СПОСОБ ВОДНО-ЭМУЛЬСИОННОГО ОКИСЛЕНИЯ КУМОЛА Российский патент 2002 года по МПК C07C409/10 

Изобретение относится к способу коммерческого производства гидропероксида кумола (СНР), полученного посредством способа окисления кумола в водно-щелочной эмульсии (способ мокрого окисления) с применением кислородсодержащих газов, например воздуха или воздуха, обогащенного кислородом. Окисление осуществляют в каскаде реакторов (не менее чем в двух) с переменным температурным профилем. В качестве щелочного агента используют водный раствор NH₄NaCO₃ при уровне окисления кумола до 10-12%, а также водный раствор Na₂CO₃ при уровне окисления кумола выше 10-12%.

В патентах США 2632733, 2663740, 3171865, 3523977 и 3907901 указано, что фенол оказывает отрицательное влияние на селективность и производительность процесса окисления. Как указано в патенте США 3187055, для предотвращения такой ситуации пригодными являются некоторые щелочные агенты, например такие, как NaOH или Na₂CO₃. В патентах США 3523977 и 3907901 отмечается, что в качестве щелочных агентов, используемых для удаления фенола, можно также применять бикарбонаты щелочных металлов - NaHCO₃ и КНСО₃.

В авторском свидетельстве СССР 858313 (заявка 2843504, приоритет от 27 ноября 1979) и авторском свидетельстве СССР 567723 (заявка 2134382, приоритет от 16 мая 1975) указано, что для повышения скорости накопления СНР и увеличения выхода можно использовать способ сухого окисления (который осуществляют не в водной эмульсии), в котором применяют нейтральные аммониевые соли органических кислот, таких как этилендиаминтриуксусная кислота, нафтеновые кислоты, фракции С₁₀-С₁₆ жирных кислот, а также (NH₄)₂CO₃. Как следует из примеров, для получения высоких степеней превращения кумола (выше 20%) используют указанные соли аммония.

В общепринятой схеме окисления кумола в водной эмульсии (вода-эмульсия) в соответствии с патентом США 3687055 в каждый реактор каскада добавляют водный раствор Na₂CO₃. Для уменьшения скорости расхода соды в эти реакторы добавляют рециркулирующий водно-солевой поток, который содержит Nа₂СО₃ и NaHCO₃. Этот рецикл согласуется с выводами, приведенными в патенте, в которых указывается, что NаНСО₃ может быть также использован для нейтрализации органических кислот. В действительности, окисление кумола происходит в присутствии Na₂CO₃-NaHCО₃. На фиг.1 показана упрощенная схема способа мокрого окисления из предшествующего уровня техники в данной области. Для лучшего понимания усовершенствований настоящего способа и способа предшествующего уровня техники ниже приводится описание этого способа.

Как показано на фиг.1, в способе предшествующего уровня окисление осуществляют в каскаде реакторов (количество которых равно 2 или более). Питание окислителя, включающее кумол, подают через линию 3 в нижнюю часть первого реактора (А). В верхнюю часть каждого реактора (А, В, С и D) подают свежий водный раствор Na₂CO₃ через линию 4 и водный раствор рециркулирующего "карбоната", загрязненного примесями, содержащими фенол, органические кислоты, натриевую соль органических кислот и NaHCO₃ через линию 5.

Для удаления фенола свежий кумол через линию 1, рециркулирующий кумол со стадии гидрогенизации альфа-метилстирола (AMS) установки получения фенола через линию 2 и рециркулирующий кумол из концентратора СНР 11 через линию 12 обрабатывают щелочью (NaOH), поступающей из линии 13, и затем направляют через отстойник VI во второй отстойник IV, где кумол контактируют с водной смесью Na₂CO₃/NaHCO₃, и водный поток, содержащий образованный фенолят, направляют через второй отстойник IV на биообработку.

Обработку питания реактора (аппарата окисления) с целью удаления фенола осуществляют во втором отстойнике IV свежей водой, поступающей через линию 6, и конденсатом отходящего газа, поступающим через линию 7 из конденсатора V. Обработанную смесь из второго отстойника IV через линию 3 добавляют в первый реактор (А), находящийся в каскаде, и поток, содержащий кумол и гидропероксид кумола, проходит через реактор А и затем поступает соответственно через 14, 15 и 16 в другие реакторы (В, С и D), расположенные последовательно. Количество гидропероксида кумола, поступающего в каждый последующий реактор, больше количества гидропероксида в предшествующем реакторе.

Окисление в каскаде реакторов (А, В, С и D) осуществляют при температуре, которая в каждом последующем реакторе ниже, чем температура в предыдущем реакторе. Концентрация СНР при переходе от одного реактора к следующему возрастает, вследствие чего на выходе последнего реактора получают 15-40 вес.%. При более высоких концентрациях СНР выход резко уменьшается.

Часть обработанного водного раствора карбоната натрия из реакторов А и В через линию 8 удаляют из процесса через очистительный аппарат IV и направляют через линию 9 на биообработку, при этом другая часть протекает через декантатор III и линию 10 в виде рециркулирующего продукта в очистительный аппарат IV и затем в реакторы А, В, С и D.

Для конденсации кумола и воды, захваченной воздухом, поток отходящего газа из реакторов добавляют через линию 11 в конденсатор V.

Селективность кумола в мокром способе предшествующего уровня составляет около 92.5-93 мол.% при оптимальных условиях при степени превращения кумола 20-22%.

Что же касается химии и технологии, то способ окисления кумола в водной эмульсии предшествующего уровня характеризуется следующими параметрами:
1. В качестве "щелочной защиты" применяют Na₂CO₃.

2. Во все реакторы рециркулируют водно-солевые потоки.

3. Питание реактора, подаваемое в первый реактор, промывают свежей водой (водным конденсатом), и водно-органический поток из установки окисления конденсации отходящего газа рециркулируют.

Карбонат натрия в рециркулирующем водно-солевом потоке способа предшествующего уровня обычно превращают до 80-100% карбоната натрия посредством нейтрализации органических кислот (Таблица 1). Эти измерения осуществляли с помощью ионоэксклюзионной хроматографии. Для анализа проб водного раствора из аппарата для окисления на содержание формиата, ацетата, бикарбонатных и карбонатных солей необходимо следующее оборудование:
Простой изократический насос/детекторный инструмент, такой как ионный хроматограф DX 100, поставляемый Дионекс Корпорейшн, Саннивейл, Калифорния, США (Dionex Corp., Sunnyvale, California, USA).

Ионоэксклюзионная колонка, такая как Ion РАС ICE ASI, поставляемая Дионекс.

Анионный микромембранный подавитель.

Набор микромембранных устройств, поставляемый компанией Дионекс.

Склянки с уплотняющими перегородками с автоматическим пробоотборником, которые никогда не открывают, такие как автоматический инжектор Гилсон модели 234 (Gilson model 234), автоматический пробоотборник Олтек модели 570 (Аlltech model 570) или автоматический пробоотборник Дионекс модели AS 3500 (Dionex model AS 3500).

Перистальтический насос для подавителя (диапазон от 4 до 10 мл/мин) с системой труб и соединительных частей, таких как модель 77120-10 от Коул-Пармер (Cole-Farmer).

Система хроматографических данных и интегратор.

Необходимы также следующие материалы:
Гидроксид тетрабутиламмония, доступный от Олдрич Кэмикал Ко (Aldrich Chemical Co).

Гептафтормасляная кислота, доступная от Олдрич Кэмикал Ко.

Гидроксид тетрабутиламмония разбавляли водой до концентрации 40% по объему или метанолом до концентрации 1 моль и хранили в атмосфере, не содержащей атмосферного СО₂. Для того чтобы разбавленный гидроксид тетрабутиламмония не содержал воздуха и атмосферного СО₂, использовали гелиевое барботирование.

Эксперименты по окислению кумола, проведенные в присутствии NаНСО₃, и сравнительный эксперимент с применением Na₂CO₃ показали неожиданное уменьшение селективности способа на 0.5% абс. в случае применения NaHCO₃ (фиг.2).

На фиг.2 кривая X основана на данных окисления кумола в водной эмульсии в присутствии Na₂CO₃ и кривая V основана на данных окисления кумола в водной эмульсии в присутствии NaHCO₃. По существу эквивалентная селективность в мол. %, показанная на фиг.2, явилась неожиданностью, так как NаНСО₃ является солью сильного основания и слабой кислоты, имеет значение рН>7 (~ 8.6) и таким образом не будет благоприятствовать реакции кислотного расщепления СНР на фенол и ацетон. Фенол в составе продуктов окисления из названной реакции ингибирует окисление с уменьшением как скорости реакции, так и селективности.

Кроме того, присутствие продуктов окисления фенола, который является основным ингибитором процесса, является результатом неполной нейтрализации органических кислот, т. е. муравьиной и бензойной кислот. Неполная нейтрализация вызвана тем фактом, что муравьиная и бензойная кислоты являются органическими кислотами, которые в основном находятся в органической фазе, а Nа₂СО₃ и NаНСО₃ будучи солями находятся в основном в водной фазе. Из-за присутствия в органической фазе наряду с продуктами окисления кислот нейтрализация протекает медленно вследствие: (i) низкой растворимости Na₂CO₃ и NaHCO₃ в продуктах окисления и (ii) слабой реакции нейтрализации органических кислот с помощью NаНСО₃, если это происходит вообще.

В настоящем изобретении было обнаружено, что инжекция в процесс, описанный выше, аммиака в количестве, по крайней мере, стехиометрическом по отношению к количеству побочных органических кислот, т.е. муравьиной, бензойной и т.д., нейтрализует эти нежелательные побочные продукты и, к удивлению, ингибирует их образование. Кроме того, было найдено, что инжекция NН₃ увеличивает выход гидропероксида кумола общепринятого способа мокрого окисления для получения СНР из кумола без каких-либо других изменений в процессе. Образование на месте (in situ) смешанной соли посредством добавления аммиака NН₃ приводит к увеличению выхода как в одностадийном, так и в многостадийном способе.

Было найдено, что предпочтительные варианты реализации способа, описанные в дальнейшем, усиливают благоприятное действие смешанной соли, полученной в результате инжекции NH₃, на производительность процесса. Однако, хотя эти предпочтительные варианты и обеспечивают превосходные результаты, указанное ни в коей мере не умаляет основное обнаружение, состоящее в том, что улучшенные результаты получаются вследствие образования на месте (in situ) смешанной соли за счет инжекции в процессе окисления кумола аммиака, который вводят более чем в одну точку процесса в водном рециркулирующем потоке или в водный поток карбоната натрия для образования NH₄NaCO₃ и/или непосредственно в окислительные резервуары. Существует много случаев, когда предпочтительные варианты способа настоящего изобретения не могут быть установлены, но улучшенная производительность существующего способа является все-таки желательной. Эти случаи могут быть ограничены финансовыми возможностями, пространственными недостатками, регулируемыми ограничениями и т.д. В таких случаях замена нейтрализующих веществ из предшествующего уровня на газообразный аммиак принесет значительные дивиденды и поможет реализовать настоящее изобретение в его самом широком смысле.

Предпочтительный вариант настоящего изобретения, показанный на фиг.3, состоит из окисления кумола, которое осуществляют в каскаде реакторов (число которых составляет более 2) в две стадии, стадия I и стадия II, которые показаны внутри пунктирных линий, где окисление на первой стадии (Стадия I) осуществляют в реакторах А и В с применением смешанной соли NH₄NaCO₃ до степени превращения кумола менее чем около 18% по весу, предпочтительно от около 10 до около 18%, более предпочтительно от около 10 до около 15%. Смешанную соль предпочтительно получают на месте (in situ) за счет инжекции NH₃ через линию 28 на линию 10, по которой происходит перенос водного раствора карбоната натрия из декантатора III во второй отстойник IV. Почти тотчас же образуется NH₄NaCO₃. Количество NH₃ относительно органических кислот в потоке является, по крайней мере, стехиометрическим. На второй стадии окисления (Стадия II) степень превращения кумола достигает значения выше около 18%, предпочтительно от около 18% до около 30%, более предпочтительно от около 18% до около 25%, и в реакторы С и D (Стадия II) через линию 4 подают только свежий водный раствор Na₂CO₃. Таким образом, на различных стадиях превращения кумола используют различные щелочные реагенты, т.е. NH₄NaCO₃ в реакторах А и В (Стадия I) и только свежий Na₂CO₃ в реакторах С и D (Стадия II) без рециркуляции водных потоков. Предпочтительно в реакторах С и D (Стадия II) к продукту реакции окисления в виде противотока добавляют свежую воду (водный конденсат, поток 26).

Образованный в реакторах второй стадии NaHCO₃ удаляют из нижней части реакторов вместе с водным потоком, отделенным от продуктов окисления в отстойнике III и обрабатывают на линии 10 аммиаком при эквимолярном отношении или при молярном отношении, равном 2:1 к бикарбонату натрия, образованному в этих реакторах.

Образованную смешанную соль NH₄NaCO₃ в виде водно-солевого раствора с рН>10.5 добавляют через отстойник IV на первую стадию окисления.

Водно-органическую смесь, поступающую через линию 7, со стадии конденсации отходящего газа (V) обрабатывают NН₃, поступающим через линию 27. Количество добавленного аммиака является стехиометрическим по отношению к количеству муравьиной и бензойной кислот, определяемому химическим анализом. Для контролирования полноты завершения нейтрализации этой смеси после смешивания с аммиаком NН₃ (поток 33) рН поддерживают в диапазоне 8-10. Такая обработка аммиаком исключает проникновение в окислительные реакторы сильных органических кислот вместе с рециркулирующими потоками или потери СНР в виде солей СНР, так как по сравнению с образованием натриевой соли при обработке СНР с помощью NaOH, в данном случае аммониевые соли СНР не образуются.

Полученные результаты проиллюстрированы посредством примеров 2-3. Для сравнения в виде примера 1 показан прототип, в котором описан характерный для предшествующего уровня способ с применением Nа₂СО₃ и рециркулирующих водно-карбоновых растворов.

Настоящее изобретение позволяет повысить выход кумола в способе мокрого окисления, селективность процесса, а также обеспечивает снижение содержания фенола в технологических потоках и более эффективно нейтрализует нежелательные муравьиную и бензойную кислоты. Эти удивительные усовершенствования получены в результате замены нейтрализующего вещества в очистителе на NH₄NaCO₃, нейтрализации органических кислот в конденсате из верхних погонов реакторов, изменения питания реактора, перехода к двухстадийной каскадной системе от одностадийной каскадной системы предшествующего уровня и регулирования рН в рециркулируемых водно-солевых потоках в узком диапазоне.

Краткое описание рисунков
Фиг. 1 представляет схему технологического процесса мокрого окисления в способе предшествующего уровня (окисление кумола в водной эмульсии) с целью получения гидропероксида кумола.

Фиг. 2 представляет график для сравнения селективности способа окисления кумола в водной эмульсии с применением Na₂CO₃ и NaHCO₃.

Фиг. 3 представляет схему технологического процесса мокрого окисления в способе настоящего изобретения (окисление кумола в водной эмульсии) с целью получения гидропероксида кумола.

Изобретательскими аспектами усовершенствованного способа мокрого окисления настоящего изобретения являются следующие:
(1) образование на месте (in situ) NH₄NaCO₃ из NаНСО₃ путем добавления NH₃, которая нейтрализует органические кислоты, такие как муравьиная и бензойная кислоты, ингибирует их образование и повышает выход гидропероксида кумола;
(2) в одном варианте каскад реакторов располагают в двух стадиях, первую - с более низкой степенью превращения кумола питают рециркулирующим карбонатным потоком, а вторую - с более высокой степенью превращения кумола питают свежим карбонатным потоком и рециркуляция питания отсутствует;
(3) в предпочтительном варианте в реакторы на второй стадии с более высокой степенью превращения кумола добавляют свежий карбонат и водный поток в виде противотока по отношению к потоку продуктов окисления, поступающему в реакторы;
(4) NaNH₄CO₃, образованный на месте (in situ) из NaHCO₃, когда в рециркулирующий поток добавляют аммиак, более эффективно нейтрализует муравьиную и бензойную кислоты в рециркулирующем потоке, чем это делают или Nа₂СО₃, или NaHCO₃ в отдельности или вместе взятые, как практикуется в способе предшествующего уровня, изображенном на фиг.1;
(5) в предпочтительном варианте аммиак инжектируют в способ в две различные точки процесса перед очистительным аппаратом IV - в газовый конденсат из конденсатора V и в водный раствор карбоната натрия из декактатора III;
(6) в еще одном варианте рН рециркулирующих водно-солевых потоков поддерживают предпочтительно между 10 и 12 и более предпочтительно между 10.5 и 11.2; и
(7) измерение уровней карбоната и бикарбоната осуществляют посредством аналитического метода ионоэксклюзионной хроматографии.

Для ясного понимания фиг.1-3, представленных на рисунках, дано подробное описание этих фигур.

Фиг. 1 представляет схему технологического процесса, на которой представлены основные технологические потоки и части оборудования, обычно применяемые в способе мокрого окисления кумола из предшествующего уровня. Компрессоры, насосы и другие второстепенные детали оборудования не включены.

В способе предшествующего уровня реакторы А, В, С и D являются реакторами окисления, в которых кумол окисляют до гидропероксида кумола. В каждом последующем реакторе содержание СНР возрастает от около 7-8 вес.% в первом реакторе до около 15-36 вес.% в последнем реакторе. Хотя на фигуре показаны четыре реактора, количество реакторов может изменяться от 2 до 6 или более. Поскольку в каждом реакторе до СНР окисляется лишь небольшой процент кумола, в способе происходит накопление (переполнение) рециркулирующих потоков. Соответственно при описании рисунка в первую очередь будут установлены основные детали оборудования, которые являются следующими:
А, В, С и D - реакторы или окислительные реакторы, в которых происходит окисление кумола до гидропероксида кумола.

II - концентратор СНР, который увеличивает содержание гидропероксида кумола на выходе реактора D до минимального уровня, необходимого для сырья, подаваемого в зону расщепления установки фенола.

III - декантатор, который удаляет водную фазу, содержащую карбонаты и соли из потока органического продукта.

IV - второй отстойник (очистительный аппарат), в котором подготавливают сырье для реактора А.

V - конденсатор, в котором конденсируются отходящие газы из реакторов А, В, С и D и извлекают кумол и воду.

VI - отстойник, в котором разделяют водную и органическую фазы для рецикла в очистительный аппарат IV.

Поскольку способ мокрого окисления хорошо известен специалистам в данной области, способ предшествующего уровня, изображенный на фиг.1, будет описан только с целью лучшего понимания усовершенствований настоящего изобретения.

В верхнюю часть каждого из реакторов А, В, С и D через линию 4 добавляют свежий раствор карбоната натрия (Nа₂СО₃ в воде). В нижнюю часть каждого реактора А, В, С и D через линии 29, 30, 31 и 32 соответственно поступает кислород, предпочтительно в виде воздуха, обогащенного кислородом.

В нижнюю часть реактора А из очистительного аппарата IV через линию 3 поступает питание для аппарата окисления, содержащее кумол и другие продукты окисления. В верхнюю часть реакторов А, В, С и D через линию 5 поступает рециркулирующий карбонат, который представляет водный слой в очистительном аппарате IV и который включает ранее описанные примеси. Через линию 14 и В из реактора А ниспадает каскадом мокрый органический слой, содержащий СНР, кумол и примеси, затем он поступает из В через линию 15 в С и затем из С через линию 16 в D. Затем мокрый органический слой выходит из D и через линию 17 переходит в декантатор III. Водный слой из реакторов А и В рециркулирует через линию 8 в контур рецикла 18 очистителя IV. Водный слой из реакторов С и D рециркулирует через линию 19 в декантатор III. Декантированный органический слой декантатора III, содержащий около 15-36% по весу СНР, поступает в концентратор СНР II через линию 20. Продукт СНР, содержащий в соответствии с количественным анализом около 82% по весу СНР, поступает через линию 21 в установку фенола на операцию расщепления. Оставшуюся в концентраторе СНР II органическую часть рециркулируют через линию 12 в отстойник VI. Через линию 2 на линию 12 добавляют также из другой части процесса получения фенола альфаметилстироловый поток, содержащий кумол. На линию 12 через линию 1, наряду с водным раствором гидроксида натрия, подаваемым через линию 13, аналогичным образом добавляют свежий кумол. Через линию 22 в контур рецикла 18 очистительного аппарата IV рециркулируют из отстойника VI водный слой. Вместе с водным слоем декантатора III через линию 10 в очистительный аппарат IV через линию 23 непосредственно рециркулируют органический слой. Через линию 9 отработанный водный раствор карбоната удаляют из контура рецикла 18 очистительного аппарата IV. Использованные верхние погоны воздуха из каждого из реакторов А, В, С и D собирают на линии 11 и рециркулируют в конденсатор V. Неконденсирующиеся вещества выпускают через линию 25. Конденсат через линию 7 рециркулируют в очистительный аппарат IV. Через линию 6 в очистительный аппарат IV добавляют воду.

На фиг. 3 показаны те же самые основные детали оборудования, которые имеют такие же обозначения. Линии, имеющие одинаковые цифровые обозначения, как и на фиг.1, не изменены. Однако необходимые новые линии или перераспределенные старые линии с целью применения на практике усовершенствований настоящего изобретения будут описаны более подробно.

Рециркулирующий карбонат, содержащий NH₄NaCO₃, который является водным слоем в очистительном аппарате IV, поступает через линию 5 только в верхнюю часть реакторов А и В (Стадия I). Свежий раствор карбоната по линии 4 и вода по линии 26 поступают через линию 4 только в верхнюю часть реакторов С и D (Стадия II). Противоток воды через реакторы С и D промывает газы и повышает эффективность удаления водорастворимых примесей, что предотвращает попадание органических примесей в реакторы С и D (Стадия II). В очистительный аппарат IV воду не добавляют. Через линию 27 на линию 7 и через линию 28 на линию 10 добавляют аммиак (NH₃). Аммиак на линии 7 сразу же и эффективно нейтрализует органические кислоты в конденсате, полученном из отходящих газов, поступающих из реакторов А, В, С и D. Вследствие образования в органическом потоке водорастворимых аммониевых солей этих органических кислот эти нежелательные примеси легко удаляются в обработанном карбонатом слое очистительного аппарата IV через линию 9 после прохождения через реакторы А и В (Стадия I). На линии 10 аммиак быстро образует NH₄NaCO₃, который дополнительно усиливает нейтрализацию органических кислот в водном слое очистительного аппарата IV.

Поскольку фиг. 2 представляет только графическое изображение полученных данных, предыдущее обсуждение фиг.2 является вполне достаточным и подробным описанием.

Температурный диапазон в реакторах, приведенный в примерах, и количество реакторов не ограничивают область данного изобретения. Температурный диапазон и количество реакторов не являются решающими в практике настоящего изобретения, поскольку усовершенствования применимы к любому мокрому способу окисления СНР предшествующего уровня.

Моделирование осуществляли в лабораторных условиях с использованием кумола, имеющего степень чистоты 99.9%.

ПРИМЕРЫ
Пример 1 (Сравнительный)
Лабораторная установка для изучения процесса окисления включала реактор, выполненный из нержавеющей стали, высотой 300 мм с внутренним диаметром 30 мм и узел непрерывной подачи сырья. Для измерения температуры на всю высоту реактора был установлен термопарный температурный датчик. Температуру реактора контролировали и стабилизировали с помощью регулятора температуры марки PROTERM-100. Разбрызгиватель воздуха, фильтр Shott, устанавливали в нижней части реактора. Давление регулировали посредством манометра, установленного на выходе из реактора. Количество воздуха, подаваемого в реактор, измеряли с помощью измерителя потока. Установка, обеспечивающая непрерывную подачу сырья из углеводородной фазы, включала последовательно соединенные емкости для подачи сырья и стеклянную бюретку для измерения расхода сырья, а также микродозирующий насос. Через отдельный маленький дозирующий насос непрерывно подавали водный водно-солевой поток. Весовое отношение водной фазы к органической фазе дано в таблице 2.

При изучении способа окисления предшествующего уровня в каскаде реакторов последовательно исследовали каждый реактор каскада. Для исследования каждого последующего реактора продукт окисления, полученный во время исследования предыдущего реактора, использовали в качестве исходного сырья.

Этот пример обеспечивает сравнительные данные лабораторных испытаний способа окисления кумола в водной эмульсии из предшествующего уровня в каскаде, состоящем из 6 реакторов.

Питание для окислительного реактора для изучения процесса окисления в первом реакторе получали путем смешивания чистого кумола и рециркулирующего кумола, полученного со стадии концентрирования СНР при соотношении 1:3. Полученное питание для окислительного реактора обрабатывали 3% водным раствором гидроксида натрия и 3% водным раствором карбоната натрия и бикарбоната натрия, затем промывали водой и отделяли от воды. Питание для окислительного реактора, полученное таким способом, имело рН 7 и следующий состав в вес.%: кумол - 99.06%; АР - 0.043; DMBA - 0.17; СНР - 0.72.

При изучении способа окисления в водной эмульсии предшествующего уровня в лабораторном масштабе поддерживали параметры процесса, соответствующие параметрам процесса в коммерческой установке. Смесь, состоящую из свежего 10% водного раствора карбоната натрия и водного раствора рециркулирующего карбоната, перемешали и использовали в качестве водно-солевого исходного потока.

Баланс материала:
Загрузка в способ:
свежий кумол - 215 г
рециркулирующий кумол - 645 г
Продукты способа:
кумол - 621.58 г
DMBA - 13.40
АР - 2.32 г
СНР - 222.7 г
Пример 2
Изучение способа окисления настоящего изобретения осуществляли тем же самым путем, что и способ предшествующего уровня, описанный в примере 1. Но в этом втором примере на первой стадии способа (первые два реактора каскада) использовали обработанный рециркулирующий раствор карбоната. Этот раствор содержал 0.7 вес. % бикарбоната натрия и его обработали водным раствором аммиака (5 вес. % аммиака) при эквимолярном отношении (1:1) к бикарбонату натрия (водно-солевой раствор А). Смесь, состоящую из 0.7% водного раствора карбоната натрия и водно-солевого раствора А, при отношении 1:1 подавали в третий реактор реакторной системы (1-ая стадия) в виде водно-солевого раствора. На второй стадии способа (три последних реактора каскада) в окислительные реакторы подавали 0.7% водный раствор карбоната натрия и свежую воду. Отношение водно-солевого раствора и органической фазы показано в таблице 3.

Баланс материала:
Загрузка в способ:
свежий кумол - 215 г
рециркулирующий кумол - 645 г
Продукты способа:
кумол - 625.2 г
DMBA - 10.4
АР - 1.7 г
СНР - 222.7 г
Пример 3
Изучение способа окисления осуществляли тем же самым способом, как описано в примере 2. Но в этом третьем примере рециркулирующий водный раствор карбоната, содержащий 0.7 вес.% бикарбоната, обрабатывали водным раствором аммиака при молярном отношении 1:2. Полученные данные показаны в таблице 4.

Баланс материала:
Загрузка в способ:
свежий кумол - 215 г
рециркулирующий кумол - 645 г
Продукты способа:
кумол - 621.1 г
DMBA - 9.65
АР - 1.55 г
СНР - 222.7 го

Изобретение относится к способу окисления кумола в водно-щелочной эмульсии, в котором применяют каскад реакторов, получают путем разделения реакторного каскада на две стадии, при этом на первой стадии, содержащей менее чем 18% по весу гидропероксида кумола, в качестве активного карбоната используют NH₄NaCO₃, и на второй стадии, содержащей более чем 18% по весу гидропероксида кумола, в качестве активного карбоната используют Na₂СО₃. Путем непосредственной инжекции аммиака в рециркулирующий поток органические кислоты эффективно нейтрализуются. Противоточная водная промывка второй стадии также позволяет повысить эффективность способа за счет вымывания нежелательных примесей. Регулирование рН в способе дает возможность повысить его эффективность и уменьшить уровень примесей. Технический результат - увеличение выхода гидропероксида кумола. 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

1. Способ водно-эмульсионного окисления кумола в каскаде реакторов с применением воздуха в качестве источника кислорода и нейтрализующего вещества для кислотных побочных продуктов окисления, отличающийся тем, что включает окисление исходного потока кумола на первой и на второй стадии, где на первой стадии водный NH₄NaСО₃ является нейтрализующим веществом для кислотных побочных продуктов от окисления кумола в гидропероксид кумола при степени превращения кумола менее чем 18% по весу, и на второй стадии Na₂СО₃ является нейтрализующим веществом для кислотных побочных продуктов от окисления кумола в гидропероксид кумола при степени превращения кумола более чем 18% по весу. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на второй стадии к исходному потоку кумола противотоком добавляют воду. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водный NH₄NaСО₃ получают добавлением NH₃ к нейтрализованным кислотным побочным продуктам второй стадии. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при окислении получают отходящий газ, который концентрируют в установке концентрирования отходящего газа, из которой рециркулируют конденсат отходящего газа в реакторы после нейтрализации NH₃. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водно-солевое сырье, подаваемое в реакторы первой стадии, имеет значение рН в диапазоне 10,0-11,5. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реакторы первой стадии поддерживают при температуре от 95 до 105^oС и реакторы второй стадии поддерживают при температуре от 90 до 100^oС. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает установку концентрирования продуктов окисления, и в реакторы первой стадии добавляют свежий кумол, обработанный гидроксидом щелочного металла, и рециркулирующий кумол из установки концентрирования продуктов окисления. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает установку концентрирования продуктов окисления и установку гидрирования альфаметилстирола, и в реакторы первой стадии добавляют свежий кумол, обработанный гидроксидом щелочного металла, и рециркулирующий кумол из упомянутых установок. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водный NH₄NaCO₃ получают добавлением гидроксида аммония к нейтрализованным кислотным побочным продуктам второй стадии. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при окислении получают отходящий газ, который концентрируют в установке концентрирования отходящего газа, из которой конденсат отходящего газа рециркулируют в реакторы после нейтрализации гидроксидом аммония.