Procedimiento para la preparación de fenol.

Un procedimiento continuo para el tratamiento de una corriente de fenol bruto que comprende metilbenzofurano ehidroxiacetona haciendo pasar la corriente de fenol bruto a través de al menos dos reactores conectados en serie,

conteniendo los reactores una resina de intercambio iónico ácida, en donde la temperatura en los reactoressucesivos disminuye en la dirección del flujo de la corriente de fenol de modo que la temperatura en el primer reactoren la dirección del flujo de la corriente de fenol está entre 100 °C y 200 °C y la temperatura en el último reactor en ladirección del flujo de la corriente de fenol está 50 °C y 90 °C sin una etapa de separación térmica entre cualquiera dedos reactores sucesivos.

Procedimiento para la preparación de fenol

La presente invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de fenol, en particular a un procedimiento continuo para la eliminación de hidroxiacetona, así como metilbenzofurano de una corriente de fenol bruto.

Antecedentes de la invención El procedimiento para la preparación de fenol a partir de cumeno es muy conocido. En este procedimiento, el cumeno se oxida en primer lugar por el oxígeno del aire para dar hidroperóxido de cumeno. Esta etapa del procedimiento se suele llamar oxidación. En la segunda etapa de reacción, la llamada escisión, el hidroperóxido de cumeno se escinde en fenol y acetona usando un ácido mineral fuerte como catalizador, por ejemplo, ácido sulfúrico. El producto de esta segunda etapa de reacción, el llamado producto de escisión, se fracciona por destilación.

Los requisitos de pureza para la comercialización del fenol son cada vez más estrictos. Por consiguiente, con el fin de operar una planta de producción de fenol económicamente, el rendimiento global y la selectividad para dar el producto final deseado tiene que ser mejorado y las impurezas formadas durante cualquiera de las etapas de reacción descritas anteriormente tienen que ser eliminadas lo más cuantitativamente posible con la menor pérdida posible del producto final deseado, especialmente fenol y acetona, con baja inversión y costes variables, especialmente los costes de energía. Los subproductos predominantes formados en las etapas de oxidación son el alcohol dimetilbencilo y la acetofenona. La acetofenona sale del procedimiento con los componentes de alto punto de ebullición de la destilación. El alcohol dimetilbencílico se deshidrata en la etapa de escisión dando el alfametilestireno que forma parcialmente dímeros de alto punto de ebullición y cumilfenoles en la etapa de escisión del catalizador ácido. Los componentes de alto punto de ebullición se separan del fenol en la etapa de destilación. El alfa-metilestireno sin reaccionar se separa y se hidrogena con el fin de formar cumeno que se recicla en el procedimiento. Dependiendo de la demanda del mercado, el alfa-metil-estireno también se puede purificar aún más y venderse como producto de valor. Por lo tanto, uno de los puntos de atención en el estado de la técnica es cómo operar la etapa de oxidación, así como la etapa de escisión con el fin de reducir la formación de estos componentes de alto punto de ebullición que pueden ser considerados como pérdidas de cumeno directas. Por ejemplo, la escisión de estos procedimientos se describe en los documentos US-A-4.358.618, US-A-5.254.751, WO98/27039 y US-6.555.719.

Pero además de estos componentes de alto punto de ebullición, se forman otros componentes en la escisión, como por ejemplo, hidroxiacetona, 2-metilbenzofurano y óxido de mesitilo. Estas denominadas microimpurezas no son fáciles de separar del fenol en la destilación. La hidroxiacetona es el componente más crítico, ya que es casi imposible separarlo del fenol por destilación. La hidroxiacetona es normalmente también la impureza con la concentración más alta en el producto obtenido de la etapa de escisión. La concentración de hidroxiacetona en el producto de escisión puede variar entre 200 y 3.000 ppm (partes por millón) en peso.

Por lo tanto, se han hecho grandes esfuerzos en la técnica anterior para eliminar y separar la hidroxiacetona del producto obtenido de la etapa de escisión (véase, por ejemplo, los documentos US 6.066.767, US 6.630.608, US

6.576.798 y US 6.875.898) . La desventaja de todos estos procedimientos es que el elevado flujo de volumen del producto de escisión debe ser procesado. Además, en el documento US 6.875.898, el elevado flujo de volumen del producto de escisión debe ser tratado con un agente oxidante, lo que puede causar enormes esfuerzos para operar el procedimiento de forma segura.

Antes de la destilación, el producto de escisión se neutraliza con una solución acuosa básica, tal como fenato de sodio o sosa cáustica. El producto de escisión, que está saturado con agua se procesa a continuación por destilación. Un procedimiento bien conocido es el de separar la mayor parte de la hidroxiacetona con una fase acuosa que se separa en la primera columna de destilación, mientras que el fenol bruto junto con los componentes de alto punto de ebullición se recogen como el producto del fondo, como se describe en el documento US 3.405.038

o en el documento US 6.657.087. En cualquier caso, el fenol bruto que se procesará adicionalmente en columnas sucesivas todavía tendrá concentraciones de hidroxiacetona, 2-metilbenzofurano y óxido de mesitilo de unas 100 ppm en peso que no son tolerables en el fenol puro ni siquiera en el fenol de alta pureza.

El documento DE-AS 1 668 952 divulga un procedimiento para eliminar los componentes que contienen carbonilo, como óxido de mesitilo, isoóxido de mesitilo, metilisobutilcetona, hidroxiacetona y acetofenona, a partir de fenol bruto haciendo pasar el fenol bruto sobre resinas ácidas de intercambio iónico a temperaturas entre 45 y 200 °C, preferiblemente entre 80 y 150 °C.

Esta referencia divulga también la posibilidad de usar dos resinas de intercambio iónico diferentes por lo que cuando se utiliza una combinación de tales catalizadores, se pueden utilizar diferentes temperaturas con el fin de optimizar la eficiencia de cada tipo de catalizador. Esta referencia no dice absolutamente nada con respecto a la eliminación de metilbenzofurano ni divulga esta referencia que los reactores que contienen la resina de intercambio iónico se accionan con un perfil de temperatura bien definida a lo largo de la serie de reactores.

Como se evidencia en la parte introductoria del documento DE-A 199 51 373, el procedimiento divulgado en DE-AS 1 668 952 no es adecuado para eliminar compuestos de carbonilo de baja actividad como metilisobutilcetona y metilciclopentenona y compuestos como metilbenzofurano. En consecuencia, el procedimiento descrito en el documento DE-AS 1 668 952 no resuelve el problema de la eliminación de hidroxiacetona, ni tampoco del metilbenzofurano a partir de una corriente de fenol bruto.

En el documento US-A-5.414.154 se describe un procedimiento para la purificación de fenol en el que una corriente de fenol se pone en contacto con una resina de intercambio iónico a temperaturas de entre 70 y 120 °C. Se hace hincapié en la patente en que la eficacia del tratamiento con una resina de intercambio iónico aumenta al aumentar la temperatura, teniendo en cuenta el intervalo de estabilidad de la temperatura de la resina. Pero es evidente que, además, el metilbenzofurano sólo se puede separar de la corriente de fenol bruto si la concentración de hidroxiacetona inicial en la corriente de fenol bruto está por debajo de 260 ppm en peso y preferiblemente la hidroxiacetona se elimina por completo con el fin de tener hidroxiacetona presente en una cantidad de 10 ppm en peso con el fin de eliminar eficazmente el metilbenzofurano cuando se pone en contacto la corriente de fenol bruto con la resina de intercambio iónico.

En consecuencia, el procedimiento descrito en el documento US-5.414.154 requiere una eliminación eficaz de la hidroxiacetona en unidades de etapas anteriores a la purificación en la resina de intercambio iónico. Esto es una desventaja, ya que cualquier retirada de hidroxiacetona en unidades de etapas anteriores a la purificación de la resina de intercambio iónico significa un esfuerzo adicional en términos de costes de inversión y costes variables. Ejemplos de tales procedimientos se describen en los documentos US-A-6.066.767, US-A-6.630.608, US-A

6.576.798 y US-A-6.875.898.

El documento DE-A 1 995 373, teniendo en cuenta las desventajas del documento DE-A 1 668 952 de que el 2metilbenzofurano no se puede separar efectivamente por el procedimiento divulgado en este documento y la desventaja de la enseñanza del documento US-5.414.154 de que el metilbenzofurano sólo se puede eliminar eficazmente del fenol bruto si el contenido de hidroxiacetona de la corriente de fenol bruto tratada con la resina de intercambio iónico está por debajo de un cierto límite, sugiere un procedimiento de dos pasos de poner en contacto la corriente de fenol bruto con una resina de intercambio iónico con un paso de separación térmica, como una etapa de destilación, entre los dos pasos de contacto con el fenol bruto con una resina de intercambio iónico ácida. Este procedimiento tiene la gran desventaja de que es necesaria una etapa de destilación adicional, lo que aumenta considerablemente los costes de inversión y energía de todo el procedimiento.

Por último, la enseñanza del documento US 2005/0137429 trata de evitar estos inconvenientes... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento continuo para el tratamiento de una corriente de fenol bruto que comprende metilbenzofurano e hidroxiacetona haciendo pasar la corriente de fenol bruto a través de al menos dos reactores conectados en serie, conteniendo los reactores una resina de intercambio iónico ácida, en donde la temperatura en los reactores sucesivos disminuye en la dirección del flujo de la corriente de fenol de modo que la temperatura en el primer reactor en la dirección del flujo de la corriente de fenol está entre 100 °C y 200 °C y la temperatura en el último reactor en la dirección del flujo de la corriente de fenol está 50 °C y 90 °C sin una etapa de separación térmica entre cualquiera de dos reactores sucesivos.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que se emplean de 2 a 4 reactores conectados en serie.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el número de reactores es 2.

4. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en cada nivel de temperatura están conectados en paralelo una pluralidad de reactores.

5. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura en el primer reactor en la dirección del flujo de la corriente de fenol está entre 100 °C y 150 °C.

6. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura en el último reactor en la dirección del flujo de la corriente de fenol está entre 50 °C y 70 °C.

7. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la concentración inicial de hidroxiacetona en la corriente de fenol bruto es de más de 0 a 1.000 ppm en peso.

8. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la concentración inicial de metilbenzofurano en la corriente de fenol bruto es de más de 0 ppm en peso a 200 ppm en peso.

9. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la corriente de fenol bruto comprende además menos de 1.000 ppm en peso de óxido de mesitilo, menos de 500 ppm en peso de 2-fenilpropionaldehído, menos de 500 ppm en peso de metilisobutilcetona, menos de 500 ppm en peso de acetofenona, menos de 500 ppm en peso de 3-metilciclohexanona, menos de 2000 ppm en peso de alfa-metil-estireno y menos de 1.000 ppm en peso de fenilbuteno.

10. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los reactores contienen la resina de intercambio iónico ácida en disposición de lecho fijo.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la velocidad superficial del líquido en el lecho fijo de la resina de intercambio iónico es de 0, 5 a 5 mm/s.

12. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los reactores son vasos alargados en orientación vertical.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, en el que la corriente de fenol fluye desde la parte superior a la parte inferior del recipiente.

14. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la corriente de fenol se hace pasar a través de un intercambiador de calor entre un primer reactor y un sucesivo segundo reactor utilizando como refrigerante en el intercambiador de calor un efluente de fenol más frío procedente de un reactor situado corriente abajo del primer reactor.

15. Un procedimiento para producir fenol, que comprende:

a) oxidar cumeno para formar un producto de oxidación que contiene hidroperóxido de cumeno; b) escindir dicho producto de oxidación usando un catalizador ácido para formar un producto de escisión que contiene fenol, acetona e impurezas; c) separar dicho producto de escisión en una pluralidad de corrientes de producto, una de dichas corrientes de producto es una corriente de fenol bruto que comprende hidroxiacetona y metilbenzofurano; d) tratar dicha corriente de fenol bruto con el procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 para formar una corriente de fenol tratada, con un contenido reducido de hidroxiacetona y metilbenzofurano y e) someter dicha corriente de fenol tratada a una destilación para obtener un fenol purificado.