ES2208485T3 - Procedimiento para el post-tratamiento termico del producto de disociacion de la disociacion catalizada por acido del hidroperoxido de cumeno. - Google Patents
Procedimiento para el post-tratamiento termico del producto de disociacion de la disociacion catalizada por acido del hidroperoxido de cumeno.Info
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Abstract
Procedimiento para el post-tratamiento térmico del producto de disociación de la disociación catalizada por ácido de hidroperóxido de cumeno en fenol y acetona, calentándose en un reactor el producto de disociación que se ha de tratar térmicamente, caracterizado porque para el calentamiento del producto de disociación que se ha de tratar térmicamente en el reactor se emplea el calor de reacción de al menos una reacción exotérmica que transcurre en este reactor.
Description
Procedimiento para el
post-tratamiento térmico del producto de disociación
de la disociación catalizada por ácido del hidroperóxido de
cumeno.
La invención trata de un procedimiento mejorado
para el post-tratamiento térmico, selectivo, con
ahorro de energía del producto de disociación de la disociación
catalizada por ácido del hidroperóxido de cumeno (CHP) en fenol y
acetona.
El procedimiento de la disociación catalizada por
ácido del hidroperóxido de cumeno en fenol y acetona tiene desde
hace tiempo una especial importancia industrial. En esta
fabricación de fenol a partir de cumeno por el procedimiento Hock,
en un primer paso de reacción, la llamada oxidación, el cumeno se
oxida a hidroperóxido de cumeno (CHP) y a continuación el CHP se
concentra de 65 a 90% en peso en una destilación al vacío llamada
concentración. En un segundo paso de reacción, llamado disociación,
el CHP se disocia por la acción de un ácido, generalmente ácido
sulfúrico, en fenol y acetona. Al mismo tiempo, el
dimetilfenilcarbinol (DMPC) acabado de formar en la oxidación en una
reacción de equilibrio se disocia parcialmente en
\alpha-metilestireno (AMS) y agua, otra parte del
DMPC reacciona con CHP a dicumilperóxido (DCP), el resto permanece
como el llamado producto de disociación. Tras la neutralización del
producto de disociación, esta mezcla de productos se procesa por
destilación.
Una parte del AMS forma productos de elevado
punto de ebullición en la disociación (dímeros, cumilfenoles), que
en la destilación aparecen como residuo. El AMS aún presente tras
la neutralización se hidrata en la destilación a cumeno y se
reintroduce en la oxidación. El DMPC no transformado en la
disociación actúa como producto de elevado punto de ebullición en el
residuo, en parte sigue adelante en las columnas fenólicas
calientes hacia AMS, que origina por su parte componentes
secundarios de elevado punto de ebullición. El DCP es estable a las
temperaturas habituales de disociación (50 a 70ºC). Se descompone
térmicamente en las columnas fenólicas calientes, formándose sobre
todo o-cresoles según nuestras experiencias. En
cambio, bajo la influencia de ácidos, a temperaturas por encima de
80ºC, el DCP puede disociarse en fenol, acetona y AMS. Por eso es
obvio, inmediatamente tras la disociación, transformar totalmente
el DMPC residual y el DCP formado en la disociación, o sea, mediante
el aumento señalado de la temperatura bajo la influencia del ácido
usado como catalizador en la disociación. Con ello se transforma el
DMPC casi completamente en AMS y el DCP completamente en fenol,
acetona y también AMS.
Un post-tratamiento térmico de
este tipo del producto de disociación se describió en el documento
US 2757209, usándose temperaturas por encima de 100ºC,
especialmente de 110 a 120ºC. El objetivo de este
post-tratamiento térmico era la deshidratación
completa del DMPC a AMS. En cambio, en el documento US 4358618 se
describe un post-tratamiento térmico que tiene por
objetivo transformar completamente en fenol, acetona y AMS el DCP
formado en la disociación, usando temperaturas de 120ºC y 150ºC. En
el documento US 5254751 se describe un
post-tratamiento térmico con la misma finalidad que
en el documento US 4358618, usando temperaturas de 80 a 110ºC. En
el documento DE 19755026A1 se lleva a cabo finalmente el
post-tratamiento a un intervalo de temperaturas por
encima de 150ºC. Según eso, en las descripciones anteriores hay
diferencias drásticas en lo que se refiere al intervalo de
temperaturas óptimo para el post-tratamiento
térmico del producto de disociación en la fabricación de fenol.
En todos los procedimientos descritos
anteriormente, el producto de disociación para el
post-tratamiento térmico se calienta primero con
vapor en intercambiadores de calor y tras un tiempo de reacción
suficiente se enfría de nuevo con agua en intercambiadores de
calor. Según la temperatura escogida para el
post-tratamiento térmico se producen de este modo
consumos específicos de vapor de 0,2 toneladas de vapor por cada
tonelada de fenol. Comprobamos que, en general, a temperaturas por
encima de 100ºC, sobretodo a temperaturas por encima de 120ºC, se
forma en los intercambiadores de calor del
post-tratamiento térmico un depósito concentrado en
productos secundarios de elevado punto de ebullición (Fouling)
unido a una drástica disminución de la transmisión del calor.
Especialmente en los aparatos para el calentamiento con vapor del
producto, se produce la formación de depósitos orgánicos sobre las
superficies calientes de transmisión de calor, por el lado del
producto, de manera que estos aparatos se deben limpiar a
intervalos relativamente cortos, de pocas semanas. A temperaturas
crecientes este Fouling sigue aumentando.
Con ello se presenta el objetivo de preparar un
procedimiento para el post-tratamiento térmico del
producto de disociación a partir de la disociación del
hidroperóxido de cumeno, que junto a una mayor selectividad se
distingue también por menores costes energéticos, así como por una
alta disponibilidad al evitar el Fouling.
Sorprendentemente, se encontró que un
procedimiento para el post-tratamiento térmico del
producto de disociación a partir de la disociación catalizada por
ácido del hidroperóxido de cumeno en fenol y acetona, calentándose
en un reactor el producto de disociación que se ha de tratar
térmicamente, se caracteriza porque para el calentamiento en el
reactor del producto de disociación que se ha de tratar
térmicamente se emplea al menos el calor de reacción de una de las
reacciones exotérmicas que tienen lugar en este reactor, se alcanza
una alta selectividad del post-tratamiento, con la
disminución simultánea de los costes energéticos, así como un mayor
tiempo de estancia del intercambiador de calor al evitar el
Fouling.
Por eso es objeto de la presente invención un
procedimiento según la reivindicación 1 para el
post-tratamiento térmico del producto de disociación
de la disociación catalizada por ácido del hidroperóxido de cumeno
en fenol y acetona, calentándose en un reactor el producto de
disociación que se ha de tratar térmicamente, que se caracteriza
porque para calentar en el reactor el producto de disociación que
se ha de tratar térmicamente se emplea el calor de reacción de al
menos una reacción exotérmica que transcurre en este reactor.
Según una forma de realización preferible de la
presente invención, el procedimiento para la fabricación de fenol y
acetona mediante disociación catalizada por ácido de hidroperóxido
de cumeno se lleva a cabo en un reactor que presenta al menos dos
zonas, de las que al menos una zona está equipada con un
dispositivo para disipar el calor y presenta al menos otra zona
característica de tubos de flujo.
Esta forma de realización preferible tiene la
ventaja de que la disociación real de CHP y el
post-tratamiento térmico pueden llevarse a cabo de
forma combinada en un reactor.
El procedimiento según la invención tiene la
ventaja frente al procedimiento convencional que requiere
considerablemente menos vapor para calentar el producto de
disociación que se ha de tratar posteriormente térmicamente. Para
una cantidad suficientemente grande de calor de reacción liberado
en el post-tratamiento térmico del producto de
disociación, puede prescindirse totalmente del uso de vapor para
calentar el producto de disociación. En contraposición al
procedimiento o instalaciones, en los que se emplea vapor u otros
portadores de calor adecuados para calentar continuamente el
producto de disociación, en el uso del procedimiento según la
invención para el tratamiento del producto de disociación, el
efecto del Fouling tiene lugar esencialmente en menor proporción o
en ninguna.
A continuación se describe a modo de ejemplo el
procedimiento según la invención mediante el
post-tratamiento del producto de disociación formado
por la disociación de CHP en fenol y acetona, sin que el
procedimiento según la invención deba restringirse a este tipo de
realización.
El procedimiento según la invención para el
post-tratamiento térmico del producto de
disociación que se transforma en fenol y acetona mediante la
disociación catalizada por ácido del hidroperóxido de cumeno, tiene
la finalidad de disminuir la proporción en dimetilfenilcarbinol
(DMPC) y dicumilperóxido (DCP) en el producto de disociación, ya
que estos compuestos, en el procesado siguiente del producto de
disociación en que se llevan a cabo varios pasos de destilación
para la separación de sustancias, siguen reaccionando con otros
compuestos o con ellos mismos hacia compuestos bituminosos de
elevado punto de ebullición. Estos compuestos de elevado punto de
ebullición pueden resultar molestos en los siguientes pasos del
proceso para el procesado del producto de disociación. Además,
mediante la formación de un elevado punto de ebullición disminuye
claramente el rendimiento del proceso global de la síntesis fenólica
de Hock.
Mediante el tratamiento o
post-tratamiento térmico según la invención del
producto de disociación, el DMPC contenido en éste se disocia en
\alpha-metilestireno (AMS) y agua y el DCP también
presente se disocia en fenol, AMS y acetona. El AMS que queda en
estas reacciones se separa de éstas mediante el siguiente procesado
del producto de disociación y se hidrata a cumeno, que puede
reintroducirse como sustancia de partida en el proceso global de
fabricación de fenol. De este modo disminuyen las pérdidas de
rendimiento por formación de productos secundarios.
Para la realización de las reacciones arriba
citadas el producto de disociación debe calentarse a una
temperatura determinada. Se encontró que a temperaturas por encima
de 110ºC, también para una transformación a DCP aún incompleta, ya
es completa la transformación de DMPC en AMS y agua. Por lo tanto,
para el ajuste de las condiciones óptimas del tipo de funcionamiento
por encima de 110ºC, sólo debe comprobarse el contenido residual en
DCP tras el post-tratamiento térmico. El contenido
residual en DCP en el producto de disociación
post-tratado térmicamente según la invención
asciende preferiblemente a 0,01 hasta 0,05% en peso,
preferiblemente 0,01 a 0,02% en peso. Valores mayores llevan a un
empeoramiento de la selectividad del proceso completo justamente
sobre estas pérdidas de DCP, que además pueden conducir a elevados
contenidos en o-cresol en el fenol puro, valores
menores por debajo de 0,01% en peso conducen a una formación
demasiado grande de productos secundarios de elevado punto de
ebullición en el post-tratamiento térmico,
procedentes de AMS. Habitualmente se determina analíticamente el
contenido en DCP residual.
Por las razones citadas arriba, el producto de
disociación que se ha de tratar posteriormente térmicamente se
calienta a una temperatura por encima de 100ºC, preferiblemente por
encima de 115ºC. Este post-tratamiento térmico se
designa también como templado.
Para el post-tratamiento térmico
del producto de disociación, éste se transfiere a un reactor,
preferiblemente a un reactor tubular y se calienta. Según la
invención, el calentamiento o calefacción de la mezcla de productos
de disociación tiene lugar mediante el empleo del calor de reacción
que se origina en el producto de disociación en el transcurso de al
menos una reacción exotérmica. Según la invención, una de las
reacciones exotérmicas es la disociación de CHP catalizada por
ácido. Ya que el calentamiento del producto de disociación tiene
lugar directamente mediante el empleo del calor de reacción de una
reacción exotérmica, eventualmente se puede prescindir totalmente de
una transferencia indirecta de calor por medio de intercambiadores
de calor para el calentamiento del producto de disociación.
También mediante la disociación del DMPC en AMS y
agua, pero sobretodo también mediante la disociación del DCP en
fenol, acetona y AMS, ya que se trata igualmente de reacciones
exotérmicas, se libera igualmente calor de reacción, que se
corresponde con un aumento definido de la temperatura en el producto
de disociación. Esta diferencia de temperatura, según los
contenidos de partida en DMPC y DCP, se encuentra habitualmente
entre 10 y 20ºC. Son concentraciones típicas en DMPC las
concentraciones de 0,5 a 2% en peso. Las concentraciones típicas en
DCP se encuentran en el intervalo de 2 a 6% en peso. Sin embargo, el
procedimiento según la invención no debe restringirse a las
concentraciones indicadas de DCP o DMPC.
La cantidad de calor liberada mediante estas
reacciones exotérmicas citadas arriba debe considerarse en el
cálculo de la concentración de partida necesaria de CHP en el
producto de disociación antes del post-tratamiento
térmico necesario para el calentamiento del producto de disociación
a la temperatura deseada.
Como punto de referencia para el cálculo de la
concentración de partida necesaria de CHP puede servir la fórmula
empírica en que la disociación de 1% en peso de solución de CHP
libera aproximadamente el calor necesario para el aumento de la
temperatura de la disolución de 6,8 a 7,0ºC. Así una solución de
CHP del 6% en peso, mediante la disociación completa del CHP, se
calentaría de 40,8 a 42ºC. La fórmula empírica vale para las
soluciones empleadas habitualmente en la disociación del CHP. Éstas
presentan habitualmente como mínimo cumeno, fenol y acetona, pero
sólo cantidades pequeñas (de 0 a 15% en peso) de agua. A causa de
la elevada capacidad calorífica del agua, la disociación de CHP en
una solución o dispersión que presenta un 99% en peso de agua y un
1% en peso de CHP aumentaría esta solución sólo 3,5ºC. Por eso, para
mezclas de disociación que habitualmente presentan una proporción
elevada de agua, debe determinarse de nuevo el factor de
calentamiento. Esta determinación puede llevarse a cabo en
sencillos ensayos preliminares, de alguna de las maneras conocidas
por el especialista.
Según la invención, el CHP adicional necesario
para la producción de calor se añade posteriormente al producto de
disociación, en caso que no haya aún el suficiente en la mezcla de
productos de disociación.
Para la disociación del CHP se emplea
preferiblemente ácido sulfúrico como catalizador. La mezcla de
productos de disociación presenta preferiblemente una concentración
en ácido sulfúrico de 50 a 1000 ppm en peso. Puede ser ventajoso
cambiar la actividad ácida, es decir, la acidez del producto de
disociación, antes del tratamiento térmico. La acidez depende de la
concentración del ácido y de la concentración de agua en la mezcla
de disociación. Cuanto mayor es el contenido en agua en la mezcla
de disociación, tanto más ácido debe dosificarse a la mezcla de
disociación para llegar a la misma actividad ácida, poniendo al
cuadrado la concentración de agua en el cálculo de la acidez. Así,
por ejemplo, la acidez de una solución de mezcla de disociación que
presenta 200 ppm en peso de ácido sulfúrico y 2% en peso de agua
asciende sólo a un dieciseisavo de la acidez de una solución mezcla
de disociación que presenta 200 ppm en peso de ácido sulfúrico y
0,5% en peso de agua.
La acidez ideal y con ella la composición ideal
de la mezcla de disociación en referencia a la concentración de
ácido y la concentración de agua puede averiguarse mediante ensayos
preliminares sencillos. En mezclas de disociación que presentan una
concentración en agua de hasta 6% en peso, se muestra especialmente
ventajosa una concentración en ácido sulfúrico de 100 a 500 ppm en
peso en la mezcla de disociación. Habitualmente, para aumentar la
acidez se dosifica posteriormente ácido sulfúrico. Para disminuir la
acidez se puede añadir al producto de disociación una base, como
por ejemplo solución alcalina de fenolato, amoníaco o hidróxido
sódico, o agua. Preferiblemente se añade agua al producto de
disociación.
En una forma de realización especialmente
preferible del procedimiento según la invención, el producto de
disociación que se ha de tratar térmicamente presenta una
concentración en CHP que en combinación con las concentraciones de
otros compuestos que reaccionan exotérmicamente, libera exactamente
la cantidad de calor necesaria en la reacción de disociación para
calentar la mezcla de productos de disociación a la temperatura
deseada para el post-tratamiento térmico.
En esta forma de realización del procedimiento
según la invención se introduce tanto CHP a una mezcla de
disociación antes de la disociación, que la concentración en CHP es
mayor que la concentración que sería necesaria para el
calentamiento o para el post-tratamiento térmico de
la mezcla de productos de disociación. Esta mezcla de disociación
se disocia de la forma habitual, manteniéndose la mezcla de
disociación en un intervalo de temperaturas de 40 a 85ºC,
preferiblemente de 45 a 75ºC, mediante refrigeración. Sólo si el
producto de disociación presenta la concentración en CHP deseada y
por lo tanto la mezcla de productos de disociación puede calentarse
a la temperatura deseada al menos mediante una reacción exotérmica
en transcurso, se apaga la refrigeración mediante un tipo de
funcionamiento discontinuo o bien se transfiere la mezcla de
productos de disociación de forma continua a un reactor o zona de
reactor para el post-tratamiento térmico, donde no
tiene lugar ninguna refrigeración. Los tiempos de permanencia
necesarios y con ello la concentración en CHP pueden averiguarse
mediante sencillos ensayos preliminares.
Puede ser ventajoso llevar a cabo el
procedimiento según la invención en un reactor especialmente
adecuado para este procedimiento, como el que se describe debajo.
Puede ser especialmente ventajoso llevar a cabo la disociación de
CHP y el post-tratamiento térmico del producto de
disociación en un reactor. Sin embargo, también es posible llevar a
cabo el procedimiento según la invención en una instalación como la
que se describe en el estado de la técnica para la realización de
la disociación y post-tratamiento térmico.
En otra forma de realización especialmente
preferible del procedimiento según la invención, se dosifica CHP
adicional al producto de disociación que presenta una concentración
en CHP insuficiente para calentar suficientemente el producto de
disociación para el post-tratamiento térmico.
El CHP se dosifica preferiblemente como
concentrado, que presenta de 65 a 90% en peso de CHP. La
dosificación tiene lugar preferiblemente de manera que se obtiene
una mezcla suficiente del CHP dosificado con el producto de
disociación. Esto se puede asegurar de alguna de las maneras
conocidas por el especialista, por ejemplo, mediante montajes que
posibiliten una mezcla completa, como por ejemplo, mezcladores
estáticos. La dosificación del CHP tiene lugar preferiblemente por
el lado de absorción de la bomba, que bombea el producto de
disociación que se ha de tratar dentro del reactor tubular. De este
modo también se asegura la obtención de una mezcla completa del
producto de disociación con el CHP dosificado. Es necesaria una
mezcla suficiente del CHP con el producto de disociación que se ha
de tratar térmicamente para evitar un sobrecalentamiento local del
producto de disociación en el templado.
La concentración de CHP necesaria en el producto
de disociación en ambas formas de realización del procedimiento
según la invención asciende, dependiendo de la temperatura inicial
del producto de disociación y de la concentración de partida de
DCP, a 5 hasta 10% en peso. Para calcular la concentración de CHP
necesaria se puede recurrir a la fórmula empírica citada arriba.
Así, por ejemplo, a una temperatura inicial del producto de
disociación de 40ºC y un contenido en DCP de 4% en peso la
concentración de CHP necesaria antes de entrar al
post-tratamiento térmico asciende a aproximadamente
8,5% en peso para llegar a una temperatura final de 115ºC. Sin
embargo, el tiempo de calentamiento hasta 100ºC asciende
habitualmente a menos de 30 segundos. A continuación, en el
templado propiamente dicho, aumenta la temperatura de la mezcla en
el reactor de tiempo de permanencia a una temperatura de
aproximadamente 115ºC. El tiempo de permanencia de la mezcla de
productos de disociación en el reactor de tiempo de permanencia
depende de la acidez. Según la acidez, el tiempo de permanencia
asciende habitualmente a 30 hasta 300 segundos.
Tras el tratamiento térmico del producto de
disociación en el reactor, el producto de disociación tratado puede
llevarse a una temperatura final habitualmente de 40 a 70ºC en un
refrigerante. El producto de disociación tratado según la invención
se lleva a otro tratamiento o procesado. Habitualmente el producto
de disociación tratado térmicamente se procesa de manera que la
acetona y el fenol se separan entre sí por destilación y se separan
de otros compuestos presentes en el producto de disociación tratado
térmicamente. El procesado de estas corrientes de producto de
disociación es conocido por el especialista.
En todas las formas de realización del
procedimiento según la invención puede ser ventajoso añadir agua al
producto de disociación antes del tratamiento térmico. Es
especialmente preferible añadir tanta agua al producto de
disociación antes del tratamiento térmico, que la concentración de
agua en el producto de disociación ascienda a 0,5 hasta 3,0% en
peso, preferiblemente 1,5 a 2% en peso y muy especialmente
preferible 1,8% en peso.
El producto de disociación tratado térmicamente
según la invención presenta una concentración en DCP de 0,01 a
0,05, preferiblemente 0,01 a 0,02% en peso y una concentración en
DMPC de 0,05 a 0,2% en peso. El CHP ya no es demostrable en el
producto de disociación tratado térmicamente.
El procedimiento según la invención puede
emplearse en todos los procedimientos en que se disocian
hidroperóxidos de alquilarilo. Los hidroperóxidos de alquilarilo
pueden ser, por ejemplo, hidroperóxido de cumeno, hidroperóxido de
butilbenceno secundario, pero también hidroperóxidos de
alquilbenceno sustituido o hidroperóxidos de alquilo de otros
aromáticos, como por ejemplo naftalina. Preferiblemente se emplea
el procedimiento según la invención en el
post-tratamiento del producto de disociación a
partir de la disociación de hidroperóxidos de alquilarilo, para los
que la disociación es una reacción exotérmica. Pero también es
posible emplear el procedimiento según la invención para el
post-tratamiento del producto de disociación, que
por la disociación contiene más de un hidroperóxido de alquilarilo.
En este caso, al menos una de las reacciones de disociación debe
ser una reacción exotérmica. Es muy especialmente preferible
emplear el procedimiento según la invención para el
post-tratamiento del producto de disociación en la
disociación catalizada por ácido de CHP en fenol y acetona o bien
para la disociación de CHP con post-tratamiento
térmico combinado del producto de disociación.
El procedimiento según la invención puede
llevarse a cabo de forma continua o discontinua. El procedimiento
según la invención se lleva a cabo preferiblemente de forma
continua.
El procedimiento según la invención puede usarse
tanto para el post-tratamiento del producto de
disociación, que en la disociación queda en fase heterogénea, como
para el post-tratamiento del producto de
disociación, que en la disociación queda en fase homogénea.
Puede ser ventajoso llevar a cabo el
procedimiento según la invención en un reactor especialmente
apropiado para este procedimiento. Así, la disociación de CHP
catalizada por ácido y el post-tratamiento térmico
del producto de disociación se llevan a cabo en un reactor. Pero
también es posible emplear el procedimiento según la invención en
instalaciones existentes para la disociación de CHP, que dispongan
al menos de un reactor de disociación y al menos de otro reactor
para el post-tratamiento térmico del producto de
disociación, como se representa, por ejemplo, en los dibujos Fig.1
y Fig.2.
Se emplea preferiblemente un reactor según la
invención para la fabricación de fenol y acetona mediante la
disociación de hidroperóxido de cumeno catalizada por ácido,
caracterizado porque presenta al menos dos zonas, de las que al
menos una zona está equipada con un dispositivo para disipar el
calor y al menos otra zona presenta características de tubo de
flujo.
En una forma de realización preferible se lleva a
cabo en una zona del reactor la disociación del hidroperóxido de
cumeno y en otra zona del reactor el
post-tratamiento del producto de disociación. En
otra forma de realización preferible el reactor presenta una
realimentación, con la que al menos una parte del producto de una
zona que presenta un dispositivo para disipar la energía
calorífica, puede reintroducirse en la alimentación del reactor.
Preferiblemente el reactor presenta al menos una realimentación,
con la que al menos una parte del producto procedente de una zona
que presenta características de tubo de flujo, puede reintroducirse
en la alimentación del reactor y/o en una zona que presenta
características de tubo de flujo. Además, el reactor puede presentar
al menos un dispositivo de dosificación entre una zona del reactor
que presenta un dispositivo para disipar la energía calorífica y
una zona del reactor que presenta características de tubo de
flujo.
En este reactor según la invención se combinan el
reactor de disociación y el reactor necesario para el
post-tratamiento térmico. Esto se consigue de
manera que se usa un reactor en el que puede ajustarse un perfil de
temperatura. Tal reactor según la invención presenta
preferiblemente un perfil de temperatura de forma que en la zona
del reactor combinado, en que debe tener lugar la disociación,
puede ajustarse una temperatura que se emplea preferiblemente para
la disociación de CHP, como por ejemplo una temperatura de 40 a
85ºC. Esto puede conseguirse, por ejemplo, de manera que al menos
en una zona del reactor existan instalaciones de transferencia de
calor, como por ejemplo intercambiadores de calor, con los que la
mezcla a disociar pueda mantenerse a la temperatura deseada,
preferiblemente por medio de eliminación de calor de reacción. Una
posible forma de realización es, por ejemplo, la conexión sucesiva
de varios intercambiadores de calor. La disociación tiene lugar
preferiblemente en esta zona. Lo siguiente es disponer en un
reactor según la invención al menos de una zona en que pueda tener
lugar el post-tratamiento térmico, que
preferiblemente presente una característica de tubo de flujo. Esta
zona del reactor combinado no presenta preferiblemente ningún
dispositivo para el calentamiento del producto de disociación que
se ha de tratar. Puede ser ventajoso, si esta zona del reactor
presenta un dispositivo para la refrigeración de la mezcla de
disociación que se ha de tratar. En formas de funcionamiento
suficientemente cuidadosas del procedimiento según la invención
también se puede prescindir de una refrigeración de este tipo.
Según la forma de realización del procedimiento
según la invención puede ser ventajoso proveer el reactor según la
invención para la disociación de CHP y el
post-tratamiento del producto de disociación formado
en la disociación, con al menos uno, preferiblemente con al menos
dos dispositivos de dosificación, con los que es posible introducir
agua y/o CHP o bien una mezcla que contenga CHP, en la zona del
reactor según la invención en que debe tener lugar el
post-tratamiento térmico del producto de
disociación. Una posible forma de realización de un reactor según
la invención se representa a modo de ejemplo en la figura
Fig.3.
La zona del post-tratamiento
térmico en el reactor combinado está organizada preferiblemente de
manera que se respeten los parámetros citados en el procedimiento
según la invención, como por ejemplo, temperatura, tiempo de
calentamiento y tiempo de permanencia.
Puede ser ventajoso, si el reactor combinado
según la invención está equipado con al menos una posibilidad de
reintroducir en el reactor al menos una parte del producto de
disociación disociado y/o al menos una parte del producto de
disociación post-tratado. La realimentación puede
llevarse a cabo de manera que una parte del producto de disociación
puede separarse antes de la entrada en la zona del reactor en que
tiene lugar el post-tratamiento, y puede
reintroducirse en la alimentación hacia el reactor. Aunque la
realimentación también puede llevarse a cabo de manera que una
parte de la mezcla de productos de disociación
post-tratado térmicamente puede reintroducirse en la
alimentación hacia el reactor o en la zona del reactor en que se
sitúa el post-tratamiento térmico del producto de
disociación. Del mismo modo puede ser ventajoso realizar las
realimentaciones citadas combinadamente.
El procedimiento según la invención o bien la
instalación según la invención se describe a modo de ejemplo en las
figuras Fig 1 hasta Fig.3, sin que el procedimiento o la
instalación deban restringirse a esta forma de realización.
En la Fig. 1 se representa esquemáticamente un
procedimiento para la disociación de CHP. Por la conducción a se
alimenta una mezcla que presenta el CHP a disociar en un primer
reactor, el reactor de disociación. El reactor de disociación R1 no
tiene porque tratarse sólo de un reactor que pueda usarse por
ejemplo como reactor tubular con realimentación o como aparato
remezclador, también pueden designarse como reactor de disociación
varios reactores conectados uno detrás de otro.
El producto de disociación que sale del reactor
de disociación, en el caso de un reactor tubular, se reintroduce en
el reactor de disociación al menos parcialmente dentro del circuito
por la conducción c. Por la conducción b se introduce una parte de
la mezcla de productos de disociación en un segundo reactor R2, en
que tiene lugar el post-tratamiento térmico. Antes
del reactor R2 puede introducirse adicionalmente por dos
conducciones hidroperóxido de cumeno (CHP) y/o agua (H_{2}O) en
la mezcla de productos de disociación. Por la conducción d la
mezcla de productos de disociación post-templada
sale del reactor R2 y puede conducirse a un procesado.
En la Fig. 2 también se representa
esquemáticamente la disociación de CHP. Por la conducción a1 se
alimenta una mezcla que presenta el CHP a disociar en un primer
reactor, el reactor de disociación RR, que puede tratarse de un
reactor de remezclado. Por la conducción e1 puede dosificarse en el
reactor de disociación el catalizador necesario para la disociación
catalizada por ácido, por ejemplo, ácido sulfúrico. El producto de
disociación que sale del reactor de disociación, se introduce por
la conducción b en un segundo reactor R2, en que tiene lugar el
post-tratamiento térmico. Antes del reactor R2 puede
introducirse adicionalmente por dos conducciones hidroperóxido de
cumeno (CHP) y/o agua (H_{2}O) en la mezcla de productos de
disociación. Por la conducción d, provista de un intercambiador de
calor W, con el que puede refrigerarse la mezcla de productos de
disociación post-tratada, sale la mezcla de
productos de reacción post-templada del reactor R2
y puede conducirse a un procesado.
En la Fig. 3 se representa esquemáticamente la
disociación de CHP en un reactor según la invención. Por la
conducción a se alimenta una mezcla que presenta el CHP a disociar
en un reactor R1+2, el reactor combinado de disociación y
post-tratamiento. Este reactor R1+2 se trata
preferiblemente de un reactor tubular. Una parte del reactor R1+2
puede mantenerse por medio de un refrigerador a una temperatura
deseada, en que por el medio de refrigeración ke, por ejemplo, se
alimenta agua en una camisa refrigerante. El medio refrigerante
sale del reactor por ka.
Al final de la sección del reactor provista de
refrigeración o al principio de la sección desprovista de
refrigeración puede dotarse de una alimentación de agua H_{2}O
y/o una alimentación de hidroperóxido de cumeno concentrado CHP. En
la sección del reactor que no presenta refrigeración tiene lugar el
post-tratamiento térmico del producto de
disociación, que se lleva a la temperatura deseada mediante el
calor liberado en la disociación de CHP. La mezcla de productos de
disociación post-tratada térmicamente que sale del
reactor puede refrigerarse en un intercambiador de calor y
conducirse a un procesado por la conducción d.
El reactor según la invención puede estar
equipado con una o varias posibilidades para la realimentación al
menos de una parte del producto de disociación
post-tratado y/o al menos una parte del producto de
disociación. Estas posibilidades se representan dibujadas en la Fig
3. Así, en la conducción c al menos una parte del producto de
disociación se realimenta en el reactor o en la tubería a hacia el
reactor. Por la conducción f, el producto de disociación
post-tratado y refrigerado en el intercambiador de
calor W también se puede reintroducir en el reactor o en la tubería
a hacia el reactor.
Un producto de disociación que presenta 40% en
peso de fenol, 4,0% en peso de DCP, 7,8% en peso de CHP y 0,8% en
peso de DMCP se calentó partiendo de 50ºC y de una concentración de
ácido sulfúrico de 200 ppm en peso mediante disociación de CHP y
DCP, durante 30 segundos a una temperatura de 105ºC. En un tiempo
de permanencia en el reactor de 120 segundos tuvo lugar la
disociación de DCP y DMPC a una temperatura de 105ºC a 120ºC. La
mezcla de productos de disociación post-tratada de
esta manera se enfrió de nuevo rápidamente en un intercambiador de
calor a una temperatura de 45ºC. El contenido residual en DCP del
producto de disociación tratado térmicamente se encontró en 0,02% en
peso.
A una mezcla de productos de disociación que
contenía 40% en peso de fenol, 3,0% en peso de DCP, 0,8% en peso de
CHP, así como 2% en peso de CHP y presentaba una temperatura de
60ºC, se dosificó tanta solución 67% en CHP y tanta agua, que la
mezcla de productos de disociación contenía un 5,8% en peso de CHP
y 1,8% en peso de agua. La concentración de ácido ascendió a 500 ppm
en peso. La dosificación de la solución de CHP y el agua tuvo lugar
en el lado de succión de bomba de alimentación, que transportaba a
través del reactor el producto de disociación que se ha de tratar.
Mediante la adición de CHP aumentó la temperatura de la mezcla de
productos de disociación a una temperatura de 100ºC, por la
disociación exotérmica del CHP. A esta temperatura se empleó la
disociación de DCP y DMPC, ajustándose en la mezcla de productos de
disociación una temperatura hasta 112ºC para un tiempo de
permanencia de 230 segundos. La mezcla de productos de disociación
post-tratada de esta manera se enfrió rápidamente
en un intercambiador de calor de nuevo a una temperatura de 45ºC. El
contenido residual en DCP del producto de disociación tratado
térmicamente se encontró en 0,01% en peso.
Claims (18)
1. Procedimiento para el
post-tratamiento térmico del producto de disociación
de la disociación catalizada por ácido de hidroperóxido de cumeno
en fenol y acetona, calentándose en un reactor el producto de
disociación que se ha de tratar térmicamente, caracterizado
porque para el calentamiento del producto de disociación que se ha
de tratar térmicamente en el reactor se emplea el calor de reacción
de al menos una reacción exotérmica que transcurre en este
reactor.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque una de las reacciones exotérmicas que
transcurren en el reactor es la disociación del hidroperóxido de
cumeno.
3. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el producto de
disociación que se ha de tratar presenta antes del
post-tratamiento térmico una concentración de
hidroperóxido de cumeno de 5 a 10% en peso.
4. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se dosifica
hidroperóxido de cumeno al producto de disociación que se ha de
tratar.
5. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se dosifica
agua al producto de disociación que se ha de tratar.
6. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el producto de
disociación que se ha de tratar térmicamente se calienta a una
temperatura por encima de 100ºC.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque el producto de disociación que se ha de
tratar térmicamente se calienta a una temperatura por encima de
115ºC.
8. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el contenido
residual en dicumilperóxido en el producto de disociación tratado
térmicamente asciende a 0,01 hasta 0,05% en peso.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque el contenido residual en
dicumilperóxido en el producto de disociación tratado térmicamente
asciende a 0,01 hasta 0,02% en peso.
10. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la disociación
catalizada por ácido del hidroperóxido de cumeno y el
post-tratamiento térmico del producto de disociación
se llevan a cabo en un reactor.
11. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la disociación
catalizada por ácido del hidroperóxido de cumeno y el
post-tratamiento térmico del producto de disociación
se llevan a cabo de forma combinada.
12. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el reactor
empleado es un reactor tubular.
13. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 12, para la fabricación de fenol.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
procedimiento se lleva a cabo en un reactor, que al menos presenta
dos zonas, de las que al menos una zona está equipada con un
dispositivo para la disipación del calor y al menos otra zona
presenta características de tubo de flujo.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque en una zona del reactor se lleva a cabo
la disociación del hidroperóxido de cumeno y en otra zona distinta
del reactor se lleva a cabo el post-tratamiento del
producto de disociación.
16. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 14 ó 15, caracterizado porque el reactor
presenta una realimentación, con la que al menos una parte del
producto de una zona que presenta un dispositivo para disipar el
calor se puede reintroducir en la alimentación del reactor.
17. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque el reactor
presenta al menos una realimentación, con la que al menos una parte
del producto de una zona que presenta características de tubo de
flujo se puede reintroducir en la alimentación del reactor y/o en
una zona que presenta características de tubo de flujo.
18. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 14 a 17, caracterizado porque el reactor
presenta al menos un dispositivo de dosificación entre una zona del
reactor que presenta un dispositivo para eliminar la energía
calorífica y una zona del reactor que presenta características de
tubo de flujo.
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