Un proceso para reducir el contenido de iones del producto de escisión lavado de la reacción de hidroperóxido de cumeno con un catalizador ácido,

en el que el producto de escisión se ha lavado con una solución de lavado alcalina, que comprende:

poner en contacto el producto de escisión lavado con un intercambiador de cationes para retirar los iones cargados positivamente, incluyendo sodio;

poner en contacto el producto de escisión lavado con un intercambiador de aniones para retirar los iones cargados negativamente, incluyendo sulfato; y

recuperar el efluente del intercambiador pobre en sodio y sulfato

Producto de escisión de bajo contenido de sodio en la producción de fenol.

Antecedentes de la invención

Esta invención se refiere a la producción de fenol y acetona, particularmente para retirar las sales de un producto de escisión lavado de una reacción de hidroperóxido de cumeno con un catalizador ácido, y a un producto de escisión lavado con bajo contenido de sodio.

El sodio es un constituyente de los reactivos usados habitualmente en la fabricación de fenol. Pueden aparecer otros metales en lugar de o además del sodio. En los aspectos de recuperación de productos de los procesos de fenol, los constituyentes de la sal metálica pueden obstaculizar la eficacia del proceso y contaminarán los subproductos del proceso. La retirada de metales en aspectos seleccionados de los procesos de fenol puede mejorar las eficacias de proceso y reducir la producción de subproductos problemáticos.

El fenol puede producirse a partir de la oxidación de cumeno a hidroperóxido de cumeno, seguido de descomposición catalizada con ácido a un producto de escisión que comprende soluciones de fenol, acetona y subproductos que incluyen ácidos orgánicos. La descomposición normalmente se denomina escisión. El producto de escisión se trata con soluciones de lavado alcalinas para retirar el catalizador ácido y una parte de los subproductos de ácido orgánico. Después del lavado, el producto de escisión y las soluciones de lavado pueden contener sales que incluyen, predominantemente, hidróxido sódico (NaOH), bisulfato sódico (NaHSO₄), sulfato sódico (Na₂SO₄), fenato sódico (NaOC₆H₅), carbonato sódico (Na₂CO₃), bicarbonato sódico (NaHCO₃) y sales sódicas de ácidos orgánicos tales como ácido fórmico, acético, benzoico, propiónico y oxálico, en diversas combinaciones. El producto de escisión lavado (WCP) se separa de las soluciones de lavado y se refina en operaciones de recuperación que implican destilación y separación para recuperar productos como acetona y fenol, cumeno no reaccionado y alfa-metilestireno (AMS). La recuperación purga también impurezas de subproductos de alto y bajo punto de ebullición.

Las sales residuales que entran en las operaciones de recuperación como constituyentes en el producto de escisión lavado pueden dar como resultado el ensuciamiento del equipo de separación e intercambio de calor. El ensuciamiento puede retrasarse o ralentizarse haciendo funcionar procesos de recuperación a eficacias reducidas. Finalmente, los productos orgánicos pesados del proceso de fenol contienen concentraciones de sales que pueden presentar un problema de evacuación para las impurezas orgánicas pesadas que por ejemplo, de otra manera, podrían quemarse como combustible residual.

Los métodos de fabricación de fenol representativos que usan diversas soluciones alcalinas para lavar el producto de escisión se describen en las Patentes de Estados Unidos 2.734.085; 2.737.480; 2.744.143; 3.931.339; 4.262.150; 4.262.151; 4.626.600; 5.245.090 5.304.684; 5.510.543; 6.066.767. La Patente de Estados Unidos 4.568.466 de Salem et al describe aplicaciones de intercambio de iones para aguas de alimentación de caldera de alta pureza. La Patente de Estados Unidos 4.747.954 de Vaughn et al. muestra formulaciones de resinas de intercambio de iones.

El documento GB 743 004 describe un método para la retirada de sales de las mezclas acetona-fenol obtenidas por descomposición de hidroperóxido de cumeno con un catalizador ácido.

Hay una necesidad en el campo de la fabricación de fenol y acetona de mejoras para aprovechar la eficacia y economía de producción, particularmente respecto a productividad, operaciones de recuperación y evacuación de residuos. Sería deseable mejorar la producción de fenol y acetona de manera que (1) aumente la recuperación de producto y la disponibilidad de la planta, (2) se reduzca la generación de residuos, (3) se desvíen los constituyentes de la sal fuera de los subsistemas de proceso, que suponen costes de funcionamiento y mantenimiento cuando los niveles de sal elevados están característicamente presentes, (4) se separen los constituyentes de sal del subproducto orgánico y las corrientes de residuo para facilitar una evacuación más eficaz respecto a costes de los compuestos orgánicos, y (5) se facilite un mayor reciclado interno de los subproductos intermedios recuperables y reactivos no usados, reduciendo de esta manera los costes de los reactivos de constitución.

Sumario de la invención

La presente invención retira cationes y aniones del producto de escisión lavado de la reacción de hidroperóxido de cumeno con un catalizador ácido. El método contempla el uso de una operación de lavado alcalina para neutralizar el ácido y retirar el conjunto de iones del producto de escisión. El producto de escisión lavado se hace pasar después a través de intercambiadores de cationes y aniones para retirar los iones antes de la destilación u otro procesado para recuperar la acetona, fenol y otros compuestos del producto de escisión. La retirada de iones reduce en gran medida el ensuciamiento en la recuperación de producto, con menos evacuación de residuos, menos tiempo muerto operativo y funcionamiento de mayor duración entre ciclos de mantenimiento, mejor transferencia térmica y eficacia energética, mayores velocidades de producción y similares.

En un aspecto, la invención proporciona un proceso para reducir el contenido de iones del producto de escisión lavado de la reacción de hidroperóxido de cumeno con un catalizador ácido. El proceso incluye poner en contacto el producto de escisión lavado con un intercambiador de cationes para retirar los iones cargados positivamente, incluyendo sodio, poner en contacto el producto de escisión lavado con un intercambiador de aniones para retirar los iones cargados negativamente, incluyendo sulfato, y recuperar el efluente del intercambiador pobre en sodio y sulfato. El producto de escisión lavado suministrado a los intercambiadores pueden ser un producto de escisión totalmente lavado o un producto de escisión deshidratado, por ejemplo obtenido por coalescencia del producto de escisión totalmente lavado. El producto de escisión lavado comprende, preferiblemente, una proporción molar de acetona a fenol de 0,8 a 1,5, del 2 al 30 por ciento en peso de cumeno, del 4 al 20 por ciento en peso de agua y de 10 a 400 ppmp de sodio, más preferiblemente menos de 300 ppmp de sodio y, especialmente, menos de 200 ppmp de sodio. El efluente del intercambiador preferiblemente tiene menos de 10 ppmp de sodio, más preferiblemente menos de 5 ppmp y, especialmente, menos de 2 ppmp de sodio.

El intercambiador de cationes, preferiblemente, es una resina de intercambio de cationes fuertemente ácida, en forma de hidrógeno, o una resina de intercambio de cationes débilmente ácida, en forma de hidrógeno. El intercambiador de aniones es, preferiblemente, una resina de intercambio de aniones débilmente básica, en forma de base libre, o una resina de intercambio de aniones fuertemente básica, en forma de hidróxido. Los intercambiadores de iones pueden ser un lecho mixto de medios de intercambio que comprende intercambiadores tanto de cationes como de aniones, preferiblemente con un efluente que tiene una concentración de sodio menor de 5 ppmp. En otra realización, los intercambiadores de aniones y cationes comprenden lechos en serie de resinas de intercambio de aniones y cationes, respectiva- mente, preferiblemente con un efluente que tiene una concentración de sodio menor de 10 ppmp y un pH de 3,5 a 6,0.

El proceso incluye, preferiblemente, un ciclo de adsorción de intercambio de cationes a una temperatura de 20º a 80ºC y una velocidad de suministro al lecho de la resina de intercambio de cationes de 1 a 60 metros cúbicos por metro cúbico del volumen del lecho por hora (VL/h). Un ciclo de regeneración de intercambio de cationes emplea, preferiblemente, del 0,5 al 10 por ciento en peso de ácido sulfúrico acuoso. El proceso incluye, preferiblemente, un ciclo de adsorción de intercambio de aniones a una temperatura de 20º a 80ºC y una velocidad de suministro al lecho de la resina de intercambio de aniones de 1 a 60 VL/h. Un ciclo de regeneración de intercambio de aniones puede emplear NaOH acuoso, fenato sódico o una combinación de los mismos, a una concentración de NaOH o equivalente de NaOH del 0,2 al 8 por ciento en peso.

En otra realización, la presente invención proporciona un proceso para producir fenol que incluye oxidar cumeno a hidróxido de cumeno, escindir el hidroperóxido...

1. Un proceso para reducir el contenido de iones del producto de escisión lavado de la reacción de hidroperóxido de cumeno con un catalizador ácido, en el que el producto de escisión se ha lavado con una solución de lavado alcalina, que comprende:

poner en contacto el producto de escisión lavado con un intercambiador de cationes para retirar los iones cargados positivamente, incluyendo sodio;

poner en contacto el producto de escisión lavado con un intercambiador de aniones para retirar los iones cargados negativamente, incluyendo sulfato; y

recuperar el efluente del intercambiador pobre en sodio y sulfato.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que el producto de escisión lavado comprende el producto de escisión lavado completo.

3. El proceso de la reivindicación 1, en el que el producto de escisión lavado comprende el producto de escisión deshidratado.

4. El proceso de la reivindicación 1, en el que el producto de escisión lavado comprende:

una proporción molar de acetona a fenol de 0,8 a 1,5;

del 2 al 30 por ciento en peso de cumeno;

del 4 al 20 por ciento en peso de agua; y

de 10 a 400 ppmp de sodio.

5. El proceso de la reivindicación 1, en el que el intercambiador de cationes comprende una resina de intercambio de cationes fuertemente ácida, en forma de hidrógeno.

6. El proceso de la reivindicación 1, en el que el intercambiador de cationes comprende una resina de intercambio de cationes débilmente ácida, en forma de hidrógeno.

7. El proceso de la reivindicación 1, en el que el intercambiador de aniones comprende una resina de intercambio de aniones débilmente básica, en forma de base libre.

8. El proceso de la reivindicación 1, en el que el intercambiador de aniones comprende una resina de intercambio de aniones fuertemente básica, en forma de hidróxido.

9. El proceso de la reivindicación 1, en el que poner en contacto el intercambiador de aniones y de cationes comprende hacer pasar el producto de escisión lavado a través de un lecho mixto del medio intercambiador, que comprende tanto intercambiadores de cationes como de aniones.

10. El proceso de la reivindicación 9, en el que el efluente tiene una concentración de sodio menor de 10 ppmp.

11. El proceso de la reivindicación 1, en el que los intercambiadores de cationes y aniones comprenden lechos en serie de resinas de intercambio de cationes y aniones, respectivamente.

12. El proceso de la reivindicación 1, en el que el efluente del lecho de cationes tiene una concentración de sodio menor de 10 ppmp y un pH de 3,5 a 6,0.

13. El proceso de la reivindicación 1, que comprende un ciclo de adsorción de intercambio de cationes a una temperatura de 20ºC a 80ºC y una velocidad de suministro de 1 a 60 volúmenes de lecho por hora.

14. El proceso de la reivindicación 13, que comprende un ciclo de regeneración de intercambio de cationes con ácido sulfúrico acuoso del 0,5 al 10 por ciento en peso.

15. El proceso de la reivindicación 1, que comprende un ciclo de adsorción de intercambio de aniones a una temperatura de 20ºC a 80ºC, y un caudal de 1 a 60 volúmenes de lecho por hora.

16. El proceso de la reivindicación 15, que comprende un ciclo de regeneración de intercambio de aniones con NaOH acuoso, fenato sódico o una combinación de los mismos, a una concentración de NaOH o equivalente de NaOH del 0,2 al 8 por ciento en peso.

17. Un proceso para producir fenol, que comprende:

oxidar cumeno a hidroperóxido de cumeno;

escindir el hidroperóxido de cumeno en presencia de un catalizador ácido para formar una mezcla de producto de escisión que incluye fenol y acetona;

lavar la mezcla de producto de escisión con una solución de lavado alcalina para formar un producto de escisión lavado;

reducir el contenido de iones del producto de escisión lavado de acuerdo con el proceso de la reivindicación 1, para formar un producto de escisión pulido con un contenido de iones reducido,

recuperar el fenol y acetona del producto de escisión pulido.

18. El proceso de la reivindicación 17, en el que el intercambiador de cationes comprende resinas de intercambio de cationes, en forma de hidrógeno, seleccionadas entre resinas de intercambio de cationes fuertemente ácidas y resinas de intercambio de cationes débilmente ácidas y, el intercambiador de aniones comprende una resina de intercambio de aniones seleccionada entre resinas de intercambio de aniones débilmente básicas, en forma de base libre, y resinas de intercambio de aniones fuertemente básicas, en forma de hidróxido.

19. El proceso de la reivindicación 17, en el que el producto de escisión pulido comprende menos de 10 ppmp de sodio.

20. El proceso de la reivindicación 17, en el que el producto de escisión pulido comprende menos de 2 ppmp de sodio.

21. El proceso de la reivindicación 17, en el que el producto de escisión lavado comprende una proporción molar de acetona a fenol de 0,8 a 1,5; del 2 al 30 por ciento en peso de cumeno; del 4 al 20 por ciento en peso de agua y de 10 a 400 ppmp de sodio.

22. El proceso de la reivindicación 21, en el que el lavado incluye la coalescencia de un producto de escisión lavado completo para deshidratar el producto de escisión lavado para ponerlo en contacto con el intercambiador.

23. El proceso de la reivindicación 21, en el que la recuperación de producto incluye la destilación del producto de escisión pulido y la recuperación de una corriente acuosa, y el proceso comprende adicionalmente reciclar la corriente acuosa a la etapa de lavado.

24. El proceso de la reivindicación 21, que comprende adicionalmente desfenolar el agua de lavado agotada del lavado.

25. El proceso de la reivindicación 24, que comprende adicionalmente regenerar el intercambiador de cationes y aniones con fluidos acuosos y orgánicos, reciclar el fluido acuoso agotado al desfenolado, y reciclar el fluido orgánico agotado al lavado de producto de escisión o a la recuperación de fenol y acetona.