СПОСОБ ОБРАБОТКИ ФЕНОЛА
METHOD OF TREATING PHENOL

Настоящее изобретение относится к способу обработки фенола, точнее к непрерывному способу удаления гидроксиацетона, а также метилбензофурана из потока неочищенного фенола.
Уровень техники
Способ получения фенола из кумола хорошо известен. В этом способе кумол сначала окисляют кислородом воздуха в гидропероксид кумола. Эту стадию обычно называют окислением. На второй стадии реакции, так называемом расщеплении, гидропероксид кумола расщепляют на фенол и ацетон с использованием в качестве катализатора сильной неорганической кислоты, например серной кислоты. Затем продукт этой второй стадии реакции, так называемый продукт расщепления, фракционируют с помощью перегонки.
Требования к чистоте выпускающегося на рынок фенола становятся все более строгими. Поэтому для экономически эффективной эксплуатации установки по производству фенола необходимо улучшить суммарный выход и селективность по искомому конечному продукту и примеси, образующиеся на описанных выше стадиях реакции, необходимо удалить как можно полнее при наименьших возможных потерях искомого конечного продукта, в особенности фенола и ацетона, при низких капитальных и переменных затратах, в особенности затратах энергии. Основными побочными продуктами, образующимися на стадиях окисления, являются диметилбензиловый спирт и ацетофенон. Ацетофенон удаляют из системы вместе с высококипящими веществами, оставшимися после перегонки. Диметилбензиловый спирт на стадии расщепления дегидратируется в альфа-метилстирол, который на стадии каталитического расщепления кислотой частично образует высококипящие димеры и кумилфенолы. Высококипящие вещества отделяют от фенола на стадии перегонки. Непрореагировавший альфа-метилстирол отделяют и гидрируют с получением кумола, который возвращают в реакцию. В зависимости от потребности рынка альфа-метилстирол также можно дополнительно очистить и продать как ценный продукт. Поэтому в предшествующем уровне техники изучали, каким образом проводить стадию окисления, а также стадию расщепления, чтобы уменьшить образование этих высококипящих веществ, которое можно рассматривать как прямые потери кумола. Например, эти методики расщепления описаны в US-A-4358618, US-A-5254751, WO 98/27039 и US-6555719.
Однако наряду с этими высококипящими веществами при расщеплении образуются другие компоненты, такие как, например, гидроксиацетон, 2-метилбензофуран и мезитилоксид. Эти так называемые микропримеси нелегко отделить от фенола с помощью перегонки. Гидроксиацетон является самым критически важным компонентом, поскольку его почти невозможно отделить от фенола с помощью обычной перегонки. Гидроксиацетон обычно также является микропримесью, концентрация которой в продукте, полученном на стадии расщепления, является самой высокой. Концентрация гидроксиацетона в продукте расщепления может составлять от 200 до 3000 мас.ч./млн (массовых частей на миллион).
Поэтому в предшествующем уровне техники предпринимали значительные усилия для удаления и выделения гидроксиацетона из продукта, полученного на стадии расщепления (см., например, US 6066767, US 6630608, US 6576798 и US 6875898). Недостатком всех этих методик является то, что необходимо обработать большие объемы потока продукта расщепления. Кроме того, в US 6875898 большой объем потока продукта расщепления необходимо обработать окислительным реагентом, что может привести к большим затруднениям при обеспечении безопасности технологии.
До перегонки продукт расщепления нейтрализуют водным раствором основания, такого как фенолят натрия или каустическая сода. Затем продукт расщепления, который насыщен водой, обрабатывают с помощью перегонки. Хорошо известной методикой является отделение большей части гидроксиацетона с водной фазой, которую отделяют в первой дистилляционной колонне, в которой неочищенный фенол вместе с высококипящими веществами отбирают в качестве нижнего погона, как это описано в US 3405038 или в US 6657087. В любом случае неочищенный фенол, которой далее будут обрабатывать в последовательных колоннах, все же будет обладать концентрациями гидроксиацетона, 2-метилбензофурана и мезитилоксида, равными нескольким сотням мас.ч./млн, что неприемлемо для чистого фенола и даже для фенола высокой чистоты.
В DE-AS 1668952 описан способ удаления содержащих карбонильные группы компонентов, таких как мезитилоксид, изомезитилоксид, метилизобутилкетон, гидроксиацетон и ацетофенон, из неочищенного фенола путем пропускания неочищенного фенола над кислыми ионообменными смолами при температурах от 45 до 200°С, предпочтительно от 80 до 150°С.
В этой публикации также описана возможность использования двух разных ионообменных смол, при которой при использовании такой комбинации катализаторов можно использовать разные температуры для оптимизации эффективности каждого типа катализатора. В этой публикации совершенно не рассмотрено удаление метилбензофурана и не указано, что реакторы, содержащие ионообменную смолу, эксплуатируются при строго определенном профиле температуры для последовательных реакторов.
Как указано во вводной части публикации DE-A 19951373, способ, описанный в DE-AS 1668952, непригоден для удаления малоактивных содержащих карбонильную группу соединений, таких как метилизобутилкетон и метилциклопентенон, и таких соединений, как метилбензофуран. Поэтому способ, описанный в DE-AS 1668952, не позволяет решить задачу удаления гидроксиацетона, а также метилбензофурана из потока неочищенного фенола.
В US-A-5414154 описан способ очистки фенола, в котором поток фенола вводят во взаимодействие с ионообменной смолой при температурах от 70 до 120°С. В этом патенте подчеркнуто, что эффективность обработки ионообменной смолой увеличивается при повышении температуры в диапазоне термической стабильности смолы. Однако также показано, что метилбензофуран можно отделить от потока неочищенного фенола только если начальная концентрация гидроксиацетона в потоке неочищенного фенола ниже 260 мас.ч./млн и предпочтительно, если гидроксиацетон полностью удален, чтобы его содержание составляло 10 мас.ч./млн, что необходимо для эффективного удаления метилбензофурана при взаимодействии потока неочищенного фенола с ионообменной смолой.
Поэтому в способе, описанном в US-5414154, необходимо эффективное удаление гидроксиацетона с помощью установок, расположенных перед технологической линией, до очистки на ионообменной смоле. Это является недостатком, поскольку удаление гидроксиацетона с помощью установок, расположенных перед технологической линией, до очистки ионообменной смолой приводит к дополнительным капитальным затратам и переменным затратам. Примеры таких технологий описаны в US-A-6066767, US-A-6630608, US-A-6576798 и US-A-6875898.
В DE-A 1995373 с учетом недостатков DE-A 1668952, заключающихся в том, что 2-метилбензофуран невозможно эффективно отделить по описанной в нем методике, и недостатков US-5414154, заключающихся в том, что метилбензофуран можно эффективно удалить из неочищенного фенола, только если содержание гидроксиацетона в потоке неочищенного фенола, обработанного ионообменной смолой, ниже определенного предельного значения, предложен двустадийный способ взаимодействия потока неочищенного фенола с ионообменной смолой с использованием термической стадии разделения, такой как стадия перегонки, проводимой между двумя стадиями взаимодействия неочищенного фенола с кислой ионообменной смолой. Этот способ обладает серьезным недостатком, заключающимся в том, что необходима дополнительная стадия перегонки, которая значительно увеличивает капитальные затраты и затраты энергии для технологии в целом.
Наконец, в US 2005/0137429 предпринята попытка преодоления указанных недостатков многостадийной очистки неочищенного фенола для удаления гидроксиацетона и метилбензофурана путем использования одностадийной технологии, в которой неочищенный фенол взаимодействует с ионообменной смолой при низких температурах, равных от 50 до 100°С. Хотя эта одностадийная технология действительно эффективна для удаления гидроксиацетона, а также метилбензофурана, для нее необходим реактор большого объема и/или высокоактивированные ионообменные смолы, что обусловлено меньшей скоростью реакции при таких относительно низких температурах.
С учетом рассмотренного предшествующего уровня техники необходим эффективный и экономичный способ очистки неочищенного фенола для уменьшения содержания гидроксиацетона, а также метилбензофурана и других примесей и получения фенола высокой чистоты.
Краткое описание изобретения
Эта задача решена с помощью непрерывного способа обработки потока неочищенного фенола, содержащего метилбензофуран и гидроксиацетон, путем пропускания потока неочищенного фенола, по меньшей мере, через два последовательных реактора, содержащих кислую ионообменную смолу, в котором в последовательных реакторах температура снижается в направлении потока фенола, так что температура в первом реакторе в направлении потока фенола составляет от 100 до 200°С и температура в последнем реакторе в направлении потока фенола составляет от 50 до 90°С, без стадии термического разделения между двумя последовательными реакторами.
В отличие от данных предшествующего уровня техники авторы настоящего изобретения установили, что при использовании множества последовательных реакторов, содержащих кислую ионообменную смолу, и, что важно, регулировании профиля температуры в последовательности реакторов, как указано выше, поток неочищенного фенола можно очистить так, что он будет обладать низким содержанием гидроксиацетона, а также метилбензофурана, без предварительного удаления гидроксиацетона до взаимодействия с кислой ионообменной смолой и без требующей расхода энергии стадии перегонки между двумя реакторами, содержащими кислую ионообменную смолу. Кроме того, неожиданно установлено, что, хотя необходимо использовать, по меньшей мере, два реактора, полная среднечасовая скорость подачи сырья в способе, соответствующем настоящему изобретению, намного больше, чем в одностадийном способе, описанном в US 2005/0137429, и при этом полный объем реактора, требующийся в соответствии с настоящим изобретением, даже меньше, чем в одностадийном способе, описанном в US 2005/0137429.
Способ обработки потока неочищенного фенола можно легко включить в способ получения фенола. Таким образом, настоящее изобретение также относится к способу получения фенола, включающему:
a) окисление кумола с образованием продукта окисления, содержащего гидропероксид кумола;
b) расщепление указанного продукта окисления с помощью кислотного катализатора с образованием продукта расщепления, содержащего фенол, ацетон и примеси;
c) разделение указанного продукта расщепления на множество потоков продукта, один из указанных потоков продукта представляет собой поток неочищенного фенола, содержащий гидроксиацетон и метилбензофуран;
d) обработку указанного потока неочищенного фенола описанным выше способом с получением потока обработанного фенола, обладающего пониженным содержанием гидроксиацетона и метилбензофурана; и
e) перегонку указанного потока обработанного фенола с получением очищенного фенола.
Подробное описание изобретения
Неочищенный фенол, который можно эффективно очистить способом, соответствующим настоящему изобретению, в качестве примесей содержит в основном гидроксиацетон, а также метилбензофуран. Концентрация гидроксиацетона может составлять до 1000 мас.ч./млн и концентрация метилбензофурана может составлять до 200 мас.ч./млн. Одним преимуществом настоящего изобретения является то, что гидроксиацетон, а также метилбензофуран можно эффективно удалять даже если концентрация гидроксиацетона составляет более 260 мас.ч./млн. Таким образом, можно успешно очистить поток неочищенного фенола, содержащего до 1000 мас.ч./млн, предпочтительно от более 260 мас.ч./млн до 1000 мас.ч./млн гидроксиацетона и до 200 мас.ч./млн, предпочтительно от 50 до 200 мас.ч./млн метилбензофурана.
В дополнение к гидроксиацетону и метилбензофурану могут содержаться другие примеси:
мезитилоксид - до 1000 мас.ч./млн, 2-фенилпропионовый альдегид - до 500 мас.ч./млн, метилизобутилкетон - до 500 мас.ч./млн, ацетофенон - до 500 мас.ч./млн, 3-метилциклогексанон - до 500 мас.ч./млн, альфа-метилстирол - до 2000 мас.ч./млн, фенилбутены - до 1000 мас.ч./млн.
Эти диапазоны концентрации охватывают встречающиеся концентрации этих компонентов в неочищенном феноле, который отделяют от ацетона, кумола и альфа-метилстирола, воды и высококипящих веществ путем перегонки до очистки на ионообменной смоле.
При взаимодействии потока неочищенного фенола с кислой ионообменной смолой гидроксиацетон и метилбензофуран взаимодействуют с высококипящими веществами. Мезитилоксид взаимодействует с фенолом с образованием высококипящих веществ и воды. В присутствии воды, которая также образуется по реакции между гидроксиацетоном и фенолом, часть мезитилоксида может разлагаться на ацетон на кислой ионообменной смоле. Ацетон может далее взаимодействовать с фенолом с образованием бисфенола А. Кроме гидроксиацетона и мезитилоксида существуют другие карбонилсодержащие компоненты, которые также могут содержаться в феноле в небольших количествах, такие как фенилпропионовый альдегид, метилизобутилкетон, ацетофенон и 3-метилциклогексанон. Кроме того, конечный фенол может содержать следы ненасыщенных углеводородов, таких как альфа-метилстирол и фенолбутены, которые являются нежелательными компонентами очищенного фенола. Как и содержащие карбонильные группы компоненты, ненасыщенные углеводороды образуют высококипящие вещества с фенолом при взаимодействии с кислыми ионообменными смолами. Обнаружено, что даже если в неочищенном феноле содержатся эти дополнительные примеси, это не оказывает неблагоприятного влияния на превращение гидроксиацетона и метилбензофурана. Кроме того, превращение этих дополнительных примесных компонентов в высококипящие вещества всегда завершается, когда завершается превращение гидроксиацетона и метилбензофурана. Поэтому способ, соответствующий настоящему изобретению, обеспечивает превращение всех нежелательных примесей, содержащихся в неочищенном феноле, в высококипящие вещества, которые легко можно удалить из очищенного фенола на заключительной стадии перегонки после взаимодействия неочищенного фенола с кислой ионообменной смолой в соответствии со способом, соответствующим настоящему изобретению.
После взаимодействия неочищенного фенола с кислой ионообменной смолой можно обеспечить конечную концентрацию гидроксиацетона, составляющую менее 1 мас.ч./млн, и концентрацию метилбензофурана, составляющую менее 20 мас.ч./млн, предпочтительно - менее 10 мас.ч./млн. Как отмечено выше, все остальные примеси количественно превращаются в высококипящие вещества. Поэтому способ, соответствующий настоящему изобретению, применим для получения фенола высокой чистоты. Ряд реакторов, содержащих кислую ионообменную смолу, соединяют последовательно и поэтому количество различных значений температуры в соответствии с настоящим изобретением особо не ограничивается, но с учетом экономических соображений, т. е. капитальных затрат и переменных затрат, предпочтительно использовать 2-4 соединенных последовательно реактора и наиболее предпочтительно - 2 соединенных последовательно реактора. Таким образом, в этом наиболее предпочтительном варианте осуществления способ осуществляют при двух различных значениях температуры.
Как более подробно описано в примерах, авторы настоящего изобретения установили, что дезактивация имеющейся в продаже ионообменной смолы очень хорошо коррелирует с степенью использования. Степень использования определяется, как полное количество обработанного фенола, которое вступило во взаимодействие с ионообменной смолой за определенный промежуток времени. Для реактора идеального вытеснения непрерывного действия это полное количество обработанного фенола в пересчете на площадь сечения реактора.
После достижения высокой степени использования активность катализатора составляет лишь несколько процентов от активности свежего катализатора. Неожиданно установлено, что температура, необходимая для компенсации дезактивации при постоянной среднечасовой скорости подачи сырья (ССПС), повышается пропорционально степени использования. По практическим соображениям максимальная температура равна 200°С, что необходимо для исключения термического разложения имеющихся в продаже ионообменных смол.
С другой стороны, установлено, что для потока фенола, содержащего метилбензофуран, а также значительные количества гидроксиацетона, например до 200 мас.ч./млн метилбензофурана и до 1000 мас.ч./млн гидроксиацетона, в последнем реакторе температура должна быть ниже 90°С, чтобы обеспечить остаточное количество метилбензофурана, составляющее менее 20 мас.ч./млн, предпочтительно менее 70°С, и чтобы обеспечить остаточное количество метилбензофурана, составляющее менее 10 мас.ч./млн. По практическим соображениям температура должна быть не ниже 50°С, чтобы исключить слишком большой объем реактора даже при использовании свежего катализатора.
Одним преимуществом использования нескольких разных значений температуры для взаимодействия неочищенного фенола с кислой ионообменной смолой является то, что использованную или частично использованную кислую ионообменную смолу можно ввести во взаимодействие при относительно высокой температуре так, чтобы это, например, благоприятствовало превращению гидроксиацетона, но не превращению метилбензофурана, что приводит к тому, что даже в случае применения использованного или частично использованного катализатора вследствие высокой температуры можно поддерживать высокую активность уже отработанного катализатора. С другой стороны, при низком значении температуры свежий или частично использованный катализатор можно использовать при низких температурах, что благоприятствует превращению метилбензофурана, и, поскольку катализатор еще является относительно свежим, можно обеспечить высокую активность катализатора даже при низкой температуре. Поэтому можно обеспечить оптимальный баланс селективности взаимодействия с кислой ионообменной смолой и одновременно обеспечить оптимальную активность катализатора, что приведет к относительно высокой среднечасовой скорости подачи сырья и тем самым уменьшит объем катализатора, необходимого для обработки конкретного потока фенола.
Этот синергетический эффект оптимизации селективности катализатора по отношению к гидроксиацетону и метилбензофурану и активности катализатора в зависимости от степени дезактивации катализатора путем использования заявленного профиля температуры не описан в предшествующем уровне техники и не следует из него.
Другим преимуществом предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения является то, что, если в непрерывной технологической схеме соединены последовательно несколько реакторов, включая, по меньшей мере, один запасной реактор, то полностью отработанный катализатор можно легко удалить из технологической линии. Реактор, содержащий наиболее отработанный катализатор, который нагрет до наивысшей температуры и находится в начале технологической линии, можно отсоединить от линии и присоединить реактор со свежим катализатором при наименьшем значении температуры, т. е. в конце линии. В реакторе, отсоединенном от линии, отработанный катализатор или заменяют свежим катализатором, или его регенерируют на отдельной стадии способа для сохранения начальной активности свежего катализатора. Затем этот реактивированный реактор можно присоединить к линии при наименьшем значении температуры, когда от линии отсоединяют реактор, находящийся при наибольшем значении температуры, в котором катализатор дезактивировался до неприемлемого уровня. Это обеспечивает проведение непрерывной технологии, в которой эффективность очистки является приблизительно постоянной во времени, что обеспечивает получение продукта с почти постоянными характеристиками, что чрезвычайно важно для крупнотоннажного продукта, такого как фенол.
Предпочтительно использовать реакторы одинакового размера. Таким образом, в каждом положении на технологической линии ССПС для некоторого потока фенола одинаковы и не меняются при изменении положения реактора на линии. С помощью фиг. 1 легко можно определить необходимую температуру в реакторах с ионообменными смолами разной активности.
Кроме того, для каждого значения температуры можно использовать множество реакторов, соединенных параллельно. Поэтому очень легко приспособить обработку к изменению пропускной способности. И в этом случае предпочтительно использовать реакторы одинакового размера и одинаковое количество реакторов для каждого значения температуры.
Кроме того, можно использовать теплообмен потоков фенола, проходящих через реакторы, для сведения расхода энергии к минимуму. Например, поток фенола можно пропускать через теплообменник, расположенный между первым реактором и последующим вторым реактором, и использовать более холодный выходной поток фенола из реактора, расположенного ниже по технологической линии от первого реактора, в качестве хладагента в теплообменнике. Этот вариант осуществления позволяет охлаждать поток фенола между двумя последовательными реакторами и одновременно поток фенола, выходящий из последнего реактора при самой низкой температуре, при его использовании в качестве хладагента для теплообменника нагревается, так что снижается потребление энергии на последующей стадии перегонки, предназначенной для удаления высококипящих веществ.
Кроме того, можно устанавливать дополнительные теплообменники между двумя последовательными реакторами с использованием обычных хладагентов, таких как вода, для установления необходимой температуры потока фенола.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве реакторов используют удлиненные емкости и их предпочтительно располагать вертикально с подачей фенола сверху на дно реактора. Однако в вертикальных емкостях можно использовать поток, идущий снизу вверх, или использовать горизонтальные емкости.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения ректоры содержат кислую ионообменную смолу в неподвижном слое. Предпочтительно, если скорость поверхностной жидкости в неподвижном слое ионообменной смолы составляет от 0,5 до 5 мм/с, более предпочтительно от 1,0 до 3,0 мм/с и еще более предпочтительно от 1,5 до 2 мм/с.
В настоящем изобретении в качестве катализатора можно использовать любую кислую ионообменную смолу. При использовании в настоящем изобретении термин "кислая ионообменная смола" означает катионообменную смолу в водородной форме, в которой ионы водорода связаны с активными центрами, и их можно удалить или вследствие диссоциации в растворе или путем замены другими катионами. Активные центры смол обладают разной способностью притягивать разные ионы и это селективное притяжение обеспечивает ионный обмен. Неограничивающие примеры подходящих кислых ионообменных смол включают группу сульфированных сшитых сополимеров дивинилбензола со стиролом, такие как, например, Amberlyst 16, выпускающийся компанией Rohm & Haas, К2431, выпускающийся компанией Lanxess, СТ-151, выпускающийся компанией Purolite.
Другие подходящие смолы можно приобрести у таких изготовителей, как Lanxess, Rohm and Haas Chemical Company и Dow Chemical Company.
Главной особенностью настоящего изобретения является применение некоторого профиля температуры для последовательности реакторов, содержащих кислую ионообменную смолу, описанную выше. В соответствии с настоящим изобретением температура в первом реакторе в направлении потока фенола составляет не менее 100°С и температура в последнем реакторе в направлении потока фенола составляет менее 90°С, предпочтительно менее 70°С.
Температура в первом реакторе в направлении потока фенола составляет не более 200°С, предпочтительно не более 150°С, наиболее предпочтительно не более 120°С. Температура в последнем реакторе в направлении потока фенола составляет не менее 50°С.
Настоящее изобретение более подробно описано предпочтительными вариантами осуществления, представленными на прилагаемых чертежах.
На фиг. 1 приведена зависимость активности катализатора и температуры реактора от использования катализатора по данным примера 1.
На фиг. 2 приведена схематичная иллюстрация одного варианта осуществления настоящего изобретения, в котором используют два последовательных реактора.
На фиг. 3 приведен альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения, в котором используют соединенные последовательно три группы из трех параллельных реакторов.
На фиг. 2 неочищенный фенол пропускают через реактор с неподвижным слоем 2, который заполнен кислой ионообменной смолой. Температура может равняться до 200°С. После выхода из первого реактора фенол в теплообменнике 3 охлаждают более холодным фенолом 8, поступающим с выхода второго реактора 7. В заключение фенол охлаждают до необходимой низкой температуры в теплообменнике 4 с помощью подходящего охлаждающего потока 5, такого как, например, вода или любой другой поток системы, который позволяет охладить фенол, но не приводит к кристаллизации фенола в системе труб. Конечная температура фенола 6 не ниже 50°С. Затем фенол 6 пропускают через второй реактор 7 для завершения превращения всех содержащихся примесей. Поток фенола 9 направляют в заключительную дистилляционную колонну для отделения высококипящих веществ, которые образуются при обработке кислой ионообменной смолой в реакторах 2 и 7. Вследствие гибкости температурного режима даже при использовании в первом реакторе отработанных смол, обладающих низкой активностью, в сырье в дополнение к метилбензофурану могут содержаться относительно большие количества гидроксиацетона. Это подробнее описано в приведенных ниже примерах.
Как показано на фиг. 3, неочищенный фенол 1 при высокой температуре пропускают через три параллельных реактора а7-а9. Поступающий из этих реакторов фенол объединяют в поток 2 и охлаждают до промежуточной температуры в теплообменнике 3. Фенол 4 повторно обрабатывают в трех параллельных реакторах а4-а6. Поступающий из этих реакторов фенол объединяют в поток 5 и охлаждают до конечной температуры в теплообменнике 6. В заключение фенол 7 обрабатывают при самой низкой температуре в трех параллельных реакторах а1-а3. Поток фенола 8 направляют в заключительную дистилляционную колонну для отделения высококипящих веществ, которые образуются при обработке кислой ионообменной смолой в реакторах а1-а9. Смола в реакторах а1-а3 обладает наибольшей активностью. Смола в реакторах а4-а6 обладает средней активностью и смола в реакторах а7-а9 обладает наименьшей активностью. Поэтому после определенного периода использования смолы реакторы а1-а3 последовательно перемещают в средний ряд и реакторы а4-а6 последовательно перемещают в левый ряд, как это указано пунктирной линией. Отработанную смолу 10 из реакторов а7-а8 регенерируют или удаляют. Реакторы а7-а9, содержащие регенерированную или новую свежую смолу 11, помещают в правый ряд, как это указано пунктирной линией. Эти изменения последовательности реакторов можно без труда провести с помощью системы соединительных трубопроводов между всеми реакторами, включая запасные реакторы. Как показано на фиг. 2, для последовательности реакторов, представленной на фиг. 3, разумеется, возможен любой теплообмен между более холодными и более нагретыми потоками фенола.
Для демонстрации преимуществ настоящего изобретения приведены представленные ниже примеры.
Пример 1
3
2
Поток неочищенного фенола со скоростью 1 кг/ч при содержании 200 мас.ч./млн гидроксиацетона обрабатывают кислой ионообменной смолой типа К2431, выпускающейся компанией Lanxess. Реактор идеального вытеснения обладает диаметром, равным 0,025 м, и высотой, равной 1,2 м. Таким образом, среднечасовая скорость подачи сырья ССПС (тонн фенола в час на 1 м) в реакторе идеального вытеснения составляет 1,7. Температуру устанавливают такой, чтобы после обработки конечная концентрация гидроксиацетона составляла примерно 10 мас.ч./млн. Используют свежий катализатор, а также образцы катализатора, взятые с производственных установок и обладающие разной степенью использования. На фиг. 1 приведены данные для температуры, необходимой для компенсации дезактивации при превращении гидроксиацетона. Активность свежего катализатора можно принять за "1,0". Температура, равная 70°С, достаточна для снижения содержания гидроксиацетона от 200 до 10 мас.ч./млн на этой свежей кислой ионообменной смоле. Чтобы обеспечить такое же превращение на частично использованных кислых ионообменных смолах, температуру необходимо повысить. Например, температуру необходимо повысить до 123°С, чтобы обеспечить такое же превращение гидроксиацетона на кислой ионообменной смоле, на которой обработано всего примерно 85000 т/м фенола.
Сравнительный пример 1
Неочищенный фенол, содержащий 1000 мас.ч./млн гидроксиацетона и 200 мас.ч./млн метилбензофурана при 120°С непрерывно обрабатывают в неподвижном слое свежей кислой ионообменной смолы СТ 151, выпускающейся компанией Purolite. Среднечасовая скорость подачи сырья ССПС равна 3,3. После стадии очистки концентрация гидроксиацетона равна <1 мас.ч./млн, но концентрация метилбензофурана равна 78 мас.ч./млн и является слишком высокой. Эту концентрацию метилбензофурана невозможно дополнительно снизить при этой температуре путем добавления последовательного реактора, что означает уменьшение ССПС.
Сравнительный пример 2
Неочищенный фенол, соответствующий сравнительному примеру 1, при 70°С непрерывно обрабатывают в неподвижном слое свежей кислой ионообменной смолы СТ 151, выпускающейся компанией Purolite. Среднечасовая скорость подачи сырья ССПС должна равняться 0,7 для обеспечения конечной концентрации гидроксиацетона, равной <1 мас.ч./млн, и метилбензофурана, равной <10 мас.ч./млн.
Пример 2
Неочищенный фенол, соответствующий сравнительному примеру 1, при использовании установки, приведенной на фиг. 2, сначала при 120°С непрерывно обрабатывают в неподвижном слое свежей кислой ионообменной смолы СТ 151, выпускающейся компанией Purolite, при среднечасовой скорости подачи сырья ССПС, равной 10. После выхода из реактора фенол охлаждают до 70°С и при 70°С непрерывно обрабатывают в неподвижном слое свежей кислой ионообменной смолы СТ 151, выпускающейся компанией Purolite, при среднечасовой скорости подачи сырья ССПС, равной 2. Конечная концентрация гидроксиацетона равна <1 мас.ч./млн и метилбензофурана <10 мас.ч./млн. По сравнению со сравнительным примером 2 такие же характеристики при концентрации метилбензофурана <10 мас.ч./млн обеспечиваются при суммарном использовании менее половины объема реактора.
Пример 3
Аналогично примеру 2, неочищенный фенол, соответствующий сравнительному примеру 1, сначала при 120°С непрерывно обрабатывают в неподвижном слое свежей кислой ионообменной смолы СТ 151, выпускающейся компанией Purolite. По сравнению со свежей кислой ионообменной смолой активность составляет лишь 20 %. Среднечасовая скорость подачи сырья ССПС равна 2. Затем фенол охлаждают до 70°С и при 70°С непрерывно обрабатывают в неподвижном слое свежей кислой ионообменной смолы при среднечасовой скорости подачи сырья ССПС, равной 2. Конечная концентрация гидроксиацетона равна <1 мас.ч./млн и метилбензофурана 10 мас.ч./млн. По сравнению со сравнительным примером 2 такие же характеристики при концентрации метилбензофурана <10 мас.ч./млн обеспечиваются при суммарном использовании лишь 70 % объема реактора. Кроме того, также при сравнении со сравнительным примером 2, половина общего объема реактора заполнена смолой, обладающей низкой активностью, составляющей лишь 20 % от активности свежей смолы, что обеспечивает более длительное и поэтому более экономичное использование ионообменной смолы.