Способ получения фенола и ацетона путем катализируемого кислотой расщепления кумилгидропероксида с последующей термической обработкой и реактор для осуществления способа
Изобретение относится к способу получения фенола и ацетона путем катализируемого кислотой расщепления кумилгидропероксида. Способ предусматривает предварительный нагрев реакционной смеси до температуры выше 100°С, далее для термической обработки продукта используется теплота экзотермической реакции, в основном реакции расщепления кумилгидропероксида, который присутствует в концентрации от 5 до 10 мас.%. Предпочтительно остаточное содержание дикумилгидроксида в термически обработанном продукте составляет 0,01-0,05 мас.%. Стадии расщепления кумилгидропероксида и последующей термообработки могут проводиться в одном реакторе, имеющем две зоны, из которых одна снабжена устройством для отвода тепла, а другая зона имеет характеристику проточной трубы. Реактор оборудован устройством для рециркуляции части продукта из зоны термообработки в линию подачи продукта на разложение. Процесс может проводиться периодически или непрерывно. Технический результат - улучшение энергетических показателей процесса за счет оптимального расхода тепловой энергии при поддержании высокой селективности процесса разложения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к улучшенному способу селективной, энергосберегающей последующей термической обработки продукта расщепления от катализируемого кислотой расщепления кумилгидропероксида (КГП) в фенол и ацетон.
Способ катализируемого кислотой расщепления кумилгидропероксида в фенол и ацетон уже давно имеет особое промышленное значение. При таком получении фенола из кумола по методу Хока на первой стадии реакции, при так называемом окислении, кумол окисляется в кумилгидропероксид (КГП), и КГП затем при перегонке в вакууме, так называемом концентрировании, концентрируется до 65-90 мас.%. На второй стадии реакции, при так называемом расщеплении, КГП при воздействии кислоты, чаще всего серной кислоты, расщепляется в фенол и ацетон. При этом уже образовавшийся при окислении диметилфенилкарбинол (ДМФК) в равновесной реакции частично расщепляется в α-метилстирол (α-МС) и воду, другая часть ДМФК реагирует с КГП с образованием дикумилпероксида (ДКП), остаток находится в так называемом продукте расщепления. После нейтрализации продукта расщепления эту смесь продуктов обрабатывают путем перегонки.
Часть α-МС образует при расщеплении высококипящие соединения (димеры, кумилфенолы), которые при перегонке отделяются в виде остатка. Оставшийся еще после нейтрализации α-МС при дистилляции превращается в кумол и возвращается на окисление. Непревращенный при расщеплении ДМФК остается как высококипящий в остатке, частично он далее превращается в горячих фенольных колоннах в α-МС, из которого снова образуются высококипящие побочные компоненты. ДКП при подобных температурах расщепления (от 50°С до 70°С) устойчив. Он подвергается термическому разложению в горячих фенольных колоннах, причем согласно наблюдениям прежде всего образуются о-крезолы. Под влиянием кислоты ДКП может при температурах выше 80°С, напротив, расщепляться в фенол, ацетон и α-МС. Отсюда становится ясно, что оставшийся непосредственно после расщепления ДМФК и образующийся при расщеплении ДКП полностью подвергаются превращению при целенаправленном повышении температуры под влиянием кислоты, применяемой в качестве катализатора при расщеплении. Вследствие этого ДМФК почти полностью превращается в α-МС и ДКП полностью превращается в фенол, ацетон и также в α-МС.
Подобная последующая термическая обработка продукта расщепления уже описывалась в патенте США №2757209, причем применялись температуры выше 100°С, в особенности от 110°С до 120°С. Целью такой последующей термической обработки была полная дегидратизация ДМФК в α-МС. В патенте США №4358618 описывается в сравнении с этим последующая термическая обработка, имеющая целью полностью перевести образующийся при расщеплении ДКП в фенол, ацетон и α-МС, при этом применяют температуры от 120°С до 150°С. В патенте США №5254751 описывается последующая термическая обработка с такой же целевой установкой, что и в патенте США №4358618, причем в этом случае применяют температуры от 80°С до 110°С. В заявке на патент ФРГ 19755026 проводят, наконец, последующую обработку при температурах выше 150°С. Таким образом, в ранних описаниях имеются заметно ощутимые различия, касающиеся оптимальных областей температур для последующей термической обработки продукта расщепления при получении фенола.
Во всех этих ранее описанных способах продукт расщепления для последующей термической обработки сначала нагревают в теплообменниках паром и после достаточного времени для протекания реакции в теплообменниках снова охлаждают водой. Всегда в зависимости от выбранной температуры для последующей термической обработки удельный расход пара составляет поэтому около 0,2 тонны пара на тонну фенола.
Авторами было твердо установлено, что обычно при температурах выше 100°С, прежде всего при температурах выше 120°С, происходит усиленное отложение высококипящих побочных продуктов в теплообменниках (загрязнение) при последующей термической обработке, связанное с заметно ощутимым снижением теплообмена. В особенности, в аппаратах для подогревания продукта паром это происходит на горячих поверхностях теплообменника со стороны контакта с продуктом с образованием органических отложений, таким образом, эти аппараты должны очищаться через относительно короткие промежутки времени в несколько недель. С возрастающей температурой такое загрязнение увеличивается.
В связи с этим ставится задача разработать способ последующей термической обработки продукта расщепления от расщепления кумилгидропероксида, который помимо более высокой селективности отличается низкими энергозатратами, а также высокой способностью предотвращения загрязнения.
Неожиданно было найдено, что при способе последующей термической обработки продукта расщепления от катализируемого кислотой расщепления кумилгидропероксида в фенол и ацетон, причем подвергающийся термической обработке продукт расщепления нагревают в реакторе, отличающемся тем, что для нагревания подвергающегося термической обработке продукта расщепления в реакторе используется теплота, по меньшей мере, одной протекающей в этом реакторе экзотермической реакции, достигается высокая селективность последующей обработки при одновременном понижении энергетических затрат, а также более высокая продолжительность службы теплообменников благодаря предотвращению загрязнения.
Объектом настоящего изобретения является поэтому способ по пункту 1 для последующей термической обработки продукта расщепления от катализируемого кислотой расщепления кумилгидропероксида в фенол и ацетон, причем подвергающийся термической обработке продукт расщепления нагревают в реакторе, способ, отличающийся тем, что для нагревания подвергающегося термической обработке продукта расщепления в реакторе используется теплота реакции, по меньшей мере, одной протекающей в этом реакторе экзотермической реакции.
Также объектом настоящего изобретения является реактор по пункту 14 для получения фенола и ацетона путем катализируемого кислотой расщепления кумилгидропероксида, который отличается тем, что он, как минимум, имеет две зоны, из которых, по меньшей мере, одна зона оснащается устройством для отведения тепла и, по меньшей мере, одна другая зона имеет характеристику проточной трубы.
Устройство по изобретению имеет то преимущество, что собственно расщепление КГП и последующая термическая обработка могут быть проведены объединенно в одном реакторе.
Способ по изобретению имеет то преимущество, что в противоположность традиционному способу для нагревания подвергающегося последующей термической обработке продукта расщепления требуется существенно меньше пара. При достаточно большом количестве свободной образующейся теплоты реакции при последующей термической обработке продукта расщепления можно полностью отказаться от использования пара для нагревания продукта расщепления. В противоположность способам или приспособлениям, в которых используется пар или другие подходящие теплоносители, постоянно применяющиеся для нагревания продукта расщепления, эффект загрязнения при использовании способа по изобретению для обработки продукта расщепления наблюдается в существенно меньшем объеме или вообще не наблюдается.
Далее описывается способ согласно изобретению на примере последующей обработки образовавшегося при расщеплении КГП в фенол и ацетон продукта расщепления, но способ согласно изобретению не должен ограничиваться этим вариантом осуществления изобретения.
Способ по изобретению для последующей термической обработки продукта расщепления, который образуется при катализируемом кислотой расщеплении кумилгидропероксида в фенол и ацетон, имеет целью уменьшить долю диметилфенилкарбинола (ДМФК) и дикумилпероксида (ДКП) в продукте расщепления, так как эти соединения при последующей переработке продукта расщепления, когда проводится в несколько ступеней перегонка при нормальном давлении для разделения веществ, далее реагируют с другими соединениями или сами с собой с образованием высококипящих смолоподобных соединений. Эти высококипящие соединения могут мешать на дальнейших стадиях способа переработки продукта расщепления. Из-за образования высококипящего продукта заметно снижается, кроме того, общий выход в способе синтеза фенола по Хоку.
Посредством термической обработки по изобретению или последующей обработки продукта расщепления расщепляются содержащийся в нем ДМФК в α-метилстирол (α-МС) и воду и также имеющийся ДКП в фенол, α-МС и ацетон. Образующийся при этих реакциях α-МС при дальнейшей переработке продукта расщепления отделяется от него и гидрируется в кумол, который может быть возвращен назад в качестве исходного сырья в общий процесс получения фенола. Таким образом, уменьшаются потери выхода, связанные с образованием побочных продуктов.
Для проведения вышеуказанных реакций продукт расщепления должен быть нагрет до определенной температуры. Было найдено, что при температурах выше 110°С также при еще неполном превращении в ДКП превращение ДМФК в α-МС и воду уже является полным. Таким образом, для установления оптимальных условий при проведении операции выше 110°С нужно только дополнительно контролировать остаточное содержание ДКП после последующей термической обработки. Предпочтительно остаточное содержание ДКП составляет в полученном по изобретению после последующей термической обработки продукте расщепления от 0,01 до 0,05 мас.%, преимущественно от 0,01 до 0,02 мас.%. Более высокие значения приводят к ухудшению селективности всего процесса, как раз из-за этих потерь ДКП, которые, сверх того, могут привести к более высокому содержанию о-крезола в очищенном феноле, низкие значения менее 0,01 мас.% приводят к высокому образованию высококипящих побочных продуктов из α-МС при последующей термической обработке. Остаточное содержание ДКП определяется аналитически обычным способом.
На основании вышеуказанного подвергающийся последующей термической обработке продукт расщепления нагревают до температуры выше 100°С, предпочтительно выше 115°С. Эта последующая термическая обработка называется термообработкой.
Для последующей обработки продукта расщепления его передают в реактор, предпочтительно в трубчатый реактор, и нагревают. Согласно изобретению нагревание смеси продукта расщепления происходит путем использования теплоты реакции, образующейся при протекании в продукте расщепления, как минимум, одной экзотермической реакции. Согласно изобретению одной из экзотермических реакций является катализируемое кислотой расщепление КГП. Так как нагревание продукта расщепления непосредственно происходит при использовании теплоты экзотермической реакции, можно полностью отказаться при известных условиях от непрямой теплопередачи посредством теплоносителей для нагревания продукта расщепления.
Также благодаря расщеплению ДМФК в α-МС и воду, прежде всего, также благодаря расщеплению ДКП в фенол, ацетон и α-МС, так как речь также идет об экзотермических реакциях, тоже выделяется свободная теплота реакции, которая отвечает за определенное повышение температуры в продукте расщепления. Эта температурная разница находится, в зависимости от начального содержания ДМФК и ДКП, обычно между 10 и 20°С. Типичными концентрациями ДМФК являются концентрации от 0,5 до 2 мас.%. Типичные концентрации ДКП лежат в области от 2 до 6 мас.%. Способ по изобретению не должен, однако, быть ограничен приведенными концентрациями ДКП или ДМФК.
Ожидающееся свободное количество тепла благодаря этим вышеназванным экзотермическим реакциям должно учитываться при расчете требуемой начальной концентрации КГП в продукте расщепления перед последующей термической обработкой, которая необходима для нагревания продукта расщепления до желаемой температуры.
Отправной точкой для расчета необходимой начальной концентрации КГП может служить эмпирическая формула, что расщепление 1 мас.%-го раствора КГП высвобождает примерно столько тепла, которое необходимо для повышения температуры раствора примерно на 6,8°С-7,0°С. В случае 6 мас.%-го раствора КГП также при расщеплении общего количества КГП нагревание произошло бы на 40,8-42°С. Эмпирическая формула имеет силу для обычно используемых при расщеплении КГП растворов. Эти растворы обычно содержат, как минимум, кумол, фенол и ацетон, но только незначительные количества (от 0 до 15 мас.%) воды. По причине более высокой теплоемкости воды расщепление КГП в растворе или дисперсии, где содержится 99 мас.% воды и 1 мас.% КГП, повысило бы температуру этого раствора только на 3,5°С. Для смесей продуктов расщепления, которые имеют обычно более высокое содержание воды, коэффициент нагрева должен быть поэтому определен заново. Это определение может быть проведено в простых предварительных опытах известным специалисту методом.
Согласно изобретению для выработки тепла необходимо дополнительно добавить КГП дополнительно в продукт расщепления, если КГП в смеси продуктов расщепления находится еще в недостаточном количестве.
Предпочтительно для расщепления КГП используется серная кислота в качестве катализатора. Преимущественно смесь продуктов расщепления имеет концентрацию серной кислоты от 50 до 1000 мас. частей на миллион (м.ч/млн). Может быть полезным изменение кислотности, то есть силы кислоты, продукта расщепления перед термической обработкой. Сила кислоты зависит от концентрации кислоты и концентрации воды в расщепляемой смеси. Чем выше содержание воды в расщепляемой смеси, тем больше кислоты должно быть дозированно добавлено к этой расщепляемой смеси, чтобы достичь такой же кислотности, причем концентрация воды при расчете силы кислоты возводится в квадрат. Так, например, сила кислоты раствора расщепляемой смеси, который содержит 200 м.ч/млн серной кислоты и 2 мас.% воды, составляет только одну шестнадцатую силы кислоты раствора расщепляемой смеси, содержащего 200 м.ч/млн серной кислоты и 0,5 мас.% воды.
Идеальная сила кислоты и соответственно совершенный состав расщепляемой смеси в отношении концентрации кислоты и концентрации воды может быть определен в простых предварительных опытах. В случае расщепляемых смесей, которые имеют концентрацию воды до 6 мас.%, особенно подходящей оказывается концентрация серной кислоты в расщепляемой смеси от 100 до 500 м.ч/млн. Для повышения силы кислоты обычно потом дозированно прибавляют еще серной кислоты. Для понижения силы кислоты можно к продукту расщепления добавлять основание, как, например, щелочной раствор фенолята, аммиак, или раствор едкого натра, или воду. Предпочтительно к продукту расщепления прибавляют воду.
В особо предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению подвергающийся термической обработке продукт расщепления имеет концентрацию КГП, которая в комбинации с концентрациями других соединений, которые реагируют с выделением тепла, обеспечивает при реакции расщепления высвобождение именно такого количества тепла, которое нагреет смесь продуктов расщепления до желаемой температуры для последующей термической обработки.
При этом варианте осуществления способа по изобретению к расщепляемой смеси перед расщеплением прибавляют столько КГП, что концентрация КГП становится больше, чем концентрация, которая была бы необходима для нагревания или для последующей термической обработки смеси продуктов расщепления. Эту предназначающуюся для расщепления смесь подвергают расщеплению обычным способом, причем расщепляемую смесь выдерживают при охлаждении в диапазоне температур от 40°С до 85°С, предпочтительно от 45°С до 75°С. Только, когда продукт расщепления имеет желаемую концентрацию КГП и, таким образом, смесь продуктов расщепления с помощью, как минимум, одной протекающей экзотермической реакции может быть нагрета до желаемой температуры, периодически отключают охлаждение, соответственно, смесь продуктов расщепления в непрерывном режиме передается в реактор или в реакторную зону для последующей термической обработки, в которой не происходит никакого охлаждения. Необходимое время обработки и вместе с этим концентрация КГП могут быть определены с помощью несложных предварительных опытов.
Может быть полезным осуществлять способ по изобретению в особенно подходящем для этого способа реакторе, как, например, описанном ниже. Особенно полезным может быть проведение расщепления КГП и последующей термической обработки продукта расщепления в одном реакторе. Но равным образом возможно осуществлять способ согласно изобретению в устройстве, которое описывается в соответствии с уровнем техники для проведения расщепления и последующей термической обработки.
В другом особенно предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению к продукту расщепления, который имеет недостаточную концентрацию КГП, дополнительно дозированно добавляют КГП для достаточного нагревания продукта расщепления для последующей термической обработки.
Преимущественно КГП дозированно добавляют в виде концентрата, который содержит от 65 до 90 мас.% КГП. Дозирование проводят предпочтительно так, чтобы достигнуть достаточное смешивание прибавленного КГП с продуктом расщепления. Это может быть обеспечено известным специалисту способом, например, с помощью встроенных устройств, как, например, статический смеситель, которые делают возможным полное смешивание. Преимущественно дозированное прибавление КГП осуществляется со стороны всасывания насоса, который перекачивает предназначающийся для обработки продукт расщепления в трубчатый реактор. Также этим способом обеспечивается достижение полного смешивания продукта расщепления с дозированно добавляемым КГП. Достаточное смешение КГП с подвергающимся термической обработке продуктом расщепления необходимо, чтобы избежать местного перегрева продукта расщепления при термообработке.
Необходимая концентрация КГП в продукте расщепления при обоих вариантах осуществления способа согласно изобретению составляет в зависимости от начальной температуры продукта расщепления и от исходной концентрации ДКП от 5 до 10 мас.%. Для расчета необходимой концентрации КГП можно привлечь вышеназванную эмпирическую формулу. Так, например, при начальной температуре продукта расщепления 40°С и содержании ДКП 4 мас.% необходимая концентрация КГП составляет перед началом последующей термической обработки примерно 8,5 мас.%, чтобы достигнуть конечной температуры в 115°С. Время подогрева до 100°С составляет при этом обычно менее 30 секунд. При последующей собственно термообработке температура смеси за время пребывания в реакторе поднимается до примерно 115°С. Время пребывания смеси продуктов расщепления в реакторе, где в это время происходит обработка, зависит от силы кислоты. В зависимости от силы кислоты время пребывания обычно составляет от 30 до 300 секунд.
После термической обработки продукта расщепления в реакторе обработанный продукт расщепления может быть оставлен в холодильнике до достижения конечной температуры обычно от 40°С до 70°С. Обработанный согласно изобретению продукт расщепления направляют на дальнейшую обработку или переработку. Обычно термически обработанный продукт расщепления перерабатывают так, что ацетон и фенол отделяют при перегонке друг от друга и от других соединений, имеющихся в термически обработанном продукте расщепления. Переработка этих потоков продуктов расщепления известна специалисту.
При всех вариантах осуществления способа по изобретению может быть выгодным добавление воды к продукту расщепления перед термической обработкой. Особенно предпочтительно прибавлять к продукту расщепления перед термической обработкой столько воды, чтобы концентрация воды в продукте расщепления составляла от 0,5 до 3,0 мас.%, предпочтительно от 1,5 до 2 мас.% и в высшей степени предпочтительно 1,8 мас.%.
Термически обработанный согласно изобретению продукт расщепления имеет концентрацию ДКП от 0,01 до 0,05, предпочтительно от 0,01 до 0,02 мас.%, и концентрацию ДМФК от 0,05 до 0,2 мас.%. В термически обработанном продукте расщепления КГП больше не обнаруживается.
Способ по изобретению может использоваться при всех способах, в которых расщепляются алкиларилгидропероксиды. Алкиларилгидропероксидами могут быть, например, кумилгидропероксид, втор-бутилбензолгидропероксид, но также и замещенные алкилбензолгидропероксиды или алкилгидропероксиды других ароматических соединений, как, например, нафталин. Предпочтительно способ по изобретению применяется при последующей обработке продукта расщепления от расщепления алкиларилгидропероксидов, при котором расщепление является экзотермической реакцией. Также возможно использовать способ согласно изобретению для последующей обработки продукта расщепления, который получают при расщеплении более чем одного алкиларилгидропероксида. В этом случае, по меньшей мере, одна из реакций расщепления должна быть экзотермической реакцией. В высшей степени предпочтительно используется способ по изобретению для последующей обработки продукта расщепления, образующегося при катализируемом кислотой расщеплении КГП в фенол и ацетон, или для расщепления КГП в комбинации с последующей термической обработкой продукта расщепления.
Способ согласно изобретению может осуществляться непрерывно или периодически. Преимущественно способ по изобретению осуществляется непрерывно.
Способ согласно изобретению может быть применен как для последующей обработки продукта расщепления, который образуется при расщеплении в гетерогенной фазе, так и для последующей обработки продукта расщепления, который образуется при расщеплении в гомогенной фазе.
Может быть полезным осуществление способа согласно изобретению в особенно подходящем для этого способа реакторе. При этом катализируемое кислотой расщепление КГП и последующая термическая обработка продукта расщепления проводятся в одном реакторе. Также, однако, возможно осуществлять способ согласно изобретению в существующих установках для расщепления КГП, которые располагают, по меньшей мере, одним реактором для расщепления и, по меньшей мере, еще другим реактором для последующей термической обработки продукта расщепления, как, например, представленные на фиг.1 и фиг.2.
Предпочтительно применяется реактор согласно изобретению для получения фенола и ацетона путем катализируемого кислотой расщеплении кумилгидропероксида, отличающийся тем, что он имеет, по меньшей мере, две зоны, из которых, как минимум, одна зона оснащена устройством для отвода тепла и, как минимум, одна другая зона имеет характеристику проточной трубы.
В случае такого реактора по изобретению соединяют реактор для расщепления и необходимый для последующей термической обработки реактор. Это достигается тем, что применяется реактор, в котором может быть установлен температурный профиль. Предпочтительно такой реактор согласно изобретению имеет температурный профиль такого типа, что в зоне объединенного реактора, в которой должно происходить расщепление, может быть установлена температура, которая предпочтительно применяется для расщепления КГП, как, например, температура от 40°С до 85°С. Это может быть, к примеру, достигнуто таким образом, что в, как минимум, одной зоне реактора имеются устройства для переноса тепла, как, например, теплообменник, с помощью которых подвергающаяся расщеплению смесь может содержаться при желаемой температуре, предпочтительно за счет отведения теплоты реакции. Возможным вариантом осуществления изобретения является, например, последовательное соединение нескольких теплообменников. В этой зоне происходит предпочтительно расщепление КГП. Далее в таком реакторе по изобретению имеется, по меньшей мере, одна зона, в которой должна происходить последующая термическая обработка, эта зона имеет предпочтительно характеристику проточной трубы. Эта зона объединенного реактора преимущественно не имеет никакого устройства для нагревания подвергающегося обработке продукта расщепления. Может быть полезным, когда эта зона реактора имеет устройство для охлаждения подвергающейся обработке смеси продуктов расщепления. При достаточно осмотрительном методе осуществления способа по изобретению можно, однако, также отказаться от такого охлаждения.
В зависимости от варианта осуществления способа по изобретению может быть полезным снабдить реактор согласно изобретению для расщепления КГП и последующей обработки образующегося при расщеплении продукта расщепления, как минимум, одним, предпочтительно, по меньшей мере, двумя устройствами для дозирования, с помощью которых возможно дозированно прибавлять воду и/или КГП, или содержащую КГП смесь, в зону реактора согласно изобретению, в которой должна происходить последующая термическая обработка продукта расщепления. Возможный вариант осуществления такого реактора согласно изобретению представлен, например, на фиг.3.
Зона последующей термической обработки в объединенном реакторе предпочтительно выполнена так, что соблюдаются указанные в способе согласно изобретению параметры, как, например, температура, время нагрева и время обработки.
Может быть полезным, когда в объединенном реакторе согласно изобретению, по меньшей мере, обеспечивается возможность возвращения назад в реактор, как минимум, части полученного в результате расщепления продукта и/или, как минимум, части продукта расщепления после обработки. Рециркуляция может происходить так, что часть продукта расщепления перед входом в зону реактора, в которой происходит последующая обработка, может быть отведена и возвращена к впуску в реактор. Рециркуляция может, однако, проходить также и так, что часть подвергнутой последующей термической обработке смеси продуктов расщепления может быть возвращена к впуску в реактор или в зону реактора, в которой происходит последующая термическая обработка продукта расщепления. Также может быть полезным предусматривать комбинацию названных рециркуляций.
Способ по изобретению или устройство по изобретению описывается, например, в схемах на фиг.1-3, однако способ или устройство не должны ограничиваться этими вариантами осуществления изобретения.
На фиг.1 схематически представлен способ расщепления КГП. Через трубопровод а смесь, содержащая предназначающийся для расщепления КГП, подается в первый реактор, реактор для расщепления. В случае реактора для расщепления Р1 речь не идет только об одном реакторе, который, например, может быть выполнен как трубчатый реактор с рециркуляцией или как аппарат с обратным смешением, реактором для расщеплением могут обозначаться также несколько последовательно соединенных реакторов. Выходящий из реактора для расщепления продукт расщепления в случае трубчатого реактора, по меньшей мере, частично через трубопровод в возвращается назад в цикл в реактор для расщепления. Через трубопровод б часть смеси продуктов расщепления подается во второй реактор Р2, в котором происходит последующая термическая обработка. Перед реактором Р2 можно через два трубопровода дополнительно подавать в смесь продуктов расщепления кумилгидропероксид (КГП) и/ или воду (Н2О). Через трубопровод г смесь продуктов расщепления после термической обработки покидает реактор Р2 и может быть направлена на переработку.
На фиг.2 также схематически представлено расщепление КГП. Через трубопровод а1 смесь, которая содержит подвергающийся расщеплению КГП, подается в первый реактор, реактор для расщепления РР, в данном случае речь идет о реакторе с обратным смешением. Через трубопровод д1 можно дозированно добавлять в реактор для расщепления катализатор, необходимый для катализируемого кислотой расщепления, например серную кислоту. Выходящий из реактора для расщепления продукт расщепления подается через трубопровод б во второй реактор Р2, в котором происходит последующая термическая обработка. Перед реактором Р2 могут быть дополнительно поданы в смесь продуктов расщепления через два трубопровода кумилгидропероксид (КГП) и/или вода (Н2О). Через трубопровод г, в котором предусматривается теплообменник Т, с помощью которого смесь продуктов расщепления после обработки может охлаждаться, смесь продуктов расщепления после термообработки покидает реактор Р2 и может быть подвергнута переработке.
На фиг.3 схематически представлено расщепление КГП в реакторе по изобретению. Через трубопровод а смесь, содержащая подвергающийся расщеплению КГП, подается в реактор Р1+2, являющийся объединенным реактором для расщепления и последующей обработки. Что касается этого реактора Р1+2, то речь идет преимущественно о трубчатом реакторе. Часть реактора Р1+2 с помощью охлаждения может находиться при желаемой температуре, благодаря тому, что по линии хд хладагент, например вода, поступает в охлаждающую рубашку. Хладагент покидает реактор по линии ха.
В конце снабженной охлаждением секции реактора или в начале не снабженной охлаждением секции реактора может быть предусмотрен подвод для воды (Н2О) и/или подвод для концентрата кумилгидропероксида (КГП). В секции реактора, где нет охлаждения, происходит последующая термическая обработка продукта расщепления, который с помощью высвобождающегося при расщеплении КГП тепла нагревается до желаемой температуры. Выходящая из реактора, подвергшаяся последующей термической обработке смесь продуктов расщепления может быть охлаждена в теплообменнике и направлена через трубопровод г на переработку.
Для реактора по изобретению может быть предусмотрена одна или несколько возможностей для рециркуляции, как минимум, части подвергшегося последующей обработке продукта расщепления и/ или, как минимум, части продукта расщепления. Эти возможности представлены на фиг.3 пунктирными линиями. Так, через трубопровод в может быть, по меньшей мере, часть продукта расщепления возвращена назад в реактор или в трубопровод а, ведущий к реактору. Через трубопровод е, подвергнутый последующей обработке и охлажденный в теплообменнике Т, продукт расщепления также может быть возвращен в реактор или в трубопровод а, ведущий к реактору.
Пример 1
Продукт расщепления, содержащий 40 мас.% фенола, 4,0 мас.% ДКП, 7,8 мас.% КГП и 0,8 мас.% ДМФК, нагревали от 50°С и концентрации серной кислоты в 200 м.ч/млн путем расщепления КГП и ДКП в течение 30 сек до температуры 105°С. При времени обработки в 120 сек в реакторе осуществлялось расщепление ДКП и ДМФК при температуре от 105°С до 120°С. Подвергнутую такой последующей обработке смесь продуктов расщепления опять быстро охлаждали в теплообменнике до температуры 45°С. Остаточное содержание ДКП термически обработанного продукта расщепления составляло около 0,02 мас.%.
Пример 2
К смеси продуктов расщепления, содержащей 40 мас.% фенола, 3,0 мас.% ДКП, 0,8 мас.% ДМФК, а также 2 мас.% КГП и имеющей температуру 60°С, дозированно добавляли столько 67%-го раствора КГП и столько воды, чтобы смесь продуктов расщепления содержала 5,8 мас.% КГП и 1,8 мас.% воды. Концентрация кислоты составляла 500 м.ч/млн. Дозирование раствора КГП и воды осуществляли с всасывающей стороны подающего насоса, который транспортировал подвергающийся обработке продукт расщепления через реактор. Путем прибавления КГП повышалась благодаря экзотермическому расщеплению КГП температура смеси продуктов расщепления до температуры 100°С. При этой температуре происходило расщепление ДКП и ДМФК, причем в смеси продуктов расщепления устанавливалась температура до 112°С при времени обработки 230 сек.
Подвергшуюся такой последующей обработке смесь продуктов расщепления быстро опять охлаждали в теплообменнике до температуры 45°С. Остаточное содержание ДКП в термически обработанном продукте расщепления составляло около 0,01 мас.%.
1. Способ получения фенола и ацетона путем катализируемого кислотой расщепления кумилгидропероксида с последующей термической обработкой продукта расщепления нагреванием в реакторе, отличающийся тем, что для нагревания подвергающегося термической обработке продукта расщепления в реакторе используется теплота реакции, как минимум, одной протекающей в этом реакторе экзотермической реакции, одной из которых является расщепление кумилгидропероксида, причем подвергающийся термической обработке продукт расщепления нагревают до температуры выше 100°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подвергающийся последующей термической обработке продукт расщепления перед последующей термической обработкой имеет концентрацию кумилгидропероксида от 5 до 10 мас.%.
3. Способ по, как минимум, одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что к подвергающемуся последующей термической обработке продукту расщепления дозированно добавляют кумилгидропероксид.
4. Способ по, как минимум, одному из пп.1 и 3, отличающийся тем, что к подвергающемуся последующей термической обработке продукту расщепления дозированно добавляют воду.
5. Способ по, как минимум, одному из пп.1-4, отличающийся тем, что подвергающийся последующей термической обработке продукт расщепления нагревают до температуры выше 115°С.
6. Способ по, как минимум, одному из пп.1-5, отличающийся тем, что остаточное содержание дикумилпероксида в термически обработанном продукте расщепления составляет от 0,01 до 0,05 мас.%.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что остаточное содержание дикумилпероксида в термически обработанном продукте составляет от 0,01 до 0,02 мас.%.
8. Способ по, как минимум, одному из пп.1-7, отличающийся тем, что катализируемое кислотой расщепление кумилгидропероксида и последующую термическую обработку продукта расщепления проводят в одном реакторе, имеющем, по меньшей мере, две зоны, из которых, как минимум, одна зона снабжена устройством для отвода тепла и, как минимум, одна другая зона имеет характеристику проточной трубы.
9. Способ по, как минимум, одному из пп.1-8, отличающийся тем, что катализируемое кислотой расщепление кумилгидропероксида и последующую термическую обработку продукта расщепления проводят объединенно в одном реакторе, имеющем, по меньшей мере, две зоны обработки, из которых, как минимум, одна зона снабжена устройством для отвода тепла и, как минимум, одна другая зона имеет характеристику проточной трубы, причем в одной зоне реактора происходит расщепление кумилгидропероксида и в другой зоне реактора осуществляется последующая обработка продукта расщепления.
10. Способ по, как минимум, одному из пп.1-9, отличающийся тем, что в качестве реактора используется трубчатый реактор.
11. Реактор для получения фенола и ацетона путем катализируемого кислотой расщепления кумилгидропероксида и последующей термической обработки продуктов расщепления, отличающийся тем, что он имеет, по меньшей мере, две зоны, из которых, как минимум, одна зона снабжена устройством для отвода тепла и, как минимум, одна другая зона имеет характеристику проточной трубы.
12. Реактор по п.11, отличающийся тем, что в одной зоне реактора происходит расщепление кумилгидропероксида и в другой зоне реактора осуществляется последующая обработка продукта расщепления.
13. Реактор по, как минимум, одному из пп.11 и 12, отличающийся тем, что он снабжен рециркуляционной линией, по которой, как минимум, часть продукта из зоны, которая имеет устройство для отвода тепловой энергии, может возвращаться назад к впуску в реактор.
14. Реактор по, как минимум, одному из пп.11-13, отличающийся тем, что он снабжен рециркуляционной линией, по которой, по меньшей мере, часть продукта из зоны, имеющей характеристику проточной трубы, может возвращаться к впуску в реактор и/или в зону, имеющую характеристику проточной трубы.
15. Реактор по, как минимум, одному из пп.11-14, отличающийся тем, что он имеет, по меньшей мере, одно устройство для дозирования между зоной реактора, снабженной устройством для отвода тепловой энергии, и зоной реактора, имеющей характеристику проточной трубы.
