Способ выделения пара-трет-бутилфенола из реакционной смеси и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам выделения алкилфенолов, в частности, пара-трет-бутилфенола (ПТБФ) из реакционных смесей. Способ заключается в том, что вакуумную ректификацию реакционной смеси алкилирования фенола изобутиленом ведут в двух колоннах с отделением фенола и орто-трет-бутилфенола в обеих колоннах в виде дистиллата и отбором целевого ПТБФ в жидком виде из куба второй колонны. Кроме того, товарный ПТБФ дополнительно выделяют в паровой фазе на уровне тарелок 1-8 второй колонны и из шлемовой линии кипятильника второй колонны по дополнительным трубопроводам, которые соединены с дополнительным конденсатором. Последний соединен трубопроводом слива конденсата ПТБФ с дополнительным сборником. Дополнительный конденсатор установлен на барометрической высоте по отношению к дополнительному сборнику и снабжен газоуравнительной линией, соединяющей конденсатор с корпусом второй колонны на уровне тарелок 20-39. Технический результат - одновременное получение в одном технологическом цикле двух различных товарных продуктов, различающихся по содержанию ПТБФ, а также повышение степени очистки товарного ПТБФ от высококипящих примесей. 2 c.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области органического синтеза, а более конкретно к способам выделения алкилфенолов, в частности, пара-трет-бутилфенола из реакционных смесей.

В органическом синтезе широко известны способы выделения алкилфенолов, в частности, пара-трет- бутилфенола из реакционных смесей, обеспечивающих получение пара- трет-бутилфенола с чистотой 95-99%. Например, известен способ выделения алкилфенолов из кислой реакционной смеси, содержащей фенол, пара-трет-бутилфенол (ПТБФ), орто-трет-бутилфенол (ОТБФ) и 2,4-ди-трет-бутилфенол (2,4ДТБФ) путем трехступенчатой вакуум-ректификации с получением в первой колонне дистиллата-фенола, выводимого из системы, и кубового продукта, содержащего ПТБФ, ОТБФ и 2,4 ДТБФ, который разделяют во второй колонне на дистиллат, содержащий ОТБФ и фенол, выводимый из системы, и кубовый продукт, содержащий ПТБФ, ОТБФ и 2,4 ДТБФ, который разделяют в третьей колонне на кубовый продукт, содержащий ОТБФ и 2,4 ДТБФ, выводимый из системы на разложение, и дистиллат-ПТБФ (патент США N 3422157, н.кл. 260-624, опубл. 14.01.69 г.). Чистота пара-трет-бутилфенола, полученного указанным способом, достигает 95-99%.

Недостатком данного способа является невысокий выход целевых продуктов вследствие их значительного разложения в процессе выделения. Кроме того, наличие трех ректификационных колонн приводит к усложнению технологии и повышению энергозатрат.

Известен также способ выделения алкилфенолов из смеси, содержащей фенол, ПТБФ, ОТБФ и 2,4 ДТБФ, путем многостадийной ректификации, в котором исходную смесь подвергают однократному испарению с последующим разделением полученной смеси в первой колонне ректификации на дистиллат, содержащий фенол, ОТБФ и ПТБФ, выводимый из системы, и кубовый продукт, содержащий ПТБФ и 2,4 ДТБФ, который разделяют во второй колонне на дистиллат-ПТБФ и кубовый продукт-2,4 ДТБФ (авт. св. СССР N 979319, мкл. С 07 С 39/06, С 07 С 37/34, опубл. 07.12.82 г., Бюл. N 45).

Недостатками известного способа являются высокая энергоемкость процесса, связанная с необходимостью испарения ПТБФ, неизбежное попадание ПТБФ в вакуумсоздающее оборудование с последующей его кристаллизацией непосредственно из паровой фазы, ведущей к забивке оборудования, наличие неутилизируемых продуктов, требующих дополнительной переработки или уничтожения. Кроме того, известные способы ориентированы на переработку алкилфенольных смесей с высоким содержанием тяжелых примесей, в том числе катализаторной пыли и кислот, вынесенных из реактора алкилирования. Благодаря внедрению в производство новых катализаторов с повышенной активностью, селективностью и износостойкостью в настоящее время состав реакционной массы отличается относительно невысоким содержанием кислотных примесей и тяжелых продуктов алкилирования. Поэтому получение пара-трет-бутилфенола ведется с использованием упрощенной схемы разделения реакционной массы.

Наиболее близким к предлагаемой группе изобретений (прототипом), реализующим упрощенную схему выделения ПТБФ, является способ производства пара-третичного бутилфенола, описанный в "Технологическом регламенте производства пара-третичного бутилфенола" Закрытого акционерного общества "Новокуйбышевская нефтехимическая компания", 2000 г. Получение ПТБФ ведется с использованием двух ректификационных колонн под вакуумом. Обе колонны снабжены конденсаторами и кипятильниками. В первой колонне происходит отделение в виде дистиллата части фенола, ОТБФ и незначительных количеств ПТБФ. Во второй колонне происходят окончательная отгонка фенола и ОТБФ и выделение товарного ПТБФ в виде кубовой жидкости в сборник. Данный способ является менее энергоемким по сравнению с вышеописанными, кроме того, количество неутилизируемых отходов также уменьшается. Чистота выделяемого пара-трет-бутилфенола составляет 95-99%.

Однако недостатком известного способа является то, что помимо основного вещества в кубовой жидкости присутствуют не только фенол и ОТБФ в незначительных количествах, не оказывающих влияния на потребительские свойства продукта, но и высококипящие примеси: 2,4 ДТБФ и вещества, являющиеся продуктами нежелательных реакций; олигомеризации изобутилена, а также термической и каталитической деструкции компонентов разделяемой смеси в зонах высоких температур в кубовых кипятильниках. Присутствие более высококипящих по сравнению с ПТБФ примесей отрицательно сказывается на основных качественных характеристиках товарного ПТБФ, таких, как концентрация основного вещества, температура кристаллизации, цветность. Наличие указанных примесей часто служит препятствием для использования ПТБФ, полученного данным способом, в фармацевтической промышленности, в производстве различных полимеров и пластификаторов.

Задачей изобретения является повышение степени очистки товарного пара-трет-бутилфенола от высококипящих примесей без применения способов, связанных с выделением ПТБФ в виде верхнего продукта (дистиллата) ректификационной колонны, а также обеспечение одновременного получения из второй колонны двух видов пара-трет-бутилфенола: ПТБФ с чистотой 96,5-97%, предназначенного для производства бутилфенол-формальдегидных смол, и ПТБФ с чистотой 99%, предназначенного для использования в фармацевтической промышленности.

Поставленная задача решается в предлагаемой группе изобретений, включающей способ выделения пара-трет-бутилфенола из реакционной смеси алкилирования фенола изобутиленом и устройство для реализации данного способа.

Предлагаемый способ выделения пара-трет-бутилфенола из реакционной смеси алкилирования фенола изобутиленом, состоящей из фенола, ПТБФ,ОТБФ, 2,4 ДТБФ и тяжелых примесей, включает вакуумную ректификацию в двух колоннах с отделением фенола и ОТБФ в обеих колоннах в виде дистиллата и отбором целевого ПТБФ в жидком виде из куба второй колонны, а также дополнительные отборы ПТБФ в паровой фазе на уровне тарелок 1-8 второй колонны и из шлемовой линии кипятильника второй колонны, после чего указанные паровые потоки конденсируют в дополнительном конденсаторе.

Устройство для осуществления указанного способа включает две вакуумные ректификационные колонны, снабженные кубовыми кипятильниками, при этом вторая колонна снабжена трубопроводом вывода товарного пара-трет-бутилфенола из куба колонны, соединенного со сборником, кроме того, вторая колонна дополнительно снабжена трубопроводами бокового отбора паров ПТБФ на уровне тарелок 1-8 корпуса колонны и отбора паров ПТБФ из шлемовой линии кипятильника второй колонны, указанные трубопроводы соединены с дополнительным конденсатором, последний соединен трубопроводом слива конденсата ПТБФ с дополнительным сборником, причем дополнительный конденсатор установлен на барометрической высоте по отношению к дополнительному сборнику и снабжен газоуравнительной линией, соединяющей дополнительный конденсатор с корпусом второй колонны на уровне тарелок 20-39.

Изобретение иллюстрируется схемой предлагаемого устройства.

На чертеже показаны две ректификационные колонны 1 и 2, снабженные конденсаторами 3 и 4 и кипятильниками 5 и 6. Колонна 2 дополнительно снабжена конденсатором 7, трубопроводом 8 бокового отбора паровой фазы ПТБФ, трубопроводом 9 отбора даровой фазы ПТБФ из шлемовой линии 10 кипятильника 6, газоуравнительной линией 11, соединяющей конденсатор 7 с корпусом колонны 2 на уровне тарелок 20-39. Товарный ПТБФ направляют через трубопровод 14 в сборник 12 и через трубопровод 15 слива конденсата ПТБФ в дополнительный сборник 13. Кубовый продукт из колонны 1 подается в колонну 2 по трубопроводу 16.

Предлагаемый способ выделения пара-трет-бутилфенола реализуется с помощью предлагаемого устройства следующим образом. Разделение реакционной смеси алкилирования фенола изобутиленом, состоящей из фенола, пара-трет-бутилфенола, орто-трет-бутилфенола, 2,4-ди-трет- бутилфенола и тяжелых примесей, осуществляют путем ректификации в двух последовательно работающих вакуумных колоннах 1 и 2. Алкилат подается в колонну 1, где происходит частичная отгонка фенола и ОТБФ из алкилата. Кубовый проект колонны 1 содержит фенол, ПТБФ, ОТБФ, 2,4 ДТБФ, а также тяжелые примеси. Обогрев колонны 1 производится кипятильником 5. Пары фенола из верха колонны 1 поступают в конденсатор 3. Кубовый продукт колонны 1 насосом (не показан) подается по трубопроводу 16 в колонну 2 для выделения в кубе колонны ПТБФ, содержащего тяжелые примеси, путем окончательной отгонки фенола и ОТБФ. Обогрев колонны производится кипятильником 6. Пары фенола с верха колонны 2 поступают в конденсатор 4. Кубовый продукт колонны 2, представляющий собой ПТБФ с чистотой 96,5-97%, по трубопроводу 14 насосом (не показан) подается в сборник 12. Этот пара-трет-бутилфенол соответствует требованиям, предъявляемым к сырью для производства бутилфенол-формальдегидных смол, но не соответствует требованиям, предъявляемым к ПТБФ фармацевтической промышленностью и производством различных полимеров и пластификаторов вследствие содержания высококипящих тяжелых примесей. Для повышения степени очистки товарного пара-трет-бутилфенола от высококипящих примесей, в первую очередь, от 2.4 ДТБФ, цветных и тяжелых смол через трубопровод 8 выводят часть пара-трет-бутилфенола в его паровой фазе из промежуточного сечения отгонной части колонны 2 в районе 1-8 тарелок с последующей конденсацией паров в конденсаторе 7. Однако при боковом отборе возможно повышение содержания в отбираемом продукте фенола и ОТБФ. Для компенсации данного нежелательного эффекта отбор паров ПТБФ из промежуточного сечения колонны по трубопроводу 8 сочетается с отбором паров ПТБФ по трубопроводу 9 из шлемовой линии 10 кипятильника 6. Для отделения только цветных и смолоподобных примесей достаточно вести вывод паров ПТБФ только из шлемовой линии кипятильника. Пары продукта, отводимого по трубопроводу 9, практически не содержат фенола и ОТБФ.

Таким образом, из бокового трубопровода 8 отбираются пары с содержанием основного вещества 99% и примесью фенола и ОТБФ до 1%. Из шлемовой линии по трубопроводу 9 поступают пары с содержанием основного вещества 99% и примесью 2,4 ДТБФ. Наличие фенола и ОТБФ приводит к снижению температуры кристаллизации готового продукта, которая является одним из основных показателей, определяющих качество. Примесь 2,4 ДТБФ не влияет на данный показатель. За счет варьирования количеств паров, поступающих в конденсатор 7 из трубопроводов 8 и 9, можно обеспечить снижение в суммарном потоке как летучих примесей (фенола и ОТБФ), так и тяжелых примесей (2,4 ДТБФ, смол и цветных) до 1% и менее. Коммуникации, по которым отводится паровой поток, могут снабжаться специальными устройствами для улавливания унесенных капель жидкости, содержащих тяжелые примеси. При этом трубопроводы 8 и 9 могут как объединяться в единый трубопровод, отводящий пары ПТБФ в конденсатор 7, так и выполняться раздельными (вариант раздельного подвода паров ПТБФ по трубопроводам 8 и 9 в конденсатор 7 не показан). Создание вакуума в конденсаторе 7, как движущей силы для отсоса паров, обеспечивается без установки дополнительного вакуумного насоса путем сообщения парового пространства конденсатора 7 с объемом ректификационной колонны 2 газоуравнительной линией 11 в одном из сечений концентрационной части колонны на уровне тарелок 20-39. Таким образом решается также и проблема защиты от забивки кристаллами вакуумных коммуникаций. Слив сконденсированного ПТБФ из конденсатора 7 в сборник 13 осуществляется без установки дополнительного насоса за счет того, что конденсатор 7 устанавливают на барометрической высоте по отношению к сборнику 13. Отбор парового потока по трубопроводам 8 и 9 ведется в количестве 5-30% от количества ПТБФ, поступающего в колонну. Пары, отбираемые из шлемовой линии 10 кипятильника 6, имеют состав, близкий к равновесному относительно кубовой жидкости и соответственно содержат меньшие количества высококипящих компонентов и более высокую концентрацию основного вещества (до 99%), что означает повышение потребительских свойств продукта. Этот поток после конденсации представляет собой жидкий ПТБФ, стекающий в дополнительный сборник 13. Одновременно с этим кубовая жидкость колонны 2, представляющая собой ПТБФ с чистотой 96,5-97%, выводится в сборник 12, кристаллизуется и направляется потребителям. Регулируя соотношение количеств отбора ПТБФ в паровой фазе и в жидкой, можно управлять составами этих потоков так, чтобы не снижать качество кубового продукта до нежелательных значений, в то же время учитывая, что различные направления потребления ПТБФ предполагают и различный уровень требований к его качеству.

Предлагаемая группа изобретений позволяет обеспечить одновременное получение в одном технологическом цикле двух различных товарных продуктов, различающихся по содержанию пара-трет-бутилфенола, повысить степень очистки товарного ПТБФ от высококипящих примесей без применения способов, связанных с его выделением в виде дистиллата, а также обеспечить возможность дополнительного уменьшения содержания нежелательных примесей путем смешивания паровых потоков в дополнительном конденсаторе и изменения их количественных соотношений.

Формула изобретения

1. Способ выделения пара-трет-бутилфенола из реакционной смеси алкилирования фенола изобутиленом, состоящей из фенола, пара-трет-бутилфенола, орто-трет-бутилфенола, 2,4-ди-трет-бутилфенола и тяжелых примесей, включающий вакуумную ректификацию в двух колоннах с отделением фенола и орто-трет-бутилфенола в обеих колоннах в виде дистиллата и отбором целевого пара-трет-бутилфенола в жидком виде из куба второй колонны, отличающийся тем, что пара-трет-бутилфенол дополнительно выделяют в паровой фазе на уровне тарелок 1-8 второй колонны и из шлемовой линии кипятильника второй колонны, после указанные паровые потоки конденсируют в дополнительном конденсаторе.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее две вакуумные ректификационные колонны, снабженные кубовыми кипятильниками, в котором вторая колонна снабжена трубопроводом вывода товарного пара-трет-бутилфенола из куба колонны, соединенным со сборником, отличающееся тем, что вторая колонна дополнительно снабжена трубопроводами бокового отбора паров пара-трет-бутилфенола на уровне тарелок 1-8 корпуса колонны и отбора паров пара-трет-бутилфенола из шлемовой линии кипятильника второй колонны, указанные трубопроводы соединены с дополнительным конденсатором, последний соединен трубопроводом слива конденсата пара-трет-бутилфенола с дополнительным сборником, причем дополнительный конденсатор установлен на барометрической высоте по отношению к дополнительному сборнику и снабжен газоуравнительной линией, соединяющей конденсатор с корпусом второй колонны на уровне тарелок 20-39.

РИСУНКИ

Рисунок 1