DE69911731T2 - Verfahren zur Herstellung von Phenol durch Oxidation von Benzol - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Phenol durch eine einstufige Direktoxidation von Benzol in der flüssigen Phase.
  • Das Cumol-Verfahren wird zur Herstellung von Phenol weithin verwendet. Im Cumol-Verfahren wird Phenol aus dem Ausgangsmaterial Benzol durch die Schritte (I)–(III) gewonnen, die unten angegeben sind:
    • (I) Cumol wird durch Umsetzung zwischen Benzol und Propylen in Gegenwart eines sauren Katalysators erzeugt.
    • (II) Cumolhydroperoxid wird durch die Umsetzung zwischen Cumol und Sauerstoff hergestellt.
    • (III) Cumolhydroperoxid wird in Gegenwart eines sauren Katalysators zu Phenol und Aceton abgebaut.
  • Jedoch ist das Cumol-Verfahren, das drei Verfahrensschritte miteinschließt, nicht ökonomisch. Auch hängt die Phenolherstellung vom Marktpreis von Aceton ab, das als Nebenprodukt im Cumol-Verfahren gewonnen wird.
  • Unter diesen Umständen haben die Erfinder umfangreiche Forschungsarbeiten bezüglich des Verfahrens zur Gewinnung von Phenol durch Direktoxidation von Benzol in Gegenwart eines Cu-gestützten Katalysators durchgeführt. Jedoch ist das herkömmliche Verfahren bezüglich der Phenolausbeute nicht zufriedenstellend und läßt Raum für eine weitere Verbesserung bei den Herstellungskosten von Phenol.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Phenol durch Direktoxidation von Benzol in der flüssigen Phase bereitzustellen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Phenol bereitgestellt, das die Schritte umfaßt, Benzol und einen Zink-Vanadium-Aluminiumoxid- Trägerkatalysator in einer wässrigen Lösung aus Essigsäure, das als Lösungsmittel verwendet wird, anzuordnen und Benzol in der flüssigen Phase unter einer Sauerstoffgas-Atmosphäre direkt zur Herstellung von Phenol zu oxidieren.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Phenol durch Direktoxidation von Benzol durch ein katalytisches Verfahren in der flüssigen Phase bereit.
  • Im Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird Phenol durch direkte Oxidation bzw. Direktoxidation von Benzol unter Verwendung eines Zink-Vanadium-Aluminiumoxid-Trägerkatalysators (Zn-V/Al2O3-Katalysator) hergestellt. Zink, das im Zn-V/Al2O3-Katalysator enthalten ist, zeigt eine reduzierende Funktion. Ein Ionenaustausch-Verfahren, ein Imprägnierungsverfahren, ein Sol-Gel-Verfahren etc. kann zur Ablagerung von Zink und Vanadium auf Aluminiumoxid verwendet werden. Eine wässrige Lösung aus Essigsäure mit einer Konzentration von 1 N wird als Lösungsmittel verwendet. Die Reaktion bzw. Umsetzung wird unter einer Atmosphäre eines Sauerstoffgases durchgeführt, das als Oxidationsmittel dient, wobei die Sauerstoffgasatmosphäre einen Druck von beispielsweise 1–10 atm (0,1–1 MPa), vorzugsweise 3–10 atm (0,3–1 MPa ) aufweist. Die Reaktionstemperatur sollte erwünschterweise bei 293–333 K eingestellt werden und die Reaktionszeit sollte erwünschterweise bei 10–25 Stunden eingestellt werden. Aluminiumoxid wird im Verfahren der vorliegenden Erfindung als Träger verwendet, weil der Umfang der Vanadium-Elution bzw. -Auswaschung während der Umsetzung im Vergleich mit der Verwendung eines anderen Trägers wie beispielsweise Siliziumdioxid oder MCM-41 minimiert werden kann.
  • Die Phenolausbeute ist nicht hoch. Weil jedoch ein kostenintensives Reduktionsmittel wie beispielsweise Ascorbinsäure nicht verwendet wird ist es möglich, die Herstellungskosten von Phenol zu senken.
  • Beispiele
  • Beispiel 1
  • Ein Zink-Vanadium-Aluminiumoxid-Trägerkatalysator (Zn-V/Al2O3-Katalysator) wurde durch Imprägnieren eines Aluminiumoxid-Trägers mit Vanadium und Zink hergestellt, die eine reduzierende Funktion zeigen.
  • In einen Reaktor vom Batch-Typ wurden 0,1 g des Zn-V/Al2O3-Katalysators wie oben hergestellt, 5,6 mmol Benzol und 5 ml 1 N (80 Volumen-%) wässrige Lösung von Essigsäure, die als Lösungsmittel verwendet wurde, eingebracht. Die Umsetzung wurde im Reaktor für 24 Stunden bei 333 K unter einer Sauerstoffatmosphäre durchgeführt, während das Reaktions-System mit einem Magnetrührer gerührt wurde. Das Reaktionsprodukt wurde durch Gaschromatographie analysiert. Phenol wurde in einer Ausbeute von 0,1 % erhalten.
  • Wie oben beschrieben kann, im Falle der Verwendung eines Zn-V/Al2O3-Katalysators Phenol ohne Verwendung von Ascorbinsäure erzielt werden, die kostenintensiv ist, obwohl die Phenolausbeute gering ist. Es ist deswegen möglich, Phenol bei niedrigen Herstellungskosten herzustellen.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung von Phenol, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: Einbringen von Benzol und eines Zink-Vanadium Aluminiumoxidträger-Katalysators in eine wässrige Lösung aus Essigsäure, die als Lösungsmittel verwendet wird; und direktes Oxidieren von Benzol in der flüssigen Phase unter einer Sauerstoffgasatmosphäre zur Erzeugung von Phenol.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Sauerstoffgasatmosphäre 0,1 bis 1 MPa beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Sauerstoffgasatmosphäre 0,3 bis 1 MPa beträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzungstemperatur 293 bis 333 K beträgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionszeit 10 bis 25 Stunden beträgt.
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