

Экономический эффект от внедрения способа получения фенола, ацетона и a-метилстирола складывается из дополнительной выработки фенола и a-метилстирола за счет увеличения выхода их, упрощения технологии переработки фенольной смолы, упрощения схемы выделения гидропероксида изопропилбензола.

Источники информации 1. Патент США N 4358618, 1982.

2. А.с. СССР N 1208757, 1985.

Формула изобретения

Способ совместного получения фенола, ацетона и альфа-метилстирола разложением гидропероксида изопропилбензола в две ступени при 60 70^oС на первой ступени и 60 100^oC на второй ступени в присутствии кислотного катализатора с его последующим удалением и перегонкой реакционной массы, отличающийся тем, что в технический гидропероксид добавляют изопропилбензол в количестве 18 25% от общей массы реакционной смеси и продукты разложения промывают водой, взятой в количестве 15 25% от объема реакционной смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2