СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛА ИЗ ФЕНОЛЬНОЙ СМОЛЫ ПРОИЗВОДСТВА ФЕНОЛА И АЦЕТОНА КУМОЛЬНЫМ МЕТОДОМ Российский патент 1995 года по МПК C07C39/04 C07C37/72 

Изобретение относится к нефтехимической технологии, а именно к производству фенола и ацетона кумольным методом.

В процессе получения фенола и ацетона из изопропилбензола (ИПБ) образуются высококипящие побочные продукты, которые обычно называют фенольной смолой. В состав фенольной смолы входит большое количество компонентов: фенол, ацетофенон, диметилфенилкарбинол (ДМФК), димеры α-метилстирола, паракумилфенол (ПКФ), а также неидентифицированные продукты и небольшие количества соли Na₂SO₄. Фенольная смола имеет следующий усредненный состав, мас. фенол 10,11; ацетофенон 16,35; ДМФК 8,23; димеры α--метилстирола 31,99; кумилфенолы 24,13; сумма неидентифицированных 8,11; соли 1,08.

До настоящего времени фенольная смола не нашла квалифицированного применения в полном объеме и в основном сжигается в качестве котельного топлива. Однако в связи с обострением экологической обстановки в ряде регионов страны использование фенольной смолы в качестве котельного топлива затрудняется, и, как следствие, отход не находит сбыта. Трудности при сжигании фенольной смолы в большой степени обусловлены наличием в ней фенола. Кроме того, в соответствии с ТУ 38.10286-87 фенольная смола содержит до 8 мас. фенола, что приводит к потерям фенола и соответственно к увеличению удельного расхода ИПБ. Более глубокое исчерпывание фенола из фенольной смолы при помощи ректификации не позволяет получить достаточно чистый фенол. Таким образом, извлечение фенола из фенольной смолы является важнейшей технической задачей.

Известен способ выделения фенола из легких масляных фракций продуктов сухой перегонки угля экстракцией водным раствором метанола или водой (метод Метасольван). К числу недостатков этого метода следует отнести громоздкость установки, жесткие условия проведения процесса: температура 160^оС, давление 20 атм и кроме того, невозможность выделения фенола высокой чистоты.

Известен способ выделения фенолов из органических смесей посредством последовательной обработки растворами щелочи, а затем кислотами с последующим выделением фенолов отстаиванием. К числу недостатков этого способа относятся главным образом наличие большого числа химически загрязненных сточных вод, коррозия оборудования и т.д. Выделение чистого фенола из фенольной смолы методом ректификации (при относительно небольшом содержании фенола по сравнению с ацетофеноном) затруднено наличием азеотропа с максимумом температуры кипения в системе фенол-ацетофенон.

Известен способ выделения фенолов, в частности паракумилфенола из фенольной смолы путем обработки ее водным раствором щелочи с дальнейшей обработкой водного слоя раствором сильной минеральной кислоты до нейтральной реакции и разделением слоев (прототип). К числу недостатков этого способа также относятся наличие большого количества химически загрязненных сточных вод, коррозия оборудования и т.д.

Целью изобретения является извлечение чистого фенола, получение обесфеноленной фенольной смолы, ликвидация большого количества сточных вод, сокращение расходов реагентов и обессоливание фенольной смолы.

Предлагаемый способ переработки фенольной смолы включает взаимодействие фенольной смолы с водным раствором аммиака с образованием феноллята аммония, выделении фенола термическим разложением фенолята, экстракцией фенола из водного раствора и последующим отделением фенола от экстрагента.

Первую стадию процесса осуществляют путем обработки фенольной смолы 2-5% -ным водным раствором аммиака. Образующийся фенолят аммония переходит в водную фазу. Очищенная таким образом от фенола фенольная смола может быть дальше направлена на выделение чистого ацетофенона, либо на каталитическое разложение или на сжигание.

На второй стадии процесса образовавшийся фенолят аммония подвергается термическому разложению. Образующийся при этом аммиак направляется в рецикл, а водный раствор фенола отправляется на экстракцию, осуществляемую обычным способом. В качестве экстрагента могут быть использованы эфиры, углеводороды и т.д. После экстракции 50-95% водного раствора насыщается аммиаком и направляется в рецикл на контактирование со смолой.

Отличительным признаком предлагаемого способа является то, что в качестве щелочного агента используется аммиак при соотношении фенольной смолы и водного раствора аммиака 1,0 (1,5-4,0), получение фенола при термическом разложении фенолята аммония и рецикл 50-95% воды после экстракции фенола на стадию обработки фенольной смолы.

При осуществлении предлагаемого способа используют водные растворы аммиака с концентрацией 2-5% Понижение концентрации аммиака ниже 2% приводит к необходимости увеличения реакционных объемов, а увеличение концентрации выше 5% ухудшает раздел между водной и органической фазами. При увеличении рецикла воды сверх 95% снижается степень извлечения солей из фенольной смолы. При снижении рецикла ниже 50% увеличивается количество воды, вовлеченной в процесс.

Преимущества предлагаемого способа, достигаемые за счет отличий от известного, состоят в следующем:
предлагаемый способ практически не требует расхода реагентов (минимальный расход обусловлен только технологическими потерями);
в процессе, осуществляемом согласно предлагаемому способу, сокращено количество сточных вод;
из-за отсутствия кислоты, коррозия оборудования несущественна.

П р и м е р 1. 30 г фенольной смолы смешивают с 3%-ным водным раствором аммиака в массовом соотношении 1 1,5 соответственно. Смесь перемешивается в течение 60 мин. После 45-минутного отстаивания отделяют масляный слой от водного слоя, содержащего фенолят аммония и соли. Масляный слой, полученный после экстракции смешивают с 3%-ным водным раствором аммиака в массовом соотношении 1 1,5 соответственно. Далее повторяют все операции описанные выше. После отделения масляного слоя от водного последний подсоединяют к первому водному слою. Полученный масляный слой снова смешивают с 3%-ным водным раствором аммиака в массовом соотношении 1 1,5 соответственно. Далее повторяют все операции описанные выше. Водный слой объединяют с водными слоями, полученными после 2-х экстракций. Объединенные водные слои кипятят в течение 4 ч для разрушения фенолята аммония на фенол и аммиак. Выделившийся газообразный аммиак используют для приготовления 3%-ного раствора аммиака.

Охлажденный водный раствор, содержащий фенол и соли, смешивают с диэтиловым эфиром при объемном соотношении 1 1,5 соответственно, перемешивают в течение 30 мин. После отстаивания смеси отделяют водный слой от органического, содержащего фенол. Водный слой далее используют для приготовления раствора аммиака. Эфир отгоняют от фенола, который далее подвергают очистке известным способом.

Полученные данные по выделению фенола приведены в таблице.

П р и м е р 2. 30 г фенольной смолы смешивают с 3%-ным водным раствором аммиака, приготовленном на воде, содержащей 95% регенерированной и 5% свежей воды, при массовом соотношении 1 4 соответственно. Далее проводят опыт также, как описано в примере 1.

Полученные данные по выделению фенола приведены в таблице.

П р и м е р 3. 30 г фенольной смолы смешивают с 5%-ным водным раствором аммиака, приготовленном на воде, содержащей 50% регенерированной и 50% свежей воды, в массовом соотношении 1 3 соответственно. Далее опыт проводят также, как описано в примере 1.

Полученные данные по выделению фенола приведены в таблице.

П р и м е р 4. 30 г фенольной смолы смешивают с 3%-ным водным раствором аммиака, приготовленном на воде, содержащей 95% регенерированной и 5% свежей воды, при массовом соотношении 1 4 соответственно. Перемешивают смесь 30 мин. Далее опыт проводят также, как описано в примере 1, отличие состоит в том, что водный слой для разложения фенолята аммония кипятят 2 ч и экстракцию фенола из водного слоя проводят при объемном соотношении воды и эфира 1 1 соответственно, смесь премешивают 20 мин.

Полученные данные по выделению фенола приведены в таблице.

Использование: при совместном производстве фенола и ацетона, экстракции фенола из фенольной смолы. Сущность изобретения: смолу двукратно обрабатывают 3 - 5 мас.% водного раствора аммиака в воде при массовом соотношении смолы и раствора 1:(1,5 - 4) и перемешивания. Водный слой отделяют от органического слоя и выдерживабт при температуре кипения в течение 2 - 4 ч. Выделяющийся при нагревании аммиак направляют на насыщение исходного аммиачного раствора, включающего 50 - 95 мас.%, рециркулирующего в системе водного слоя со стадии экстракции фенола с добавлением свежей воды до 100 %. Полученный фенол экстрагируют из водного раствора органическим растворителем, разделяют слои и регенерируют экстрагент перегонкой органического слоя. 1 табл.

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ФЕНОЛА ИЗ ФЕНОЛЬНОЙ СМОЛЫ ПРОИЗВОДСТВА ФЕНОЛА И АЦЕТОНА КУМОЛЬНЫМ МЕТОДОМ обработкой смолы водным раствором основания с получением феноксидной соли, растворенной в водном слое, при последующем разложении соли на фенон и исходное основание с выделением фенола экстракцией органическим растворителем, отличающийся тем, что в качестве основания используют 3-5% -ный раствор аммиака и обработку ведут при перемешивании и массовом отношении смола: раствор, равном 1:(1,5-4,0), после чего образовавшийся водный слой отделяют и выдерживают при температуре кипения 2-4 ч, а выделяющийся при этом газообразный аммиак направляют на приготовление исходного аммиачного раствора, включающего 50-95 мас. рециркулирующего в системе водного слоя со стадии экстракции фенола из водного раствора и свежую воду до 100%