DE1643417C3 - Verfahren zur Auftrennung des Reaktionsprodukts der Cumolhydroperoxidspaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auftrennung des im wesentlichen aus Aceton, Phenol, Wasser, Cumol, \-Methylstyrol, Cumylphenol, Dimethylphenylcarbinol und Acetophenon bestehenden Reaktionsprodukts der Cumolhydroperoxidspaltung durch fraktionierte Destillation in eine praktisch kein Phenol mehr enthaltende, im wesentlichen aus Aceton und Wasser bestehende Kopffraktion, eine flüssige wasserhaltige, im wesentlichen aus Cumol und Λ-Methylstyrol bestehende, praktisch phenolfreie Mittelfraktion und eine flüssige, praktisch kein Aceton, Cumol oder \-Methylstyrol mehr enthaltende und im wesentlichen aus Phenol, Wasser, Cumylphenol, Dimethylphenylcarbonol und Acetophenon bestehende Bodenfraktion.

Zwar ist eine Anzahl von Verfahren zur Trennung der bei der Cumolhydroperoxidspaltung entstehenden Reaktionsprodukte bekanntgeworden, die vorwiegend von den unterschiedlichen Siedepunkten der verschiedenen Bestandteile ausgehen, um deren Trennung durch Destillation zu erreichen. Jedoch wurde ohne Ausnahme bei Anwendung dieser bekannten Verfahren ein wünschenswerter Grad der Trennung der Bestandteile nicht erreicht, und eine Reindarstellung der hierbei entstehenden verunreinigten Anteile erfordert dann weitere Ausgaben für die anfänglichen Anlage· und Betriebskosten.

So ist aus der DT-PS 971 921 ein Verfahren zur destillativen Trennung der Spaltungsprodukte des Cumolhydroperoxids bekannt, bei dem die Zersetzungsprodukte zwar in drei Komponenten, nämlich in eine Phenolfraktion, eine Kohlenwasserstofffraktion und eine Acetonfraktion, /erlegt werden. Bei diesem Verfahren, das in einer Destillierkolonne 5 ohne hermetische Trennung zweier Zonen durch einen Trennboden durchgeführt wird, enthalten jedoch die im mittleren Kolonnenbereich abgezogenen Kohlenwasserstoffe stets nicht unbeträchtliche Mengen an Aceton.

ίο Auch ist aus der DT-AS 1 041 054 ein Verfahren zur Gewinnung von Phenol bekannt, bei dem die Kohlenwasserstoffe in der ersten Fraktion nicht über Kopf, sondern aus dem Sumpf abgezogen werden. Außerdem ist dieses bekannte Verfahren auf die Gewinnung eines hochreirven Phenols gerichtet, so daß damit zu rechnen ist, daß die am Kopf der Kolonne abgezogene Acetonfraktion nicht unwesentliche Kohlenwasserstoffanteile enthält.
Schließlich sind noch aus de-, DT-AS 1 102 172 und der OE-PS 191 912 Verfahren bekannt, die im wesentlichen auf die Gewinnung von quantitativ reinem Phenol gerichtet sind, so daß die saubere Trennung der Acetonfraktion, der Kohlenwasserstofffraktion und der Phenolfraktion bei diesen Verfahren nicht sonde^rlich beachtet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren anzugeben, nach dem die Reaktionsprodukte der Cumv>lhydroperoxidspaltung sauber und auf wirtschaftliche und kostensparende Weise getrennt werden können.

Diese Aufgabe wird überraschenderweise dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß so vorgegangen wird, daß man die Destillation in einer durch einen in ihrem mittleren Drittel horizontal angeordneten Trennboden in zwei voneinander unabhängige Destillationvzonen aufgeteilten Kolonne durchführt, wobei man die Rohacetonfraktion durch eine Bypassleitung dampfförmig aus der unteren Destillationszone unmittelbar in die obere Destillationszone leitet, einen Teil der aus der oberen Destillationszone abgezogenen dampfförmigen Fraktion kühlt und als Rückfluß in die obere Destillationszone zurückführt und einen Teil der am Boden der oberen Destillationszone ab-

♦5 gezogenen flüssigen Fraktion als Rückfluß in die untere Destillationszone zurückführt.

Auf diese Weise werden mit einem kontinuierlichen Verfahren unter Verwendung nur einer Destillationssäule Aceton- und Kohlenwasserstofffraktionen gewonnen, die ohne weitere Reinigung in nachfolgenden Arbeitsgängen verwendet werden können, wodurch gleichzeitig Ausgaben für mehrere Kolonnen, Hilfsausrüstung, Dampf usw. eingespart werden. Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand eines in den F i g. 1 und 2 der Zeichnung näher dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine mit zahlreichen Böden und den herkömmlichen Zusatzeinrichtungen versehene Destillationssäule. Die Zusatzeinrichtungen bestehen im einzelnen insbesondere aus dem Verdampfer £ für die Zufuhr der erforderlichen Wärme zum unteren Ende der Säule, dem Kühler C zum Kondensieren der die Säule verlassenden Dämpfe, dem Behälter T zum Sammeln des Acetonprodukts, dem Trenntank S zum Abklären des Wassers und der Kohlenwasserstoffe, die sich an einer Stelle in der Mitte angesammelt haben, und den

Pumpen P, die sich dort befinden, wo sie benötigt

^den.
Um die Beschreibung zu vereinfachen, sind nur

diejenigen in der Säule enthaltenen Borten darge- L di_{e s}ich an besonders wichtigen Stellen befinden· sie sind durch die Buchstaben a, b. c, d, e und / gekennzeichnet Natürlich befinden sich in der tatsächlichen Säule zahlreiche andere Böden zwischen den mit Buchstaben bezeichneten, hervorgehobenen Böden Ein horizontal zwischen den Böden c und d aneeordneter Trennboden teilt die Säule in zwei Zonen, die als Anreicherungszone und Rektifizier- oder Abstreifzone bezeichnet werden können und die mit römischen Ziffern I bzw. II bezeichnet sind, wobei der Boden c den unteren Boden in der Zone I, der Eoden d den obersten Boden in der ZoneII darstellt. Das Reaktionsprodukt der Cumolhydroperoxidspal- »«Te wird durch die Leitung 1 zugeführ\ die Produkte werden durch die Leitungen 2, 3 und 4 aus der Säule entnommen, die Leitungen 5 und 6 führen Rückflußströme, und die Ziffern 7 und 8 bezeichnen Leitungen, durch welche Dampf strömt.

Der etwa in der Mitte der Zone II vorgesehene Boden e erhält durch die Leitung 1 die Produkte aus der Cumolhydroperoxydspaltung, die von dem bei der Stung verwendeten Katalysator befreit sind. Während dilses Gemisch über die unteren Böden nach Sen rieselt, gelangt es mit den aufsteigenden Dämpfen des Sumpfprodukts, die unter dem Boden /, dem untersten Boden in der Säule, eingeführt werden, in Kontakt. Diese Sumpfproduktdämpfe werden durch Wärmeaustausch des mit dem dem Verdampfer E zugeführten Hochdruckdampf erzeugt. In dem Maße 1 dem die Dämpfe weiter durch die Zone II stdgen gelangen sie in weiteren Kontakt mit einem eeeenläufigen Wasser- und Kohlenwasserstoffstrom, de? dem Boden d aus dem gleichzeitig in Zone I statt-Die aus Wasser-, Kohlenwasserstoff- und Acetondämpfen bestehenden Obendestillate der Zone II werden durch die je nachdem entweder inner- oder außerhalb der Säule verlaufende Leitung 7 geführt und bei dem etwa in der Mitte der Zone I der Säule befinolichen Boden b eingegeben. Diese Produkte werden mit dem unterhalb des Bodensc aufsteigenden Dampf in Berührung gebracht (anstatt Dampf unter dem Boden c einzuführen, könnte auch eine ίο Vorrichtung zum Wiedererhitzen angewandt werden), wodurch der Dampfzustand des Acetons erhalten werden soll, sowie mit einem fast ganz aus Aceton bestehenden, jedoch eine geringe Wassermenge enthaltenden Rückflußstrom, der gegenläufig von is dem Boden α strömt, der der oberste Boden der Zone I ist. ..

Durch den gegenseitigen Kontakt dieser Strome entsteht ein höchstens 1 °/o Wasser und mindestens 99°/o Aceton enthaltendes Obendestillat sowie ein aus dem übrigen Wasser und den gesamten in die Zone 1 eingebrachten Kohlenwasserstoffen bestehendes Sumpfprodukt.

Schließlich werden die so gewonnenen Sumptprodukte der Zone I durch die Leitung 3 dem Tank 5 zugeführt, wo sie sich leicht in eine wäßrige und eine organische Schicht trennen. Teile dieser Schichten werden dann über die Leitung 6 der Zone II zugeführt, wo sie als Rückflußmittel zur D '" dieser Zone dienen. Die nicht derartig Anteile werden gesammelt, die Ko! als ein Produkt, das destilliert und von acetonfreiem Cumol und \-Meth

det werden kann, und Wasser, das

frei von Phenol und Aceton ist und das entweder aogeschieden oder bei nachfolgenden Vorgängen verwendet werden kann.

Das Obendestillat aus der Zone 1 wird mittels der

Endprodukten anreichert, so daß ein Sumpfprodukt ren

oben steigenden Dämpfe immer mehr mit Aceton

von den hochsiedenden Bestandteilen gereinigt, so daß im wesentlichen reine Dämpfe aus Kohlenwasserstoffen, Aceton und Wasser durch die Leitung der Zone I zugeführt werden können.

Es ist hierbei zu beachten, daß im Vergleich zu herkömmlichen Destillationsverfahren beträchtliche Einsparungen an Dampf erreicht werden. Wie vorstehend erwähnt, werden die Obendestillate der Zone II der Zone I zugeführt, während sie noch dampfförmig sind. Dies ermöglicht eine weitere Trennung der Komponenten durch Destillation, ohne daß eine zusätzliche Beschickung mit Dampf erforderlich wäre, was normalerweise der Fall ist, um die Verdampfungswärme derartiger Obendestillate zur Verfügung zu stellen.

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auch für diese vorteilhafte Alkalibehandlung gut ge- gewonnenen Destillats angewandt. Aceton, das 99 %>

eignet. des Abstroms bei 2 darstellt, wobei der Rest Wasser

Eine weitere Alternative, und zwar eine Alterna- ist, wird mit einer Geschwindigkeit aus dem Verfahtive, die eine äußerst vorteilhafte Seite der vorliegen- ren entfernt, die derjenigen der Zuführung entden Erfindung darstellt, besteht darin, daß ein Teil 5 spricht, d. h. 45,3 Einheiten je Stunde,
des kondensierten Obendestillats dem Cumolhy- Der aus dem unteren Teil der Zone I bei 3 abfHedroperoxydspaltungsvorgang zur Verwendung als ßende Strom enthält nur Kohlenwasserstoffe und Rücklauf-Aceton zugeführt werden kann. Gemäß der Wasser. Nach Trennung dieser Produkte durch AbErfindung wird das Aceton-Obendestillat unmittel- klären im Tank S werden je Stunde 4,6 Einheiten bar ohne weitere Verarbeitung verwendet, da die un- io Kohlenwasserstoff und 16,9 Einheiten Wasser aus gewöhnlich niedrige Konzentration des im Aceton dem Verfahren gewonnen. Der Rest, der 46 Einheiverbleibenden Wassers nicht ausreicht, um eine ten pro Stunde an Kohlenwasserstoffen und 19,5 nachteilige Wirkung auf die Spaltreaktion auszuüben. Einheiten pro Stunde an Wasser enthält, wird als

Die Anzahl der in der Säule vorgesehenen Böden Rückflußmittel zu dem Boden 26 der Zone II zu-

sowie die praktisch bei dem erfindungsgemäßen Ver- 15 rückgeführt.

fahren anwendbaren Rückflußverhältniszahlen sind Die Menge des Abstroms bei 4, die nicht zu dem

nicht auf die in dem folgenden Beispiel angegebenen Verdampfer £ zurückgeführt wird, beträgt 41,3 Ein-

Werte beschränkt, sondern können innerhalb weiter heiten je Stunde. Dieses Sumpfprodukt besteht aus

Grenzen verändert werden. Das folgende Beispiel 86,2 °/o Phenol, 6,8 % Wasser, 0,5 % Kohlenwasser-

soll lediglich zur besseren Erläuterung der Erfindung ao stoffen und 6,5 °/o schweren End- bzw. Ausgangspro-

dienen. dukten.

In dem folgenden Beispiel sind alle Geschwindig- Der aus der Zone Il mittels der Leitung 7 mit einer

keiten in Anteilen bzw. Einheiten je Stunde angege- Geschwindigkeit von 124,2 Einheiten je Stunde in

ben, und alle Prozentsätze sind auf das Gewicht be- die Zone I eingeführte Dampf besteht aus 36,5 °/o

zogen. as Aceton, 22,8% Wasser und 40,7% Kohlenwasser-

Eine mit 55 Böden versehene Destillationssäule stoffen. Da kein Phenol aus der Zone II in die Zone I

wurde verwendet, in welcher bezüglich F i g. 1 Bo- geführt wird, ist es klar, daß selbst durch auf gering-

den 1 mit a, Boden 19 mit b, Boden 25 mit c, Boden ste Mengen Phenol ansprechende Tests keine Spur

26 mit d, Boden 48 mit e und Boden 55 mit / be- von Phenol in dem aus der Zone I entnommenen

zeichnet ist. Die Säule ist mit den herkömmlichen, 30 Aceton-Obendestillat festgestellt werden konnte,

dargestellten und vorstehend beschriebenen Zusatz- F i g. 2 gibt eine klare Vorstellung von den Zusam-

einrichtungen ausgestattet. Ein zwischen den Böden mensetzungen und der Durchflußleistung der ver-

25 und 26 angebrachter Trennboden unterteilt die schiedenen vorstehend erwähnten Ströme.

Säule in zwei Zonen, die den in der Zeichnung dar- Wie aus dem obigen Beispiel und den zugehörigen

gestellten Zonen I und II entsiprechen. 35 Zeichnungen hervorgeht, ist ein horizontaler Trenn-

Hundert Einheiten je Stunde des von dem Kataly- boden etwa in der Mitte der Destillationssäule an-

sator befreiten Cumolhydiroperoxyd-Spaltungspro- geordnet. Mit anderen Worten, der Trennboden be-

dukts werden bei 1 auf den Boden 48 aufgebracht. findet sich in einer vorbestimmten, im wesentlichen

Diese Eingabe besteht aus 45,3 %> Aceton, 11,6% senkrecht zur Längsachse der Säule verlaufenden

Wasser, 4,8% Kohlenwasserstoffen, 35,6% Phenol 40 Ebene. Überdies kann dieser Boden auch an einer

und 2,7 % schweren End- biEw. Ausgangsprodukten. anderen Stelle angebracht sein, solange er sich min-

Unter dem Boden 25 wird Frischdampf mit einer destens ein Drittel, jedoch nicht mehr als zwei Drit-Geschwindigkeit von 8,6 Einheiten je Stunde einge- tel, der Entfernung zwischen unterem und oberem führt, während dem Verdampfer Hochdruckdampf Ende der Säule vom unteren Ende entfernt befindet: mit einer Geschwindigkeit von 67Einheiten je Stunde 45 d.h., daß sich der Trennboden, gemessen an der Gezugeführt wird. Dies entspricht einer Wärmezufuhr samtlänge der Säule, an jeder Stelle zwischen einem von etwa 1080 kcal je kg eingeführten und abge- Punkt, der mindestens ein Drittel der Entfernung trennten Acetons. vom oberen Säulenende entfernt ist, und einem ähnln der Zone I wurde eis Verhältnis von vier Teilen liehen Punkt, der mindestens ein Drittel vom unteren Rückflußmittel zu einem Teil des ans dem Verfahren 50 Säulenende entfernt ist, befinden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Auftrennung des im wesentlichen aus Aceton, Phenol, Wasser, Cumol, a-Methylstyrolj Cumylphenol, Dimethylphenylcarbinol und Acetophenon bestehenden Reaktionsprodukts der Cumolhydroperoxidspaltung durch fraktionierte Destillation in eine praktisch kein Phenol mehr enthaltende, im wesentlichen aus Aceton und Wasser bestehende Kopffraktion, eine flüssige wasserhaltige, im wesentlichen aus Cumol und »-Methylstyrol bestehende, praktisch phenolfreie Mittelfraktion und eine flüssige, praktisch kein Aceton, Cumol oder a-Methylstyrol mehr enthaltende und im wesentlichen aus Phenol, Wasser, Cumylphenol, Dimethylphenylcarbinol und Acetophenon bestehende Bodenfraktion, dadurch gekennzeichnet, daß man die Destillation in einer durch einen in ihrem mittleren Drittel horizontal angeordneten Trennboden in zwei voneinander unabhängige Destillat ionszunen aufgeteilten Kolonne durchführt, wobei man die Rohacetonfraktion durch eine Bypassleitung dampfförmig aus der unteren Destillationszone unmittelbar in die obere Destillationszone leitet, einen Teil der aus der oberen Destillationszone abgezogenen dampfförmigen Fraktion kühlt und als Rückfluß in die obere Destillationszone zurückführt und einen Teil der am Boden der oberen Destillationszone abgezogenen flüssigen Fraktion als Rückfluß in die untere Destillationszone zurückführt.