СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА, АЦЕТОНА И α-МЕТИЛСТИРОЛА Российский патент 2002 года по МПК C07C37/08 C07C39/04 C07C45/53 C07C49/08 

Изобретение относится к области органического и нефтехимического синтеза, в частности к усовершенствованному способу получения фенола, ацетона и α-метилстирола кумольным методом, а именно, к стадии кислотного разложения гидропероксида кумола.

Известны способы получения фенола, ацетона и α-метилстирола (α-МС) кумольным методом, которые направлены на увеличение выхода целевых продуктов и снижение образования фенольной смолы, являющейся побочным продуктом этого процесса.

Согласно патенту США N 4358618, кл. 568-798, и патенту Великобритании N 2100730, кл. C 07 C 37/08, "Разложение продуктов окисления кумола" продукты окисления кумола, содержащие гидропероксид кумола (ГПК) и диметилфенилкарбинол (ДМФК), разлагают в несколько стадий:
- на первой стадии продукты окисления кумола разлагают в присутствии кислотного катализатора в реакторе обратного смешения с добавлением к реакционной смеси 0,4 - 4,5 мас.% воды при температуре 50 - 90^oC в течение времени, достаточного, чтобы снизить концентрацию ГПК в выходящей из реактора обратного смешения реакционной смеси до 0,5-5% и конвертировать не менее 40% ДМФК, содержащегося в продукте окисления кумола в дикумилпероксид (ДКП);
- на второй стадии реакционную смесь (непрореагировавший ГПК) разлагают при температуре 50- 90^oC в реакторе вытеснения в течение времени, достаточного, чтобы концентрация ГПК снизилась до 0,4%;
- на третьей стадии реакционную смесь выдерживают при температуре 120-150^oC в реакторе вытеснения в течение времени, достаточного, чтобы конвертировать не менее 90% ДКП в (α-МС), фенол и ацетон. Концентрацию ДКП на третьей стадии контролируют хроматографически и реакцию прекращают охлаждением.

Недостатком этого способа при реализации в промышленности является высокая опасность процесса из-за присутствия в системе рециклового потока, содержащего до 5% неразложившегося ГПК. Изменение режима проведения процесса (количества и качества вводимого ГПК, температуры, концентрации кислотного катализатора, воды) может вызвать автокаталитическое разложение присутствующего в обратном потоке ГПК и аварии.

Контроль за степенью разложения ГПК и ДКП хроматографическим методом является недостаточно эффективным из-за длительности анализа.

Все три стадии процесса осуществляют при одинаковой концентрации кислотного катализатора. Повышенная концентрация кислотного катализатора и высокая температура третьей стадии способствуют образованию побочных соединений.

Согласно патенту Российской Федерации N 2108318, кл. C 07 C 27/00, 37/08, 49/08, разложение технического ГПК ведут в трех последовательно соединенных трубчатых реакторах при повышенном давлении 4 - 5 атм и температуре 57-82^oC с подачей в них ацетона с получением смеси, содержащей ДКП, который разлагают в реакторе вытеснения с добавлением воды в количестве, обеспечивающем ее концентрацию в продуктах реакции 1,3-2 мас.%, поддерживая разность температур 1 - 3^oC на калориметре, установленном параллельно потоку на линии перед реактором вытеснения после точки подачи воды.

Температуру регулируют по величине разности температур на входе и выходе из калориметра перед реактором вытеснения. Корректировку температурного режима осуществляют по величине разности температур между калориметром, установленным после трубчатого реактора, и калориметром, установленным перед реактором вытеснения. Для исключения протекания нежелательных побочных реакций при вакуумной отгонке из продуктов реакции введенного ацетона перед аппаратом испарения ацетона подают водный раствор аммиака концентрацией 1-10 мас.% в количествах, обеспечивающих перевод серной кислоты в среднюю соль.

Недостатком этого способа является неудовлетворительная система контроля за разложением ДКП в реакторе разложения с помощью второго калориметра. На разность температур на входе и выходе из этого калориметра влияет ряд факторов:
- температура после трубчатых реакторов, при снижении которой Δt будет уменьшаться из-за уменьшения количества разложенного ДКП;
- увеличение содержания воды и ацетона, снижающих скорость разложения.

Снижение температуры после трубчатых реакторов и увеличение концентрации воды и ацетона будет восприниматься как снижение концентрации ДКП и система управления примет неправильные меры по управлению процессом. Это может привести к уменьшению конверсии ДКП, его попаданию в систему разделения и быть причиной аварии.

Применение аммиачной воды для нейтрализации реакционной массы разложения перед отпаркой ацетона требует очень точной дозировки (малых расходов водного раствора аммиака): при перенейтрализации H₂SO₄ непрореагировавшая часть аммиака будет отпариваться вместе с ацетоном и, попадая в систему трубчатых реакторов с возвратным ацетоном, будет снижать кислотность и скорость разложения ГПК.

Согласно аналогичному патенту Российской Федерации N 2142932, кл. C 07 C 37/00, 39/04, 45/53, 49/09, разложение ведут, в отличие от предыдущего патента, в условиях, близких к изотермическим; при этом скорости тепловыделения и съема тепла сбалансированы: температура в первом реакторе составляет 47 - 50^oC, во втором - 50 - 48^oC и третьем - 48 - 50^oC, с конверсией ГПК по реакторам, соответственно - 43 - 50%, 67 - 73% и 78 - 82%, причем концентрация серной кислоты на стадии разложения ГПК поддерживается 0.018 - 0.020 мас.%.

Этот способ предусматривает постоянную эксплуатацию узла реакторов обратного смешения в опасных условиях высокой концентрации неразложившегося ГПК.

Управление процессом на второй стадии путем сравнения температурного профиля в многосекционном реакторе вытеснения с кинетической моделью является некорректным, т.к. на температурный профиль сильно влияет состав продукта (концентрации ГПК и ДКП, их соотношение), которые не являются постоянными. При таком управлении невозможно добиться максимального разложения перекисей.

Наиболее близким к заявленному способу по совокупности признаков (прототип) является способ, описанный в патенте России N 2114816, кл. C 07 C 45/53, 37/08, в котором ГПК ступенчато разлагают кислотным катализатором на фенол и ацетон в мягких условиях с циркуляцией реакционной массы разложения (РМР) в системе реактора обратного смешения до остаточного содержания ее в продуктах реакции не более 0,3 мас.% путем введения кислотного катализатора в виде раствора серной кислоты в ацетоне; при этом степень разложения ГПК регулируют в зависимости от разности температур на концах устройства контроля разложения, где смешивается часть РМР со всем объемом кислотного катализатора, и процесс разложения проводят в реакторе с вихревым движением в нем продуктов реакции, а стадию разложения остаточного ДМФК и ДКП в целевые продукты проводят со ступенчатым снижением кислотности среды путем ввода воды в аппарат вытеснения. Циркулирующая смесь РМР вводится в реактор обратного смешения тангенциально, а исходная смесь ГПК вводится в приосевую зону реактора (зону с максимальной частотой вращения). Рецикл реакционной массы и ГПК перемешиваются. При таком вводе не обеспечивается мгновенное смешение исходного ГПК с рециклом, что создает зоны повышенной концентрации ГПК, местные перегревы, что может вызвать самопроизвольное разложение ГПК и аварию.

Для разложения применяют колонный цилиндрический аппарат. Для обеспечения нужного времени пребывания необходимо, чтобы высота аппарата была относительно большая. Подъем реакционной смеси на большую высоту сопряжен со снижением скорости вращения из-за действия сил тяготения.

В вихревом цилиндрическом реакторе из-за действия сил тяготения и трения снижается скорость вихревого потока по мере подъема жидкости к трубопроводу вывода ее из реактора. Равнодействующая сил, действующих на частицу реакционной смеси (центробежной и тяготения), направлена под углом вниз. Поэтому происходит некоторое смещение реакционной смеси вниз и продольное перемешивание, возрастающее с увеличением высоты реактора. Из-за этого продольного перемешивания снижается концентрация ГПК по высоте реактора и уменьшается скорость разложения, имеющая первый порядок по ГПК. Для обеспечения необходимой степени разложения требуется увеличение времени пребывания, что способствует протеканию побочных реакций.

Известно, что вблизи оси аппаратов, в которых используется поле центробежных сил инерции, возникающее в закрученном потоке жидкости, подаваемой сверху аппарата, образуется воздушный столб. Воздушный столб образуется из-за того, что вблизи оси таких аппаратов окружная скорость жидкости, а следовательно центробежная сила, возникающая под действием этой скорости, настолько велики, что происходит разрыв жидкости, и вдоль оси образуется воздушное ядро, форма и размеры которого зависят от многих факторов (И.И. Поникаров, О. А. Перелыгин и др. Машины и аппараты химических производств. "Машиностроение", М., стр. 222-224, 1989 г.).

При подаче жидкости снизу вверх вблизи оси также будет происходить разрыв жидкости, но при этом часть поступающей снизу жидкости будет устремляться вверх по оси аппарата с большой скоростью. Диаметр этого вертикального потока зависит от многих факторов и определить зону максимальной частоты вращения практически невозможно. Поэтому при подаче свежего ГПК в приосевую зону не всегда обеспечивается хорошее смешение свежего ГПК с реакционной массой.

Смешение раствора серной кислоты в трубе контрольного разложения диаметром 80 мм и длиной 5 м является неэффективным, т.к. скорость потоков в трубе низкая - 0,0165 м/с. При такой скорости в трубе отсутствует турбулентность потоков, смешение проходит не сразу и реактор работает неэффективно.

В зоне повышенной концентрации серной кислоты могут протекать побочные реакции, и также вероятно неполное разложение ГПК, и несоответствие перепада температуры в трубе контрольного разложения, содержащего ГПК после реактора разложения.

В схеме также отсутствует постоянный контроль за конверсией ДКП в реакторе вытеснения, что способствует образованию побочных соединений. При высокой концентрации ДКП и нагреве РМР первой ступени до 130^oC на входе в реактор вытеснения из-за высокого значения теплоты разложения ДКП (270 ккал/кг) возрастает температура по длине реактора и увеличивается образование побочных соединений.

При подаче воды 90 кг/ч (0.5 - 6.0%) в реактор диаметром 350 мм, в который поступает ~10 т/ч РМР первой ступени, не обеспечивается смешение потоков и снижение кислотности во всей массе, т.к. скорость движения в реакторе низкая ~0.03 м/с. Отсутствие однородности кислотности способствует протеканию побочных реакций и снижению скорости разложения ДКП и ДМФК.

Целью изобретения является увеличение выхода целевых продуктов на всех стадиях процесса при снижении материалоемкости аппаратов и увеличение безопасности разложения ДКП.

Эта цель достигается предложенным способом получения фенола, ацетона и α- МС кислотным разложением технического ГПК в реакторе обратного смешения с вихревым движением в нем продуктов реакции при повышенном давлении и температуре с получением смеси, содержащей ДКП и ДМФК, которую разлагают в реакторах вытеснения с добавлением воды с последующей нейтрализацией РМР и выделением из нейтрализованной смеси разложения продуктов реакции. Предложенный способ отличается от прототипа тем, что:
1. Реактор смешения выполнен в виде усеченного конуса с определенным отношением диаметров верхнего и нижнего днища, равным 1,7; диаметр нижнего днища определяется по уравнению:

где m - количество подаваемого на разложение ГПК, м³/ч;
n - объемное соотношение между рециркулируемой реакционной массой и исходным ГПК, поступающим в реактор;
τ- время пребывания реакционной массы в реакторе, ч;
а высота обечайки реактора определяется по уравнению:

2. Технический ГПК и раствор кислотного катализатора вводят в реактор разложения двумя закрученными потоками с противоположным направлением вращения, причем технический ГПК вводят на расстоянии 10-30% радиуса реактора от оси.

3. Разложение ДКП и ДМФК в реакторе вытеснения ведут в адиабатических условиях, и температуру на входе в реактор вытеснения регулируют по перепаду температур между выходом из реактора и в точке на расстоянии 95% от входа в реактор; вода в реактор вытеснения подается через струйный смеситель.

4. В циркулирующую РМР можно дополнительно ввести ацетон, который отделяют от продуктов реакции под вакуумом за счет тепла реакционной массы, и перед испарением к реакционной массе добавляют водный раствор фенолята натрия концентрацией 5-10 мас.%, который обеспечивает pH нейтрализованной РМР 7 - 8.

Для лучшего понимания изобретения на фиг. 1, 2 приведены технологические схемы получения фенола, ацетона и α- МС:
- фиг. 1 - схема разложения ГПК без добавки ацетона в качестве растворителя реакционной массы;
- фиг. 2 - схема разложения ГПК в растворе ацетона.

На схеме (фиг. 1) обозначены позиции следующих аппаратов:
1. Реактор разложения.

2. Холодильник.

3. Циркуляционный насос.

4. Струйный смеситель.

5. Реактор контроля разложения.

6. Емкость.

7. Паровой подогреватель.

8. Струйный смеситель.

9. Адиабатический реактор вытеснения.

10. Насос.

11. Холодильник.

12. Емкость.

На схеме (фиг. 2) обозначены позиции следующих аппаратов:
1. Реактор разложения.

2. Холодильник.

3. Циркуляционный насос.

4. Струйный смеситель.

5. Реактор контроля разложения.

6. Емкость.

7. Паровой подогреватель.

8. Струйный смеситель.

9. Адиабатический реактор вытеснения.

13. Емкость.

14. Смеситель.

15. Сепаратор.

16. Конденсатор.

17. Промежуточная емкость.

18. Насос.

На схеме (фиг. 1) представлен вариант технологического оформления процесса получения фенола, ацетона и α- МС кислотным разложением технического ГПК раствором серной кислоты без добавки ацетона в качестве растворителя реакционной массы.

Исходный концентрированный ГПК подается через центробежный распределитель в нижнюю часть реактора разложения 1 на определенном расстоянии от оси, где смешивается с рециклом, охлажденной до температуры 35-45^oC в холодильнике 2 реакционной массой, содержащей 50-150 ppm серной кислоты, которая подается тангенциально в реактор разложения 1.

Два закрученных потока с противоположным направлением вращения перемешиваются, и смесь, вращаясь с большим числом оборотов, проходит реактор разложения 1 снизу вверх. Длина спирали, по которой движется РМР, увеличивается снизу вверх. Реактор разложения 1 представляет собой полый аппарат, имеющий форму усеченного конуса с отношением диаметров верхнего и нижнего днища 1,7.

Объем реактора разложения должен обеспечивать время пребывания 0,019-0,035 ч.

Из-за выделения тепла реакции экзотермического разложения РМР разогревается и температура реакционной массы повышается до 50-75^oC.

РМР, содержащая не более 0,3 мас.% ГПК, из верхней части реактора разложения 1 поступает в холодильник 2. Охлажденная РМР разделяется на два потока. Один поток, равный сумме объемов ГПК и раствора серной кислоты, подается насосом 10 на последующую стадию разложения, а основной поток с помощью циркуляционного насоса 3 поступает тангенциально в нижнюю часть реактора разложения 1.

Серная кислота (0,3-0,5 мас.%), растворенная в органическом растворителе, например в ацетоне, в количестве, необходимом для поддержания в системе концентрации кислоты в пределах 50-150 ppm, вводится в систему из емкости 6 через реактор контроля разложения 5, предварительно смешиваясь с частью РМР в количестве 0,3-0,5% от циркулирующей в системе в струйном смесителе 4.

Объем реактора контроля разложения 5 должен обеспечивать время пребывания РМР не менее 60 с и практически полное разложение ГПК.

Остаточный ГПК, присутствующий в циркуляционной РМР, разлагается в избытке кислотного катализатора, что приводит к разогреву смеси на выходе из реактора контроля разложения 5. Количество вводимого раствора серной кислоты регулируется автоматически по заданной разности температур ΔT₁ между входом и выходом из реактора контроля разложения 5.

Выводимая из циркуляционной системы РМР, содержащая не более 0,3 мас.% ГПК, насосом 10 подается в паровой подогреватель 7, где нагревается до температуры 100-130^oC. Время пребывания в паровом подогревателе 1,5-2,5 мин.

Нагретая РМР смешивается с водой, подаваемой в количестве до 3 мас.% (обычно 1,2-2,0 мас.%) в струйном смесителе 8 и поступает в адиабатический реактор вытеснения 9. Время пребывания смеси РМР и воды в адиабатическом реакторе вытеснения 5-15 мин. Для управления процесса разложения ДКП и ДМФК в адиабатическом реакторе вытеснения на расстоянии 95% от входа и на выходе установлены датчики температуры, и по величине разности температур между этими двумя точками ΔT₂ регулируется температура на входе в адиабатический реактор вытеснения.

Реакционная смесь из адиабатического реактора вытеснения 9 поступает в холодильник 11, где охлаждается до температуры 40 - 45^oC и поступает в емкость 12 и далее на нейтрализацию и переработку.

На схеме (фиг. 2) представлен вариант технологического оформления процесса получения фенола, ацетона и α- МС кислотным разложением технического ГПК раствором серной кислоты в среде ацетона.

Исходный концентрированный ГПК подается через центробежный распределитель в нижнюю часть реактора разложения 1, где смешивается с рециклом, охлажденной до температуры 35 - 45^oC в холодильнике 2 циркулирующей РМР, содержащей 50 - 150 ppm серной кислоты, которая подается тангенциально в реактор разложения 1. Два закрученных потока с противоположными направлениями вращения смешиваются, и смесь, вращаясь с большим числом оборотов, проходит реактор разложения снизу вверх. Длина спирали, по которой движется РМР, увеличивается снизу вверх. Реактор разложения представляет собой полый аппарат, имеющий форму усеченного конуса с отношением диаметров верхнего и нижнего днища 1,7. Тепло реакции экзотермического разложения используется для разогрева, и температура РМР повышается до 50 - 75^oC. Давление в реакторе разложения 1 поддерживается выше 3 кг/см².

РМР, содержащая не более 0,3% ГПК, из верхней части реактора разложения 1 основным потоком поступает в холодильник 2, после чего циркуляционным насосом 3 подается тангенциально в нижнюю часть реактора разложения 1, второй поток, равный сумме объема РМР, раствора серной кислоты и ацетона, введенного в систему, поступает за счет давления в системе (> 3 кг/см²) в адиабатический реактор вытеснения 9 для разложения ДКП и ДМФК.

Серная кислота (0,3 - 0,5 мас.%) в растворе ацетона из емкости 6 в количестве, необходимом для поддержания в системе концентрации кислоты в пределах 150-500 ppm, вводится в систему через реактор контроля разложения 5, предварительно смешиваясь с частью РМР в количестве 0,3 - 0,5% от циркулирующей в системе в струйном смесителе 4. Объем реактора разложения 1 должен обеспечивать время пребывания РМР не менее 60 с и практически полное разложение ГПК.

Остаточный ГПК, присутствующий в циркуляционной РМР, разлагается в избытке кислотного катализатора, что приводит к разогреву смеси на выходе из реактора контроля разложения 5. Количество вводимого раствора серной кислоты регулируется автоматически по заданной разности температур ΔT₁ между входом и выходом из ректора контроля разложения.

Выводимая из циркуляционной системы после реактора разложения 1 РМР, содержащая не более 0,3 мас.% ГПК, поступает в паровой подогреватель 7, где нагревается до температуры 100 - 130^oC. Время пребывания РМР в паровом подогревателе 7 1,5 - 2,5 мин. Нагретая РМР смешивается с водой в струйном смесителе 8 и поступает в адиабатический реактор вытеснения 9. Время пребывания смеси РМР и воды в адиабатическом реакторе вытеснения 5-15 мин. Для управления процессом разложения ДКП и ДМФК в адиабатическом реакторе вытеснения на расстоянии 95% от входа и на выходе установлены датчики температуры. По величине разности температур между двумя этими точками ΔT₂ регулируется температура на входе в адиабатический реактор вытеснения. Реакционная смесь, выходящая из адиабатического реактора вытеснения 9, нейтрализуется раствором фенолята натрия в воде концентрацией 1-10 мас.%, поступающим из емкости 13, путем смешения в смесителе 14, дросселируется и поступает в сепаратор 15, через тангенциальный ввод, где испаряется за счет аккумулированного тепла при остаточном давлении 0,35 - 0,65 кг/см². Испаренный ацетон конденсируется в конденсаторе 16 и поступает в промежуточную емкость 17, из которой насосом 18 подается вместе с исходным ГПК в реактор разложения 1.

РМР из сепаратора 15 поступает на переработку с целью выделения фенола, ацетона и α- МС.

Ниже приводятся примеры разложения технического ГПК в системах, схемы которых приведены на фиг. 1, 2.

Пример 1. Технический ГПК следующего состава, мас.%:
Гидропероксид кумола - 92,30
Диметилфенилкарбинол - 4,93
Ацетофенон - 0,58
Кумол - 2,19
в количестве 14,8 т/ч непрерывно подается в реактор разложения 1 (фиг. 1) объемом 9,8 м³, высотой 4 м, с диаметром нижнего днища 1,3 м, верхнего днища 2 м через центробежный распределитель, где смешивается с рециклом, охлажденной до температуры 38^oC реакционной массой, содержащей 110 ppm серной кислоты. Рецикл в количестве 444 т/ч подается в реактор разложения 1 через тангенциальный ввод. Два закрученных потока с противоположным направлением вращения перемешивают смесь. В связи с тем, что диаметр верхнего днища больше нижнего днища, длина спирали, по которой движется РМР, увеличивается по мере движения РМР снизу вверх. Из-за экзотермического разложения ГПК температура РМР на выходе из реактора повышается до 58,5^oC.

РМР, содержащая 0,13 мас.% ГПК, поступает в холодильник 2. Охлажденная РМР разделяется на два потока. Один поток в количестве 15,2 т/ч подается насосом 10 на последующую стадию разложения, а основная часть поступает с помощью циркуляционного насоса 3 тангенциально в реактор разложения 1. Серная кислота концентрацией 0,41 мас.% в количестве 408 кг/ч из емкости 6 вводится в систему через реактор контроля разложения 5, предварительно смешиваясь в струйном смесителе 4 с частью РМР, поступающей в реактор контроля разложения в количестве 1,8 т/ч. Объем реактора контроля разложения - 0,05 м³, длина - 6,4 м.

Количество раствора серной кислоты, вводимого в систему, регулируется автоматически по разнице температур между входом и выходом из реактора контроля разложения.

При содержании ГПК в циркуляционной РМР в количестве 0,14 мас.% ΔT₁≈ 1⁰C. Результаты приведены в табл. 1.

Пример 2. Технический ГПК следующего состава, мас.%:
Гидропероксид кумола - 93,61
Диметилфенилкарбинол - 5,23
Ацетофенон - 0,49
Кумол - 0,67
по схеме примера 1 (фиг.1) вводится в реакторную систему в количестве 14,4 т/час. Температура входящей в реактор разложения 1 циркуляционной РМР равна 40^oC. Температура на выходе из реактора разложения - 60,4^oC, количество циркулируемой в реактор разложения РМР - 440 т/час, количество вводимого в систему раствора серной кислоты концентрацией 0,39 мас.% - 321 кг/час. Содержание серной кислоты в циркулирующей РМР - 85 ppm. Из системы выводится 14,72 т/час РМР для дальнейшего разложения с содержанием ГПК 0,18 мас.%. Результаты приведены в табл.1.

Пример 3. Технический ГПК следующего состава, мас.%:
Гидропероксид кумола - 92,81
Диметилфенилкарбинол - 5,07
Ацетофенон - 0,54
Кумол - 1,58
по схеме примера 1 (фиг. 1) вводится в реакторную систему в количестве 14 т/ч. Температура входящей в реактор разложения 1 циркуляционной РМР - 41^oC, температура на выходе из реактора разложения - 58,6^oC. Количество рециркулируемой РМР - 440 т/ч, количество вводимого в систему раствора серной кислоты концентрацией 0,036 мас.% - 322 кг/ч. Содержание серной кислоты в циркулирующей РМР - 81 ppm. Из системы выводится 14,3 т/ч РМР для дальнейшего разложения с содержанием ГПК 0,10 мас.%. Результаты приведены в табл. 1.

Пример 4. Технический ГПК следующего состава, мас.%:
Гидропероксид кумола - 92,81
Диметилфенилкарбинол - 4,9
Ацетофенон - 0,48
Кумол - 1,81
непрерывно подается в реактор разложения 1, описанный в примере (фиг. 2) в количестве 14,5 т/ч. Давление в реакторе разложения 4 кг/см². Одновременно с техническим ГПК в реактор разложения подается циркуляционный ацетон в количестве 2,441 т/ч с содержанием воды 0,29 мас.%. Технический ГПК и ацетон смешиваются с рециклом, охлажденной до температуры 37^oC в холодильнике 2 реакционной массой, содержащей 140 ppm серной кислоты. Из-за термического разложения ГПК температура РМР на выходе из реактора разложения повышается до 57^oC. РМР, содержащая 0,15 мас.% ГПК, разделяется на два потока. Один поток в количестве 17,47 т/ч поступает на последующую стадию разложения, а основной поток в количестве 450 т/ч поступает в холодильник 2 и затем с помощью циркуляционного насоса 3 тангенциально в реактор разложения 1. Содержание серной кислоты в циркулирующей РМР - 140 ppm. Раствор серной кислоты в ацетоне концентрацией 0,45 мас.% в количестве 527 кг/ч из емкости 6 вводится в систему через реактор контроля разложения 5, предварительно смешиваясь в струйном смесителе 4 с частью РМР, по ступающей в реактор контроля разложения 5 в количестве 1,8 т/ч.

Реактор контроля разложения 5 описан в примере 1. Количество раствора серной кислоты регулируется автоматически по разнице температур между входом и выходом из реактора контроля разложения. При содержании ГПК в циркуляционной РМР 0,15 мас.%, ΔT₁≈ 1⁰C. Результаты приведены в табл. 1.

Пример 5. Технический ГПК следующего состава, мас.%:
Гидропероксид кумола - 92,69
Диметилфенилкарбинол - 4,93
Ацетофенон - 0,46
Кумол - 1,92
непрерывно подается в реактор разложения 1, описанный в примере 1 (фиг. 2). Одновременно с техническим ГПК подается циркуляционный ацетон в количестве 2,4 т/ч. Технический ГПК и ацетон смешиваются с рециклом, охлажденной до температуры 39^oC в холодильнике 2 реакционной массой. Температура на выходе из реактора разложения 58,6^oC. Количество рециркулируемой РМР - 440 т/ч. Количество вводимого в реактор разложения 0,49% раствора серной кислоты в ацетоне - 643 кг/ч. Содержание серной кислоты в циркулирующей РМР 190 ppm. Из системы выводится 17,2 т/ч РМР для дальнейшего разложения. Результаты приведены в табл. 1.

Пример 6.

Полученная по примеру 1 РМР ГПК в количестве 15,2 т/ч насосом 10 (фиг. 1) под давлением 3,0 кг/см² подается в паровой подогреватель 7 с объемом трубного пространства 0,56 м³, в котором нагревается до температуры 108^oC и затем через струйный смеситель 8, где смешивается с водой, поступающей в количестве 150 кг/ч, поступает в адиабатический реактор вытеснения 9 объемом 2,7 м³, высотой - 9,6 м. Общее содержание воды в РМР составляет 1,52 мас.%. Общее время пребывания в адиабатическом реакторе вытеснения 10,7 мин. При температуре на входе 110^oC разница между температурой, измеряемой датчиками, установленными на выходе из адиабатического реактора вытеснения 9 и на расстоянии 0,95% от входа ΔT₂, близка к 0. Реакционная смесь поступает через холодильник 11, где охлаждается промводой, в емкость 12 и затем на нейтрализацию и переработку. Результаты приведены в табл. 2.

Пример 7.

Полученная по примеру 2 РМР ГПК в количестве 14,72 т/ч насосом 10 (фиг. 1) под давлением 3,2 кг/см² подается в паровой подогреватель 7 с объемом трубного пространства 0,56 м³, в котором нагревается до 111^oC, затем через струйный смеситель 8, где смешивается с водой, поступающей в количестве 145 кг/ч, поступает в адиабатический реактор вытеснения 9 объемом 2,7 м³, высотой 9,6 м. Общее содержание воды в РМР составляет 1,53 мас.%. Время пребывания РМР в паровом подогревателе 7 - 2,3 мин, в адиабатическом реакторе вытеснения 9-11 мин. При температуре на входе в адиабатический реактор вытеснения 111^oC разница между температурой, измеряемой датчиками, установленными на выходе из адиабатического реактора вытеснения 9 и на расстоянии 0,95% от входа ΔT₂, близка к 0. Реакционная смесь поступает через холодильник 11, где охлаждается промводой, в емкость 12 и затем на нейтрализацию и переработку. Результаты приведены в табл. 2.

Пример 8.

Полученная по примеру 3 РМР ГПК в количестве 14,3 т/ч насосом 10 (фиг. 1) под давлением 3,4 кг/см² подается в паровой подогреватель 7 с объемом трубного пространства 0,56 м³, в котором нагревается до 110^oC и затем в струйный смеситель 8, где смешивается с водой, поступающей в количестве 170 кг/ч, и поступает в адиабатический реактор вытеснения 9 объемом 2,7 м³, высотой 9,6 м. Общее содержание воды в РМР составляет 1,72 мас.%. Время пребывания РМР в паровом подогревателе 7 - 2,35 мин, в адиабатическом реакторе вытеснения 9 - 11,3 мин. При температуре на входе в адиабатический реактор вытеснения 9 110^oC разница между температурой, измеряемой датчиками, установленными на выходе из адиабатического реактора вытеснения 9 и на расстоянии 95% от входа ΔT₂, близка к 0. Реакционная смесь поступает через холодильник 11, где охлаждается промводой, в емкость 12 и затем на нейтрализацию и переработку. Результаты приведены в табл.2.

Пример 9.

Полученная по примеру 4 РМР ГПК в количестве 17,47 т/ч под давлением 4 кг/см² подается из реактора разложения 1 (фиг. 2) в паровой подогреватель 7 с объемом трубного пространства 0,56 м³, в котором нагревается до 112^oC и затем в струйный смеситель 8, где смешивается с водой, подаваемой в количестве 160 кг/ч, и поступает в адиабатический реактор вытеснения 9, объемом 2,7 м³, высотой 9,6 м. Общее содержание воды в РМР составляет 1,54%. Время пребывания РМР в паровом подогревателе 7 составляет 71,9 мин, в адиабатическом реакторе вытеснения 9 - 9,3 мин. При температуре на входе в адиабатический реактор вытеснения 9 112^oC разница между температурой, измеряемой датчиками на выходе из адиабатического реактора вытеснения 9 и на расстоянии 95% от входа ΔT₂, близка к 0. Реакционная смесь нейтрализуется раствором фенолята натрия в воде концентрацией 5 мас.%, поступающим из емкости 13 на смешение в смеситель 14 в количестве 90 кг/ч, затем дросселируется до давления 0,35 кг/см² и поступает в сепаратор 15 через тангенциальный ввод для лучшей сепарации испаренного за счет аккумулированного РМР тепла ацетона от жидких продуктов. Испаренный ацетон конденсируется в конденсаторе 16 и поступает в промежуточную емкость 17, из которой насосом 18 рециркулирует в реактор разложения ГПК - 1.

Реакционная масса из сепаратора 15 поступает на переработку. Результаты приведены в табл. 2.

Пример 10.

Полученная по примеру 5 РМР ГПК в количестве 17,2 т/ч под давлением 4 кг/см² подается в паровой подогреватель 7 (фиг. 2) с объемом трубного пространства 0,56 м³, в котором нагревается до 110^oC и затем в струйный смеситель 8, где смешивается с водой, подаваемой в количестве 150 кг/ч, и поступает в адиабатический реактор вытеснения 9, объемом 2,7 м³ и высотой 9,6 м. Общее содержание воды в РМР составляет 1,48 мас.%. Время пребывания РМР в паровом подогревателе 7 - 2 мин, в адиабатическом реакторе вытеснения 9 - 9,4 мин. При температуре на входе в адиабатический реактор вытеснения 110^oC разница между температурой, измеряемой датчиками на выходе из адиабатического реактора вытеснения 9 и на расстоянии 95% от входа, близка к 0. Реакционная смесь нейтрализуется в смесителе 14 раствором фенолята натрия в воде, концентрацией 4,5 мас.%, поступающей на смешение из емкости 13 в количестве 7,5 кг/ч, и затем дросселируется до давления 0,65 кг/см² и поступает в сепаратор 15 через тангенциальный ввод для лучшей сепарации испаренного за счет аккумулированного тепла ацетона от жидких продуктов. Испаренный ацетон конденсируется в конденсаторе 16 и поступает в промежуточную емкость 17, из которой насосом 18 рециркулируется в реактор разложения ГПК 1. Реакционная масса из сепаратора 15 поступает на переработку. Результаты приведены в табл. 2.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения фенола, ацетона и α-метилстирола кумольным методом и касается стадии кислотного разложения технического гидропероксида кумола. Разложение ведут в реакторе обратного смешения, имеющем форму усеченного конуса с соотношением диаметров верхнего и нижнего днища 1,7. Диаметр нижнего днища d определяют по уравнению

где m - количество подаваемого на разложение гидропероксида кумола, м³/ч; n - объемное соотношение между рециркулируемой реакционной массой и сырьем; τ _ время пребывания реакционной массы в реакторе, ч, при этом высоту обечайки реактора Н определяют по уравнению где m - количество подаваемого на разложение гидропероксида кумола, м³/ч. Технический гидропероксид кумола и раствор кислотного катализатора вводят в реактор разложения двумя закрученными потоками с противоположным направлением вращения на расстоянии, равном 10-30% от оси реактора. Полученную при кислотном разложении смесь разлагают в реакторе вытеснения, представляющем собой адиабатический аппарат. Воду в реактор вытеснения подают через струйный смеситель. Технический результат - повышение экономических показателей процесса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

1. Способ получения фенола, ацетона и α-метилстирола кислотным разложением технического гидропероксида кумола в реакторе обратного смешения с вихревым движением в нем продуктов реакции при повышенном давлении и температуре с получением смеси, содержащей дикумилпероксид и диметилфенилкарбинол, которую разлагают в реакторах вытеснения с добавлением воды с последующей нейтрализацией реакционной массы разложения и выделением из нейтрализованной смеси разложения продуктов реакции, отличающийся тем, что кислотное разложение технического гидропероксида кумола проводят в реакторе, имеющем форму усеченного конуса с соотношением диаметров верхнего и нижнего днища 1,7, а диаметр нижнего днища d определяют по уравнению

где m - количество подаваемого на разложение гидропероксида кумола, м³/ч;
n - объемное соотношение между рециркулируемой реакционной массой и сырьем;
τ _ время пребывания реакционной массы в реакторе, ч;
при этом высоту обечайки реактора Н определяют по уравнению

где m - количество подаваемого на разложение гидропероксида кумола, м³/ч; причем технический гидропероксид кумола и раствор кислотного катализатора вводят в реактор разложения двумя закрученными потоками с противоположным направлением вращения на расстоянии, равном 10-30% от оси реактора, полученную при кислотном разложении смесь разлагают в реакторе вытеснения, представляющем собой адиабатический аппарат, температуру на входе которого регулируют по перепаду температур между выходом из реактора и в точке на расстоянии 95% от входа в реактор, и воду в реактор вытеснения подают через струйный смеситель. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реакционную массу разложения перед поступлением в реактор контроля разложения смешивают со всем объемом кислотного катализатора в струйном смесителе. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в циркулирующую реакционную массу разложения дополнительно вводят ацетон, который отделяют от продуктов реакции под вакуумом за счет тепла реакционной массы и перед испарением к реакционной массе добавляют водный раствор фенолята натрия концентрацией 5-10 мас. %, обеспечивающий рН нейтрализованной реакционной массы разложения 7-8.