NO312191B1 - Fremgangsmåte og apparatur for fremstilling av divalent fenolforbindelse - Google Patents

Fremgangsmåte og apparatur for fremstilling av divalent fenolforbindelse Download PDF

Info

Publication number
NO312191B1
NO312191B1 NO19992586A NO992586A NO312191B1 NO 312191 B1 NO312191 B1 NO 312191B1 NO 19992586 A NO19992586 A NO 19992586A NO 992586 A NO992586 A NO 992586A NO 312191 B1 NO312191 B1 NO 312191B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
reactor
compound
peroxide
monovalent
reaction mixture
Prior art date
Application number
NO19992586A
Other languages
English (en)
Other versions
NO992586L (no
NO992586D0 (no
Inventor
Yukio Inaba
Kazunori Fujita
Hiroshi Kofuji
Original Assignee
Ube Industries
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ube Industries filed Critical Ube Industries
Publication of NO992586D0 publication Critical patent/NO992586D0/no
Publication of NO992586L publication Critical patent/NO992586L/no
Publication of NO312191B1 publication Critical patent/NO312191B1/no

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/245Stationary reactors without moving elements inside placed in series
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C37/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C37/60Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by oxidation reactions introducing directly hydroxy groups on a =CH-group belonging to a six-membered aromatic ring with the aid of other oxidants than molecular oxygen or their mixtures with molecular oxygen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00103Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00105Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids part or all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
    • B01J2219/0011Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids part or all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling involving reactant liquids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og apparat for fremstilling av toverdig fenolforbindelse, og det særegne ved oppfinnelsen er som anført i patentkravene.
BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN
1. Op<p>finnelsesområdet
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og apparat for fremstilling av en toverdig fenolforbindelse. Mer spesielt vedrører den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte og apparat for fremstilling av en toverdig fenolforbindelse med en høy stabilitet og sikkerhet, med en høy selektivitet og med en høy effektivitet.
Enda mer spesielt vedrører den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte og apparat for fremstilling av en toverdig fenolforbindelse, for eksempel katekol (pyrokatekol) eller hydrokinon, fra en énverdig fenolforbindelse med en utmerket selektivitet ved en høy stabilitet, under opprettholdelse av temperaturen i reaksjonsvæsken av den énverdige fenolforbindelse i et passende område, idet fremgangsmåten og apparatet er egnet for industriell praksis.
2. Beskrivelse av beslektet teknikk
Fremgangsmåte for fremstilling av en toverdig fenolforbindelse, for eksempel katekol sammen med hydrokinon ved hjelp av en oksydasjonsreaksjon av énverdige fenolforbindelser med peroksydforbindelser, for eksempel hydrogenperoksyd og ketonperoksyd, i nærvær av spesifikke katalysatorer er vel kjent fra for eksempel japansk granskede patentpublikasjoner 52-38.546 (tilsvarende US-patentskrift 4.078.006), 52-38.547 (tilsvarende US-patentskrift 4.072.722), 52-38.548 og 52-38.549.
I de konvensjonelle prosesser for fremstilling av toverdige fenolforbindelser, har det imidlertid konkret vært kjent et industrielt middel for industrielt og lett kontroll av den hurtige temperaturstigning i reaksjonsvæsken for oksydasjonsreaksjonen av den énverdige fenolforbindelse på grunn av den varme som utvikles med reaksjonen. De konvensjonelle prosesser er derfor ufordelaktige ved at en eksplosjon av ketonperoksydet inneholdt i reaksjonsvæsken, ikke sikkert kan for-hindres, men også selektiviteten av den tilstrebede toverdige fenolforbindelse synker signifikant på grunn av den hurtige stigning av reaksjonsvæsketempera-turen, og utbyttet av den toverdige fenolforbindelse synker. Når det fremfor alt er nødvendig med en høy sikkerhet for reaksjonsprosedyren og en høy selektivitet for den etterstrebede toverdige fenolforbindelse, må reaksjonsprosedyren gjennomføres med en lav omdannelse (omdannelsesgrad) av den énverdige fenolforbindelse.
OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN
Et formål for den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte og apparat for å tilveiebringe toverdige fenolforbindelser ved en kontinuerlig oksydasjonsreaksjon av en énverdig fenolforbindelse, med forbedret selektivitet og utbytte av den tilstrebede toverdige fenolforbindelse, mens en hurtig stigning av reaksjonsvæsketemperatuen som skyldes utvikling av reaksjonsvarme hindres, og en omdannelse av den énverdige fenolforbindelse opprettholdes på et tilfredsstill-ende nivå, idet fremgangsmåten og apparatet er egnet for industriell kontinuerlig produksjon av de toverdige fenolforbindelser.
Det ovennevnte formål kan oppnås ved hjelp av fremgangsmåten og apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse.
Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse for fremstilling av toverdig fenolforbindelse, omfatter oksydering av en énverdig fenolforbindelse i nærvær av en katalysator ved å anvende et kontinuerlig flertrinns oksydasjons-apparat omfattende et flertall oksydasjonsreaktorer forbundet til hverandre i serie på en slik måte at (1) i en første reaktor i oksydasjonsapparatet, innføres en énverdig fenolforbindelse med en temperatur på 30 til 100°C, en peroksydforbindelse og en katalysator for å oksydere den énverdige fenolforbindelse til en toverdig fenolforbindelse, og den resulterende reaksjonsblanding inneholdende de fremstilte toverdige fenolforbindelser, den ikke-reagerte énverdige forbindelse, den ikke-reagerte peroksydforbindelse og katalysatoren, avgis fra den første reaktor;
(2) reaksjonsblandingen avgitt fra den første reaktor, føres gjennom én eller flere reaktorer som etterfølger den første reaktor, for videre å oksydere den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, mens, i trinnene (1) og (2), en del av peroksydforbindelsen innføres i den første reaktor, og den resterende del av peroksydforbindelsen innføres i minst én etterfølgende reaktor; og (3) en endelig reaksjonsblanding fremstilt i en bakre reaktor og omfattende den fremstilte toverdige fenolforbindelse, den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, den ikke-reagerte peroksydforbindelse og katalysatoren, avgis fra oksydasjonsapparatet, hvor (A) katalysatoren som innføres i den første reaktor, omfatter minst ett medlem valgt fra gruppen bestående av fosforsyre, svovelsyre, klorsyre og wolframsyre, i en mengde på 1 til 1000 ppm basert å mengden av énverdig fenolforbindelse innført i den første reaktor; (B) før den resterende del av peroksydforbindelsen innføres i minst én reaktor som følger etter den første reaktor, avkjøles reaksjonsblandingen avgitt fra en neste reaktor plassert foran den etterfølgende reaktor, hvortil den resterende del av peroksydforbindelsen innføres, til en temperatur på 40 til 100°C ved hjelp av en kjøleinnretning, og innføres deretter sammen med den resterende del av peroksydforbindelsen i den etterfølgende reaktor, idet temperaturen av reaksjonsblandingen som passerer gjennom oksydasjonsapparatet, styres til en nivå på 40 til 120°C; (C) mengden av énverdig fenolforbindelse og den totale mengde av peroksydforbindelse innført i det kontinuerlige flertrinns oksydasjonsapparat, styres til et molart forhold på fra 10:1 til 100:1, og (D) mengden av den énverdig fenolforbindelse innført i den første reaktor og mengden av peroksydforbindelse innført i hver av den første reaktor og minst én etterfølgende reaktor, styres til et molart forhold på fra 33:1 til 1000:1.
I fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse for fremstilling av den toverdige fenolforbindelse, innføres eventuelt minst en ketonforbindelse sammen med den énverdige fenolforbindelse, peroksydforbindelsen og katalysatoren i den første reaktor.
Det kontinuerlige flertrinns oksydasjonsapparat ifølge den foreliggende oppfinnelse for fremstilling av toverdige fenolforbindelser ved hjelp av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse som angitt i det foregående, omfatter en første reaktor og én eller flere reaktorer som etterfølger den første reaktor, idet disse reaktorer er forbundet til hverandre i serie, og er hver egnet for katalytisk oksydering av en énverdig fenolforbindelse til toverdige fenolforbindelser, hvor den første reaktor er forbundet til en tilførselskilde for en énverdig fenolforbindelse, en tilførselskilde for en peroksydforbindelse og en tilførselskilde for en katalysator, idet minst én etterfølgende reaktor er forbundet til en tilførselskilde for peroksydforbindelse, og en bakerste reaktor har et utløp for å avgi en endelig reaksjonsblanding fremstilt deri.
I apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse for fremstilling av toverdig forbindelse, er eventuelt den første reaktor videre forbundet til en tilførselskilde for en ketonforbindelse.
Apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse for fremstilling av den toverdige fenolforbindelse, omfatter videre eventuelt en kjøleinnretning anordnet mellom den etterfølgende reaktor forbundet til tilførselskilden for peroksydforbindelse og en neste reaktor plassert foran den etterfølgende reaktor forbundet til tilførselskilden for peroksydforbindelsen.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
Fig. 1 er et skjematisk flytskjema som viser en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, hvor det anvendes et kontinuerlig tretrinns oksydasjonsapparat. Fig. 2 er et skjematisk flytskjema som viser en ytterligere utførelsesform av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, under anvendelse av et kontinuerlig firetrinns oksydasjonsapparat.
BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse for fremstilling av toverdige fenolforbindelser ved oksydasjon av en énverdig fenolforbindelse i nærvær av en katalysator, anvendes et kontinuerlig flertrinns oksydasjonsapparat omfattende et flertall oksydasjonsreaktorer forbundet til hverandre i serie.
Det kontinuerlige flertrinns oksydasjonsapparat omfatter foretrukket 2 til 10 reaktorer, mer foretrukket 2 til 6 reaktorer, enda mer foretrukket 3 til 5 reaktorer, forbundet til hverandre i serie.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, blir
(1) i en første reaktor i oksydasjonsapparatet, innført en énverdig fenolforbindelse med en temperatur på 30 til 100°C, en peroksydforbindelse og en katalysator for å oksydere den énverdige fenolforbindelse til en toverdig fenolforbindelse, og den resulterende reaksjonsblanding inneholdende de fremstilte toverdige fenolforbindelser, den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, den ikke-reagerte peroksydforbindelse og katalysatoren, avgis fra den første reaktor; (2) reaksjonsblandingen avgitt fra den første reaktor, føres gjennom én eller flere reaktorer som etterfølger den første reaktor, for ytterligere å oksydere den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, idet, i trinnene (1) og (2), en del av peroksydforbindelsen innføres i den første reaktor, og den resterende del av peroksydforbindelsen innføres i minst én etterfølgende reaktor; (3) en endelig reaksjonsblanding fremstilt i en bakerste reaktor og omfattende de fremstilte toverdige fenolforbindelser, den ikke-reagerte énverdige fenol-forbindelse, den ikke-reagerte peroksydforbindelse og katalysatoren, avgis fra oksydasjonsapparatet.
Fremgangsmåten og apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse, skal forklares mer detaljert i det følgende med henvisning til de vedføyde tegninger.
Med henvisning til fig. 1, er tre oksydasjonsreaktorer 1, 10 og 20 i rekkefølge forbundet til hverandre i serie. I den nedre del av den første reaktor 1, innføres en énverdig fenolforbindelse, for eksempel fenol, med temperatur 30 til 100°C, fore-trukket 40 til 95°C, fra en tilførselskilde for denne (ikke vist) gjennom en tilførsels-ledning 2, en peroksydforbindelse, for eksempel en del hydrogenperoksyd, innføres fra en tilførselskilde for denne (ikke vist) gjennom en tilførselsledning 3, en katalysator innføres fra en tilførselskilde for denne (ikke vist) gjennom en tilførselsledning 4, og eventuelt tilføres en ketonforbindelse fra en tilførselskilde for denne (ikke vist) gjennom en tilførselsledning 5. I den første reaktor 1, blir den énverdige fenolforbindelse katalytisk oksydert med peroksydforbindelsen til å frembringe toverdige fenolforbindelser som målprodukter. Tilførselsledningene 2, 3, 4 og 5 er forbundet på steder nær hverandre til den nedre del av den første reaktor 1. Den resulterende reaksjonsblanding fremstilt i den første reaktor 1 og inneholdende de fremstilte toverdige fenolforbindelser, den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, den ikke-reagerte peroksydforbindelse, katalysatoren og eventuelt ikke-reagert ketonforbindelse, avgis fra topptelen av den første reaktor 1 gjennom en utløpsledning 7, avkjøles ved hjelp av en kjøleinnretning 6, for eksempel en kjøler av varmevekslertypen, til en temperatur 40 til 100°C, og deretter innføres den avkjølte reaksjonsblanding inn i en nedre del av en andre reaktor 10 gjennom en tilførselsledning 12. Inn i den nedre del av den andre reaktor 10, tilføres en ytterligere del av peroksydforbindelsen fra en tilførselskilde for denne (ikke vist) gjennom en tilførselsledning 13, og eventuelt en ytterligere mengde av katalysatoren tilføres fra en tilførselskilde for denne (ikke vist) gjennom en tilførselsledning 14, for ytterligere å oksydere den énverdige fenolforbindelse til de toverdige fenolforbindelser.
Tilførselsledningene 12, 13 og 14 er forbundet på steder nær hverandre til den nedre del av den andre reaktor 10.
Den resulterende reaksjonsblanding frembragt i den andre reaktor 10 og inneholdende den fremstilte toverdige fenolforbindelse, den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, den ikke-reagerte peroksydforbindelse, katalysatoren og eventuelt ikke-reagert ketonforbindelse, avgis fra toppdelen av den andre reaktor 10 gjennom en utløpsledning 17, avkjøles ved hjelp av en kjøler 16 til en temperatur på 40 til 100°C, og deretter blir den avkjølte reaksjonsblanding ført inn i en nedre del av en tredje reaktor 20 gjennom en tilførselsledning 22. Inn i den nedre del av den tredje reaktor 20, innføres den resterende del av peroksydforbind-elsen fra en tilførselskilde for denne (ikke vist) gjennom en tilførselsledning 23, og eventuelt en enda ytterligere mengde av katalysatoren innføres fra en tilførsels-kilde derfor (ikke vist) gjennom en tilførselsledning 24, for ytterligere å oksydere den énverdige fenolforbindelse til de toverdige fenolforbindelser.
Tilførselsledningene 22, 23 og 24 er forbundet ved steder nær hverandre, til den nedre del av den tredje reaktor 20.
Reaksjonsblandingen fremstilt i den tredje reaktor 20 og inneholdende den tilstrebede toverdige fenolforbindelse, katalysatoren og den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, peroksydforbindelse og eventuelt ketonforbindelse (som ikke behøver å inneholdes), avgis fra toppdelen av den tredje reaktor 20 gjennom en utløpsledning 27. Den avgitte reaksjonsblanding avkjøles eller oppvarmes til en ønsket temperatur ved hjelp av en varmeveksler 25 og trekkes så ut fra det kontinuerlige oksydasjonsapparat gjennom en tømmeledning 28.
Når peroksydforbindelsen innføres i minst én av reaktorene som etterfølger den første reaktor, blir reaksjonsblandingen avgitt fra en neste reaktor plassert foran den etterfølgende reaktor og hvori peroksydforbindelsen suppleres, fore-trukket avkjølt ved hjelp av en kjøleinnretning til en temperatur på 40 til 100°C, mer foretrukket 50 til 100°C og deretter ført inn i den etterfølgende reaktor. Ved å tilføre peroksydforbindelsen i to eller flere reaktorer, kan den énverdige fenol-forbindelse omdannes til toverdige fenolforbindelser med en høy selektivitet til de toverdige fenolforbindelser.
I hver av oksydasjonsreaktorene, strømmer reaksjonsblandingen oppover, og temperaturen i reaksjonsblandingen styres foretrukket til 40 til 120°C, mer foretrukket fra 55 til 115°C.
Ved fremgangsmåten og apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse, inkluderer oksydasjonsreaksjonsapparatet foretrukket 2 til 10 reaktorer, mer foretrukket 2 til 6 reaktorer, enda mer foretrukket 3 til 4 reaktorer, forbundet til hverandre i serie.
I dette oksydasjonsreaksjonsapparat, blir peroksydforbindelsen, for eksempel hydrogenperoksyd, tilført oppdelt i den første reaktor og i minst én av de etter-følgende reaktorer, foretrukket 1 til 8, mer foretrukket 1 til 5, enda mer foretrukket 2 til 3 etterfølgende reaktorer.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan katalysatoren tilføres i en hel mengde i den første reaktor. Alternativt kan en del av katalysatoren innføres i den første reaktoren, og den resterende del av katalysatoren kan innføres i én eller flere av de etterfølgende reaktorer. Fore-trukket blir katalysatoren innført delt i den første reaktor og i minst én av de etterfølgende reaktorer hvori en del av peroksydforbindelsen innføres. I det flertrinns oksydasjonsapparat som vist i fig. 1, blir for eksempel en del av den totale mengde peroksydforbindelse innført i den første reaktor 1 gjennom tilførselsledning 3, og den resterende del av peroksydforbindelsen innføres delt i den andre og tredje reaktor gjennom tilførselsledningene 13, henholdsvis 23.
En del av den totale mengde av katalysatoren innføres også i den første reaktor 1 gjennom tilførselsledningen 4, og den resterende del av katalysatoren innføres delt i den første og tredje reaktor 10 og 20 gjennom henholdsvis tilførsels-ledningene 14 og 24.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, gjennomføres produksjonsreaksjonen for de toverdige fenolforbindelser, nemlig oksydasjonsreaksjonen for den énverdige fenolforbindelse, i oksydasjonsreaksjonsapparatet foretrukket i en slik grad at den énverdige fenolforbindelse omsettes med en lav omdannelsesgrad på 0,1 til 10 mol-%, mer foretrukket 0,3 til 6 mol-%, og peroksyd-forbindelsen, spesielt hydrogenperoksyd, omsettes med en høy omdannelsesgrad på 80 til 100 mol-%, mer foretrukket 95 til 100 mol-%. For dette formål, er den totale mengde av den énverdige fenolforbindelse og den totale mengde av peroksydforbindelsen innført i det flertrinns oksydasjonsapparat, i et molart forhold på 10:1 til 100:1, mer foretrukket 17:1 til 33:1. Dette spesifikke område for det molare forhold mellom énverdig fenolforbindelse og peroksyd-forbindelsen, bidrar til å oppnå de toverdige fenolforbindelser med en høy selektivitet til disse.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, gjennomføres produksjonen av den toverdige fenolforbindelse i hver reaktor av det flertrinns oksydasjonsapparat, foretrukket i en slik grad at den énverdige fenolforbindelse omsettes med en meget lav omdannelsesgrad på 0,1 til 3 mol-%, mer foretrukket 0,5 til 2 mol-%, og peroksydforbindelsen omsettes med en høy omdannelsesgrad på 70 til 100 mol-%, mer foretrukket 75 til 100 mol-%. Den meget lave omdannelsesgrad av den énverdige fenolforbindelse og den høye omdannelsesgrad av peroksydforbindelsen, bidrar til å hindre eller begrense en irregulær hurtig stigning i temperaturen i reaksjonsblandingen.
I dette tilfelle, er mengden av den énverdige fenolforbindelse som innføres i den første reaktor og mengden av peroksydforbindelsen som innføres i hver av reaktorene, hvortil peroksydforbindelsen tilføres, i et molart forhold på 33:1 til 1000:1, mer foretrukket 50:1 til 200:1, for å minske omdannelsesgraden av den énverdige fenolforbindelse i hver av reaktorene og begrense den eksoterme reaksjon av den énverdige fenolforbindelse.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, blir temperaturen i reaksjonsblandingen som avgis fra en strømningsendedel for hver reaksjon, nemlig, når materialet eller reaksjonsblandingen innføres i en bunndel av reaktoren, en toppdel av reaktoren er strømningsendedelen av reaktoren og holdes foretrukket på et nivå på 120°C eller derunder, mer foretrukket 115°C eller derunder, for å hindre bireaksjoner og å øke selektiviteten til den toverdige fenol-forbindelse.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, blir økningen i temperatur i reaksjonsblandingen mellom tilførselsinnløpsdelen og utløpsdelen av hver reaktor, foretrukket styrt til 3 til 30°C, mer foretrukket 5 til 20°C, for å opprett-holde omdannelsen av den énverdige fenolforbindelse som skyldes dennes oksydasjonsreaksjon, på et lavt nivå.
Den énverdige fenolforbindelse brukbar for fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, inkluderer fenolforbindelser med en hydroksylgruppe knyttet til en benzenring, for eksempel fenol, o-, m- og p-kresoler, o-, m- og p-etylfenoler, o-, m- og p-(n-propyl)fenoler, o-, m- og p-isopropylfenoler, o-, m- og p-(n-butyl)fenoler, o-, m- og p-isobutylfenoler, o-, m- og p-(tert-butyl)fenoler, p-pentylfenol, p-heksylfenol 2,3,6-trimetylfenol og metylsalicylat. Fenolen er foretrukket for fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse.
De toverdige fenolforbindelser som kan fremstilles ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, er fenolforbindelser med to hydroksylgrupper knyttet til en benzenring, foreksempel katekol (pyrokatekol), hydrokinon, 3-metylkatekol, 2-metylhydrokinon, 4-metylkatekol, 3-etylkatekol, 2-etylhydrokinon, 4-etylkatekol, 3-propylkatekoler, 2-propylhydrokinoner, 4-propylkatekoler, n-butylkatekoler, 2-butylhydrokinoner, 4-butylkatekoler, 4-pentylkatekol, 4-heksylkatekol, 2,3,5-trimetylhydrokinon og metyl-2,5-diydroksybenzoat.
Fenolen kan omdannes til katekol og hydrokinon, o-kresol til 3-metylkatekol og 2-metylhydrokinon, m-kresol til 3-metylkatekol, 2-metylhydrokinon og 4-metylkatekol og p-kresol til 4-metylkatekol.
Peroksydforbindelsen brukbar fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, velges fra uorganiske peroksydforbindelser, for eksempel hydrogenperoksyd og perklorsyre, og organiske peroksydforbindelser, for eksempel ketonperoksyder og alifatiske perkarboksylsyrer. Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, anvendes foretrukket hydrogenperoskid, ketonperoksyder og blandinger av hydrogenperoksyd og en ketonforbindelse. Når peroksyd-forbindelsen tilføres oppdelt til et flertall reaktorer i det flertrinns oksydasjons-apparat ifølge den foreliggende oppfinnelse, anvendes hydrogenperoksyd mer foretrukket som en peroksydforbindelse.
Ketonforbindelsen som eventuelt anvendes ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, velges foretrukket fra alifatiske dialkylketoner som mer foretrukket har 3 til 20 karbonatomer, for eksempel dimetylketon, dietylketon, diisopropylketon, diisobutylketon, metyletylketon, metyl-n-propylketon, metyliso-propylketon, metylisobutylketon, etylisopropylketon, etylisobutylketon og etyl-heksylketon. Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, velges mer foretrukket ketonforbindelsen fra alifatiske di-lavere alkylketoner, hvori hver alkylgruppe har 1 til 9 karbonatomer, for eksempel dimetylketon, dietylketon, di-n-propylketon og diisopropylketon.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, anvendes eventuelt ketonforbindelsen foretrukket i en total mengde på 0,5 til 10 vekt-%, mer foretrukket 1 til 5 vekt-, basert på mengden av den énverdige fenolforbindelse innført i den første reaktor, og i en total molar mengde på 0,1 til 10 mol, mer fore-trukket 1 til 5 mol pr. mol av peroksydforbindelse innført i det flertrinns oksydasjons-apparat.
Ketonperoksydene brukbare som en peroksydforbindelse for fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, velges foretrukket fra dialkylketon-peroksyder, for eksempel dimetylketonperoksyd, dietylketonperoksyd, diisopropyl-ketonperoksyd, diisobutylperoksyd, metyletylketonperoksyd, metyl-n-propylketon-peroksyd, metylisopropylketonperoksyd, metylisobutylketonperoksyd, etylisopropyl-ketonperoksyd og etylisobutylketonperoksyd.
De alifatiske perkarboksylsyrer som er brukelige for fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, velges for eksempel fra pereddiksyre og perpropion-syre.
Oksydasjonskatalysatoren som innføres i den første reaktor ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, velges fra fosforsyre, svovelsyre, klorsyre og wolframsyre. Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan også oksydasjonskatalysatoren anvendes sammen med et kompleksdannende middel for metallioner, valgt for eksempel fra svovelsyrekompleksdannende midler som fosforsyre, alkylfosfater og polyfosfor-syre.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, anvendes oksydasjonskatalysatoren foretrukket i en total mengde på 1 til 1000 ppm, mer foretrukket 30 til 200 ppm, basert på vektmengden av den énverdige fenolforbindelse innført i den første reaktor.
Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan utføres ved å anvende det kontinuerlige flertrinns oksydasjonsapparat som vist i fig. 2, som har fire reaktorer 1, 10, 20 og 30 forbundet til hverandre i serie, og hvori en énverdig fenolforbindelse oksyderes katalytisk, med en lav omdannelsesgrad, for å frembringe toverdige fenolforbindelser med en høy selektivitet.
Med henvisning til fig. 2, innføres en énverdig fenolforbindelse med en temperatur 30 til 100°C, foretrukket 40 til 95°C, i en nedre del av en første reaktor 1 gjennom en tilførselsledning 2, og en del av en peroksydforbindelse (særlig hydrogenperoksyd), en del av en katalysator og eventuelt en ketonforbindelse inn-føres i den nedre del av den første reaktor 1 gjennom henholdsvis tilførsels-ledningene 3, 4 og 5. I den første reaktor, oksyderes den énverdige fenolforbindelse katalytisk med peroksydforbindelsen for å frembringe tilsvarende toverdige fenolforbindelser, mens de strømmer oppover fra den nedre del til toppdelen gjennom den midtre del av den første reaktor 1. Reaksjonsblandingen fremstilt i den første reaktor 1, tas ut fra toppdelen av den første reaktor 1 gjennom en utløpsledning 7, avkjøles ved hjelp av en kjøler (varmevekslende kjøler) 6 til en temperatur 40 til 100°C. Den avkjølte reaksjonsblanding innføres i den nedre del av den andre reaktor 10 gjennom en tilførselsledning 12, og en del av peroksyd-forbindelsen og eventuelt en del av katalysatoren innføres i den nedre del av den andre reaktor 10 gjennom tilførselsledningene 13, henholdsvis 14. Reaksjonsblandingen underkastes en katalytisk oksydasjonsreaksjon av den énverdige fenolforbindelse ved hjelp av peroksydforbindelsen, mens blandingen passerer oppover gjennom reaktoren 10. Reaksjonsblandingen frembragt i den andre reaktor 10, avgis fra en toppdel av den andre reaktor 10 gjennom en utløpsledning 17 og innføres direkte i en nedre del av en tredje reaktor 20, gjennom en tilførsels-ledning 22 forbundet til utløpsledningen 17. En reaksjonsblanding frembragt i den tredje reaktor 20, avgis fra en toppdel av den tredje reaktor 20 gjennom en utløps-ledning 27, avkjøles ved hjelp av en kjøler 26 til en temperatur på 40 til 100°C, og innføres så i en nedre del av en fjerde reaktor 30 gjennom en tilførselsledning 32. En resterende del av peroksydforbindelsen innføres også i den nedre del av den fjerde reaktor 30, gjennom en tilførselsledning 33. Eventuelt innføres en supplerende mengde katalysator i den nedre del av den fjerde reaktor 30 gjennom en tilførselsledning 34. En reaksjonsblanding frembragt i den fjerde reaktor 30, avgis fra en toppdel av den fjerde reaktor 30 gjennom en utløpsledning 37 og varmeveksles ved hjelp av en varmeveksler 35. Den resulterende reaksjonsblanding med en ønsket temperatur og inneholdende de ønskede toverdige fenolforbindelser, trekkes ut fra varmeveksleren gjennom en utløpsledning 38.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse som vist i fig. 2, oksyderes en énverdig fenolforbindelse som for eksempel fenol, for å frembringe toverdige fenolforbindelser, for eksempel, katekol (pyrokatekol) og hydrokinon med en høy selektivitet til disse.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse under anvendelse av det kontinuerlige firetrinns oksydasjonsapparat som vist i fig. 2, blir reaksjonsblandingen avgitt fra den første reaktor, foretrukket avkjølt ved hjelp av kjøleren 6 til en temperatur på 40 til 100°C, mer foretrukket 50 til 95°C, og temperaturen i reaksjonsblandingen som passerer gjennom hver reaktor, styres foretrukket til 40 til 120°C, mer foretrukket 55 til 115°C, for katalytisk å oksydere den énverdige fenolforbindelse under moderate betingelser.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, som vist i fig. 1 og 2, kan katalysatoren innføres i det kontinuerlige flertrinns oksydasjonsapparat på en slik måte at en del av den totale mengde av katalysatoren innføres i den første reaktor, og den resterende del av katalysatoren innføres delt i én eller flere av de etterfølgende reaktorer, for eksempel den andre og tredje reaktor 10 og 20 i fig. 1, eller den andre og fjerde reaktor 10 og 30 i fig. 2.
Når oksydasjonsapparatet i fig. 2 anvendes, har reaksjonsblandingen avgitt fra den andre reaktor 10 gjennom utløpsledningen 17, en forholdsvis lav tempera-tur på omtrent 80 til 110°C, og innføres således i den tredje reaktor 20 uten tilførsel av ytterligere mengder av peroksydforbindelse og katalysator. Den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, peroksydforbindelse og eventuell ketonforbindelse inneholdt i reaksjonsblandingen tilført fra den andre reaktor 10 inn i den tredje reaktor 20, underkastes derfor oksydasjonsreaksjonen med en tempera-tur på 120°C eller mindre i den tredje reaktor 20. Oksydasjonsreaksjonen for den énverdige fenolforbindelse gjennomføres nemlig kontinuerlig i den andre og tredje reaktor 10 og 20.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan hver av katalysatorforbindelsen og ketonforbindelsen innføres i en fullstendig mengde derav i den første reaktor, uten tilførsel i de etterfølgende reaktorer. Alternativt kan hver av katalysatorforbindelsen og ketonforbindelsen tilføres delt i én eller flere etterfølgende reaktorer, så lenge som mengden av katalysator eller keton innført i hver av de foregående reaktorer, er lignende mengden av peroksydforbindelse innført i den foregående reaktor.
Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, når reaksjonsblandingen avgitt fra den bakerste reaktor (den tredje reaktor 20 i fig. 1 eller den fjerde reaktor 30 i fig. 2) gjennom utløpsledningen 27 i fig. 1 eller utløpsledningen 37 i fig. 2, inneholder ikke-reagert énverdig fenolforbindelse og peroksydforbindelse, innstilles temperaturen for den avgitte reaksjonsblanding, for eksempel blir reaksjonsblandingen oppvarmet eller avkjølt til et ønsket nivå, for eksempel omtrent 80 til 125°C, ved hjelp av en varmeveksler 25 i fig. 1 eller en varmeveksler 35 i fig. 2, og den temperaturregulerte reaksjonsblanding transporteres foretrukket til og lagres i en lagringsbeholder (ikke vist i fig. 1 og 2), hvori den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse oksyderes med den ikke-reagerte peroksydforbindelse, som en modningsreaksjon, for fullstendig å forbruke peroksydforbindelsen.
Som nevnt i det foregående, blir reaksjonsblandingen trukket ut fra den bakerste reaktor i det kontinuerlige flertrinns oksydasjonsapparat, eventuelt underkastet en modningsreaksjon. Den modnede eller ikke-modnede reaksjonsblanding inneholder de søkte toverdige fenolforbindelser, for eksempel katekol og hydrokinon, sammen med den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, katalysatoren og eventuelt ikke-reagert ketonforbindelse. Reaksjonsblandingen underkastes en raffineringsprosedyre, for eksempel en raffinerende destillasjonsprosedyre, for å separere forbindelsene fra hverandre, samle de ønskede toverdige fenolforbindelser og separat gjenvinne katalysatoren og ikke-reagert ketonforbindelse og énverdig fenolforbindelse.
Det kontinuerlige flertrinns oksydasjonsapparat ifølge den foreliggende oppfinnelse for fremstilling av en toverdig fenolforbindelse, omfatter et flertall oksydasjonsreaktorer forbundet til hverandre i serie. I fig. 1, omfatter oksydasjons-apparatet en første reaktor 1 og to reaktorer 10 og 20 som etterfølger den første reaktor 1. Den første reaktor 1 er forbundet til en tilførselskilde (ikke vist) for en énverdig fenolforbindelse gjennom en tilførselsledning 2, til en tilførselskilde (ikke vist) for en peroksydforbindelse gjennom en tilførselsledning 3, til en tilførselskilde (ikke vist) av en katalysator gjennom en tilførselsledning 4 og eventuelt til en tilførselskilde (ikke vist) for en ketonforbindelse gjennom en tilførselsledning 5. Minst én av de etterfølgende reaktorer 10 og 20 er forbundet til en tilførselskilde (ikke vist) for peroksydforbindelsen gjennom en tilførselsledning 13 eller 23, og eventuelt til en tilførselskilde (ikke vist) for katalysatoren gjennom en tilførsels-ledning 14 eller 24. Den bakerste reaktor (den tredje reaktor) 20 har et utløp for å avgi en endelig reaksjonsblanding frembragt deri.
Oksydasjonsapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse, omfatter eventuelt minst én kjøleinnretning 6 eller 16, hver anordnet mellom den etter-følgende reaktor 10 eller 20, forbundet til peroksydforbindelsestilførselskilden gjennom en tilførselsledning 13 eller 23, og en deretter påfølgende reaktor 1 eller 10 lokalisert foran den etterfølgende reaktor 10 eller 20, forbundet til peroksyd-forbindelsestilførselskilden gjennom tilførselsledningen 13 eller 23.
I oksydasjonsapparatet som vist i fig. 2, er, i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, fire oksydasjonsreaktorer 1,10, 20 og 30, hvor en reaksjonsblanding i hver av dem kan underkastes den katalytiske oksydasjon mens den passerer derigjennom, forbundet til hverandre i serie. I den første reaktor 1, er en tilførsels-ledning 2 for en énverdig fenolforbindelse, en tilførselsledning 3 for en perosid-forbindelse, en tilførselsledning 4 for en katalysator og eventuelt en tilførsels-ledning 5 for en ketonforbindelse forbundet til en nedre del av den første reaktor 1. Også den andre og fjerde reaktor 10 og 30 som følger den første reaktor 1, har tilførselsledninger 12 og 32 for reaksjonsblandingene hver frembragt i en reaktor lokalisert foran den andre eller fjerde reaktor 10 eller 30, tilførselsledninger 13 og 33 for peroksydforbindelsen og eventuelt tilførselsledninger 14 og 34 for katalysatoren.
Videre er det anordnet en kjøleinnretning (kjøler) 6 mellom den første reaktor 1 og den andre reaktor 10 for å avkjøle reaksjonsblandingen avgitt fra den første reaktor 1, og en kjøleinnretning (kjøler) 26 anordnet mellom den tredje reaktor 20 og den fjerde reaktor 30 for å avkjøle reaksjonsblandingen avgitt fra den tredje reaktor 20. Den tredje reaktor 20 har ikke noen tilførselsledning for peroksydforbindelsen og tilførselsledning for katalysatoren. I oksydasjonsapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse, har den bakerste reaktor (for eksempel den tredje reaktor 20 i fig. 1 og den fjerde reaktor 30 i fig. 2) en varmeveksler (25 i fig. 1 og 35 i fig. 2), hvormed temperaturen i reaksjonsblandingen avgitt fra den bakerste reaktor, innstilles til en ønsket temperatur. Denne temperaturregulerte reaksjonsblanding transporteres til å lagres i en lagringsbeholder (tank) (ikke vist) gjennom en tømmeledning (28 i fig. 1 og 38 i fig. 2). I lagringsbeholderen, kan peroksydforbindelsen som er tilbake i den uttømte reaksjonsblanding, forbrukes ved hjelp av en oksydasjonsreaksjon med den ikke-reagerte énverdige fenol-forbindelse ved hjelp av den resterende peroksydforbindelse for å frembringe toverdige fenolforbindelser.
For oksydasjonsapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse, er der ingen begrensning vedrørende typen av kjøleinnretning for avkjøling av reaksjonsblandingen avgitt fra en foregående reaktor, så lenge som reaksjonsblandingen i form av en væske, kan avkjøles til en ønsket temperatur, ved hvilken en hurtig oksydasjon av den énverdige fenolforbindelse med peroksydforbindelsen kan styres når en ytterligere mengde av peroksydforbindelsen tilsettes reaksjonsblandingen i en etterfølgende reaktor. Foretrukket anvendes en varmevekslerkjøler som anvender et kjølemedium bestående av kaldt vann som en kjøleinnretning. I oksydasjonsapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse, blir foretrukket de etter-følgende reaktorer forbundet til en tilførselsledning for peroksydforbindelsen, ytterligere forbundet til en tilførselsledning for katalysatoren.
I oksydasjonsapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse, er hver reaktor foretrukket av en sylindrisk type slik at det ikke opptrer noen tilbakestrømning av reaksjonsblandingen i reaktoren. Om nødvendig, som vist i fig. 1 og 2, er reaktorene forsynt med deleplater 9, 19, 29 og 39, for eksempel perforerte plater eller ledeplater. Type og størrelse for reaktorene kan tilpasses i betraktning av omdannelsen (reaksjonsgraden) av den énverdige fenolforbindelse, mengder av peroksydforbindelse, katalysator og eventuelt ketonforbindelse som anvendes, og økningen i temperaturen i reaksjonsblandingen. Reaktorene kan være like eller forskjellige fra hverandre med hensyn til type og størrelse derav.
Reaksjonsblandingen trukket ut fra varmeveksleren forbundet til den bakerste reaktor, kan transporteres til og lagres i lagringsbeholderen, og da kan den modnede reaksjonsblanding underkastes en gjenvinningsprosedyre for den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse. Alternativt kan reaksjonsblandingen avgitt fra den bakerste reaktor, direkte underkastes gjenvinningsprosedyren for den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse.
I gjenvinningsprosedyren for den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, underkastes reaksjonsblandingen en destillasjonsprosedyre, hvorved den énverdige fenolforbindelse gjenvinnes som en destillasjonsdampfraksjon, og en ikke-fordampet væskefraksjon inneholdende den ønskede toverdige fenolforbindelse, oppnås i en økt konsentrasjon. Dampfraksjonen oppnådd ved destillasjonen, raffineres for å fjerne vann, og for å oppnå en blanding inneholdende ketonforbindelsen og biprodukter, for eksempel alifatiske karboksylatestere. Blandingen kan returneres til den første reaktor og anvendes på nytt for oksydasjonsreaksjonen.
Den énverdige fenolforbindelse gjenvunnet ved den ovennevnte destillasjonsprosedyre, resirkuleres og innføres sammen med frisk énverdig fenol-forbindelse i den første reaktor og anvendes på nytt for oksydasjonsprosedyren, med en lav omdannelsesgrad, for den énverdige fenolforbindelse. Resirkulasjons-mengden av den gjenvundne énverdige fenolforbindelse er foretrukket 10 til 100 ganger, mer foretrukket 17 til 33 ganger den totale mengde av den énverdige fenolforbindelse forbrukt ved oksydasjonsprosedyren, eller mengden av frisk énverdig fenolfobindelse innført i den første reaktor.
Den gjenvundne blanding oppnådd ved destillasjonsprosedyren for gjenvinning av den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse og inneholdende de ønskede forbindelser i en høy konsentrasjon på 80 til 100 vekt-%, særlig 85 til 95 vekt-%, underkastes ytterligere destillasjonsprosedyrer, hvori de enkelte forbindelser i blandingen separeres i rekkefølge fra hverandre. I disse prosedyrer skilles for eksempel katekol og hydrokinon fra hverandre og raffineres.
EKSEMPLER
Den foreliggende oppfinnelse skal ytterligere forklares ved hjelp av de etterfølgende eksempler.
Eksempel 1
Et kontinuerlig flertrinns oksydasjonsapparat som vist i fig. 2, ble anvendt for en kontinuerlig flertrinns oksydasjonsprosedyre for fenol. Denne flertrinns oksydasjonsprosedyre ble kontinuerlig gjennomført med en lav omdannelsesgrad av fenol i 40 dager.
I oksydasjonsapparatet som vist i fig. 2, er de indre volum i de enkelte reaktorer 1,1 m<3> i den første reaktor 1, 3,2 m<3> i den andre reaktor 10, 3,2 m<3> i den tredje reaktor 20 og 11,3 m<3> i den fjerde reaktor 30. Den indre diameter i de enkelte reaktorer er også 600 mm i den første reaktor 1, 650 mm i den andre reaktor 10, 650 mm i den tredje reaktor 20 og 1200 mm i den fjerde reaktor 30.
I den første reaktor 1, ble til sammen i en nedre del av den første reaktor, innført (a) en blanding av en gjenvunnet (resirkulerings) fenol inneholdende 0,36 vekt-% katekol og med en temperatur på omtrent 75°C med en tilførselstakt på 16.054 kg/time og en frisk fenol med en temperatur på omtrent 70°C med en tilførselstakt på 661 kg/time; (b) en katalysator omfattende svovelsyre med en tilførselstakt på 0,65 kg/time og et tilsetningsstoff bestående av fosforsyre med en tilførselstakt på 0,16 kg/time; (c) et vandig hydrogenperoksyd inneholdende 60 vekt-% hydrogenperoksyd med en tilførselstakt på 146 kg/time; og (d) en blanding av en gjenvunnet lett fraksjonsblanding omfattende omtrent 50 vekt-% dietylketon og omtrent 50 vekt-% etylpropionat med en tilførselstakt på 654 kg/time med friskt dietylketon med en tilførselstakt på 18 kg/time, for å tillate at den tilførte reaksjonsblanding passerer oppover gjennom den første reaktor 1 med en oppholdstid på 3,5 minutter, mens fenol ble oksydert katalytisk med hydrogenperoksyd. Deretter ble den resulterende reaksjonsblanding avgitt ved en temperatur på 89°C fra toppdelen av den første reaktor 1, avkjølt til en temperatur på 80°C ved hjelp av en kjøler 6 og deretter innført i bunndelen av den andre reaktor 10.
I bunndelen av den andre reaktor 10, ble svovelsyre innført som en katalysator med en tilførselstakt på 0,65 kg/time, og en vandig hydrogenperoksyd-oppløsning inneholdende 60 vekt-% hydrogenperoksyd, ble innført med en tilførselstakt på 146 kg/time, sammen med reaksjonsblandingen avgitt fra den første reaktor 1. Den tilførte reaksjonsblanding fikk passere oppover gjennom den andre reaktor 10 med en oppholdstid på 10,0 minutter, for katalytisk å oksydere fenol med hydrogenperoksyd. Den resulterende reaksjonsblanding med en økt temperatur på 98°C, ble avgitt fra en toppdel av den andre reaktor 10 og innført i en bunndel av den tredje reaktor 20. Den innførte reaksjonsblanding passerte oppover gjennom den tredje reaktor med en oppholdstid på 10,0 minutter, mens fenol ble oksydert med hydrogenperoksyd. Den resulterende reaksjonsblanding med en økt temperatur på 100°C, ble avgitt fra en toppdel av den tredje reaktor 20. Den avgitte reaksjonsblanding ble avkjølt til en temperatur på 89,5°C ved hjelp av en kjøler 26 av varmevekslertypen. Den avkjølte reaksjonsblanding ble innført i en bunndel av den fjerde reaktor 30.
I bunndelen av den fjerde reaktor 30, ble en katalysator bestående av svovelsyre, innført med en tilførselstakt på 0,65 kg/time, og en vandig hydrogen-peroksydløsning inneholdende 60 vekt-% hydrogenperoksyd, ble innført med en tilførselstakt på 146 kg/time, sammen med reaksjonsblandingen avgitt fra den tredje reaktor 20.
I den fjerde reaktor 30, passerte den innførte reaksjonsblanding oppover derigjennom, med en oppholdstid på 36,0 minutter, under oksydasjon av fenol med hydrogenperoksyd. Deretter ble den resulterende reaksjonsblanding med en økt temperatur på 106,7°C, avgitt fra en toppdel av den fjerde reaktor 30 med en utløpstakt på 17.827 kg/time, og ble temperaturinnstilt til en temperatur på 115°C ved hjelp av en varmeveksler 35.
Den temperaturregulerte reaksjonsblanding ble modnet i en lagringstank (ikke vist i fig. 2) for fullstendig å forbruke hydrogenperoksydet inneholdt i reaksjonsblandingen.
Den resulterende reaksjonsblanding i lagringstanken inneholdt 89,8 vekt-% av den ikke-reagerte fenol, 3,8 vekt-% av en blanding av dietylketon med etylpropionat, 2,7 vekt-% katekol, 1,7 vekt-% hydrokinon, 1,6 vekt-% vann og en meget liten mengde av den resterende katalysator.
Reaksjonsblandingen ble underkastet destillasjonsprosedyrer for å gjenvinne fenolen. I den første destillasjonprosedyre, fjernes en lett fraksjons omfattende vann og dietylketon som en dampfraksjon, og deretter underkastes den resterende væskefraksjon for en andre destillasjonsprosedyre for å samle den ikke-reagerte fenol som en dampfraksjon med et fenolinnhold på 96,3 vekt-%. Den samlede fenolholdige dampfraksjon kondenseres og resirkuleres til den første reaktor 1. En flytende fraksjon inneholdende 53,5 vekt-% katekol, 37,4 vekt-% hydrokinon og 9,1 vekt-% av andre bestanddeler, ble også gjenvunnet med en gjenvinningstakt på 783 kg/time.
Væskefraksjonen oppnådd ved destillasjonsprosedyren for gjenvinning av ikke-reagert fenol, underkastes en tredje destillasjonsprosedyre, hvorved katekol med en renhetsgrad på 99 vekt-% eller mer, ble oppsamlet med en oppsamlingstakt på 387 kg/time, og hydrokinon ble oppnådd med en oppsamlingstakt på 281 kg/time.
I de ovennevnte oksydasjonsprosedyrer for fenol ved anvendelse av det kontinuerlige flertrinns oksydasjonsapparat, var molforholdet mellom mengden av fenol innført i den røste reaktor 1 og den totale mengde hydrogenperoksyd innført i oksydasjonsapparatet, 23, og i hver av første, andre og fjerde reaktorer, var forholdet mellom mengden fenol innført i den første reaktor 1 og mengden av
hydrogenperoksyd innført i hver reaktor, 69. Det ble også bekreftet at tempera-
turen i reaksjonsblandingen som passerte gjennom oksydasjonsapparatet,
inklusive de fire reaktorer, ikke oversteg 110°C.
I det ovenfor beskrevne eksempel, var omdannelsesgraden av fenol (som refererer til mol-% av mengden fenol forbrukt i oksydasjonsapparatet i forhold til mengden av fenol innført i den første reaktor) omtrent 3,9%, selektiviteten til katekol var 55,9 mol-%, selektiviteten til hydrokinon var 40,0 mol-%. I dette eksempel, var også omdannelsen av hydrogenperoksyd hovedsakelig 100%.
Videre var selektiviteten til katekol og hydrokinon 85,4% basert på den molare mengde hydrogenperoksyd.
Sammenliqningseksempel 1
De samme oksydasjonsprosedyrer for fenol med hydrogenperoksyd som i eksempel 1, ble gjennomført, bortsett fra at det ble anvendt en eneste reaktor.
Fenol i den samme mengde som anvendt i eksempel 1, hydrogenperoksyd i den samme mengde som den totale mengde anvendt i eksempel 1, katalysator i den samme mengde som den totale mengde anvendt i eksempel 1 og ketonforbindelsen i den samme mengde som i eksempel 1, ble således innført i den eneste reaktor, og oksydasjonsprosedyren ble gjennomført inntil omdannelsen av fenol nådde 3,9 mol-%. I den enkle reaktor, ble det generert reaksjonsvarme, og temperaturen i reaksjonsblandingen økte med omtrent 52°C.
Når således fenol ble oksydert ved å innføre fenol, hydrogenperoksyd, svovelsyre og dietylketon med en temperatur på 75°C i den enkle reaktor, steg temperaturen i reaksjonsblandingen til 127°C som er høyere enn en terskel-temperatur for eksplosjon av dietylketonperoksyd, nemlig 120 til 125°C, og det resulterende reaksjonssystem var såleds meget farlig ved industriell praksis. Ved oksydasjonsprosedyren ved den ovennevnte høye temperatur, var det totale utbyttet av katekol og hydrokinon basert på hydrogenperoksyd 75%, og den resulterende reaksjonsblanding var tydelig farget og inneholdt mange biprodukter. Selektiviteten til katekol og hydrokinon var også lav.
Fremgangsmåten og apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse, er
nyttig for fremstilling av toverdige fenolforbindelser ved kontinuerlig katalytisk oksydasjon av en énverdig fenolforbindelse ved industriell praksis med en høy
selektivitet til flerverdige fenolforbindelser. Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan også eksplosjon av ketonperoksyd frembragt under oksydasjonsprosedyren, sikkert hindres.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en toverdig fenolforbindelse, karakterisert ved at en énverdig fenolforbindelse oksyderes i nærvær av en katalysator ved bruk av et kontinuerlig flertrinns oksydasjonsapparat, omfattende et flertall oksydasjonsreaktorer forbundet med hverandre i serie, på en slik måte at (1) i en første reaktor av oksydasjonsapparatet, innføres en énverdig fenolforbindelse med en temperatur på 30 til 100°C, en peroksydforbindelse og en katalysator, for å oksydere den énverdige fenolforbindelse til en toverdig fenol-forbindelse, og den resulterende reaksjonsblanding inneholdende den fremstilte toverdige fenolforbindelse, den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, den ikke-reagerte peroksydforbindelse og katalysatoren, avgis fra den første reaktor; (2) reaksjonsblandingen avgitt fra den første reaktor, føres gjennom én eller flere reaktorer som etterfølger den første reaktor, for ytterligere å oksydere den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, idet, i trinnene (1) og (2), innføres en del av peroksydforbindelsen i den første reaktor, og den resterende del av peroksyd-forbindelsen innføres i minst én etterfølgende reaktor; og (3) en endelig reaksjonsblanding fremstilt i en siste reaktor og omfattende den fremstilte toverdige fenolforbindelse, den ikke-reagerte énverdige fenolforbindelse, den ikke-reagerte peroksydforbindelse og katalysatoren, avgis fra oksydasjonsapparatet, hvor (A) katalysatoren som innføres i den første reaktor, omfatter minst ett medlem valgt fra gruppen bestående av fosforsyre, svovelsyre, klorsyre og wolframsyre, i en mengde på 1 til 1000 ppm basert å mengden av énverdig fenolforbindelse innført i den første reaktor; (B) før den resterende del av peroksydforbindelsen innføres i minst én reaktor som følger etter den første reaktor, avkjøles reaksjonsblandingen avgitt fra en neste reaktor plassert foran den etterfølgende reaktor, hvortil den resterende del av peroksydforbindelsen innføres, til en temperatur på 40 til 100°C ved hjelp av en kjøleinnretning, og innføres deretter sammen med den resterende del av peroksydforbindelsen i den etterfølgende reaktor, idet temperaturen av reaksjonsblandingen som passerer gjennom oksydasjonsapparatet, styres til en nivå på 40 til 120°C; (C) mengden av énverdig fenolforbindelse og den totale mengde av peroksydforbindelse innført i det kontinuerlige flertrinns oksydasjonsapparat, styres til et molart forhold på fra 10:1 til 100:1, og (D) mengden av den énverdig fenolforbindelse innført i den første reaktor og mengden av peroksydforbindelse innført i hver av den første reaktor og minst én etterfølgende reaktor, styres til et molart forhold på fra 33:1 til 1000:1.
2. Fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at minst én ketonforbindelse innføres sammen med den énverdige fenolforbindelse, peroksydforbindelsen og katalysatoren i den første reaktor.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det kontinuerlige flertrinns oksydasjonsapparat omfatter 2 til 10 oksydasjonsreaktorer forbundet med hverandre i serie.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den énverdige fenolforbindelse velges fra gruppen bestående av monoalkylfenoler, hvor alkylgruppen har 1 til 6 karbonatomer.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at peroksydforbindelsen velges fra gruppen bestående av hydrogenperoksyd, perklorsyre, ketonperoksyder og alifatiske perkarboksylsyrer.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at ketonforbindelsen velges fra dialkylketoner hvor hver alkylgruppe har 1 til 9 karbonatomer.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at ketonforbindelsen innføres i en mengde på fra 0,5 til 10 vekt-% basert på mengden av énverdig fenolforbindelse innført i den første reaktor.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at ketonforbindelsen innføres i en mengde på 0,1 til 10 mol pr. mol peroksydforbindelse innført i oksydasjonsapparatet.
NO19992586A 1998-05-29 1999-05-28 Fremgangsmåte og apparatur for fremstilling av divalent fenolforbindelse NO312191B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14947198A JP3864558B2 (ja) 1998-05-29 1998-05-29 二価フェノールの製法及びその製造装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO992586D0 NO992586D0 (no) 1999-05-28
NO992586L NO992586L (no) 1999-11-30
NO312191B1 true NO312191B1 (no) 2002-04-08

Family

ID=15475873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19992586A NO312191B1 (no) 1998-05-29 1999-05-28 Fremgangsmåte og apparatur for fremstilling av divalent fenolforbindelse

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6262315B1 (no)
EP (1) EP0962439B1 (no)
JP (1) JP3864558B2 (no)
CN (1) CN1195720C (no)
NO (1) NO312191B1 (no)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6441250B2 (en) * 2000-06-22 2002-08-27 Ube Industries, Ltd. Process for producing dihydric phenol
US7148386B2 (en) 2004-07-30 2006-12-12 General Electric Company Processes for preparing benzoquinones and hydroquinones
EP2289865B1 (en) * 2007-12-27 2017-06-07 Arkema France Process for producing 1,1,1,2-tetrafluoropropene
FR2944012B1 (fr) * 2009-04-06 2011-05-20 Rhodia Operations Procede d'hydroxylation de phenols et d'ethers de phenols.
JP2011178678A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Dic Corp アルキル置換ベンゼンジオールの製造方法
FR2971783B1 (fr) 2011-02-17 2013-02-15 Rhodia Operations Procede d'hydroxylation de phenols et d'ethers de phenols
US8641863B2 (en) * 2011-09-30 2014-02-04 Weyerhaeuser Nr Company Catalytic carboxylation of cellulose fibers in a continuous process with multiple additions of catalyst, secondary oxidant and base to a moving slurry of cellulose fibers
CN105377810B (zh) 2013-07-16 2018-10-19 三菱瓦斯化学株式会社 α-羟基异丁酸酰胺的制造方法和反应装置
CN105523898B (zh) * 2014-09-29 2019-03-22 中国石油化工股份有限公司 一种氧化苯酚的方法
US9630899B1 (en) 2015-10-26 2017-04-25 Chang Chun Plastics Co. Ltd. Process for producing hydroquinone and derivates
CN106824017A (zh) * 2017-03-14 2017-06-13 四川泸州巨宏化工有限责任公司 用于生产甲基丁炔醇的副反应器
CN106831332A (zh) * 2017-03-14 2017-06-13 四川泸州巨宏化工有限责任公司 合成甲基丁炔醇的炔化反应系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2071464A5 (no) 1969-12-30 1971-09-17 Rhone Poulenc Sa
US4072722A (en) 1974-04-04 1978-02-07 Ube Industries, Ltd. Process for preparing dihydric phenol derivatives
US4078006A (en) 1974-04-04 1978-03-07 Ube Industries, Ltd. Process for preparing dihydric phenol derivatives
JPS5238549B2 (no) 1974-05-07 1977-09-29
JPS5238548B2 (no) 1974-05-07 1977-09-29
US5493061A (en) 1994-12-09 1996-02-20 Council Of Scientific & Industrial Research Process for the conversion of phenol to hydroquinone and catechol

Also Published As

Publication number Publication date
CN1240202A (zh) 2000-01-05
JPH11343257A (ja) 1999-12-14
JP3864558B2 (ja) 2007-01-10
CN1195720C (zh) 2005-04-06
US6262315B1 (en) 2001-07-17
NO992586L (no) 1999-11-30
EP0962439B1 (en) 2003-02-05
NO992586D0 (no) 1999-05-28
EP0962439A1 (en) 1999-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3797914B2 (ja) プロセス
NO312191B1 (no) Fremgangsmåte og apparatur for fremstilling av divalent fenolforbindelse
US5750801A (en) Process for the continuous preparation of benzyl alcohol
KR100937463B1 (ko) 큐멘 하이드로퍼옥사이드의 분해
EP0018159B1 (en) Process for the production of phenol, acetone and alpha methylstyrene
Weber et al. Noncatalyzed radical chain oxidation: Cumene hydroperoxide
RU2141938C1 (ru) Энергосберегающий и высокоселективный способ получения фенола и ацетона (процесс иф-96)
JP3769050B2 (ja) フェノールの製造方法
KR100916624B1 (ko) 큐멘 하이드로퍼옥사이드의 분해
KR20120089744A (ko) 큐멘으로부터 페놀의 제조 공정
US5149885A (en) Oxidation of isobutane to tertiary butyl hydroperoxide
US5463136A (en) Cumene hydroperoxide cleavage process
KR20000048219A (ko) 쿠멘 하이드로퍼옥사이드의 산 촉매화 분리에 의한 페놀및 아세톤의 제조방법
US11001548B1 (en) Method of producing acetone with low aldehydes content
WO2004016577A1 (ja) 芳香族カーボネート類の製造方法
JP4084435B2 (ja) ジアリールカーボネート類と元の芳香族ヒドロキシ化合物を反応溶液から抽出分離する方法
EP2271607B1 (en) Method for producing phenol and acetone
US4297518A (en) Decomposition of cumene hydroperoxide with a homogeneous catalyst
JP3296165B2 (ja) ハイドロパーオキサイドの分解方法
Weber et al. INEOS Phenol–Phenol and Acetone Chemistry (Case Study)
JP2023531469A (ja) アセトンの回収及び精製
JPS6230732A (ja) β,γ−不飽和アルケニル基置換フエノ−ル類の製法
FR2626274A1 (fr) Procede de preparation de chloranil

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees