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Fabrication de phénol.
Cette invention concerne un procédé perfectionné pour la fabrication de phénol et se rapporte en particulier à l'obten- tion de phénol à partir de ses solutions dans l'isopropyl ben- zène. On obtient ces mélanges par exemple lorsque qu'on traite l'hydroperoxyde d'isopropylbenzène dissous dans l'isopropylben- zène par un acide tel que l'acide sulfurique pour produire du phénol et de l'acétone par décomposition de cet hydroperoxyde d'isopropylbenzène. On peut à son tour préparer cet hydroperoxy- de par oxydation de l'isopropylbenzène en phase liquide au moyen d'oxygène moléculaire à températures élevées. Un procédé de ce genre est décrit dans les demandes de brevets anglais 4193/47, 8742/47, 23209/47 et 32397/47.
On a trouvé qu'à côté de phénol et acétone comme produits principaux, le mélange de réaction provenant de la décomposition contient également de petites quantités d'acétophénone et de méthy:
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styrène. Ces substances occasionnent des troubles lors de la séparation et de l'isolement du phénol, et lors de la réutilisa- tion de l'isopropylbenzène n'ayant pas réagi dans l'opération susdite de son oxydation en son peroxyde.
Malgré les différences considérables existant entre leurs points d'ébullition - l'isopropylbenzène bout à 152 C et le phénol à 182 C - il est difficile d'obtenir une séparation complète par distillation qui nécessite l'application de rapports de reflux élevés nécessitant ainsi la consommation de grandes quantités de vapeur d'eau et l'emploi de grandes colonnes de distillation, condenseurs, etc. En outre, une séparation prati- quement complète du phénol de l'acétophénone également présent dans le mélange, et l'obtention de la totalité du phénol sous forme sensiblement pure n'est pas possible du fait que ces deux substances forment un mélange à point d'ébullition constant. La présence d'acétophénone même en petites quantités dans le phénol, abaisse considérablement la valeur de ce dernier produit.
D'autre part, la réutilisation de l'isopropylbenzène n'ayant pas réagi, est importante au point de vue du succès économique de la fabrication de phénol et acétone par ce procédé, spécialement du fait que, par suite de la décomposition débutante des composés peroxydés déjà formés lorsqu'on dépasse une certaine limite de leur concentration dans le mélange liquide, on a trouvé utile de cesser l'oxydation lorsque environ 20-25% de l'isopro- pylbenzène ont été transformés en peroxyde correspondant. En soumettant ce mélange à un traitement thermique par un acide pour décomposer le peroxyde qu'il contient et former du phénol, les 80-75% d'isopropyl benzène qui restent et n'ont pas réagi avec l'oxygène, doivent faire retour à l'oxydation après que le phénol en a été séparé.
Toute quantité de phénol laissée dans l'isopro- pylbenzène non seulement diminue la production du produit de va- leur du fait qu'il est détruit au cours de l'opération suivante
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d'oxydation à laquelle l'isopropylbenzène est renvoyé, mais elle diminue aussi le rendement de l'opération d'oxydation elle-même.
Un but de la présente invention est de créer un procédé simple suivant lequel on obtient le phénol sensiblement exempt d'acétophénone, et suivant lequel on obtient le phénol aussi com- plètement que possible. Un autre but de l'invention est également de récupérer l'isopropylbenzène n'ayant pas réagi,sensiblement exempt de phénol, de manière qu'après la séparation de l'acéto- phénone et du méthylstyrène qui y sont mélangés, l'isopropyl benzène puisse faire retour au cycle des opérations pour être oxydé en son peroxyde.
En conséquence, l'invention introduit dans la fabrication de phénol par oxydation d'isopropylbenzène en hydroperoxyde d'isopropylbenzène et décomposition de cet hydroperoxyde dans sa solution dans l'isopropylbenzène n'ayant pas réagi en un mélange contenant du phénol, de l'acétone, de l'acétophénone et du méthyl- styrène, l'opération de séparation du phénol de l'acétophénone comprenant l'extraction de ce mélange par l'eau à des températu- res comprises entre 50 C et 100 C et l'obtention du phénol de l'extrait aqueux.
L'extraction par l'eau suivant cette invention s'effectue de préférence après la séparation de l'acétone du mélange de réac- tion, par exemple par distillation. La température préférée de l'eau pour l'extraction est comprise entre 70 C et 80 C. L'eau dissout pratiquement la totalité du phénol pouvant être obtenue à partir de ce produit par une méthode appropriée quelconque, par exemple par extraction par un solvant préférentiel du phénol, tel que l'acétate de butyle ou l'éther diisopropylique.
L'extraction par l'eau s'effectue avantageusement par con- tact du mélange provenant de la décomposition de l'hydroperoxyde d'isopropylbenzène de préférence après la séparation de l'acétone par un courant d'eau à contre-courant par exemple dans une tour
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à remplissage ou par une autre des méthodes quelconques bien connues d'extraction à contre-courant.
D'autre part. l'acétophénone reste dans une large mesure dissous dans l'isopropylbenzène et seulement de très faibles pro- portions d'acétophénone passent dans la phase aqueuse contenant essentiellement la totalité du phénol. On réalise de cette façon une séparation notable de l'acétophénone du phénol.
La phase d'isopropylbenzène contenant le méthylstyrène en plus de l'acétophénone comme impuretés peut aisément être débar- rassée de ces substances. On peut la libérer par exemple de l'acétophénone par distillation et du méthylstyrène, par exemple en transformant celui-ci en isopropylbenzène par hydrogénation.
Après cette purification, l'isopropylbenzène est suffisamment pur pour être soumis à l'oxydation pour produire son hydroperoxyde qui peut alors être décomposé pour la fabrication de phénol. Un but additionnel de la présente invention consiste en conséquence à renvoyer l'isopropylbenzène à l'étage d'oxydation après sa pu- rification.
Une petite quantité quelconque de phénol pouvant être re- tenue dans l'isopropylbenzène après l'extraction par l'eau chaude peut, si on le désire, être séparée par une extraction supplémen- taire par une solution aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin.Dans la plupart des cas, cependant, la quantité de phénol retenue dans l'isopropylbenzène est si faible qu'elle n'entraîne aucun incon- vénient matériel aux points de vue technique ou économique.
Le schéma annexé et l'exemple illustrent la façon dont le procédé de l'invention peut être appliqué en pratique, les pour- centages donnés étant en poids.
On libère le mélange de réaction venant de l'appareil de réaction dans lequel on a effectué la décomposition du peroxyde d'isopropylbenzène dans l'isopropylbenzène au moyen, par exemple, d'acide sulfurique, de tout acide qui y est mélangé par lavage au
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moyen de petites quantités d'eau. Il contient de l'isopropyl benzène, du phénol, de l'acétone, acétophénone et méthylstyrène.
On pompe ce mélange dans une colonne de distillation 1 opérant à la pression atmosphérique. L'acétone distille de la tête de cette colonne et s'écoule au stockage. On pompe la matière exempte d'acétone retirée à la base de la colonne 1, sous forme d'un li- quide huileux, à une température d'environ 150 C à la base d'une tour de remplissage 2, et on la fait monter à travers la tour à contre-courant d'un courant descendant d'eau chaude pompée à la partie supérieure. On règle la température de cette eau par des échangeurs de chaleur 3 et 4 pour maintenir une température d'en- viron 70 à 80 C dans la tour 2.
Dans cette tour, la plus grande partie du phénol avec très peu d'acétophénone passe dans la phase aqueuse pendant que la phase huileuse contenant principalement de l'isopropylbenzène sensiblement exempt de phénol mais conte- nant encore la plus grande partie de l'acétophénone, s'écoule en 5 du dessus de la tour 2. On traite ensuite cette phase huileuse par distillation dans la colonne 17 pour séparer l'acétophénone.
Après traitement pour!-séparer le méthy:Lstyrène, on peut alors retourner l'isopropylbenzène à l'appareil de réaction d'oxydation.
La solution aqueuse de phénol contenant un peu d'acétophé- none s'écoule de la base de la tour d'extraction 2 à travers un échangeur de chaleur 6 dans lequel on la refroidit à environ 30 C puis on la pompe à travers un refroidisseur supplémentaire 7 au- dessus d'une seconde tour à remplissage 8 dans laquelle elle entre à une température d'environ 20 C. Dans cette tour, on la met en contact avec un contre-courant d'acétate de butyle ou autre solvant approprié pompé d'un réservoir de stockage 9 à la base de la tour.
L'acétate de butyle extrait sensiblement la to- talité du phénol et la petite quantité d'acétophénone contenue dant la solution aqueuse, pour donner un extrait concentré qui se déverse du dessus de la tour 8 en 10 dans la colonne de distilla- @
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tion 11, et en tête de cette colonne l'acétate de butyle est distillé et s'écoule dans le réservoir 9. Le phénol, sensiblement exempt d'acétophénone, est extrait sous forme de vapeur en un point intermédiaire de la colonne 11 vers un condenseur 12 d'où il passe au stockage. Le résidu, qui est retiré du pied de la colonne 11 et rejeté, consiste en petites quantités d'acétophénone présent dans l'extrait à l'acétate de butyle ainsi qu'en une très petite quantité de phénol.
Ou bien,la totalité du phénol, en même temps que la petite quantité d'acétophénone qu'il contient, peut être retirée comme résidu de la colonne 6 et passer dans une autre colonne dans la- quelle le phénol est enlevé sous forme de distillat et où la pe- tite quantité d'acétophénone est déchargée comme résidu en même temps qu'un peu de phénol.
L'eau quittant le pied de la seconde tour d'extraction 8 est saturée d'acétate de butyle. Elle s'écoule à travers l'échan- geur de chaleur 6 où sa température est portée à environ 60 C puis à travers un second échangeur de chaleur 13 dans lequel sa tempé- rature est élevée davantage jusqu'à environ 90 C puis passe de là à une colonne de distillation 14. De cette colonne, l'acétate de butyle est distillé sous forme de son mélange à point d'ébul- lition constant avec l'eau et coule à travers un condenseur 15 et un décanteur 16 d'où l'eau repasse à la tête de la colonne de distillation 14 et l'acétate de butyle coule dans le réservoir 9.
L'eau entraînée à la base de la colonne 14 passe par l'échangeur de chaleur 13 où on la refroidit à environ 70 C, puis on la pompe en tête de la première tour d'extraction 2. Sa température est réglée de manière à maintenir la température voulue de 70 à 80 C dans la tour 2 par passage à travers les échangeurs de chaleur 15 et 4 dans lesquels elle peut être ou bien chauffée par de la va- peur d'eau ou refroidie par de l'eau froide.
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EXEMPLE
On introduit 32,5 kgrs/heure d'un mélange provenant de l'oxydation d'isopropylbenzène et de décomposition de son hydro- peroxyde par l'acide sulfurique aqueux, et contenant 9,1% d'acé- tone, 15,2% de phénol, 0,84 d'acétophénone, 1,5% de méthylstyrène et le restant d'isopropylbenzène, dans une colonne de distilla- tion pour en séparer l'acétone. Le liquide produit, exempt d'acé- tone, comprenant 29,5 kgrs/heure, contient 16,7%de phénol, 0,92% d'acétophénone, 1,7%de méthylstyrène et le restant d'isopropyl- benzène.
On l'introduit au pied d'une colonne à remplissage main- tenue à une température d'environ 70-80 C et en tête de laquelle on introduit 190 kgrs d'eau par heure à environ 70 C.
On extrait ainsi environ 98% du phénol et seulement 25% de l'acétophénone de l'isopropylbenzène pour obtenir 194 kgrs/heur d'une solution aqueuse contenant 2,5% de phénol et 0,035% d'acé- tophénone. L'isopropylbenzène extrait, après distillation pour en séparer l'acétophénone, et traitement pour éliminer le méthyl- styrène, est renvoyé à l'état d'oxydation du procédé.
On refroidit l'extrait aqueux à 20 C et on l'introduit en tête d'une seconde colonne à remplissage. On introduit à la base de cette colonne 8,15 kgrs/heure d'acétate de butyle. On extrait ainsi environ 99% du phénol de la solution aqueuse et obtient 12 kgrs/heure d'un extrait contenant 40% de phénol et sensible- ment la totalité de l'acétophénone de la solution aqueuse. La so- lution aqueuse extraite au pied de la colonne renferme environ 0,5% d'acétate de butyle et est utilisée à nouveau à l'extraction dans la première tour après distillation pour en retirer cet acétate de butyle.
On distille l'extrait d'acétate de butyle contenant 40% de phénol pour obtenir 7,2 kgrs/heure d'acétate de butyle qui est réutilisé dans l'opération d'extraction. Les 4,8 kgrs/heure de phénol résiduel augmentés des 0,07 kgrs/heure d'acétophénone
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sont distillés pour obtenir 5,2 kgrs/heure d'un distillat de phénol sensiblement exempt d'acétophénone et un résidu de 0,07 kgrs/heure d'acétophénone augmenté de 0,02 kgrs/heure de phénol.
REVENDICATIONS
EMI8.1
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1) Procédé de fabrication de phénol par oxydation d'isopropylbenzène en hydroperoxyde et décomposition de l'hydro- peroxyde dans sa solution dans l'isopropylbenzène inchangé en un mélange contenant du phénol, de l'acétone, de l'acétophénone et du méthylstyrène, caractérisé par une opération de séparation du phénol de l'acétophénone comprenant l'extraction du mélange de réaction par de l'eau à des températures comprises entre 50 et 100 C et l'obtention du phénol de l'extrait aqueux.