DE69111303T2

DE69111303T2 - Verfahren zur Reinigung von Phenol.

Info

Publication number: DE69111303T2
Application number: DE69111303T
Authority: DE
Inventors: Vittorio Bruzzi; Loreno Lorenzoni; Giuseppe Messina; Salvatore Simula
Original assignee: Enichem SpA
Current assignee: Enichem SpA
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2011-05-25
Also published as: EP0459572B1; JP2916823B2; EP0459572A2; IT9020514A1; ATE125244T1; ES2075329T3; CA2043721A1; EP0459572A3; IT1248679B; DE69111303D1; US5262016A; JPH04235932A; IT9020514A0

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Reinigung von Phenol, das durch saure Crackung von Cumolhydroperoxid erhalten worden ist, ein Verfahren, bei dem ein Phenol-enthaltender Strom, und nach zuvoriger Abtrennung von schweren Komponenten, einer extraktiven Destillation in Gegenwart von Acetophenon zugeführt wird.
Verfahren zur Herstellung von Phenol durch Oxidation von Cumol zu Cumolhydroperoxid und nachfolgende Crackung des so erhaltenen Hydroperoxids in Gegenwart von sauren Katalysatoren sind bereits bekannt. Das Produkt aus der sauren Crackung enthält Phenol und Aceton als Hauptprodukte neben geringen Mengen von verschiedenen Nebenprodukten.
Die fraktionierte Destillation des Crackprodukts ermöglicht die Herstellung von Phenol mit zufriedenstellender Reinheit für mehrere Zwecke. Bei der Herstellung von solchen Verbindungen, wie Bisphenol, Polycarbonat oder Nylon, ist aber immer ein Phenol mit einem sehr hohen Reinheitsgrad erforderlich, das durch die Behandlungsmaßnahmen des Stands der Technik nicht leicht erhalten werden kann.
Im allgemeinen wird die Reinheit von Phenol durch einen Farbentwicklungstest nach der Nitrierung, Chlorierung oder Sulfonierung bestimmt, da diese Tests im allgemeinen gegenüber der Anwesenheit von chromogenen Verunreinigungen sehr empfindlich sind. Ein sehr reines Phenol ist ein Phenol, das bei diesen Tests praktisch keine Färbung bildet. Daher wird die normale Reinigung von Phenol mittels aufeinanderfolgender Stufen der fraktionierten Destillation durchgeführt, während die Entfernung der farberzeugenden Verunreinigungen gewöhnlich durch Spezialbehandlungen erreicht wird. Zu diesem Zweck sind bereits Behandlungen mit sauren Kondensationsmitteln (DE-OS 2 211 616), sauren Kieselsäure-Aluminaten, die bei hohen Temperaturen, die im allgemeinen oberhalb 200ºC liegen, eingesetzt werden (US-PS 3 454 653), Alkalien und Eisen(III)-chlorid (GB-PS 920 905), Polyaminen (US-PS 3 965 187) und Hydroperoxid in einem alkalischen Medium (US-PS 2 971 893) bekannt.
Alle diese Behandlungen zeigen einen oder mehrere Nachteile, wie beispielsweise hohe Kosten, Regenerierungsprobleme der bei der Reinigungsbehandlung verwendeten Mittel sowie Probleme, die von der Einführung von Fremdchemikalien in die zu reinigende Substanz herrühren. Weiterhin ist es bei diesen Behandlungen schwierig, eine vollständige oder praktisch vollständige Entfernung der Verunreinigungen des Phenols zu erhalten.
Es sind auch schon Phenol-Reinigungsverfahren auf der Grundlage von Destillationsbehandlungen vorgeschlagen worden, wie sie beispielsweise in der GB-PS 1 021 759 und in der EP-OS 4 168 beschrieben werden. Die EP-A-0 028 522 beschreibt ein Verfahren zur Reinigung von Phenol durch Durchführung einer extraktiven Destillation in Gegenwart eines Polyalkylenglykols oder eines Ethers davon.
Nachteiligerweise können derartige Destillationsverfahren nur mit Schwierigkeiten durchgeführt werden, da sie eine genaue Kontrolle der Betriebsbedingungen erfordern. Obgleich sie es ermöglichen, insbesondere Carbonylverbindungen, wie Hydroxyaceton und Mesityloxid, zu einem zufriedenstellenden Ausmaß zu enterfernen, sind in keinem Falle solche Verfahren dazu geeignet, alle farberzeugenden Substanzen bis zu einem vollständigen oder praktisch vollständigen Ausmaß zu entfernen.
Die Anmelderin hat erfindungsgemäß gefunden, daß Phenol, das von allen der oben genannten Verunreinigungen frei ist oder praktisch frei ist, mittels eines einfachen und vorteilhaften Verfahrens hergestellt werden kann, das im wesentlichen daraus besteht, daß man einen Strom von Rohphenol, von dem zuvor seine schweren Komponenten entfernt worden sind, einer extraktiven Destillation in Gegenwart von Acetophenon unterwirft. Letzteres ist bekanntlich ein Nebenprodukt, das normalerweise zusammen mit den schweren Komponenten beim Phenol-Produktionsprozeß, welcher ausgehend von Cumolhydroperoxid durchgeführt wird, entfernt wird.
Obgleich dies eine Verfahrensweise ist, der bereits manchmal nach dem Stand der Technik gefolgt wird, ist die Rückgewinnung von Acetophenon aus diesen schweren Komponenten aus wirtschaftlichen Gründen nicht besonders zu bevorzugen, da es schwierig ist, Acetophenon mit der gewünschten Reinheit zu erhalten.
Neben der Ermöglichung der Herstellung von Phenol mit einem sehr hohen Reinheitsgrad, das für die oben genannten Anwendungszwecke geeignet ist, zeigt ein derartiges Verfahren im Vergleich zu dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik erhebliche Vorteile, und zwar dahingehend, daß keine Zugabe von Fremdstoffen erforderlich ist und daß Gehalt an Verunreinigungen vom Cresoltyp, die nach den bislang verwendeten Behandlungsmethoden nur schwierig enternt werden können, auf ein Minimum vermindert wird.
Weiterhin ermöglicht das genannte Verfahren durch Verwendung von Acetophenon als Extraktionsmittel, daß ein Teil des als Nebenprodukt vorhandenen Acetophenons zu verwenden ist, wobei die Kosten, die durch Verwendung von Extraktionslösungsmitteln, die dem Verfahren fremd sind, entstehen, dadurch vermieden werden können.
In der Figur wird ein Stom aus einer Phenolanlage gezeigt, der nach dem gut bekannten Weg der sauren Crackung von Cumolhydroperoxid erhalten worden ist, und aus dem durch mehrere Destillationsstufen Aceton, cumol, α- Methylstyrol abgetrennt worden sind und der daher eine breite Zusammensetzung gemäß der folgenden Bereiche hat:
Phenol 79 - 91,85%
Aceton 0,1%
Cumol 0,1 - 0,5%
α-Methylstyrol 0,1 - 3,0%
Mesityloxid 0,01 - 0,1%
Acetophenon 1,6 - 3%
Dimethylphenylcarbinol 0,1 - 1,5%
Hydroxyaceton 0,04 - 0,3%
Wasser 0,1 - 0,5%
Peche 6 - 12%
Dieser Strom wird (durch die Leitung 1) in einen Destillationsturm (C&sub1;) eingeleitet, der so betrieben wird, daß ein Überkopfstrom (2) mit folgender Zusammensetzung abgetrennt wird:
Phenol 90,6 - 99,24%
Aceton 0,2 - 0,5%
Cucmol 0,1 - 0,5%
α-Methylstyrol 0,1 - 3,0%
Mesityloxid 0,01 - 0,1%
Acetophenon 0,1 - 3,0%
Dimethylphenylcarbinol 0,1 - 1,0%
Hydroxyaceton 0,04 - 0,3%
Wasser 0,1 - 0,8% Andere Verunreinigungen 0,01 - 0,1% unter anderem o-, m-, p-Cresol, paraffinische und ketonische Verunreinigungen, Benzofurane und dgl.
Im Gegensatz werden vom Boden (3) des obigen turms die Peche, die hauptsächlich aus cumylphenolen, Dimeren von α-Methylstyrol und schwereren Pechen bestehen, sowie die restliche Menge von Acetophenon und Dimethylphenylcarbinol, die in dem Überkopfstrom nicht abgetrennt worden ist, abgetrennt.
Das Überkopfprodukt mit der obigen Zusammensetzung wird einem Zwischenpunkt (4) eines Destillationsturms C&sub2; zugeführt, der bei extraktiven Bedingungen betrieben wird. Seinem Kopf (5) wird das Extraktionsmittel, bestehend im wesentlichen aus Acetophenon und Phenolen, in gegenseitigen Verhältnissen umfassend den Bereich der azeotropen Gemische von Phenol und Acetophenon bei den Betriebsbedingungen des nachfolgenden Turms C&sub3; plus möglicherweise geringen überschüssigen Mengen von Phenol und anderen Verunreinigungen zugeführt.
Die Menge dieses Stroms sollte so sein, daß im Turm C&sub2; das Verhältnis von Gesamtacetophenon zu Gesamtphenol bei einem Wert liegt, der konstant im Bereich von 1 bis 4 liegt. Der obige Turm C&sub2; kann sowohl bei Atmosphärendruck als auch bei einem Druck unterhalb von Atmosphärendruck oder einem Druck von oberhalb Atmosphärendruck betrieben werden. Druckwerte, die eng an Atmosphärendruck liegen, werden bevorzugt.
Beim Arbeiten bei diesen Bedingungen wird vom Kopf des obigen Turms (6) ein Überkopfstrom in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 10% des Beschikkungsstroms abgetrennt, der im wesentlichen aus Phenol plus den leichten Verunreinigungen und einigen schweren Verunreinigungen und insbesondere aus Aceton, Cumol, α-Methylstyrol, Mesityloxid, Hydroxyaceton, Wasser und Teilen von paraffinischen, ketonischen und Benzofuran-Verunreinigungen besteht.
Der Bodenstrom des obigen Turms (7), bestehend aus Phenol, das von Verunreinigungen und Aceton befreit worden ist, mit restlichen Mengen von Dimethylphenylcarbinol plus anderen schweren Verunreinigungen wird dem nachfolgenden Turm (C&sub3;) zugeleitet. Aus dessen Kopf (8) wird reines Phenol als Überkopfstrom abgetrennt und dessen Bodenstrom (9) besteht aus dem azeotropen Phenol-/Acetonphenon-Gemisch plus möglicherweise restlichen Mengen von im Überkopfstrom nicht abgetrenntem Phenol sowie anderen schweren Verunreinigungen, wie ortho-, meta-, para-Cresol, die wie Phenol zusammen mit Acetophenon azeotrope Gemische mit maximaler Siedetemperatur bilden.
Der Betriebsdruck im Turm C&sub3; kann Atmosphärendruck, ein Druck unterhalb Atmosphärendruck oder ein Druck oberhalb Atmosphärendruck sein.
Das Bodenprodukt wird total oder teilweise in den Turm C&sub2; zurückgeführt, wo es die Funktion des Extraktionsmittels (5) übernimmt.
Um das Verhältnis von Acetophenon zu Phenol in den vorgegebenen Bereichen bzw. dem Bereich von 1 bis 4 zu halten, und um die Ansammlung von schweren Verunreinigungen zu verhindern, wird ein Teil dieses Stroms in den Turm C&sub1; (10) zurückgeführt.

Beispiel Nr. 1

2000 Gramm/Stunde eines Stroms einer Phenolanlage, erhalten aus einer sauren Crackung von Cumolhydroperoxid aus dem Aceton, Cumol und α- Methylstyrol zuvor abdestilliert worden sind, mit der Zusammensetzung gemäß folgender Tabelle ("C&sub1;-Beschickung"-Spalte) wird in einen Destillationsturm eingeleitet, der unter Vakuum arbeitet. Im Inneren dieses Turms wird ein Überkopfstrom (1840 g/h) von rohem Phenol abgetrennt, das die Zusammensetzung gemäß folgender Tabelle "C&sub1;-Überkopfstrom"-Spalte hat und der daher aus Phenol plus allen leichten Verunreinigungen besteht, und es wird ein Teil der schweren Verunreinigungen, darunter Acetophenon, und als Bodenstrom 160 g/h schwere Produkte abgetrennt.
Das C&sub1;-Überkopfprodukt wird einen nachfolgenden Turm, der bei extraktiven Bedingungen arbeitet, zusammen mit dem Extraktionsmittel, das vom Boden des Turms C&sub3; kommt, mit einer Fließgeschwindigkeit von 4700 g/h, und im wesentlichen aus Acetophenon (70%) und in der Bilanz auf 100% aus Phenol und schweren Verunreinigungen bestehend, zugeführt.
In dem Turm C&sub2; werden 162 g/h als Überkopfstrom mit der Zusammensetzung in der folgenden Tabelle als "C&sub2;-Überkopfprodukt" abgetrennt, das im wesentlichen aus Phenol und praktisch allen leichten Verunreinigungen besteht, abgetrennt.
Das Bodenprodukt, bestehend aus Phenol und Aceton sowie schweren Verunreinigungen wird in dem nachfolgenden Turm rektifiziert, aus dem 1665 g/h Phenol, das extrem kleine Mengen von Verunreinigungen (Gesamtverunreinigungen < 100 ppm) enthält, als Überkopfstrom abgetrennt. Das genannte Phenol hat eine derartige Reinheit, daß es den meisten strikten Tests der Sulfonierung, Nitrierung und Chlorierung genügt. C&sub1;-Beschickung C&sub1;-Überkopfprodukt C&sub1;-Bodenprodukt C&sub2;-Überkopfprodukt Aceton Mesityloxid Cumol Butylbenzole Nichtidentifizierte Verunreinigungen α-Methylstyrol Hydroxyaaceton Benzofurane Acetophenon Dimethylphenylcarbinol Phenol o-, m-, p-Cresol o-Cumylphenol Dimethyl-α-methylstyrol p-Cumylphenol Andere Verunreinigungen Wasser

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von von der sauren Crackung von Cumolhydroperoxid kommendem Phenol, welches Verfahren aus der Unterwerfung eines Stroms von Phenol, von dem zuvor seine schweren Fraktionen entfernt worden sind, einer extraktiven Destillation in Gegenwart von Acetophenon besteht.

2. Verfahren zur Reinigung von Phenol nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß man die extraktive Destillation bei einem Verhältnis von Gesamtacetophenon zu Gesamtphenol im Bereich von 1 bis 4 durchführt.

3. Verfahren zur Reinigung von Phenol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom von Phenol Phenol in Mengen im Bereich von 90 bis 99,5 % enthält.