способ получения фенола, ацетона и -метилстирола, способ получения фенола

Формула изобретения

1. Способ получения фенола, ацетона и -метилстирола, способ получения фенола, патент № 2121477" SRC="/images/patents/350/2121019/945.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-метилстирола из продукта окисления кумола, содержащего гидропероксид кумола, кумол и диметилфенилкарбинол, включающий расщепление гидропероксида кумола в присутствии серной кислоты в две стадии с использованием на первой стадии реактора обратного смешения, работающие при 55 - 80^oC, и с применением на второй стадии реактора поршневого типа с температурой более высокой, чем в реакторе на первой стадии, отличающийся тем, что в реакторе обратного смешения процесс ведут до конверсии диметифенилкарбинола не менее 35%, добавляют ацетон в полученную реакционную смесь и затем ее направляют в реактор поршневого типа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расщепление гидропероксида кумола, полученного окислением кумола, ведут в реакторе обратного смешения в присутствии 150 - 350 мас. м.д. серной кислоты.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии образования -метилстирола, способ получения фенола, патент № 2121477" SRC="/images/patents/350/2121019/945.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-метилстирола в реакторе с поршневым потоком в реакционную смесь добавляют ацетон в таком количестве, чтобы концентрация ацетона была в 1,15 - 1,8 раз больше, чем в зоне реактора обратного смешения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию воды в реакционной смеси поддерживают в диапазоне 0,5 - 3,0 мас.%.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт окисления кумола, содержащий гидропероксид кумола, диметилфенилкарбинол, ацетофенон и кумол, подают в реактор обратного смешения, в котором гидропероксид кумола расщепляют в присутствии 150 - 350 мас. м.д. серной кислоты для образования фенола и ацетона, при температуре в реакторе обратного смешения 55 - 88^oC, которую устанавливают удалением теплоты реакции расщепления гидропероксида кумола путем снижения давления в реакторе обратного смешения до давления паров реакционной смеси, удаления скрытой теплоты парообразования испаренного ацетона и с рециркуляцией сжиженного ацетона в реактор обратного смешения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт окисления кумола, содержащий гидропероксид кумола, диметилфенилкарбинол, ацетофенон и кумол, подают в реактор обратного смешения, в котором гидропероксид кумола расщепляют в присутствии 150 - 350 мас. м. д. серной кислоты для образования фенола и ацетона, при температуре в реакторе обратного смешения 55 - 80^oC, которую устанавливают удалением тепла реакции расщепления гидропероксида кумола путем отвода части реакционной смеси, пропускание ее через теплообменник так, чтобы удалить теплоту реакции расщепления гидропероксида кумола, и рециркуляции смеси в реактор обратного смешения.

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что расшепление гидропероксида кумола проводят до степени превращения гидропероксида кумола 97,0 - 99,5%.

8. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что расщепление гидропероксида кумола проводят до степени превращения гидропероксида кумола 98 - 99%.

9. Способ получения фенола из продукта окисления кумола с последующим разложением полученного гидропероксида кумола в присутствии серной кислоты с получением реакционной смеси, содержащий фенол, ацетон, кумол, диметилфенилкарбинол и дикумилпероксид, в которой фенол и ацетон присутствуют в эквимолярных количествах, отличающийся тем, что в реакционную смесь добавляют ацетон в количестве, в 1,15 - 1,8 раз превышающем его первоначальную концентрацию, после чего смесь подают в реактор с поршневым потоком для дегидратации диметилфенилкарбинола и расщепления дикумилпероксида.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что после добавления ацетона реакционную смесь нагревают до 80 - 100^oC в теплообменнике.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что нагретую реакционную смесь подают в неизотермический реактор с поршневым потоком для получения -метилстирола, способ получения фенола, патент № 2121477" SRC="/images/patents/350/2121019/945.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-метилстирола из диметилфенилкарбинола и дикумилпероксида.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что на выходе из реактора с поршневым потоком поддерживают температуру реакционной смеси не выше 120^oC.

13. Способ по п.9, отличающийся тем, что на выходе из реактора с поршневым потоком поддерживают температуру реакционной смеси не выше 115^oC.

14. Способ по п.9, отличающийся тем, что реакционную смесь, выходящую из реактора с поршневым потоком, немедленно охлаждают и нейтрализуют, чтобы остановить реакцию.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что из реакционной смеси выделяют ацетон в дистилляционной колонне после того, как реакцию остановят, при этом часть отделенного ацетона добавляют в продукт реакции в реактор обратного смешения в таком количестве, чтобы концентрация ацетона в продукте реакции составляла 35 - 50 мас.% до того, как указанный продукт реакции подают в реактор с поршневым потоком.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что в продукт реакции в реактор обратного смешения добавляют ацетон, который содержит 100 - 5000 мас. м.д. альдегида и 0,3 - 3,0% воды.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к способу получения фенола, который применяют в качестве промежуточного продукта для производства синтетических смол, агрохимикатов, красителей, фармацевтических средств и т.п.

Предложены различные способы получения фенола и одним из чаще всего применяемых способов является способ кумол-фенол, в котором исходным соединением для синтеза фенола является кумол. В этом способе кумол окисляют кислородом или воздухом для получения гидропероксида кумола (далее обозначенный как "КГП"), который расщепляют до фенола и ацетона в присутствии кислотного катализатора, Основными продуктами способа кумол-фенола являются фенол и ацетон. Кроме того, в реакции окисления кумола как побочный продукт образуется диметилфенилкарбинол (далее обозначаемый "ДМФК"), ДМФК затем дегидратируют при кислотном расщеплении КГП, получая а-метилстирол (далее называемый "а-МС") как побочный продукт, а-МС легко гидрируется обратно в кумол, который снова пригоден в качестве исходного материала. а-МС пригоден также в промышленности в качестве модификатора смол.

В этом способе имеют место различные побочные реакции, которые будут снижать выходы фенола (который является одним из конечных продуктов реакции расщепления ГКП), а-МС и т.д., например, реакция между а-МС и фенолом с образованием кумилфенола и димеризация а-МС с образованием димера метилстирола. Другим побочным продуктом реакции расщепления КГП является очень небольшое количество гидроксиацетона (далее обозначаемый "ГА"). ГА трудно отделить от фенола перегонкой и он может ухудшить качество фенола, если он присутствует в этом в остальном чистом конечном продукте. Если из фенола, содержащего ГА, получают бисфенол А, то образуется окрашенный продукт, который имеет очень низкую коммерческую цену. Более того, ГА растворим в воде и имеет такую высокую COD-нагрузку, что он растворяется в сточных водах способа кумол-фенол делая необходимой биологическую или иную обработку этих вод.

Среди этих проблем побочные реакции, которые снижают выходы фенола и а-МС, вызываются предложением способа проведения кислотного расщепления КГП после разбавления его растворителем, например, ацетоном (смотри, например, публикации прошедших экспертизу патентов Японии N 3875/1952 и 4619/1953), или способа проведения реакции более чем в одну стадию (смотри, например, патент США 2 757 209 и публикацию прошедшего экспертизу патента Японии N 13464/1962). В соответствии со ссылками, которые описывают первое предложение, побочные реакции регулируют путем разбавляющего действия растворителя и повышенной эффективности контактирования между кислотным катализатором и КГП. Вторым предложением, описанным в патенте США 2 757 209, является проведение реакции расщепления КГП в несколько стадий, причем в первой стадии реакцию кислотного расщепления проводят в мягких условиях при более низкой концентрации кислотного катализатора и более низкой температуре, чем в обычном способе завершения реакции для получения фенола и а-МС в одну стадию, так что в продукте остается несколько процентов КГП; во второй стадии реакции продукт первой стадии вводят в реактор с поршневым потоком для расщепления органических пероксидов в продукте и для дегидратации ДМФК.

Способы предупреждения загрязнения в остальном чистого фенола гидроксиацетоном (ГА) описываются в BP 1 231 991, патенте США 5 064 507 и т.д. В соответствии с BP 1 231 991 продукт окисления кумола, который в основном состоит из КГП, подвергают реакции кислотного расщепления и реакционные смеси перегоняют для отделения сырого (неочищенного) фенола от ацетона, низкокипящих компонентов (например, углеводородов) и высококипящих компонентов (например, непрореагировавшего ДМФК, кумилфенола и димера метилстирола); сырой фенол обрабатывают катионообменной смолой так, чтобы ГА в сыром феноле превратился в легко отделяемые высококипящие примеси, которые затем отделяют от сырого фенола дистилляцией. В соответствии с патентом США 5 064 507 сырой фенол обрабатывают органическим полиамином, в результате чего ГА в сыром феноле реагирует с добавленным органическим полиамином с образованием высококипящего соединения, которое затем отделяют от сырого фенола в дистилляционной колонне.

Однако эти способы только усложняют способ получения фенола и требуют дорогое оборудование для удаления ГА. Таким образом, регулирование образования кумилфенола, димера метилстирола и других высококипящих компонентов, которые будут снижать выход конечных продуктов, а также образования ГА, который будет снижать качество чистого фенола, является критическим для коммерческого выполнения данного способа кумол-фенол.

Публикация прошедшего экспертизу патента Японии N 51408/1990 описывает двустадийный способ. В первой стадии применяют реактор обратного смешивания для проведения реакции при концентрации серной кислоты 30 - 100 м.д. (PPM) и температуре 50 - 90^oC, так что концентрация КГП в реакционной смеси снижается до 0,5 - 5 мас.%. В реакции первой стадии превращение ДМФК в дикумиллероксид (обозначенный как "ДКП") составляет по меньшей мере 40%. Продукт реакции первой стадии затем направляют в реактор с поршневым потоком, где реакцию второй стадии проводят при 120 - 150^oC для расщепления ДКП, образованного в реакции первой стадии.

В патенте США 5 254 751 описывается другой двустадийный способ. В первой стадии реакцию проводят в неизотермическом реакторе при концентрации кислотного катализатора 150 - 500 мас.м.д. и при температуре 50 - 62^oC в присутствии добавленного ацетона, так что концентрация КГП снижается до 0,3 - 1,5%. После смешивания с водным аммиаком продукт реакции первой стадии направляют в реактор с поршневым потоком и реакцию второй стадии проводят при температуре 80 - 110^oC для расщепления ДКП, образованного в реакции первой стадии.

Критической проблемой в реакции катализированного кислотой расщепления КГП является то, что скорость данной реакции очень быстрая, полураспад ее составляет только несколько секунд, и что тепло, выделяемое при данной реакции расщепления, в несколько раз превышает тепло, которое выделяется в обычных экзотермических реакциях органической химии. Следовательно, если несколько процентов КГП расщепляется моментально вследствие изменений в условиях реакции, температура реакционной смеси будет повышаться резко и ацетон, который является низкокипящим компонентом реакционной смеси, будет испаряться, повышая давление в реакторе и, возможно, вызывая взрыв реактора. Поэтому для успеха многостадийного способа, в котором непрореагировавшая КГП остается в реакторе первой стадии, желательно этот способ проводить в стабильных условиях и все же конечные продукты получать с высокими выходами.

Краткое изложение существа изобретения.

Целью данного изобретения является разработка способа, при помощи которого как фенол, так и а-МС, можно получать стабильно с высоким выходом в мягких условиях реакции с регулируемым образованием ГА.

С целью достижения этой цели заявители данного изобретения проводили интенсивные исследования по указанным выше проблемам для выбора многостадийного метода (схемы) в способе кумол-фенол. В результате этого они нашли, что кумил-фенол и димер метилстирола, которые будут снижать выходы фенола и а-МС, более вероятно, образуются с повышением концентрации а-МС в реакционной смеси. Говоря более конкретно, реакционная смесь в реакторе обратного смешивания имеет однородный состав, так что состав реакционной смеси в реакторе идентичен составу смеси у выхода из реактора. Поэтому проведение реакции для получения а-МС из ДМФК внутри реактора обратного смешивания приводит к образованию высокой концентрации а-МС в этом реакторе. Заявители данного изобретения нашли, что это вызывало повышенное образование кумилфенола и димера метилстирола, которые оба были более тяжелыми (высокими) формами а-МС. Заявители нашли, что для регулирования образования кумилфенола и димера метилстирола лучше проводить реакцию образования а-МС в реакторе с поршневым потоком, который будет позволять реакционной смеси изменять состав с развитием реакции, а именно, в реакторе типа, который будет обеспечивать неоднородный состав смеси. Лучшие результаты достигали путем разбавления реакционной смеси растворителем. Предпочтительным растворителем является ацетон, который из основных компонентов реакционной смеси имеет самую низкую точку кипения. Было найдено, что он экономный для циркуляции растворителя между реактором в последующей стадии и дистилляционной колонной.

Как уже указывалось в связи с известным уровнем техники, ГА трудно отделить от фенола перегонкой и он будет ухудшать качество фенола, если он загрязняет в остальном чистый конечный продукт. Этот ГА образуется из ацетона в присутствии КГП. Ацетон образуется в молярном количестве, равном молярном количеству КГП, который расщепляет кислотным катализатором, и поэтому трудно гарантировать, что ГА не будет образовываться совсем. Однако заявители данного изобретения нашли, что образование ГА можно снизить путем проведения кислотного расщепления КГП при низкой концентрации ацетона, а именно, без добавления ацетона, отделенного в зоне дистилляции.

На основании этих данных заявители данного изобретения пришли к такому заключению: для того, чтобы эффективно получить фенол, ацетон и а-МС из продукта окисления кумола при регулировании образования ГА, который будет ухудшать качество в остальном чистого фенола, предпочтительно делить реакцию на две или более стадий и проводить соответствующие реакции в подходящих условиях.

В соответствии с этим, для достижения указанной выше цели данное изобретение предлагает способ получения фенола, ацетона и а-метилстирола из продукта окисления кумола, содержащего кумолгидропероксид, кумол и диметилфенилкарбинол, в присутствии серной кислоты, характеризующийся тем, что он содержит стадию разложения кумолгидропероксида в реакторе обратного смешивания с выходом а-метилстирола, образуемого из диметилфенилкарбинола, регулируемым до не более 35%, и стадию образования а-метилстирола, проводимую таким образом, что реакционную смесь, образованную в первой стадии, подают в реактор с поршневым потоком после добавления в эту реакционную смесь ацетона.

Подробное описание изобретения.

Способ данного изобретения для получения фенола (который далее обозначается просто как "способ изобретения") будет теперь описываться подробно.

Способ изобретения является способом получения фенола, ацетона и а-МС из продукта окисления кумола, содержащего КГП в качестве основного компонента, многостадийной схемой, которая состоит из реакции первой стадии, предназначенной главным образом для проведения катализированного кислотой расщепления КГП в реакторе обратного смешивания, и реакции второй стадии, предназначенной главным образом для получения а-МС в реакторе с поршневым потоком.

На первой стадии способа изобретения КГП, который является основным компонентом исходного материала (т.е. продукта окисления кумола) расщепляют на фенол и ацетон в реакторе обратного смешивания в присутствии серной кислоты. Продукт окисления кумола, который подают в качестве исходного материала, получают путем сначала окисления кумола воздухом или кислородом при температуре около 100^oC в присутствии карбоната натрия и затем отделения непрореагировавшего кумола от продукта окисления, чтобы получить определенную концентрацию КГП, в дистилляционной колонне. Продукт окисления кумола обычно имеет следующий состав, мас.%:

КГП - 65 - 85

ДМФК - 2 - 10

Кумол - 15 - 35

Ацетофенон - 0,2 - 2

Реакция первой стадии, которую проводят в способе данного изобретения, является реакцией для получения фенола и ацетона из КГП при регулировании образования а-МС и ГА. В этой реакции первой стадии желательно превращение КГП в диапазоне 97 - 99,5%, предпочтительно 98 - 99,0%, и выход а-МС, образуемого из диметилфенилкарбинола, в продукте окисления кумола желателен не выше 35%, предпочтительно не выше 30%. Желательны мягкие условия реакции, например, концентрация серной кислоты 150 - 300 мас. м.д. и температура реакции 55 - 80^oC. В соответствии с описанием публикации прошедшего экспертизу патента Японии N 9971/1958, температура для проведения реакций катализированного кислотой расщепления КГП и образования а-МС предпочтительно находится в диапазоне 50 - 80^oC. Если температура проведения реакции катализированного кислотой расщепления КГП в данном изобретении выше, чем конкретно указанная в публикации прошедшего экспертизу патента Японии N 9971/1958, будет иметь место термическое разложение КГП, ведущее к снижению выходов фенола и ацетона. Если температура реакции чрезмерно низкая, то для удаления теплоты реакции требуется дорогое оборудование, и кроме того, в процессе непрерывной реакции наблюдается нестабильность температуры. В способе данного изобретения применяют более низкие концентрации серной кислоты, чем в способе, описанном в публикации прошедшего экспертизу патента Японии N 9971/1958, диапазон оптимальной температуры для способа изобретения уже, чем диапазон температуры, указанный в этой патентной публикации.

В способе данного изобретения концентрация воды для проведения реакций катализированного кислотой расщепления КГП и образования а-МС предпочтительно находится в диапазоне 0,5 - 3 мас.%. Как уже описано в публикации прошедшего экспертизу патента Японии N 9971/1958, концентрацию воды для проведения реакции следует регулировать таким образом, чтобы обеспечить образование однородной реакционной смеси. Даже если реакционная смесь однородная, чрезмерно высокая концентрация воды будет снижать крепость серной кислоты, применяемой в качестве катализатора, таким образом повышая концентрацию КГП в реакторе. Следовательно, применение концентрации воды выше, чем верхний предел, указанный конкретно для практики способа изобретения не предпочтительно.

Таким образом, по сравнению с одностадийной схемой для проведения реакций катализированного кислотой расщепления КГП и образования а-МС, реакцию первой стадии способа данного изобретения проводят в мягких условиях, характеризующихся низкой концентрацией серной кислоты, в результате этого ДМФК, который находится в качестве побочного продукта в исходном продукте окисления кумола, либо превращается в ДКП, который является продуктом реакции с КГП, или присутствует непрореагировавшим в реакционной смеси, в результате чего происходит регулирование превращения ДМФК в а-МС.

Во время длительных операций больших систем в промышленной установке условия реакции будут изменяться больше или меньше. Даже если такие изменения имеют место, изменение состава в реакционной смеси должно удерживаться у минимального уровня. На операционную стабильность данного способа получения фенола и ацетона из КГП воздействуют путем изменения крепости кислоты катализатора и температуры реакции. Крепость кислоты катализатора восприимчива не только к повышению концентрации воды в реакционном растворе, но также к сопутствующей натриевой соли в исходном продукте окисления кумола, пониженная крепость кислоты будет тормозить расщепление КГП, тем самым заставляя ее аккумулироваться в реакторе. Поэтому, чтобы снизить влияние изменений условий данного способа и тем самым гарантировать, что концентрация КГП в продукте реакции поддерживается постоянной, реакцию следует проводить с концентрацией кислотного катализатора, которую поддерживают, не менее 100 мас. м.д. , предпочтительно не менее 150 мас. м.д. Концентрация кислотного катализатора в диапазоне от 30 до 100 мас. м.д. настолько мала, что будет трудно обеспечить стабильную работу установки в течение длительного периода времени.

Время пребывания реакционной смеси в реакторе обратного смешивания составляет от 5 до 40 мин. и обычно его устанавливают в диапазоне от около 15 до около 30 мин.

Теплота реакции, которая выделяется, когда КГП расщепляется кислотой с образованием фенола и ацетона в реакции первой стадии, в несколько раз больше теплоты обычных реакций в органической химии. Поэтому в реакции первой стадии температуру в реакторе обратного смешивания нужно регулировать таким образом, чтобы выделяемое тепло реакции полностью удалялось, чтобы поддерживать определенную температуру реакции, в результате чего скорость расщепления КГП поддерживается постоянной, чтобы гарантировать, что реакционная смесь имеет постоянный состав от выхода из реактора обратного смешивания до входа в реактор второй стадии. С этой целью необходимо, чтобы реактор обратного смешивания был устройством, пригодным для регулирования температуры в реакторе для того, чтобы она была постоянной. Для регулирования температуры реакции, чтобы она была постоянной, предпочтительно применение метода орошения ацетоном, в котором давление в реакторе снижают до давления паров реакционной смеси и скрытую теплоту парообразования испаренного ацетона удаляют, чтобы поддерживать температуру в реакторе на постоянном уровне; альтернативно часть реакционной смеси в реакторе удаляют и пропускают через охлаждающий теплообменник так, чтобы выделяемую теплоту реакции удалить до возвращения этой части смеси в реактор.

В способе данного изобретения реакционная смесь, выходящая из реактора обратного смешивания первой стадии и направляемая на реакцию второй стадии, содержит фенол, ацетон, ДМФК, ДКП и кумол в качестве основного компонента. Эту реакционную смесь подают в реактор с поршневым потоком для проведения реакции второй стадии, главным образом для получения а-МС из ДМФК или ДКП в реакционной смеси.

В способе данного изобретения реакцию второй стадии проводят с ацетоном, который добавляют для регулирования реакции, в которой будет происходить образование кумилфенола или димера метилстирола из а-МС. Добавляемый ацетон предпочтительно является типом ацетона, который выделяют при помощи сепаратора, например, дистилляционной колонны, из продукта реакции, покидающего реактор с поршневым потоком после окончания второй стадии, и который возвращают в тот же реактор с поршневым потоком.

Количество добавляемого ацетона в реакции второй стадии должно быть в 1,15 - 1,8 раз больше, чем концентрация ацетона в реакции первой стадии.

Целью добавления ацетона в реакции второй стадии является снижение концентрации а-МС в реакторе второй стадии, посредством чего регулируется реакция, которая приводит к образованию более тяжелых форм а-МС и которая будет снижать выход фенола и а-МС. Как только что указывалось выше, количество добавленного ацетона для этой цели должно быть в 1,15 - 1,8 раз выше концентрации ацетона в реакции первой стадии. Добавление большего количества ацетона эффективно для дальнейшего регулирования реакции, которая приводит к образованию более тяжелых форм а-МС, но, с другой стороны, больше ацетона требуется для циркулирования между реактором и колонкой дистилляции ацетона, что вызывает соответствующее повышение потребления энергии для перегонки ацетона, и это приведет к неблагоприятному исходу с точки зрения общей экономии способа. Если добавление ацетона чрезмерно мало, то оно вряд ли эффективно для регулирования реакции, которая приводит к образованию более тяжелых форм а-МС.

В способе данного изобретения маловероятно, что образование более тяжелых форм а-МС проходит в реакции первой стадии. Это можно объяснить следующим образом: в реакции первой стадии концентрация серной кислоты, применяемой в качестве катализатора, настолько мала, что ДМФК будет подвергаться реакции дегидратационной конденсации с КГП с образованием ДКП и менее вероятно, что имеет место дегидратация его в а-МС. В результате этого концентрация а-МС в реакторе обратного смешивания достаточно мала для гарантии того, что практически маловероятно, что имеет место реакция образования более высших форм а-МС. Следовательно, если ацетон добавляют в реакцию первой стадии, его эффективность в регулировании реакции, которая образует более тяжелые формы а-МС, не отличается от эффективности добавления ацетона в реакции второй стадии. Говоря другими словами, выходы фенола и а-МС, которые образуются, когда ацетон добавляют в реакции первой стадии, по существу сравнимы с выходами, полученными путем добавления ацетона в реакцию второй стадии. Как уже отмечалось в связи с обзором известного уровня техники данной области, чрезмерно высокая концентрация ацетона в реакции кислотного расщепления КГП повышает образование ГА, который будет ухудшать качество в остальном чистого фенола. Реакция первой стадии, проводимая в способе данного изобретения, предназначается главным образом для осуществления кислотного расщепления КГП, добавление ацетона в реакцию первой стадии будет увеличивать образование ГА, что приводит к ухудшению качества в остальном чистого фенола.

С другой стороны, реакция второй стадии предназначается главным образом для получения а-МС и кислотное расщепление КГП в действительности не будет происходить; поэтому не будет повышения образования ГА, даже если ацетон добавляют в реакцию второй стадии. Следовательно, выходы фенола и а-МС, которые получают, когда ацетон добавляют в реакцию второй стадии, сравнимы с выходами, достигнутыми при добавлении ацетона в реакцию первой стадии, и еще образуется небольшое количество ГА.

Реакционную смесь, в которую добавляют ацетон, пропускают через теплообменник таким образом, чтобы она нагревалась до 80 - 100^oC до ее подачи в адиабатический реактор с поршневым потоком.

Если температура реакции второй стадии повышается, то повышается скорость реакции, приводя к необходимости сокращать время реакции. В случае, когда температура реакции второй стадии превышает 120^oC, скорость образования являющихся побочными продуктами кумилфенола и димера метилстирола, которые представляют собой более тяжелые формы а-МС, будет резко повышаться, если превращение ДКП и ДМФК в а-МС будет 70% или выше. Следовательно, если реакцию образования а-МС проводят при температуре выше, чем верхний предел реакции второй стадии в способе данного изобретения, то интервал, который позволяет проводить соответствующее регулирование реакции, становится таким узким, что может быть довольно трудно регулировать длительные операции на промышленных установках.

Реакция второй стадии для образования а-МС из ДКП экзотермическая, поэтому, если ее проводят в адиабатическом реакторе с поршневым потоком, в реакторе неизотермическое состояние будет доминантным, это приводит к тому, что температура у выхода реактора выше, чем температура у входа. Говоря более конкретно, разность температур между входной и выходной частями реактора, которая изменяется с количеством ДКП, которое подвергается реакции второй стадии, обычно составляет от около 8 до около 20^oC. Желательно, чтобы температура у выхода из реактора второй стадии была не более 120^oC, предпочтительно не более 115^oC, и необходимо, чтобы повышение температуры реакционной смеси в реакции первой стадии было установлено таким образом, чтобы температура реакционной смеси у выхода из реактора второй стадии не превышала указанный выше верхний предел.

Необходимо также обеспечить условия, противодействующие обратному смешиванию реакционной смеси в реакторе второй стадии, работающем с поршневым потоком, путем повышения его длины по сравнению с внутренним диаметром или путем создания в реакторе перегородок. Время пребывания реакционной смеси в реакторе второй стадии, работающем с поршневым потоком, обычно составляет от около 5 до около 30 мин, предпочтительно от около 8 до около 20 мин.

Если реакция второй стадии для образования а-МС из ДКП и ДМФК заканчивается в реакторе с поршневым потоком способа данного изобретения, реакцию гасят путем немедленного охлаждения реакционной смеси и нейтрализации серной кислоты, применяемой в качестве кислотного катализатора. Если кислотный катализатор остается в реакционной смеси, то реакция, которая образует более тяжелые формы а-МС (т. е. кумилфенол и димер метилстирола), будет продолжаться даже после окончания реакции расщепления органических пероксидов и это будет снижать выходы а-МС и фенола. Чтобы обойти эту проблему, кислотный катализатор нужно нейтрализовать, как только закончится реакция расщепления органических пероксидов.

Серную кислоту, которая является кислотным катализатором в реакционной смеси, можно нейтрализовать в соответствии с методом, в котором применяется либо едкий натр или карбонат натрия, или фенолят натрия, который является солью едкого натра с фенолом.

Нейтрализованный продукт реакции затем подвергают дистилляции таким образом, чтобы разделить ее на ацетон, фенол, а-МС, кумол и т.д. Часть отделенного ацетона рециркулируют для применения в качестве разбавителя в реакции второй стадии. Дистилляцию нейтрализованного продукта реакции проводят на дистилляционной колонне при атмосферном или субатмосферном давлении.

Сырой ацетон, полученный в способе кумол-фенол для получения фенола, содержит альдегиды, спирты, воду и т.д. Среди этих соединений альдегиды и воды являются соединениями, трудно отделимыми путем дистилляции и потребляющими много энергии для операции очистки. Следовательно, применение очищенного ацетона в качестве разбавителя для реакционной смеси неэкономично и повышает стоимость производства фенола. С другой стороны, если в качестве разбавителя для реакционной смеси в реакции второй стадии применяют неочищенный (сырой) ацетон, то альдегиды в сыром ацетоне могут превратиться в более тяжелые формы под действием в качестве катализатора серной кислоты в реакционной смеси, так что его рециркулируют при данной концентрации без накопления в дистилляционной колонне.

Концентрация альдегидов в сыром ацетоне для применения в качестве разбавителя для реакционной смеси в реакции второй стадии находится в пределах от 100 до 5000 мас м.д., предпочтительно от 500 до 2500 мас м.д. Концентрация воды в сыром ацетоне находится в пределах от 0,3 до 3 мас.%, предпочтительно от 1 до 2 мас.%. Если концентрация альдегидов или воды в сыром ацетоне снижается, то наблюдается заметное повышение расхода энергии, требуемой для операции дистилляции. С другой стороны, если концентрация альдегидов или воды в сыром ацетоне повышается, то реакционная смесь, разбавленная в реакции второй стадии, будет содержать повышенное количество воды и тогда эффективность реакции будет снижаться.

Конкретные примеры данного изобретения

Следующие примеры и сравнительные примеры приведены с целью дальнейшей иллюстрации данного изобретения, но никоим образом не должны приниматься как его ограничение.

Пример 1.

Кумол окисляли воздухом при 70 - 115^oC в присутствии карбоната натрия, затем проводили разделение фаз масло-вода и концентрирование для получения продукта окисления кумола, который имел следующий состав, мас.%:

КГП - 81,0

ДМФК - 5,2

Ацетофенон - 0,8

Кумол - 13,0

Продукт окисления кумола подавали в многостадийную реакционную систему, состоящую из реактора обратного смешивания непрерывного типа, обладающего теплоудаляющей способностью, и адиабатического реактора с поршневым потоком. В многостадийной реакционной системе проводили последовательно две реакции, расщепление КГП в первой стадии и образование а-МС во второй стадии.

Реакцию первой стадии проводили при температуре 60^oC и концентрации серной кислоты 200 мас. м.д. для времени пребывания в реакторе этой стадии 20 мин. Температуру реактора первой стадии поддерживали постоянной путем удаления тепла реакционной смеси при перемешивании ее. Непрерывно добавляли 5%-ный водный раствор серной кислоты, чтобы гарантировать, что концентрация серной кислоты в реакторе будет поддерживаться 200 м.д. В результате этого превращение КГП в другой компонент было 98,9% и выход а-МС, получаемого из ДМФК, был 18,0%.

Затем добавляли ацетон в количестве, которое в 1,4 раза превышает концентрацию ацетона в реакционной смеси первой стадии. Добавленный ацетон отделяли от нейтрализованного продукта реакции второй стадии путем дистилляции, он содержал 1000 мас. м.д. альдегида, имеющего точку кипения ниже, чем у ацетона, и 1,8 мас.% воды. Реакционную смесь первой стадии затем нагревали в теплообменнике и направляли в реактор с поршневым потоком для проведения реакции второй стадии. Время пребывания реакционной смеси в реакторе второй стадии было 10 мин. ; температура у выхода из реактора второй стадии была 110^oC; реакционная смесь второй стадии имела концентрацию воды 1,0 мас.%. Конечный продукт реакции анализировали для определения выходов фенола и а-МС, а также концентрации ГА. Результаты приводятся в табл. 1.

Пример 2.

Продукт окисления кумола, получаемый как в примере 1, подвергали реакции в реакционной системе того же типа, как описан в примере 1. Реакцию первой стадии проводили при 60^oC и концентрации серной кислоты 250 мас. м.д. для времени пребывания в реакторе 15 мин. Непрерывно подавали 5%-ный водный раствор серной кислоты, чтобы гарантировать, что концентрация серной кислоты в реакторе будет поддерживаться 250 мас. м.д. Превращение КГП в другой компонент в реакции первой стадии было 98,7% и выход а-МС, получаемого из ДМФК, был 16,2%.

Затем добавляли ацетон в количестве, которое в 1,54 раза превышало концентрацию ацетона в реакционной смеси первой стадии. Добавленный ацетон отделяли от нейтрализованного продукта реакции второй стадии путем дистилляции, он содержал 1000 мас. м.д. альдегида, имеющего точку кипения ниже, чем у ацетона, и 1,8 мас.% воды. Реакционную смесь первой стадии затем нагревали в теплообменнике и направляли в реактор с поршневым потоком для проведения реакции второй стадии. Время пребывания реакционной смеси в реакторе второй стадии было 21 мин; температура у выхода из реактора второй стадии была 113^oC; реакционная смесь второй стадии имела концентрацию воды 1,4 мас.%. Продукт реакции второй стадии анализировали для определения выходов фенола и а-МС, а также концентрации ГА. Результаты приводятся в табл. 2.

Пример 3.

Продукт окисления кумола, получаемый как в примере 1, подвергали реакции в реакционной системе того же типа, как описан в примере 1. Реакцию первой стадии проводили при температуре 75^oC и концентрации серной кислоты 120 мас. м. д. для времени пребывания в реакторе 15 мин. Непрерывно подавали 2,5%-ный водный раствор серной кислоты, чтобы гарантировать, что концентрация серной кислоты в реакторе будет поддерживаться 150 мас. м.д. Превращение КГП в другой компонент в реакции первой стадии было 99,1% и выход а-МС, получаемого из ДМФК, был 21,0%.

Затем добавляли ацетон в количестве, которое в 1,54 раза превышало концентрацию ацетона в реакционной смеси первой стадии. Добавленный ацетон отделяли от нейтрализованного продукта реакции второй стадии путем дистилляции, он содержал 1000 мас. м.д. альдегида, имеющего точку кипения ниже, чем у ацетона, и 1,8 мас.% воды. Реакционную смесь первой стадии затем нагревали в теплообменнике и направляли в реактор с поршневым потоком для проведения реакции второй стадии. Время пребывания реакционной смеси в реакторе второй стадии было 17 мин. ; температура у выхода из реактора второй стадии была 108^oC; реакционная смесь второй стадии имела концентрацию воды 1,4 мас.%. Продукт реакции второй стадии анализировали для определения выходов фенола и а-МС, а также концентрации ГА. Результаты приводятся в табл. 3.

Сравнительный пример 1.

Продукт окисления кумола, получаемый как в примере 1, подвергали реакциям в реакционной системе того же типа, как описано в примере 1. Ацетон добавляли в реакционную смесь первой стадии, но ацетон не добавляли в реакцию второй стадии. Реакцию первой стадии проводили при 75^oC для времени пребывания в реакторе 15 мин. Непрерывно подавали раствор, содержащий 2000 мас. м. д. сульфита ацетона, чтобы гарантировать, что концентрация серной кислоты в реакторе будет поддерживаться 260 мас. м.д. Добавленный ацетон отделяли от нейтрализованного продукта реакции второй стадии дистилляцией, он содержал 1000 мас. м.д. альдегида, имеющего точку кипения ниже, чем у ацетона, и 1,8 мас. % воды. Концентрация ацетона реакционной смеси была в 1,3 раза больше такой величины в случае, где не добавляли ацетон. Превращение КГП в другой компонент в реакции первой стадии было 98,5% и выход а-МС, получаемого из ДМФК, был 29,0%.

Затем реакционную смесь первой стадии нагревали в теплообменнике и подавали в реактор с поршневым потоком для проведения реакции второй стадии. Время пребывания реакционной смеси в реакторе второй стадии было 17 мин, температура у выхода реактора второй стадии была 108^oC и реакционная смесь второй стадии имела концентрацию воды 1,4 мас.%. Продукт реакции второй стадии анализировали для определения выходов фенола и а-МС, а также концентрации ГА. Результаты приводятся в табл. 4.

Сравнительный пример 2.

Продукт окисления кумола, получаемый как в примере 1, подвергали реакциям в реакционной системе того же типа, как описан в примере 1. Реакцию первой стадии проводили при 70^oC и концентрации серной кислоты 500 мас. м.д. для времени пребывания в реакторе 20 мин. Непрерывно подавали 5%-ный водный раствор серной кислоты, чтобы гарантировать, что концентрация серной кислоты в реакторе будет поддерживаться 500 мас.м.д. Превращение КГП в другой компонент в реакции первой стадии было 99,7% и выход а-МС, получаемого из ДМФК, был 39,4%.

Затем добавляли ацетон в количестве, которое в 1,54 раза превышает концентрацию ацетона в реакционной смеси первой стадии. Добавленный ацетон отделяли от нейтрализованного продукта реакции второй стадии путем дистилляции, он содержал 1000 мас.м.д. альдегида, имеющего точку кипения ниже, чем у ацетона, и 1,8 мас.% воды. Реакционную смесь первой стадии затем нагревали в теплообменнике и направляли в реактор с поршневым потоком для проведения реакции второй стадии. Время пребывания реакционной смеси в реакторе второй стадии было 17 мин, температура у выхода из реактора второй стадии была 105^oC; реакционная смесь второй стадии имела концентрацию воды 1,7 мас.%. Продукт реакции второй стадии анализировали для определения выходов фенола и а-МС, а также концентрации ГА. Результаты приводятся в табл. 5.

Таким образом, в соответствии со способом данного изобретения, фенол и а-МС можно получить с высокими выходами при пониженном образовании ГА и помимо этого процесс этого производства очень стабилен. Следовательно, способ данного изобретения имеет большую ценность при практическом применении.