SK6782003A3 - Process for separating phenol from a mixture comprising at least hydroxyacetone, cumene, water and phenol - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Predložený vynález sa týka zlepšeného spôsobu separácie fenolu zo zmesi obsahujúcej prinajmenšom hydroxyacetón, kumén, vodu a fenol.

Doterajší stav techniky

Spôsob kyselinou katalyzovaného rozkladu hydroperoxidu kuménu na fenol a acetón mal počas dlhého obdobia predovšetkým priemyselný význam. Pri tejto príprave fenolu z kuménu sa podľa Hockovej metódy kumén oxiduje na hydroperoxid kuménu (cumene hydroperoxide, CHP) v prvom reakčnom kroku, známom ako oxidácia a CHP sa následne zahustí zo 65 % na 90 % hmotnostných vákuovou destiláciou, známou ako koncentrácia. V druhom reakčnom kroku, známom ako rozklad, sa CHP rozkladá na fenol a acetón pôsobením kyseliny, zvyčajne kyseliny sírovej. Okrem fenolu a acetónu produkt rozkladu ďalej obsahuje ďalšie zlúčeniny, ktoré vznikli v reakčných krokoch predchádzajúcich rozkladu a ktoré sa pri rozklade len čiastočne, ak vôbec, transformovali. Najdôležitejšími zlúčeninami, ktoré môžu byť prítomné v produkte rozkladu okrem fenolu a acetónu, sú predovšetkým α-metylstyrén (AMS), kumén a acetofenón. Okrem toho môžu byť v produkte rozkladu prítomné malé množstvá dimetylfenylkarbinolu (DMPC), vzniknutého pri oxidácii. Ďalšie nečistoty zahrňujú zlúčeniny, ako je metylbenzofurán (MBF), hydroxyacetón, mezityloxid (MO) a karbonylové zlúčeniny, ako je acetaldehyd a 2-fenylpropiónaldehyd. Po neutralizácii produktu rozkladu a možnom odstránení vodnej fázy, sa produkt rozkladu spracuje destiláciou.

Rozličné spôsoby spracovania produktu rozkladu pomocou destilácie sú známe (Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. kompletne revidované vydanie, Vol. A19, 1991, VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim). V princípe, všetky tieto postupy zahrňujú počiatočnú neutralizáciu produktu rozkladu s použitím vodného hydroxidu sodného, amínov alebo vodného roztoku fenoxidu. Po fáze separácie sa organická časť neutralizovaného produktu rozkladu prenesie na prvú kolónu, na ktorej sa surový acetón oddestiluje od zostávajúceho produktu rozkladu

-2cez hlavu kolóny. Tento surový acetón sa zvyčajne spracuje so zásadou v práčke a znova sa prečistí destiláciou. Avšak pranie sa niekedy tiež uskutočňuje v kolóne. Destilačný zvyšok z prvej kolóny sa destiluje v druhej kolóne, z ktorej sa AMS a kumén odoberajú z hlavy kolóny a zvyčajne sa prechádzajú na hydrogenáciu, pri ktorej sa znova produkuje kumén. AMS a kumén sa môžu tiež separovať pomocou azeotropickej destilácie v prítomnosti vody. Destilačný produkt, ktorý zostal v druhej kolóne sa destiluje v kolóne surového fenolu.

Získaný surový fenol sa môže ďalej prečistiť pomocou extrakčnej destilácie s použitím vody alebo spracovaním s kyslým ionexom a následnou destiláciou. V posledne uvedenom postupe sa zlúčeniny, ktoré sa ťažko separujú od fenolu destiláciou, ako napríklad mezityloxid a hydroxyacetón, kondenzujú za vzniku zlúčenín s vyššou teplotou varu.

Takýto postup je opísaný napríklad v americkom patentovom dokumente US 5,064,507 (Allied). Pri tomto postupe sa produkt rozkladu najskôr separuje zo surového acetónu v kolóne surového acetónu. Destilačný zvyšok sa prenesie do kuménovej kolóny, v ktorej sa kumén a AMS oddelia od produktu rozkladu. Kolóna však pracuje tak, že určitá časť AMS zostáva v destilačnom zvyšku, keďže tento sa vyžaduje ako reaktant alebo rozpúšťadlo pri ďalšom spracovaní fenolu, aby sa odstránili MBF a ďalšie nečistoty. Tento destilačný zvyšok sa nechá reagovať s amínom, výhodne s hexametyléndiamínom, v reaktore, ktorý má charakteristiky piestového toku, aby sa konvertovali karbonylové zlúčeniny, napríklad acetol (hydroxyacetón) alebo MO, na zlúčeniny s vyššou teplotou varu. Produkt, ktorý sa spracoval týmto spôsobom, sa spracováva ďalej s použitím destilácie. Avšak prechádza cez ďalšie štyri kolóny a dve reakčné zóny predtým než sa získa prečistený konečný produkt fenolu. Náklady na zariadenie potrebné na odstránenie hydroxyacetónu z fenolu sú pri tomto spôsobe relatívne vysoké.

Americký patentový dokument US 3,322,651 (UOP) taktiež opisuje použitie dusíkatých zlúčenín, predovšetkým amínov, na čistenie fenolu získaného pri rozklade CHP. Avšak pridané amíny sa rovnako musia znova odstrániť z produktov.

Anglický patentový dokument GB 1 021 759 (Mitsui) opisuje spracovanie zmesi produktov rozkladu, ktorá sa pripravila pri kyselinou katalyzovanom rozklade

-3CHP a z ktorej sa katalyzátor odstránil neutralizáciou a praním. Aby bolo možné získať fenol, ktorý má nízky obsah hydroxyacetónu, separácia sa uskutočňuje tak, že zmes produktu rozkladu sa privádza do destilačnej kolóny na bočnom prívode a frakcionovaním tejto zmesi v jednom separačnom kroku sa získa destilačná frakcia z hlavy kolóny, ktorá obsahuje vodu, acetón, hydroxyacetón a kumén a destilačný zvyšok, ktorý obsahuje fenol s obsahom hydroxyacetónu menej ako 100 ppm. V závislosti od zloženia produktu rozkladu sa kumén pridával vtákom množstve, aby pomer kuménu ku fenolu pri pridávaní do kolóny predstavoval najmenej 0,28 dielov hmotnostných kuménu na 1 diel hmotnostný fenolu, keďže tento postup je založený na separácii azeotropickej zmesi hydroxyacetónu a kuménu z fenolu. Hydroxyacetón sa môže odstrániť z fenolu s použitím tohto spôsobu. Avšak získa sa destilačná frakcia z hlavy kolóny, ktorá obsahuje nielen vodu, kumén a hydroxyacetón, ale tiež acetón. V destilačnej frakcii z hlavy kolóny môže byť tiež prítomná kontaminácia fenolom. Tieto produkty sa rovnako musia navzájom separovať.

V americkom patentovom dokumente US 4,251,325 (BP Chemicals) sa spracovanie frakcie, ktorá v podstate neobsahovala podiely s nízkou teplotou varu, vodu a acetón, optimalizovalo pri prevádzke kuménovej kolóny takým spôsobom, že zmes obsahujúca kumén, AMS a hydroxyacetón sa odoberala z hlavy kolóny, pričom táto zmes bola v skutočnosti úplne separovaná od surového fenolu, ktorý zostával v destilačných zvyškoch a teda sa nemusel odstraňovať nákladným spôsobom počas spracovávania fenolu. Tento proces poskytuje fenol, ktorý obsahuje menej ako 30 ppm hydroxyacetónu. Nevýhodou tohto procesu je to, že privádzaná zmes v podstate nesmie obsahovať vodu, čo je dôvodom, prečo sa acetónová frakcia obsahujúca podiely s nízkou teplotou varu a tiež hlavný podiel vody prítomnej v zmesi produktu rozkladu musí separovať od zmesi produktu rozkladu v predchádzajúcom kroku separácie. Spracovanie takejto acetónovej frakcie s použitím spôsobov podľa doterajšieho stavu techniky je relatívne neekonomické, pretože sa vyžadujú vysoké náklady, pokiaľ ide o zariadenie.

Cieľom predloženého vynálezu je preto poskytnúť jednoduchý spôsob na separáciu fenolu zo zmesi obsahujúcej prinajmenšom kumén, fenol a hydroxyacetón, pričom pri tomto spôsobe sa fenol, ktorý má obsah hydroxyacetónu

-4menej ako 30 ppm, separuje zo zmesi pri nízkej spotrebe energie, s nízkymi nákladmi, pokiaľ ide o zariadenie, a v prítomnosti vody.

Podstata vynálezu

Prekvapujúco sa zistilo, že zmes obsahujúca prinajmenšom fenol, vodu, hydroxyacetón a kumén sa môže spracovať s použitím kroku jednoduchej frakčnej destilácie s následnou separáciou fáz, za získania fenolu s obsahom hydroxyacetónu menej ako 30 ppm, pričom tento krok frakčnej destilácie sa môže uskutočňovať s nižšou spotrebou energie a nižšími nákladmi, pokiaľ ide o zariadenie, než ako je to pri konvenčných postupoch. Podobne sa prekvapujúco zistilo, že obrátenie poradia krokov spôsobu taktiež umožňuje, aby sa z vyššie uvedenej zmesi separoval fenol, ktorý má obsah hydroxyacetónu menej ako 30 ppm.

V súlade s uvedeným predložený vynález poskytuje spôsob uvedený v nároku 1, na separáciu fenolu zo zmesi obsahujúcej prinajmenšom hydroxyacetón, kumén, vodu a fenol, pričom tento spôsob zahrňuje frakcionovanie zmesi s použitím najmenej jedného kroku frakčnej destilácie a najmenej jedného kroku separácie fáz takým spôsobom, že sa získa najmenej jedna frakcia obsahujúca fenol, ktorý má obsah hydroxyacetónu menej ako 300 ppm.

Predložený vynález rovnako poskytuje zariadenie, ako je uvedené v nároku 9, na separáciu fenolu zo zmesi obsahujúcej prinajmenšom hydroxyacetón, kumén, vodu a fenol, pričom toto zariadenie pozostáva z najmenej jednej destilačnej kolóny, ktorá je dimenzovaná tak, že sa prinajmenšom frakcia obsahujúca kumén a/alebo α-metylstyrén môže odoberať z hlavy kolóny a frakcia obsahujúca fenol, ktorá má obsah hydroxyacetónu menej ako 300 ppm sa môže odoberať v spodnej časti kolóny, a ďalej zahrňuje najmenej jedno fázové separačné zariadenie, na separáciu organických fáz od vodných fáz.

Tento vynález sa taktiež týka fenolu získaného s použitím spôsobu, uvedeného prinajmenšom v jednom z nárokov 1 až 8.

Predložený vynález sá týka tiež zmesi kuménu a AMS, získanej s použitím spôsobu, uvedeného prinajmenšom v jednom z nárokov 1 až 8.

-5Výhodou spôsobu podľa predloženého vynálezu je to, že krok separácie, zvolený pri destilácii, podstatne zjednodušuje ďalšie spracovanie zmesi produktu rozkladu alebo jednotlivých frakcií získaných zo zmesi produktu rozkladu. Spoločné odstránenie hydroxyacetónu, AMS a kuménu zo zvyšku zmesi produktu rozkladu obsahujúceho fenol predovšetkým podstatne zjednodušuje spracovanie frakcie obsahujúcej fenol, pretože kroky uskutočňované konvenčnými postupmi, pri ktorých hydroxyacetón zostáva vo frakcii bohatej na fenol a z nej sa odstraňuje reakciou hydroxyacetónu s fenolom za vzniku zlúčenín, ktoré majú teplotu varu vyššiu ako je teplota varu fenolu a môžu sa separovať od fenolu pomocou destilácie, nie sú potrebné.

V porovnaní s konvenčnými postupmi, spôsob podľa predloženého vynálezu má signifikantne priaznivejšiu energetickú bilanciu a taktiež poskytuje vyšší celkový výťažok fenolu, vztiahnuté na obsah fenolu zmesi produktu rozkladu. Konvenčný postup vyžaduje relatívne vysoký energetický vstup. Okrem toho, výťažok fenolu sa zníži, pretože hydroxyacetón reaguje s fenolom alebo je potrebné pridať drahé chemikálie, ako sú amíny, a tieto samotné alebo ich reakčné produkty sa znova musia odstrániť z procesu, čo je nákladné. Spôsob podľa predloženého vynálezu, ktorý obchádza tento problém tým, že sa hydroxyacetón separuje spolu s kuménom zo zmesi produktu rozkladu tiež vyžaduje signifikantne nižšie náklady, pokiaľ ide o zariadenie, pretože sa môže znížiť jednak počet požadovaných destilačných kolón a tiež počet reakčných aparatúr, potrebných na to, aby sa obsahy rozličných vedľajších produktov vo frakciách znížili.

Ďalšou výhodou, ktorá sa dosiahne s použitím spôsobu podľa predloženého vynálezu je to, že hydroxyacetón sa výhodne získa vo vodnej fáze a môže sa ľahko odstrániť alebo spracovať spoločne s ňou.

Pre účely predloženého vynálezu, celkový počet etáží prítomných v kolóne je definovaný tak, aby mal separačný potenciál 100 %, bez ohľadu na počet etáží, takže je možné indikovať oblasť, ktorá má podobný separačný potenciál v kolónach, ktoré majú odlišný počet etáží. V súlade s uvedeným, spodná časť kolóny, t.j. oblasť pod prvou etážou, má separačný potenciál 0 %. Na hlave kolóny, t.j. v oblasti nad najvyššou etážou, je podľa tejto definície separačný potenciál

-6100%. V súlade s touto definíciou, kolóna, ktorá má 50 etáží má separačný potenciál 30 % v oblasti pätnástej etáže.

Spôsob podľa predloženého vynálezu sa môže použiť pri destilačnom spracovaní zmesi, ktorá sa získala ako časť zmesi produktu rozkladu pri rozklade hydroperoxidu kuménu (cumene hydroperoxide, CHP) na acetón a fenol s následným spracovaním zmesi produktu rozkladu. Spôsob podľa predloženého vynálezu sa výhodne používa na separáciu fenolov zo zmesi, ktorá obsahuje prinajmenšom hydroxyacetón, kumén, vodu a fenol a je tou časťou zmesi produktu rozkladu z rozkladu CHP, ktorá sa získa po separácii surového acetónu zo zmesi produktu rozkladu. Obsah acetónu takejto zmesi je výhodne nižší ako 1 % hmotnostné, predovšetkým výhodne nižší ako 0,2 % hmotnostné.

Spôsob podľa predloženého vynálezu je v ďalšom opísaný s použitím príkladu, v ktorom sa destiláciou spracováva zmes získaná pri kyselinou katalyzovanom homogénnom rozklade CHP a zmes produktu rozkladu sa následne spracuje, bez toho, aby bol spôsob obmedzený na toto uskutočnenie. Táto zmes sa získa ako časť zmesi produktu rozkladu, separáciou surovej acetónovej frakcie zo zmesi produktu rozkladu.

Spôsob podľa tohto vynálezu na separáciu fenolu zo zmesi obsahujúcej prinajmenšom hydroxyacetón, kumén, vodu a fenol zahrňuje frakcionovanie zmesi s použitím najmenej jedného kroku frakčnej destilácie a najmenej jedného kroku separácie fáz takým spôsobom, že sa získa aspoň jedna frakcia obsahujúca fenol, pričom táto frakcia obsahuje menej ako 300 ppm hydroxyacetónu. Táto fenolobsahujúca frakcia sa predovšetkým výhodne získa spôsobom, pri ktorom sa uskutočňuje krok jednoduchej frakčnej destilácie a krok jednoduchej separácie fáz.

Pred separáciou fenolu je koncentrácia fenolu v zmesi výhodne od 20 do 99 % hmotnostných, predovšetkým výhodne od 40 do 70 % hmotnostných. Zmes môže mať koncentráciu hydroxyacetónu od 300 ppm do 5 % hmotnostných.

Okrem uvedených zlúčenín môže zmes ďalej obsahovať ďalšie zlúčeniny, ako je ametylstyrén (AMS), kumén, voda, fenylbutény, metylbenzofurán (MBF), dimetylfenyl-karbinol (DMPC), krezoly, ako je napríklad o-krezol, mezityloxid (MO), n-propylbenzén, izopropylfenol, karbonylové zlúčeniny, ako je

-Ί -

3-metylcyklopentenón, (metyl) izobutylketóny alebo 2-fenylpropiónaldehyd, sekbutylbenzén, ferc-butylbenzén, metylbenzény, ako napríklad dimetylbenzén, alebo acetofenón (AP).

Spôsob podľa predloženého vynálezu sa môže uskutočňovať najmenej v dvoch rozličných variantoch, ale všetky tieto varianty zahrňujú najmenej jeden krok destilácie a najmenej jeden krok separácie fáz.

V prvom uskutočnení spôsobu podľa predloženého vynálezu sa zmes frakcionuje v najmenej jednom kroku frakčnej destilácie, výhodne len v jedinom kroku destilácie takým spôsobom, že sa získa fenol-obsahujúca frakcia, ktorá obsahuje menej ako 300 ppm hydroxyacetónu, výhodne menej ako 100 ppm a predovšetkým výhodne menej ako 10 ppm hydroxyacetónu, a ďalšia frakcia obsahujúca prinajmenšom hydroxyacetón, kumén a vodu a posledne uvedená frakcia sa separuje do organickej fázy a vodnej fázy v kroku separácie fáz.

V tomto uskutočnení spôsobu podľa predloženého vynálezu sa zmes, z ktorej sa má fenol separovať, najskôr privedie do destilačného zariadenia, výhodne do destilačnej kolóny. Destilačná kolóna musí byť zostavená tak, aby bolo možné frakcionovať zmes za vzniku najmenej jednej fenol-obsahujúcej frakcie a najmenej jednej ďalšej frakcie obsahujúcej prinajmenšom kumén, vodu a hydroxyacetón. Zmes sa výhodne pridáva do kolóny na bočnom prívode, výhodne v polohe, v ktorej má kolóna separačný potenciál od 25 do 85 %, predovšetkým výhodne od 40 do 60 %. Kolóna pracuje tak, že fenol-obsahujúca frakcia sa môže odoberať v kvapalnej forme na spodnej časti kolóny. Môže byť výhodné, ak sa časť tejto frakcie vracia naspäť na kolónu. Fenol-obsahujúca frakcia, ktorá sa vydeľuje v spodnej časti kolóny a má koncentráciu hydroxyacetónu menej ako 300 ppm, sa výhodne odvádza ako surový fenol na ďalšie spracovanie.

Teplota v spodnej časti kolóny výhodne predstavuje od 140 do 200 °C, predovšetkým výhodne od 170 do 190 °C. Teplota na hlave kolóny výhodne predstavuje od 60 do 160 °C, predovšetkým výhodne od 65 do 100 °C. Teplota na hlave kolóny sa vždy zvolí tak, aby teplota na hlave bola nižšia ako teplota v spodnej časti kolóny. Tlak v kolóne môže predstavovať od 0,1 do 4 bar. Destilačná kolóna je výhodne pod atmosférickým tlakom.

-8Frakcia odobratá na hlave kolóny, výhodne vo forme pár, obsahuje prinajmenšom vodu, kumén a hydroxyacetón. Ak je v pôvodnej zmesi prítomný AMS, potom sa AMS tiež vyskytuje v destilačnej frakcii z hlavy kolóny. Destilačná frakcia z hlavy kolóny výhodne obsahuje najmenej od 95% do 100%, predovšetkým výhodne od 98 % do 99,9 %, kuménu prítomného v zmesi, od 95 % do 100 %, predovšetkým výhodne od 98 % do 99,9 %, hydroxyacetónu prítomného v zmesi a od 97 % do 99,9 % vody prítomnej v zmesi.

Časť frakcie odobratej na hlave kolóny sa môže vracať naspäť na kolónu v kvapalnej forme ako spätný tok. Výhodné je, ak aspoň časť frakcie odobratej na hlave destilačnej kolóny prechádza do zariadenia na separáciu fáz, ako je napríklad dekantér, koalescentér, nádoba na separáciu fáz alebo extraktor, v ktorom sa frakcia môže rozdeliť na dve fázy, totiž vodnú fázu a organickú fázu. Výhodným môže byť, ak sa do kolóny ako spätný tok vracia aspoň časť organickej fázy tejto frakcie, aspoň časť vodnej fázy tejto frakcie alebo zmes organickej a vodnej fázy. Teplota, pri ktorej sa uskutočňuje separácia fáz predstavuje výhodne od 20 do 100 °C pri atmosférickom tlaku.

Predovšetkým výhodné je, ak sa do destilačnej kolóny oddelene vracia aspoň časť vodnej fázy a časť organickej fázy destilačnej frakcie z hlavy kolóny, separovanej v zariadení na separáciu fáz.

Výhodným môže byť, ak sa aspoň časť vodnej fázy vráti naspäť na kolónu vo forme pár alebo v kvapalnej forme, výhodne vo forme pár, v mieste pod miestom privádzania.

Refluxný pomer, vztiahnutý na množstvo odobratej vody a množstvo spätne vrátenej vody je výhodne od 0,2 do 3, predovšetkým výhodne od 0,4 do 2. Refluxný pomer, vztiahnutý na množstvo odobratej organickej fázy a množstvo spätne vrátenej organickej fázy je výhodne od 0,1 do 10, predovšetkým výhodne od 0,5 do

5. Zvyšok organickej časti destilačnej frakcie z hlavy kolóny, získanej zo zariadenia na separáciu fáz, sa postúpi na ďalšie spracovanie. Táto organická časť destilačnej frakcie z hlavy kolóny obsahuje prinajmenšom kumén. Množstvo hydroxyacetónu v tejto organickej časti destilačnej frakcie z hlavy kolóny predstavuje od 0,01 do

10%, výhodne od 0,1 do 2%, z množstva hydroxyacetónu, ktoré bolo pôvodne prítomné v destilačnej frakcii z hlavy kolóny.

Zvyšok vodnej časti destilačnej frakcie z hlavy kolóny, ktorý nerecirkuluje do destilačnej kolóny sa môže odviesť na likvidáciu alebo na spracovanie. Táto vodná časť obsahuje zostávajúci hydroxyacetón z destilačnej frakcie z hlavy kolóny, ktorý nie je prítomný v organickej časti destilačnej frakcie z hlavy kolóny.

Výhodou postupu spôsobu podľa predloženého vynálezu je to, že hydroxyacetón, ktorý je prítomný v destilačnej frakcii z hlavy kolóny, sa koncentruje vo vode tejto frakcie. Prevažujúci podiel (faktor 20 až 30) hydroxyacetónu prechádza do vodnej fázy v zariadení na separáciu fáz a môže sa teda odstrániť z procesu jednoduchým spôsobom s vodnou časťou destilačnej frakcie z hlavy kolóny a nemusí sa separovať od organickej fázy, ako je to pri postupoch podľa doterajšieho stavu techniky (americké patentové dokumenty US 4,251,325, US 3,322,651 alebo US 5,064,507).

V druhom uskutočnení spôsobu podľa tohto vynálezu sa zmes separuje na organickú fázu a vodnú fázu v najmenej jednom kroku separácie fáz a získaná organická fáza sa frakcionuje v kroku frakčnej destilácie, pričom sa získa fenolobsahujúca frakcia, v ktorej je prítomných menej ako 300 ppm hydroxyacetónu.

V tomto uskutočnení spôsobu podľa predloženého vynálezu sa zmes, z ktorej sa má oddeliť fenol, prenesie do najmenej jedného zariadenia na separáciu fáz, ako je napríklad dekantér, koalescentér, nádoba na separáciu fáz alebo extraktor, v ktorom sa zmes môže separovať na dve fázy, totiž na vodnú fázu a organickú fázu. Teplota, pri ktorej sa uskutočňuje separácia fáz výhodne predstavuje od 20 do 100 °C pri atmosférickom tlaku.

Vodná fáza zmesi sa môže odviesť na likvidáciu alebo sa spracovať, ako je napríklad odstraňovanie fenolu z odpadových vôd a prevádzka na spracovanie vody, ako je známe z postupov podľa doterajšieho stavu techniky. Väčšia časť hydroxyacetónu zo zmesi je prítomná v tejto vodnej fáze.

Organická fáza zmesi získanej zo zariadenia na separáciu fáz obsahuje prinajmenšom kumén a fenol. Množstvo hydroxyacetónu v tejto organickej fáze

- 10zmesi predstavuje od 10 do 60%, výhodne od 30 do 40%, z množstva hydroxyacetónu, ktoré bolo pôvodne prítomné v zmesi.

Táto organická fáza zmesi sa potom privádza do destilačného zariadenia, výhodne do destilačnej kolóny. Destilačná kolóna musí byť usporiadaná tak, aby bolo možné frakcionovať zmes, tak aby sa získala najmenej jedna frakcia obsahujúca fenol a aspoň jedna ďalšia frakcia obsahujúcu prinajmenšom kumén. Zmes sa výhodne privádza na kolónu prostredníctvom bočného prívodu, výhodne v polohe, pri ktorej má kolóna separačný potenciál od 25 do 85 %, predovšetkým výhodne od 40 do 60 %. Kolóna pracuje tak, že fenol-obsahujúca frakcia sa môže odoberať v kvapalnej forme na spodnej časti kolóny. Fenol-obsahujúca frakcia oddelená na spodnej časti kolóny, v ktorej je prítomný hydroxyacetón v koncentrácii menej ako 300 ppm, výhodne odchádza ako surový fenol na ďalšie spracovanie.

Teplota na spodnej časti kolóny výhodne predstavuje od 140 do 200 °C, predovšetkým výhodne od 170 do 190 °C. Teplota na hlave kolóny je výhodne od 60 do 160 °C, predovšetkým výhodne od 80 do 100 °C. Teplota na hlave kolóny sa vždy zvolí tak, aby bola nižšia ako teplota na spodnej časti. Tlak v kolóne môže predstavovať od 0,1 do 4 bar. Destilačná kolóna je výhodne pod atmosférickým tlakom.

Frakcia odobratá na hlave kolóny, výhodne vo forme pár, obsahuje prinajmenšom kumén a hydroxyacetón. Ak je AMS prítomný v pôvodnej zmesi, potom je AMS tiež prítomný v destilačnej frakcii z hlavy kolóny. Destilačná frakcia z hlavy kolóny výhodne obsahuje od 95 % do 100 %, predovšetkým výhodne od 98 % do 99,9 %, z množstva kuménu prítomného v pôvodnej zmesi.

Časť frakcie odobratej na hlave kolóny sa môže vracať naspäť na kolónu v kvapalnej forme ako spätný tok.

Výhodou postupu spôsobu podľa predloženého vynálezu je to, že hydroxyacetón sa koncentruje vo vode. Prevažná časť hydroxyacetónu prechádza do vodnej fázy v zariadení na separáciu fáz a môže sa teda z procesu odstrániť jednoduchým spôsobom. Ďalšie spracovanie destilačnej frakcie z hlavy kolóny v tomto uskutočnení spôsobu podľa predloženého vynálezu v zariadení na separáciu fáz taktiež umožňuje, rovnako ako v prvom uskutočnení spôsobu podľa

-11 predloženého vynálezu, aby sa hydroxyacetón z destilačnej frakcie z hlavy kolóny vypúšťal s vodnou fázou oddelenou od destilačného produktu z hlavy kolóny prostredníctvom separácie fáz.

V obidvoch uskutočneniach spôsobu podľa predloženého vynálezu je predovšetkým výhodné, ak sa získa fenol-obsahujúca frakcia, ktorá výhodne obsahuje 95 až 99 % hmotnostných fenolu a má obsah hydroxyacetónu menej ako 300 ppm, výhodne menej ako 100 ppm a predovšetkým výhodne menej ako 10 ppm.

V obidvoch uskutočneniach spôsobu podľa predloženého vynálezu môže byť výhodné, ak sa v kroku destilácie prostredníctvom bočného odberu odoberie z destilačného zariadenia ďalšia frakcia obsahujúca najmenej jednu organickú a/alebo anorganickú kyselinu. Takáto frakcia sa výhodne odoberá z bočného odberu umiestneného pod miestom privádzania zmesi a nad spodnou časťou kolóny. Takýmto spôsobom sa môže ďalej znižovať podiel vedľajších produktov vo frakcii.

V obidvoch uskutočneniach spôsobu podľa predloženého vynálezu môže byť výhodné, aby sa k tejto zmesi pridali ďalšie množstvá zlúčenín, ktoré sú už prítomné v zmesi, ktorá sa má spracovať. Predovšetkým výhodné je, ak sa k zmesi, ktorá sa má spracovať, pridajú zlúčeniny kumén a/alebo voda alebo zmesi obsahujúce kumén a/alebo vodu. Pridávanie sa môže uskutočňovať pred alebo počas kroku destilácie a/alebo pred alebo počas kroku separácie fáz.

V prvom uskutočnení spôsobu podľa predloženého vynálezu môže byť predovšetkým výhodné, ak sa takéto množstvo kuménu a/alebo vody pridá k zmesi pred destiláciou, tak aby obsah bol vody v zmesi od 1 do 14% hmotnostných a obsah kuménu od 1 do 50 % hmotnostných.

V druhom uskutočnení môže byť výhodné, ak sa k zmesi pridá voda pred alebo počas kroku separácie fáz. Rovnako môže byť výhodné, ak sa pridá kumén k organickej fáze zmesi pred krokom destilácie. V druhom uskutočnení, obsah kuménu v organickej časti zmesi predtým, ako sa odvedie na krok destilácie, výhodne predstavuje od 5 do 50 % hmotnostných.

V obidvoch uskutočneniach spôsobu podľa predloženého vynálezu, fenol získaný z dodávanej zmesi nielenže obsahuje menej ako 300 ppm hydroxyacetónu, ale sa taktiež zbaví nečistôt, ako sú fenylbutény, metylbenzofurán (MBF), mezityloxid (MO), n-propylbenzén, izopropylfenol, karbonylové zlúčeniny, ako je

3-metylcyklopentenón, (metyl) izobutylketóny alebo 2-fenylpropiónaldehyd, sekbutylbenzén, ŕerc-butylbenzén alebo metylbenzény, ako je napríklad dimetylbenzén. Tieto nečistoty sa separujú zo zmesi spolu s a-metylstyrénom (AMS), kuménom a vodou, cez hlavu destilačnej kolóny.

Frakcie získané spôsobom podľa predloženého vynálezu sa môžu ďalej spracovávať s použitím postupov, ktoré sú známe z doterajšieho stavu techniky.

Spôsob podľa predloženého vynálezu na separáciu fenolu zo zmesi obsahujúcej prinajmenšom hydroxyacetón, kumén, vodu a fenol, sa výhodne uskutočňuje v zariadení podľa tohto vynálezu.

Toto zariadenie podľa predloženého vynálezu pozostáva najmenej z jednej destilačnej kolóny, ktorá je dimenzionovaná tak, že sa z hlavy kolóny môže odoberať frakcia obsahujúca prinajmenšom kumén a/alebo α-metylstyrén a frakcia obsahujúca fenol, ktorá má obsah hydroxyacetónu menej ako 300 ppm, výhodne menej ako 100 ppm a predovšetkým výhodne menej ako 10 ppm, sa môže odoberať na spodnej časti kolóny, a ďalej pozostáva najmenej z jedného zariadenia na separáciu fáz, na separáciu organických fáz od vodných fáz.

Destilačná kolóny predovšetkým má výhodne najmenej od 20 do 160, predovšetkým výhodne od 40 do 80, teoretických etáží. V predovšetkým výhodnom uskutočnení zariadenia podľa predloženého vynálezu, má bočný odber, cez ktorý sa môže odoberať frakcia obsahujúca najmenej jednu organickú kyselinu, a ktorý je umiestnený medzi miestom privádzania zmesi a spodnou časťou kolóny. Organickou kyselinou prítomnou vo frakcii môže byť napríklad kyselina octová, kyselina šťavelová, kyselina mravčia alebo kyselina maslová alebo zmes obsahujúca najmenej jednu z týchto kyselín.

Ako zariadenie na separáciu fáz, zariadenie podľa predloženého vynálezu má najmenej jeden dekantér.

-13Fenol sa získa spôsobom podľa predloženého vynálezu. Tento fenol má obsah hydroxyacetónu menej ako 300 ppm, výhodne menej ako 100 ppm a predovšetkým výhodne menej ako 10 ppm. Zmes obsahujúca kumén a/alebo

AMS, ktorá má znížený obsah hydroxyacetónu, sa rovnako môže získať s použitím spôsobu podľa predloženého vynálezu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Spôsob podľa tohto vynálezu a zariadenie podľa tohto vynálezu sú znázornené pomocou príkladu na obrázku 1 a obrázku 2, bez toho, aby bol týmto spôsob alebo zariadenie obmedzené na tieto uskutočnenia.

Obrázok 1 schematicky znázorňuje uskutočnenie zariadenia podľa predloženého vynálezu. Zariadenie podľa vynálezu obsahuje destilačnú kolónu KV, ktorá má bočný prívod, cez ktorý sa môže pridávať zmes SP’, s cieľom oddelenia fenolu. Na hlave sa môže odoberať produkt KP’ a na spodnej časti kolóny sa môže odoberať produkt SPľ. Destilačná kolóny zariadenia podľa predloženého vynálezu má, na spodnej časti kolóny, výmenník tepla WT2’, prostredníctvom ktorého sa môže na kolónu dodávať vhodná tepelná energia.

Z hlavy kolóny sa destilačný produkt z hlavy kolóny KP’, obsahujúci prinajmenšom kumén, hydroxyacetón a vodu odvádza cez výmenník tepla WT3’ , v ktorom sa destilačný produkt z hlavy kolóny kondenzuje a destilačný produkt z hlavy kolóny sa odvádza do zariadenia na separáciu fáz PTľ. Časť organickej fázy vytvorenej v tomto zariadení na separáciu fáz sa môže vracať do destilačnej kolóny cez RO’. Zostávajúca časť organickej fázy, ktorá obsahuje prinajmenšom kumén, môže odchádzať na ďalšie spracovanie cez CA’. Časť vodnej fázy sa rovnako vracia v kvapalnej forme do destilačnej kolóny Kľ cez RWľ. Ďalšia časť vodnej fázy sa môže odvádzať do destilačnej kolóny Kľ v kvapalnej forme alebo vo forme pár cez RW2’. Zostávajúca časť vodnej fázy, ktorá obsahuje hydroxyacetón, môže prechádzať cez Wľ na zužitkovanie alebo na spracovanie. Destilačná kolóna Kľ môže prípadne obsahovať jednej alebo viac bočných odberov SOS’, cez ktoré sa môžu z kolóny vypúšťať frakcie obsahujúce prinajmenšom jednu organickú kyselinu.

- 14Obrázok 2 schematicky znázorňuje ďalšie uskutočnenie spôsobu podľa predloženého vynálezu. Zmes, ktorá sa má upravovať SP sa privádza do zariadenia na separáciu fáz PT1. Organická fáza zmesi, ktorá obsahuje prinajmenšom kumén a fenol, sa môže pridávať do destilačnej kolóny K1 na bočnej strane cez SCA. Vodná fáza zmesi, ktorá obsahuje hydroxyacetón, sa môže odvádzať cez W1 na zužitkovanie alebo na spracovanie. Ak je to potrebné alebo vhodné, vodná fáza alebo voda sa môžu privádzať do nádoby na separáciu fáz cez AW.

Organická fáza zmesi, ktorá sa privádza na kolónu K1 na bočnej strane cez SCA, sa v kolóne frakcionuje, pričom sa získa frakcia, ktorá obsahuje prinajmenšom kumén, a odoberá sa na hlave kolóny ako KP1 a frakcia, ktorá obsahuje prinajmenšom fenol a môže sa odoberať na spodnej časti kolóny ako SP1. Destilačná kolóna zariadenia podľa predloženého vynálezu má spätné systémy na hlave a v spodnej časti kolóny, pomocou ktorých sa určitá časť alebo celý destilačný produkt z hlavy kolóny alebo zo spodnej časti kolóny môžu vracať na naspäť kolónu. V týchto spätných systémoch sú nainštalované výmenníky tepla WT1 a WT2 a tieto umožňujú privádzať alebo odoberať tepelnú energiu do/z produktu zo spodnej časti alebo z destilačného produktu z hlavy kolóny, vracajúcich sa na kolónu. Destilačná kolóna K1 môže byť prípadne vybavená jedným alebo viacerými bočnými odbermi SOS, cez ktoré sa môžu z kolóny vypúšťať frakcie obsahujúce prinajmenšom jednu organickú kyselinu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Zmes obsahujúca, okrem iného, 73 dielov fenolu, 20 dielov kuménu, 3 diely AMS, 1 diel acetofenónu, 0,2 dielov hydroxyacetónu a 2 diely vody sa privádzala na bočnej strane, vo výške 4O.-tej teoretickej etáže, na destilačnú kolónu, ktorá mala 80 teoretických etáží, ako je znázornené na obrázku 1.

Teplota kolóny sa nastavila tak, že teplota na hlave kolóny bola 95 °C a teplota v spodnej časti kolóny bola 182 °C. Tlak v destilačnej kolóne zodpovedal atmosférickému tlaku. Frakcia odoberaná na hlave destilačnej kolóny mala obsah vody 8 % hmotnostných, obsah kuménu 79 % by hmotnostných, obsah

-15hydroxyacetónu 0,8% hmotnostných a obsah AMS 12% hmotnostných. Táto frakcia sa preniesla do dekantéra. V tomto dekantére sa vodná fáza, obsahujúca hlavnú časť hydroxyacetónu prítomného vo frakcii oddelila z frakcie. Časť vodnej fázy sa zlikvidovala. Zostatok vodnej fázy sa vrátil naspäť na destilačnú kolónu.

Organická fáza oddelená od vodnej fázy v separačnej nádobe mala obsah hydroxyacetónu menej ako 400 ppm. Časť tejto organickej fázy sa vrátila na destilačnú kolónu. Zostávajúca časť organickej fázy sa priviedla na kuménovú kolónu, za účelom ďalšieho spracovania.

Frakcia odobratá zo spodnej časti prvej destilačnej kolóny obsahovala, okrem iného, 98,5 % hmotnostných fenolu a 1,4 % hmotnostných acetofenónu a len 13 ppm hydroxyacetónu. Táto frakcia sa priviedla na kolónu so surovým fenolom, za účelom ďalšieho spracovania.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob separácie fenolu zo zmesi obsahujúcej prinajmenšom hydroxyacetón, kumén, vodu a fenol, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje frakcionovanie zmesi s použitím najmenej jedného kroku frakčnej destilácie a najmenej jedného kroku separácie fáz tak, že sa získa aspoň jedna frakcia obsahujúca fenol, ktorá obsahuje menej ako 300 ppm hydroxyacetónu.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zmes sa separuje na organickú fázu a vodnú fázu a v kroku separácie fáz a získaná organická fáza sa frakcionuje v kroku frakčnej destilácie tak, že sa získa frakcia obsahujúca fenol, ktorá obsahuje menej ako 300 ppm hydroxyacetónu.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zmes sa frakcionuje v kroku frakčnej destilácie tak, že sa získa frakcia obsahujúca fenol, ktorá obsahuje menej ako 300 ppm hydroxyacetónu a ďalšia frakcia obsahujúca prinajmenšom hydroxyacetón, kumén a vodu a posledne uvedená frakcia sa rozdelí na organickú fázu a vodnú fázu.
4. 4. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že frakcia obsahujúca fenol má obsah hydroxyacetónu menej ako 30 ppm.
5. 5. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že zmes obsahuje a-metylstyrén.
6. 6. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že použitá zmes je časťou zmesi produkt rozkladu získaného pri kyselinou katalyzovanom rozklade hydroperoxidu kuménu.
7. 7. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že zmes má koncentráciu fenolu od 20 do 90 % hmotnostných.
8. 8. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že zmes má koncentráciu hydroxyacetónu od 300 ppm do 5 % hmotnostných.
9. 9. Zariadenie na separáciu fenolu zo zmesi obsahujúcej prinajmenšom hydroxyacetón, kumén, vodu a fenol, vyznačujúce sa tým, že pozostáva z najmenej jednej destilačnej kolóny, ktorá je dimenzionovaná tak, že sa prinajmenšom jedna frakcia obsahujúca kumén a/alebo ometylstyrén môže odoberať z hlavy kolóny a frakcia obsahujúca fenol, ktorá má obsah hydroxyacetónu menej ako 300 ppm, sa môže odoberať v spodnej časti kolóny, a ďalej pozostáva najmenej z jedného separačného fázového zariadenia, na separáciu organických fáz od vodných fáz.
10. 10. Zariadenie podľa nároku 9, vyznačujúce sa tým, že kolóna má najmenej 20 etáží.
11. 11. Zariadenie podľa nároku 9 alebo 10, vyznačujúce sa tým, že kolóna má bočný odber, cez ktorý sa môže odoberať frakcia obsahujúca najmenej jednu organickú kyselinu, a ktorý umiestnený medzi miestom privádzania zmesi a spodnou časťou kolóny.
12. 12. Zariadenie podľa niektorého z nárokov 9 až 11, vyznačujúce sa tým, že zariadením na separáciu fáz je dekantér.