СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА СИНТЕЗА ФЕНОЛА И АЦЕТОНА Советский патент 1995 года по МПК B01J23/90 C07C37/08 

Изобретение относится к способам регенерации катализаторов производства фенола и ацетона разложением гидроперекиси кумола, в частности катализаторов на основе гетерополикислот (ГПК), содержащих гетероатомы фосфора или кремния и окислы молибдена или вольфрама, из реакционной массы, состоящей из смеси фенола и ацетона.

Наиболее близким к описываемому по технической сущности и достигаемому результату является способ выделения катализатора на основе гетерополикислот, содержащих гетероатомы фосфора или кремния и окислы молибдена или вольфрама, из смеси фенола и ацетона путем экстракции 1-10%-ными водными растворами щелочных реагентов (NaOH, NaHCO₃, Na₂CO₃) при отношении исходных объемов органической и водной фаз 1:1 3:1. Экстракцию проводят при комнатной температуре и времени контакта 2 мин.

ГПК без разложения переходят в водную фазу. В результате однократной экстракции при максимальном отношении объемов органической и водной фаз 3:1 cтепень извлечения ГПК достигает 84% а с добавками к реакционной массе бензола или толуола до 97% При этом отделяется 60% исходного объема водной фазы, содержащей 5-9% фенола (около 40 кг на 1 т реакционной массы) и 7-9% ацетона (50 кг на 1 т реакционной массы).

Недостатком известного способа являются большие потери фенола и ацетона при выделении катализатора. Для достижения практически приемлемой степени извлечения ГПК (более 80%) необходимо использовать при экстракции большое количество водной фазы, что приводит к потерям товарного фенола и ацетона и появлению фенолсодержащих сточных вод.

Цель изобретения снизить потери фенола и ацетона при экстракции.

Это достигается описываемым способом выделения катализатора синтеза фенола и ацетона на основе гетерополикислот, содержащих гетероатомы фосфора или кремния и окислы молибдена или вольфрама, из реакционной массы, заключающимся в экстракции 1-10%-ными водными растворами щелочных реагентов при соотношении исходных объемов органической и водной фаз 5:1 20:1 и времени контакта фаз 1-6 ч.

Отличительным признаком настоящего способа является проведение экстракции при отношении исходных объемов органической и водных фаз 5:1 20:1 и времени контакта фаз 1-6 ч.

Согласно настоящему способу выделение ГПК из смеси фенола и ацетона (50: 50 мол.), полученной разложением гидроперекиси кумола в присутствии 0,01-0,3 мас. ГПК, проводят путем обработки реакционной массы 1-10%-ным водным раствором щелочного реагента (Na₂CO₃, NaHCO₃, NaOH) при температуре 20-40^оС и интенсивном перемешивании. Экстракцию ведут при отношении исходных объемов органической и водной фаз 5:1 20:1 и времени контакта фаз 1-6 ч. В зависимости от количества водной фазы катализатор выделяется при экстракции в виде водного раствора (если водная фаза отделяется после экстракции) или в виде твердого остатка (если водная фаза не отделяется). Эффективность экстракции повышается при добавлении к реакционной массе органических растворителей, не смешивающихся с водой (бензол, толуол). Повышение температуры приводит к сокращению времени контакта фаз. При этом специальный нагрев реакционной массы не требуется, так как она поступает с узла разложения гидроперекиси кумола при температуре более 40^оС.

При увеличении времени контакта фаз до 1-6 ч ГПК разрушается под действием щелочного реагента и переходит в смесь нерастворимых в реакционной массе, но растворимых в воде солей (молибдат, вольфрамат, фосфат или силикат щелочного металла), которые более активно экстрагируются водной фазой. Таким образом, удается повысить степень извлечения ГПК из реакционной массы. Это позволяет проводить выделение катализатора при более высоком отношении исходных объемов органической и водной фаз.

П р и м е р 1. 80 мл реакционной массы, полученной разложением гидроперекиси кумола в присутствии 0,05 мас. катализатора на основе ГПК состава H₃PO₄˙ 5,5 MoO₃, интенсивно перемешивают при 20^oC в течение 1 ч с 16 мл 3% -ного водного раствора Na₂CO₃ c помощью магнитной мешалки в стеклянной колбе. Исходная реакционная масса имеет синюю окраску за счет присутствия в ней ГПК. В ходе обработки щелочным реагентом интенсивность окраски постепенно снижается, что указывает на частичное разложение ГПК на молибдат и фосфат натрия. При более продолжительном контакте со щелочным реагентом реакционная масса обесцвечивается полностью. Органический и водный слои разделяют; в водном слое фотометрически определяют молибден и находят степень извлечения ГПК. Результаты даны в таблице.

П р и м е р ы 2 и 3. Выделение катализатора проводят, как в примере 1, но при времени контакта фаз 2 и 3 ч. Результаты даны в таблице.

Настоящий способ позволит достигнуть степени извлечения ГПК 93% близкой к лучшим результатам прототипа, при более высоком отношении исходных объемов органической и водной фаз (5: 1 против 3:1). После экстракции выделяется 25-31% исходного объема водной фазы, вместо 60% в прототипе. Таким образом, в приведенных примерах потери фенола и ацетона в расчете на единицу веса реакционной массы в среднем в 3 раза ниже, чем в прототипе.

П р и м е р 4. Выделение катализатора ведут, как в примере 1, но при температуре 40^oC. Пример 4 показывает, что при повышении температуры степень извлечения возрастает.

П р и м е р 5. Выделение катализатора проводят в условиях, совпадающих с условиями прототипа, но при времени контакта 3 ч. При этом получают степень извлечения ГПК 95% что выше результата прототипа (84%). Результаты приведены в таблице.

П р и м е р ы 6-8. В приведенных ниже примерах опыты проводят при исходном отношении органической и водной фаз 8:1. В отличие от примеров 1-5 водная фаза при экстракции не отделяется (происходит полное растворение водной фазы в реакционной массе). В этих случаях ГПК выпадает в осадок и отделяется фильтрованием или центрифугированием с последующим определением молибдена или вольфрама фотометрически. Примеры 6-8 проводят при отношении объемов органической и водной фаз 8:1 и переменном времени контакта фаз от 2 до 8 ч (см. таблицу). Оптимальное время контакта фаз в таких условиях составляет 6 ч.

П р и м е р 9. Условия, как в примере 7, но соотношение исходных объемов органической и водной фаз равно 16.

П р и м е р ы 10-12. Условия, как в примерах 6-8, варьируются природа и концентрация щелочного реагента.

П р и м е р 13. Условия, как в примере 7, извлечению подвергается ГПК на основе кремния и вольфрама.

П р и м е р 14. Условия, как в примере 6. К реакционной массе добавляют 20 об. инертного растворителя бензола, повышающего степень извлечения ГПК.

Как видно из приведенных примеров, способ по изобретению обеспечивает достижение степени извлечения катализатора до 98% т.е. не ниже, чем в прототипе. В одинаковых условиях настоящий способ дает более высокую степень извлечения ГПК (95% против 84%). Новый способ позволяет проводить выделение катализатора при значительно большем соотношении объемов органической и водной фаз (5:1 20:1 против 1:1 3:1), что дает возможность полностью исключить потери фенола и ацетона и образование фенолсодержащих сточных вод на стадии выделения катализатора из реакционной массы. Выделение катализатора при времени контакта фаз 1-6 ч не представляет технической проблемы и может быть проведено на имеющемся оборудовании отечественных производств фенола и ацетона.

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА СИНТЕЗА ФЕНОЛА И АЦЕТОНА на основе гетерополикислот, содержащих гетероатомы фосфора или кремния и окислы молибдена или вольфрама, из реакционной массы путем экстракции 1 10%-ными водными растворами щелочных реагентов, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь фенола и ацетона при экстракции, экстракцию проводят при отношении исходных объемов органической и водной фаз 5 1 20 1 и времени контакта фаз 1 6 ч.