BRPI0412209B1 - Processo para preparação de compostos fenólicos, e aparelho e processo para separação de fenol de misturas de produtos de clivagem - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO

PARA PREPARAÇÃO DE COMPOSTOS FENÓLICOS, E APARELHO E PROCESSO PARA SEPARAÇÃO DE FENOL DE MISTURAS DE PRODU- TOS DE CLIVAGEM".

Campo da Invenção A presente invenção se refere a um aperfeiçoado processo para a preparação de compostos fenólicos e a um aperfeiçoado processo para separação de fenol de misturas de produtos de divagem. A invenção se re- fere ainda a um aperfeiçoado aparelho para execução de tal processo. O processo de divagem de hidroperóxido de cumeno em fenol e acetona catalisado por ácido tem sido de particular importância industrial há muito tempo. Na preparação de fenol a partir de um composto de alquilarila, tal como, cumeno, pelo processo de Hock, o cumeno é oxidado a hidroperó- xido de cumeno (CHP) em uma primeira etapa reacional, conhecida como oxidação, e o CHP é subseqüentemente concentrado para 65 a 90% em pe- so, em um procedimento de destilação a vácuo, conhecido como concentra- ção. Em uma segunda etapa reacional, conhecida como divagem, o CHP é clivado em um composto fenólico e uma cetona através da ação de um áci- do, normalmente, ácido sulfúrico. Além do fenol como composto fenólico e da acetona como cetona, o produto de divagem compreende ainda compos- tos adicionais que podem ser formados nas etapas reacionais precedentes à divagem e que são apenas parcialmente transformados, de todo modo na divagem. Os compostos mais importantes que podem estar presentes no produto de divagem além do fenol e acetona, são, particularmente, a- metilestireno (AMS), cumeno e acetofenona. Além disso, pequenas quanti- dades de dimetilfenil-carbinol (DMPC) formado na oxidação podem estar presentes no produto de divagem. Outras impurezas incluem compostos, tais como, metilbenzofurano (MBF), hidróxi-acetona, óxido de mesitila (MO) e compostos de carbonila, tais como, acetaldeído e 2-fenilpropionaldeído.

Após a neutralização do produto de divagem e de possível remoção de uma fase aquosa, o produto de divagem é processado por destilação.

Diversos processos para processamento de misturas de produ- tos de divagem por destilação são conhecidos (Enciclopédia de Química Industrial - Ullmann, 5a. Edição, totalmente revisada, Volume A19, 1991, VCH, Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim). Em princípio, todos esses pro- cessos envolvem a neutralização inicial das misturas de produtos de diva- gem usando hidróxido de sódio aquoso, aminas ou solução aquosa de fenó- xido. Após a separação de fase, a parte orgânica da mistura de produtos de divagem neutralizada é transferida para uma primeira coluna, na qual a ace- tona bruta é removida por destilação do produto de divagem restante atra- vés do topo da coluna. Esta acetona bruta é normalmente tratada com álcali em um aparelho de purificação e uma vez mais purificada por meio de desti- lação. Entretanto, a purificação, algumas vezes é também realizada na colu- na. O produto da base da primeira coluna é destilado em uma segunda colu- na, da qual o AMS e o cumeno são retirados pelo topo e são normalmente passados para uma etapa de hidrogenação, na qual o cumeno é novamente produzido. O AMS e o cumeno podem também ser separados através de destilação azeotrópica na presença de água. O produto de base que perma- nece na segunda coluna é destilado em uma coluna de fenol bruto. O fenol bruto obtido pode ser purificado ainda por meio de desti- lação extrativa usando água ou mediante tratamento com um composto tro- cador de íon ácido e subseqüente destilação. Neste último processo, os compostos que são difíceis de separar do fenol por destilação, por exemplo, óxido de mesitila e hidróxi-acetona, são condensados para formar compos- tos de pontos de ebulição mais altos.

Estado da Técnica Tal processo é descrito, por exemplo, na Patente U.S. Ne 5.064.507 (concedida a Allied). Nesse processo, o produto de divagem é inicialmente separado da acetona bruta em uma coluna de acetona bruta. O produto da base é transferido para uma coluna de cumeno, na qual o cume- no e o AMS são separados do produto de divagem. Entretanto, a coluna é operada de modo que uma certa proporção de AMS permaneça no produto da base, uma vez que este é necessário como reagente ou solvente no pro- cessamento posterior do fenol para remover MBF e outras impurezas. Esse produto da base é reagido com uma amina, preferencialmente, hexametile- nodiamina, em um reator tendo características de fluxo tampão, a fim de converter os compostos de carbonila, por exemplo, acetol (hidróxi-acetona) ou MO, em compostos de pontos de ebulição mais altos. O produto que foi tratado dessa maneira é processado posteriormente por destilação. Entre- tanto, o produto precisa passar através de quatro colunas adicionais e duas zonas de reação, antes do produto final purificado de fenol ser obtido. O de- sembolso inicial para o aparelho requerido para a remoção da hidróxi- acetona do fenol é relativamente alto nesse processo.

De acordo com o documento de patente DE-AS 1.105.878 (Phe- nolchemie), o produto de divagem neutralizado que é separado da acetona bruta em uma coluna de acetona bruta, é transferido para uma coluna de hidrocarboneto, na qual, na presença de água, os hidrocarbonetos entram em ebulição em temperaturas mais baixas que o fenol, de modo que o AMS e o cumeno sejam removidos por destilação no topo. Do fundo da coluna, a fase orgânica é retirada e aplicada ao topo de uma coluna a jusante, na qual a água é separada do fenol e dos subprodutos de alto ponto de ebulição que são produzidos na base da coluna. A mistura de fenol e dos subprodutos de alto ponto de ebulição é depois transferida para uma coluna de fenol bruta.

Os produtos residuais produzidos na coluna de fenol bruto e na destilação do fenol puro podem depois ser alimentados a uma etapa de craqueamento, na qual ainda os resíduos são processados e uma parte do fenol é recupe- rada. Esses produtos de valor recuperados podem ser transferidos nova- mente para a coluna de hidrocarbonetos. O documento de patente EP 0 302 255 (UOP) descreve um pro- cesso de processamento de produtos de divagem no qual a parte orgânica de um produto de divagem virtualmente neutralizada (pH * 6) é novamente lavada com água e, depois, a parte orgânica é transferida para uma coluna de acetona bruta, na qual a acetona bruta é separada do produto de diva- gem remanescente. O resíduo remanescente na fase da base é transferido diretamente para uma coluna de cumeno, na qual o fenol bruto é produzido como produto secundário, o qual, por sua vez, é alimentado para uma etapa de destilação para purificação. A mistura retirada na cabeça da coluna de cumeno, a qual contém principalmente AMS, cumeno e água, é transferida para um vaso de separação de fase no qual uma fase aquosa é separada. A fase orgânica resultante é transferida para uma coluna de lavagem, na qual a mistura orgânica é tratada com uma solução de hidróxido de sódio, a fim de remover qualquer fenol ainda presente na mistura de AMS e cumeno na forma de fenóxido de sódio. A mistura de AMS e cumeno que tinha se livra- do do fenol é alimentada através do topo da coluna para uma etapa de hi- drogenação.

Na Patente U.S. Ne 4.262.150 (UOP), também, o mesmo circuito de colunas é usado como o descrito no documento de patente EP 0 032 255 (UOP). A diferença para o EP 0 032 255 é que para neutralizar o produto de divagem se utiliza uma coluna de extração, ao invés de uma ou mais combi- nações de misturadores e aparelhos de separação de fase. A Patente U.S. Ns 3.322.651 (concedida a UOP), descreve o uso de compostos de nitrogênio, em particular, aminas, para purificação de fenol obtido na divagem de CHP. Entretanto, as aminas adicionadas igualmente têm de ser removidas novamente dos produtos e são bastante onerosas. A Patente U.S. Ne 5.510.543 (GE) descreve um processo para processamento de produtos de divagem provenientes da divagem do CHP, em que o produto de divagem tem o pH ajustado para a faixa de 4,0-4,9 em um aparelho de neutralização, mediante adição de uma base, particularmen- te, uma solução de hidróxido de sódio. No aparelho de neutralização, o pro- duto de divagem é separado em uma fase aquosa e uma fase orgânica. A fase orgânica é transferida para uma coluna denominada de bandeja sepa- radora (splitter), na qual o produto de divagem é separado através de desti- lação em uma fração rica em acetona e uma fração rica em fenol. A fração rica em fenol é retirada na base da coluna e então alimentada a uma etapa de purificação de fenol, a qual pode consistir, por exemplo, em uma ou mais adicionais etapas de destilação. A fração rica em acetona é retirada no topo da coluna e alimentada a uma coluna de acetona, em cujo caso se adiciona uma base a essa fração, antes da mesma entrar na coluna, em uma quanti- dade tal que a fração tenha um pH de aproximadamente 9,0, de modo que os ácidos orgânicos que também estão presentes nessa fração sejam neu- tralizados. A mistura que surge na fase do fundo da coluna, a qual além de água contém hidrocarbonetos e sais de ácidos orgânicos, é transferida para um aparelho de separação de fase, onde essa mistura é separada em uma fase orgânica e uma fase aquosa. A fase orgânica pode ser tratada nova- mente para recuperação do cumeno.

Além disso, têm sido desenvolvidos processos nos quais as fra- ções individuais que surgem no processamento por destilação do produto de divagem são tratadas especificamente. Assim, a Patente U.S. Ns 5.487.816 (UOP) descreve um processo para separação de AMS de uma mistura que contém fenol, AMS e água e o que surge como produto secundário de uma coluna de acetona bruta. A coluna de acetona bruta, nesse caso, é operada de uma tal maneira que o cumeno é retirado do produto de divagem no topo da coluna de acetona bruta, junto com a acetona. A mistura contendo AMS e fenol é separada em uma coluna, de tal modo que na base da coluna o fenol é produzido de forma predominante, o qual pode ser alimentado para poste- rior processamento e no topo da coluna é retirada uma mistura de AMS, á- gua e pequenas quantidades de fenol, cuja mistura é condensada e tem o pH ajustado acima de 6,0 mediante adição de um reagente básico. Tal pro- cedimento obtém o fenol como principalmente presente na fase aquosa, en- quanto o AMS está presente em uma fase orgânica, na qual apenas peque- nas quantidades de fenol estão presentes como impurezas. As fases são separadas entre si através de um aparelho de separação de fases. A fase orgânica pode ser alimentada a uma etapa de hidrogenação, enquanto a fase aquosa pode ser alimentada de volta à coluna como refluxo.

Na Patente U.S. Ne 4.370.205 (UOP), a corrente tomada do fun- do da coluna de acetona bruta também contém ainda cumeno, ao contrário do processo descrito na Patente U.S. Ne 5.487.816 (UOP). Contra esse an- tecedente, é proposto um diferente circuito de colunas. Em particular, são usadas duas colunas operadas virtualmente sob as mesmas condições, nas quais o produto secundário produzido é predominantemente fenol, enquanto AMS e cumeno são predominantemente retirados pela cabeça. O fenol bruto retirado como produto secundário na primeira coluna é alimentado para ou- tras etapas de processamento e o fenol bruto retirado como produto secun- dário na segunda coluna é alimentado de volta à primeira coluna. O produto de cabeça da segunda coluna é tratado com uma solução de hidróxido de sódio em uma coluna de lavagem. O produto de cabeça dessa coluna, que compreende AMS e cumeno, pode ser alimentado para uma etapa de hidro- genação. O documento de patente GB 1.021.759 (Mitsui) descreve o pro- cessamento de uma mistura de produtos de divagem que foi obtida na diva- gem de CHP catalisada por ácido e a partir da qual o catalisador foi removi- do mediante neutralização e purificação por lavagem. Para ser possível ob- ter um fenol tendo um baixo teor de hidróxi-acetona, a separação é realizada mediante alimentação da mistura de produtos de divagem a uma coluna de destilação, em uma admissão lateral, com o fracionamento dessa mistura em uma etapa de separação para proporcionar uma fração de topo compre- endendo água, acetona, hidróxi-acetona e cumeno, e uma fração de base compreendendo fenol tendo um teor de hidróxi-acetona inferior a 100 ppm.

Dependendo da composição da mistura de produtos de divagem, o cumeno foi adicionado em uma tal quantidade que a proporção de cumeno para fenol na alimentação da coluna foi de pelo menos 0,28 parte em peso de cumeno para 1 parte em peso de fenol, uma vez que o processo é baseado na sepa- ração de uma mistura azeotrópica de hidróxi-acetona e cumeno de fenol. A hidróxi-acetona pode ser removida do fenol por esse processo. Entretanto, se obtém uma fração de topo que compreende não apenas água, cumeno e hidróxi-acetona, mas também acetona. Uma contaminação de fenol pode também estar presente na fração de topo. Estes produtos, igualmente, têm de ser separados entre si.

Na Patente U.S. Ne 4.251.325 (concedida a BP Chemicals), o processamento de uma fração que foi substancialmente liberada de subpro- dutos de baixo ponto de ebulição, água e acetona foi otimizado operando a coluna de cumeno de tal modo que uma mistura compreendendo cumeno, AMS e hidróxi-acetona é retirada no topo, com essa mistura, virtualmente, sendo completamente separada do fenol bruto remanescente no fundo e, assim, não tendo de ser removida de modo dispendioso durante o proces- samento do fenol. Esse processo proporciona fenol contendo menos de 30 ppm de hidróxi-acetona. Uma desvantagem desse processo é o fato de que a mistura de entrada tem de ser substancialmente isenta de água, o que faz com que uma fração de acetona compreendendo os subprodutos de baixo ponto de ebulição e também a maior parte de água presente na mistura de produtos de divagem tenha de ser separada da mistura de produtos de di- vagem na etapa de separação precedente. O processamento de tal fração de acetona por métodos do estado da técnica não é relativamente econômi- co, uma vez que um grande desembolso para equipamentos se faz necessá- rio. A Patente U.S. Ne 4.333.801 (UOP) descreve o processamento de uma fração que compreende AMS, cumeno, fenol, água e impurezas, por exemplo, hidróxi-acetona. Esse processo é principalmente concernente à remoção de uma fração de AMS/cumeno de uma fração total que apresenta uma concentração de fenol bastante baixa. Isto é alcançado mediante ope- ração da coluna de cumeno, de uma tal maneira que uma mistura de cume- no e AMS seja retirada da cabeça da coluna, cuja mistura é condensada e processada em um vaso de separação de fase. Qualquer porção de água possivelmente presente é separada e descartada. Uma porção da fase or- gânica é retornada ao topo da coluna como refluxo. Outra porção da fase orgânica é alimentada a um aparelho de lavagem, no qual os resíduos de fenol que poderíam interferir na etapa de hidrogenação são removidos da fase, de modo que essa fase possa ser alimentada à etapa de hidrogenação.

De uma corrente lateral tomada da coluna de cumeno, é retirada uma fração compreendendo AMS e cumeno e uma mistura azeotrópica de água e fenol, cuja fração é também condensada e transferida para um vaso de separação de fase. A fase aquosa que pode compreender fenol é alimentada para um estágio de processamento. A fase orgânica que compreende cumeno, AMS e o máximo de fenol que permanece na fase orgânica, conforme o equilíbrio de fase entre as fases orgânica e aquosa, é evaporada e retornada ao esta- do de vapor dentro da coluna de cumeno, acima da retirada da corrente late- ral. Uma fração de fenol bruto é retirada do fundo da coluna.

Um processo para retificação de fenol com recuperação de e- nergia foi descrito na Patente U.S. Ne 5.131.984. Entretanto, o fenol bruto alimentado tem de ser liberado de substanciais porções de acetona, cumeno e AMS mediante processo convencional, limitando, dessa forma, as possibi- lidades de recuperação global de energia.

Um processo similar é descrito na Patente U.S. Ne 5.122.234 (Allied), com a diferença de que a água é adicionalmente processada dentro da coluna e, no topo da coluna, é retirada uma mistura que compreende predominantemente água e fenol, cuja mistura é parcialmente condensada e retornada à coluna. A Patente U.S. Ne 4.340.447 descreve um processo e aparelho para obtenção de acetona pura a partir de um produto de reação de diva- gem de CHP.

Dos documentos de patentes DE 100 60 505 A1 e WO 02/46133 A1 e DE 100 60 503 A1 e WO 02/46132 A1, cujas descrições são aqui in- corporadas por meio dessas referências, é conhecido um processo para se- paração de fenol de uma mistura compreendendo pelo menos cumeno, fenol e hidróxi-acetona, em cujo processo, um fenol tendo um teor de hidróxi- acetona inferior a 30 ppm é separado da mistura com um consumo de ener- gia comparativamente baixo, com baixo desembolso em termos de equipa- mentos e na presença de água. Nessas descrições é indicado que uma mis- tura compreendendo pelo menos fenol, água, hidróxi-acetona e cumeno po- de ser processada por meio de uma única etapa de destilação fracionada, com subseqüente separação de fase, de modo a proporcionar um fenol ten- do um teor de hidróxi-acetona inferior a 30 ppm, em que essa etapa de desti- lação fracionada é capaz de ser realizada com um consumo mais baixo de energia e um menor desembolso em termos de equipamentos, do que relati- vamente aos processos convencionais. Igualmente é descrito que o inverso da ordem das etapas de processo também possibilita um fenol tendo um teor de hidróxi-acetona inferior a 30 ppm ser separado da mistura acima mencio- nada.

Assim, é proposto um processo para separação de fenol de uma mistura que compreende pelo menos hidróxi-acetona, cumeno, água e fenol, compreendendo o fracionamento da mistura por meio de pelo menos uma etapa de destilação fracionada e pelo menos uma etapa de separação de fase, de tal modo que é obtida pelo menos uma fração contendo fenol com um teor inferior a 300 ppm de hidróxi-acetona.

Além disso, é proposto um aparelho nos documentos de paten- tes DE 100 60 505 A1 e WO 02/46133 A1 para separação de fenol de uma mistura compreendendo pelo menos hidróxi-acetona, cumeno, água e fenol, cujo aparelho compreende pelo menos uma coluna de destilação que é di- mensionada de modo que pelo menos uma fração contendo cumeno e/ou α-metilestireno possa ser retirada do topo da coluna e uma fração contendo fenol, apresentando um teor de hidróxi-acetona inferior a 300 ppm, possa ser retirada na base da coluna e ainda pelo menos um aparelho de separação de fases para separação de fases orgânicas de fases aquosas. A vantagem do processo descrito é que a etapa de separação escolhida na etapa de destilação simplifica substancialmente o posterior pro- cessamento da mistura de produtos de divagem ou das frações individuais obtidas da mistura de produtos de divagem. Em particular, a remoção con- junta de hidróxi-acetona, AMS e cumeno da fração restante contendo fenol da mistura de produtos de divagem, simplifica substancialmente o proces- samento da fração contendo fenol, uma vez que as etapas realizadas pelos processos convencionais em que a hidróxi-acetona permanece na fração rica em fenol e é removida da mesma mediante reação da hidróxi-acetona com fenol, para formar compostos que apresentam ponto de ebulição mais alto que o fenol e que podem ser separados do fenol por destilação, se tor- nam desnecessárias.

Comparado aos processos anteriores convencionais, o processo proposto apresenta um balanço de energia significativamente mais favorável e também proporciona um rendimento total superior de fenol,baseado no teor de fenol da mistura de produtos de divagem. O aparelho proposto é significativamente simplificado, pelo fato de que o número de colunas de destilação requerido e também o número de aparelhos de separação neces- sários para reduzir os teores dos diversos subprodutos nas frações são re- duzidos.

Breve Descrição da Invenção Conquanto o processo e aparelho descritos nos documentos de patentes DE 100 60 505 A1 e WO 02/46133 proporcionem uma significativa inovação em relação aos processos e aparelhos conhecidos anteriormente, e melhoramento, de ambas eficiências bem como consumo de energia e ainda uma redução de investimento monetário para aquisição da maquinaria se comparado ao passado, o item de eficiência energética é ainda um desa- fio e existe uma contínua necessidade de redução de custos de produção, sem que seja afetada a qualidade dos produtos.

Portanto, constitui um objetivo da presente invenção melhorar ainda mais a eficiência de energia dos processos do estado da técnica, ao mesmo tempo em que se conservam os padrões de qualidade e rendimento total dos produtos finais desejados.

Estes e outros objetivos são alcançados mediante um processo para preparação de compostos fenólicos, compreendendo as etapas de: (i) oxidar um composto de alquilarila para produzir uma mistura reacional com- preendendo hidroperóxido de alquilarila e o composto de alquilarila não- reagido; (ii) submeter o produto da etapa (i) a uma reação de divagem, re- sultando em uma mistura de produtos de divagem, compreendendo pelo menos o composto fenólico, uma cetona, a correspondente hidróxi-cetona e o composto de alquilarila não-reagido; (iii) processamento da misturas de produtos de divagem da etapa (ii) através de destilação, que compreende separar a mistura de produtos de divagem em pelo menos três frações, em uma única etapa de destilação, mediante alimentação da mistura de produ- tos de divagem a uma coluna de destilação, remoção de uma primeira fra- ção compreendendo a cetona no topo da coluna de destilação, remoção de uma segunda fração compreendendo o composto fenólico na base da coluna de destilação e remoção de uma terceira fração compreendendo o composto de alquilarila não-reagido e a hidróxi-cetona como uma corrente lateral, pelo que a tomada da corrente lateral é situada acima da alimentação da mistura de produtos de divagem à coluna de destilação, caracterizado pelo fato de remover calor da coluna de destilação, em que a tomada de calor é situada acima da tomada da corrente lateral da terceira fração.

Com o processo da invenção, mesmo um processo altamente integrado, como, por exemplo, conhecido dos documentos de patentes DE 100 60 505 A1 e WO 02/46133 A1, pode ser significativamente aperfeiçoado com relação ao consumo de energia e investimento de capital monetário pa- ra a aquisição de equipamentos necessários. O processo da invenção pro- porciona um refluxo interno, melhorando, dessa forma, a proporção de reflu- xo, pelo que, a cabeça da coluna para remoção da primeira fração pode ser construída de tamanho muito menor e ainda, condensadores de tamanho muito menores são requeridos para a remoção da primeira fração da mistura de produtos de divagem.

Em uma modalidade mais preferida da invenção, o calor removi- do da coluna de destilação é usado para aquecer uma segunda coluna de destilação, para obtenção de cetona purificada a partir da primeira fração.

Em aplicações industriais típicas da invenção, nenhuma quantidade adicio- nal de energia de aquecimento, como, por exemplo, vapor, é necessária pa- ra aquecimento dos produtos residuais em uma segunda coluna de purifica- ção, economizando, assim, uma parte significativa de perda de energia do processo através do resfriamento, assim como, da energia para aquecimen- to dos produtos residuais de uma coluna de purificação, que seria, por outro lado, necessário.

Particularmente, se a transferência de calor da coluna de desti- lação para a segunda coluna de purificação for executada mediante arraste de vapores da tomada de calor, liberação dos vapores para um condensador localizado na base da segunda coluna e transferência da energia térmica para a base da segunda coluna pela condensação dos vapores no conden- sador com posterior retorno do líquido condensado à coluna de destilação, são otimizadas a economia de energia e a melhoria da proporção de refluxo interno da coluna de destilação. A transferência de calor pode ser facilmente controlada através do controle da quantidade de vapores arrastados da to- mada de calor. Essa disposição permite uma cabeça de coluna pequena e de peso leve, reduzindo custos de investimento e custos de manutenção, na medida em que nenhum trocador de calor se encontra localizado em locais de difícil acesso e, particularmente, permitindo um modelo de coluna de bai- xo custo e resistente para altas velocidades de vento.

Entretanto, poderá ser vantajoso se os produtos residuais da segunda coluna de purificação forem alimentados através de um trocador de calor localizado na tomada de calor da primeira coluna.

Uma aplicação preferida da invenção é um processo em que a mistura reacional de divagem é parte de uma mistura de produtos de diva- gem obtida da divagem catalisada com ácido de hidroperóxido de alquilarila. O processo da invenção é de importante valor econômico, onde o composto de alquilarila é cumeno, o composto fenólico é fenol, a cetona é acetona e a hidróxi-cetona é hidróxi-acetona.

Em uma modalidade adequada do processo da invenção, a mis- tura de produtos de divagem compreende ainda água.

Em uma modalidade industrial preferida do processo da inven- ção, a etapa de remoção de calor da coluna de destilação proporciona uma temperatura no topo da coluna inferior a 650, preferencialmente, em torno de 55 a 600, sob pressão padrão.

Em uma adicional modalidade preferida do processo da inven- ção, a mistura de produtos de divagem antes da alimentação à coluna de destilação é preaquecida a uma temperatura acima de 700, sob pressão padrão, preferencialmente, a uma temperatura acima de 1000, mais prefe- rencialmente, a uma temperatura entre 110 e 1800, sendo mais preferida uma temperatura de cerca de 1400 a 14613.

Os objetivos acima e outros objetivos são ainda alcançados me- diante um processo para separação de fenol de misturas de produtos de di- vagem, que compreende pelo menos acetona, cumeno, água e fenol, em pelo menos três frações em uma única etapa de destilação, através da ali- mentação da mistura de produtos de divagem a uma coluna de destilação, remoção de uma primeira fração que compreende acetona no topo da colu- na de destilação, remoção de uma segunda fração que compreende fenol substituído ou não-substituído na base da coluna de destilação, e remoção de uma terceira fração que compreende, opcionalmente, hidróxi-acetona e cumeno como uma corrente lateral, em que a tomada da corrente lateral é situada acima da alimentação da mistura de produtos de divagem à coluna de destilação, onde a mistura de produtos de divagem antes da alimentação à coluna de destilação é preaquecida a uma temperatura acima de 100Ό, sob pressão padrão, preferencialmente, a uma temperatura entre 110Ό e 180Ό, sendo mais preferida uma temperatura de cerca de 140Ό a 146^.

Sob essa temperatura, a mistura de produtos de divagem é pelo menos par- cialmente evaporada, introduzindo, assim, adicional energia térmica com a mistura de produtos dentro da coluna de destilação. O processo de separação da invenção proporciona reduzidas exigências de equipamentos, assim como, um aperfeiçoado desempenho de separação, quando comparado aos processos conhecidos na técnica.

Em uma modalidade mais preferida da invenção, a energia tér- mica para a etapa de preaquecimento é obtida do resfriamento do produto de divagem após pós-tratamento térmico do produto de divagem provenien- te da divagem de hidroperóxido de cumeno catalisada com ácido, antes da neutralização da mistura de produtos de divagem. O mencionado pós-tratamento térmico é descrito, por exemplo, nos documentos de patentes DE 100 21 482 A1 e EP 1 151 985 A1. Destes documentos do estado da técnica, os quais são aqui incorporados por meio destas referências, se conhece um processo para pós-tratamento térmico de produto de divagem proveniente da divagem de hidroperóxido de cumeno catalisada com ácido, geralmente conforme descrito acima. Na preparação de fenol a partir de cumeno pelo processo de Hock acima descrito, o cume- no é oxidado a hidroperóxido de cumeno (CHP) em uma primeira etapa rea- cional, conhecida como oxidação e o CHP é subseqüentemente concentrado para 65 a 90% em peso, em um procedimento de destilação a vácuo, co- nhecido como concentração. Em uma segunda etapa reacional, conhecida como divagem, o CHP é clivado em fenol e acetona mediante ação de um ácido, normalmente, ácido sulfúrico. Nessa etapa, o composto de dimetilfe- nil-carbinol (DMPC) formado na oxidação é parcialmente clivado, em uma reação de equilíbrio, em α-metilestireno (AMS) e água, enquanto uma parte adicional do DMPC reage com o CHP para formar o peróxido de dicumila (DCP): o restante permanece no produto de divagem. Após a neutralização do produto de divagem, essa mistura de produtos é normalmente processa- da através de destilação.

Durante a divagem, uma parte do AMS forma subprodutos de alto ponto de ebulição (dímeros, cumilfenóis) que são descarregados como um resíduo da destilação. O AMS ainda presente após a neutralização é hi- drogenado a cumeno durante a destilação e recirculado para a etapa de oxi- dação. O DMPC que não reagiu na divagem segue como um subproduto de alto ponto de ebulição para o resíduo e parte dele reage posteriormente nas colunas de fenol quente para formar o AMS, do qual componentes secundá- rios de alto ponto de ebulição, por sua vez, são formados. O DCP é estável sob temperaturas de divagem normais (50 a 70Ό). N as colunas de fenol quente, o DCP se decompõe termicamente para formar subprodutos. Por outro lado, na presença de ácido, o DCP pode ser clivado em fenol, acetona e AMS, em temperaturas acima de 80Ό. Portanto, é vantajoso reagir com- pletamente o DMPC residual e o DCP formado na divagem, imediatamente após a divagem, por meio de um aumento planejado na temperatura, na presença do ácido usado como catalisador na divagem. Dessa maneira, o DMPC é virtualmente convertido totalmente em AMS e o DCP é convertido completamente em fenol, acetona e também em AMS.

Tal pós-tratamento térmico do produto de divagem já foi descrito na Patente U.S. Ne 2.757.209, onde foram usadas temperaturas acima de 100Ό, especialmente de 110 a 120Ό. O objetivo des se pós-tratamento térmico foi completar a desidratação do DMPC para produzir o AMS. Ao con- trário, a Patente U.S. Ne 4.358.618 descreve um pós-tratamento térmico que apresenta como objetivo a completa conversão do DCP formado na diva- gem em fenol, acetona e AMS, usando temperaturas na faixa de 120 a 150Ό. A Patente U.S. Ne 5.254.751 descreve um pós-tratamento térmico com o mesmo objetivo que o descrito na Patente U.S. Ne 4.358.618, usando temperaturas variando de 80 a 110Ό. Finalmente, no documento de patente DE 197 55 026 A1, o pós-tratamento é realizado em uma temperatura vari- ando acima de 150Ό. Conseqüentemente, as faixas de temperatura ótima especificadas para o pós-tratamento térmico do produto de divagem prove- niente da produção de fenol diferem amplamente nas descrições menciona- das.

Na descrição da Patente U.S. Ne 5.463.136, é indicado que um efetivo resfriamento e, particularmente, um controle de temperatura é reque- rido para inibir a reação nas linhas de transporte, para evitar a formação de bolhas e vapor que poderíam cavitar a bomba de transporte, causando, por- tanto, uma falha geral do processo. Além disso, um efetivo resfriamento é necessário como uma primeira etapa para interromper a reação, antes da neutralização do produto reacional. A Patente U.S. Ne 2.663.735 propõe a remoção do calor de reação mediante evaporação da acetona e controle da temperatura através da alimentação de acetona ao reator, como uma alter- nativa para o uso de água de resfriamento.

Em todos estes processos previamente descritos, o produto de divagem é primeiramente aquecido por meio de vapor em trocadores de ca- lor para o pós-tratamento térmico e, após um suficiente tempo de reação, o produto é novamente resfriado por meio de água em trocadores de calor.

Dependendo da temperatura selecionada para o pós-tratamento térmico, este necessita de significativas quantidades de vapor e água de resfriamen- to. Os presentes inventores descobriram que o aumento de deposição de subprodutos de alto ponto de ebulição nos trocadores de calor (incrustações) do pós-tratamento térmico, geralmente ocorre acima de 100Ό, especialmen- te acima de 120Ό, sendo isto associado com uma drástica diminuição na transferência de calor. Particularmente, nos aparelhos de aquecimento do produto por meio de vapor, ocorre a formação de depósitos orgânicos sobre as superfícies quentes do trocador de calor, no lado do produto, de modo que esses aparelhos têm de ser limpos em intervalos relativamente curtos de algumas semanas. Essas incrustações aumentam mais ainda na medida em que as temperaturas aumentam.

Os documentos de patentes DE 100 21 482 A1 e EP 1 151 985 A1, propõem, portanto, um processo para pós-tratamento térmico de produto de divagem proveniente da divagem de hidroperóxido de cumeno, o qual mostra não apenas uma alta seletividade, como também baixos custos de energia e uma alta disponibilidade, devido à ausência de incrustações. Tal processo para pós-tratamento térmico de produto de divagem, proveniente da divagem de hidroperóxido de cumeno em fenol e acetona, catalisada com ácido, no qual o produto de divagem a ser tratado termicamente é a- quecido em um reator e no qual o calor de reação de pelo menos uma rea- ção exotérmica que ocorre nesse reator é utilizado para aquecimento do produto de divagem a ser tratado termicamente no reator, alcança uma alta seletividade do pós-tratamento combinado com uma redução dos custos de energia e um superior período de operação dos trocadores de calor devido à ausência de incrustações. O processo citado nos documentos de patentes DE 100 21 482 A1 e EP 1 151 985 A1 é proporcionado para o pós- tratamento térmico do produto de divagem, proveniente da divagem de hi- droperóxido de cumeno em fenol e acetona, catalisada com ácido, no qual o produto de divagem a ser tratado termicamente é aquecido em um reator e no qual o calor de reação de pelo menos uma reação exotérmica que ocorre nesse reator é utilizado para aquecimento do produto de divagem a ser tra- tado termicamente no reator.

Do mesmo modo, é proposto um reator para a preparação de fenol e acetona, mediante divagem de hidroperóxido de cumeno catalisada com ácido, o qual apresenta pelo menos duas regiões, das quais pelo me- nos uma região é dotada de um aparelho para remoção de calor e pelo me- nos uma adicional região apresenta características de fluxo tampão. O apa- relho descrito apresenta a vantagem de que a verdadeira divagem do CHP e o pós-tratamento térmico podem ser combinados em um reator, cuja descri- ção é aqui incorporada por meio dessa referência. O processo dos docu- mentos de patentes DE 100 21 482 A1 e EP 1 151 985 A1 apresenta a van- tagem de que, quando comparado a processos convencionais anteriores, uma quantidade significativamente menor de vapor é requerida para aque- cimento do produto de divagem a ser submetido a pós-tratamento térmico.

Se o calor de reação liberado no pós-tratamento térmico do produto de di- vagem for suficiente, o uso de vapor para aquecimento do produto de diva- gem pode ser omitido integralmente. Ao contrário dos processos ou outros aparelhos nos quais vapor ou outros adequados meios de transferência de calor são continuamente usados para aquecimento do produto de divagem, as incrustações ocorrem em uma proporção significativamente menor ou não ocorrem, quando do uso do processo da invenção para tratamento do produ- to de divagem.

Em uma modalidade preferida de um processo da invenção, a primeira fração compreende pelo menos 75% de uma cetona presente no produto de divagem, antes da etapa de destilação.

Em uma modalidade particularmente útil do processo da inven- ção, se obtém pelo menos uma fração contendo fenol, com um teor inferior a 300 ppm, preferencialmente, inferior a 30 ppm, de hidróxi-acetona.

Preferencialmente, uma adicional fração é obtida, compreen- dendo pelo menos hidróxi-acetona, cumeno e água, esta fração sendo sepa- rada em uma fase orgânica e uma fase aquosa. Preferencialmente, a fase orgânica e/ou fase aquosa são retornadas à coluna, pelo menos parcialmen- te.

Em uma modalidade útil do processo da invenção, a mistura de produtos de divagem compreende α-metilestireno e/ou a mistura de produ- tos de divagem apresenta uma concentração de fenol de 20 a 90% em pe- so.

Preferencialmente, no processo da invenção, a mistura de pro- dutos de divagem apresenta uma concentração de hidróxi-acetona de 300 ppm a 5% em peso. O processo da invenção pode ser usado para aperfeiçoamento de um processo de preparação de fenol, incluindo o processamento median- te destilação de misturas obtidas como parte de misturas de produtos de divagem, na divagem de hidroperóxido de cumeno (CHP) em acetona e fe- nol, com subseqüente processamento da mistura de produtos de divagem. O processo da invenção é preferencial mente usado para separação de fe- nóis de uma mistura, a qual compreende pelo menos acetona, cumeno, á- gua e fenol, sendo a mistura de produtos de divagem proveniente da diva- gem do CHP.

Os objetivos acima e outros mais são ainda alcançados através de um aparelho para separação de fenol de uma mistura que compreende pelo menos acetona, cumeno, água e fenol, compreendendo pelo menos uma coluna de destilação que é dimensionada de modo a que pelo menos uma fração contendo cumeno e/ou α-metilestireno possa ser retirada de uma tomada lateral da coluna, localizada acima de uma admissão lateral para alimentação da mistura de produtos de divagem e uma fração contendo fe- nol tendo um teor de hidróxi-acetona inferior a 300 ppm possa ser retirada na base da coluna e em uma tomada no topo da coluna para remoção de uma primeira fração contendo acetona, caracterizado em que a coluna de destilação compreende ainda um trocador de calor intermediário ou tomada lateral para condensação, localizado acima da tomada lateral e abaixo do topo da coluna. O aparelho da invenção requer desembolsos significativamente mais baixos para construção, quando comparado àqueles previamente pro- postos, na medida em que se requer uma cabeça de coluna muito menor e condensadores menos dispendiosos proporcionados para remoção da pri- meira fração da mistura com pelo menos um desempenho de separação si- milar. Na medida em que o trocador de calor intermediário melhora a propor- ção de refluxo interno da coluna, pode ser esperado, também, um aperfeiço- ado desempenho de separação.

Em uma modalidade útil, o aparelho da invenção compreende ainda pelo menos um aparelho de separação de fases, para separar as fa- ses orgânicas das fases aquosas.

Em uma modalidade preferida do aparelho da invenção, a colu- na possui pelo menos 20 bandejas. A base de um aparelho de acordo com a invenção pode ser ain- da simplificada com a presença de um pré-aquecedor, localizado a montante da admissão lateral, bem próximo da coluna, para preaquecer a mistura de produtos de divagem antes da entrada da mesma na coluna.

Em uma modalidade útil da invenção, o aparelho é caracterizado em que o pré-aquecedor está em conexão, através do fluido de transferência de calor, com um trocador de calor a jusante de uma saída do reator de pós- tratamento térmico. Essa modalidade permite o uso de água de resfriamento ou vapor gerado do resfriamento dos produtos de pós-tratamento para prea- quecimento da alimentação da coluna, economizando, dessa forma, a ne- cessidade de descarregamento do calor da água de resfriamento e a neces- sidade de energia térmica, que, por outro lado, seria fornecida para o cor- respondente aquecimento da alimentação da coluna.

Em uma modalidade mais preferida, a invenção é caracterizada em que um trocador de calor a jusante de uma saída do reator de pós-trata- mento térmico forma um pré-aquecedor, localizado a montante da admissão lateral da coluna. Assim, a mistura de produtos de divagem, após ser resfri- ada para neutralização e armazenamento intermediário para remoção de sais, é alimentada através do trocador de calor a jusante de uma saída de reator de pós-tratamento térmico e subseqüentemente na coluna de destila- ção. Dessa forma, a mistura de produtos de divagem neutralizada forma um meio de resfriamento para a mistura de produtos de divagem antes da neu- tralização, sendo preaquecida simultaneamente, aproximadamente à tempe- ratura associada com o pós-tratamento térmico do produto de divagem pro- veniente da divagem de hidroperóxido de cumeno catalisada com ácido.

Portanto, grandes quantidades de água de resfriamento e energia de aque- cimento podem ser economizadas, aperfeiçoando significativamente o custo benefício do uso de um aparelho de acordo com a invenção, em relação à- queles do estado da técnica. O processo e aparelho da invenção serão descritos abaixo por meio de exemplo para o processamento por destilação de uma mistura obti- da da divagem homogênea de CHP catalisada com ácido e subseqüente processamento da mistura de produtos de divagem, sem que o processo seja restrito a essa modalidade. Essa mistura é obtida como parte da mistura de produtos de divagem mediante separação de uma fração de acetona bru- ta da mistura de produtos de divagem. O processo da invenção para separação de fenol de uma mistu- ra que compreende pelo menos acetona, cumeno, água e/ou hidróxi-acetona e fenol, compreende o fracionamento da mistura por meio de pelo menos uma etapa de destilação fracionada e, opcionalmente, pelo menos uma eta- pa de separação de fases, de modo a que seja obtida pelo menos uma fra- ção contendo fenol, preferencialmente, contendo menos de 300 ppm de hi- dróxi-acetona. Essa fração contendo fenol é preferencial mente obtida medi- ante um processo no qual se realiza uma única etapa de destilação fracio- nada e, opcionalmente, uma única etapa de separação de fases.

Antes do fenol ser separado, a mistura, preferencialmente, apre- senta uma concentração de fenol de 20 a 90% em peso, em particular, pre- ferencialmente de 40 a 70% em peso. A mistura pode apresentar uma con- centração de hidróxi-acetona de 300 ppm a 5% em peso.

Além dos compostos mencionados, a mistura pode ainda com- preender compostos adicionais, tais como, α-metilestireno (AMS), cumeno, água, fenilbutenos, metilbenzofurano (MBF), dimetilfenil-carbinol (DMPC), cresóis, por exemplo, o-cresol, óxido de mesitila (MO), n-propilbenzeno, iso- propilfenol, compostos de carbonila, tais como, 3-metilciclopentenona, (me- til)-isobutil-cetonas ou 2-fenilpropionaldeído, sec-butilbenzeno, terc-butilben- zeno, metilbenzenos, por exemplo, dimetilbenzeno, acetofenona (AP), ceto- nas, ácidos ou aldeídos. O processo da invenção pode ser realizado em diferentes alter- nativas, mas, todas estas, compreendem pelo menos uma etapa de destila- ção.

Em uma modalidade do processo da invenção, a mistura é fra- cionada em pelo menos uma etapa de destilação fracionada, preferencial- mente, em apenas uma única etapa de destilação, de modo a que sejam obtidas uma primeira fração compreendendo acetona, uma segunda fração contendo fenol, preferencial mente com menos de 300 ppm de hidróxi- acetona e uma terceira fração compreendendo pelo menos hidróxi-acetona, cumeno e água, e a última fração seja separada em uma fase orgânica e uma fase aquosa, em uma etapa de separação de fases.

Nessa modalidade do processo da invenção, a mistura da qual o fenol deve ser separado, é primeiramente alimentada em um aparelho de destilação, preferencialmente, uma coluna de destilação. A coluna de desti- lação deve ser configurada de modo a ser possível fracionar a mistura para proporcionar pelo menos uma fração compreendendo acetona, uma fração contendo fenol e pelo menos uma fração adicional compreendendo pelo me- nos cumeno, água e hidróxi-acetona. A mistura é preferencialmente alimen- tada dentro da coluna em uma admissão lateral, preferencialmente, em uma posição na qual a coluna apresenta um potencial de separação de 25 a 85%, particularmente e preferencialmente de 40 a 60%. A coluna é operada de modo a que a fração contendo fenol possa ser retirada em uma forma líquida na base da coluna. A fração contendo fenol, a qual é separada na base da coluna e preferencialmente apresenta uma concentração de hidróxi-acetona inferior a 300 ppm, é preferencial mente passada como fenol bruto para pos- terior processamento. A temperatura na base da coluna é preferencialmente de 120 a 230Ό, particularmente e preferencialmente, de 180° C a 195Ό. A tempera- tura no topo da coluna é preferencialmente inferior a 65Ό, particularmente e preferencialmente, em torno de 55Ό a ΘΟΌ, sob pre ssão padrão. A tempe- ratura no topo da coluna é sempre selecionada de modo a que a temperatu- ra no topo seja inferior à temperatura na base. A pressão na coluna pode ser de 0,1 a 4 bar. A coluna de destilação, preferencialmente, opera sob pressão atmosférica. A temperatura desejada no topo da coluna é obtida mediante remoção de calor da coluna de destilação através do trocador de calor den- tro da coluna.

Na modalidade do processo da invenção, uma terceira fração compreendendo o composto de alquilarila (cumeno) não-reagido e a hidróxi- acetona é removida como corrente lateral, em que a tomada da corrente la- teral é situada acima da alimentação da mistura de produtos de divagem para a coluna de destilação e a tomada de calor é situada acima da tomada da corrente lateral da terceira fração. A tomada da corrente lateral é ade- quadamente localizada acima do ponto de alimentação para a mistura.

Alternativamente ou adicionalmente, a mistura de produtos de divagem antes de ser alimentada à coluna de destilação, é preaquecida a uma temperatura acima de 70Ό, sob pressão padrão, preferencialmente, a uma temperatura acima de 100Ό e mais ainda preferencialmente, a uma temperatura entre 110Ό e 180Ό, sendo mais preferi da uma temperatura de cerca de 140Ό a 146Ό, para reduzir a energia nece ssária para aquecimen- to dos produtos residuais na coluna.

Mais ainda preferido é que a energia térmica para a etapa de preaquecimento seja obtida do resfriamento do produto de divagem após tratamento pós-térmico do produto de divagem da divagem de hidroperóxi- do de cumeno catalisada com ácido. Tal produto precisa ser resfriado de cerca de 150Ό para aproximadamente 40^, para inib ir uma posterior in- controlável reação da mistura de produtos de divagem antes da neutraliza- ção.

Nas modalidades do processo da invenção, o fenol obtido da mistura de alimentação preferencial mente não contém apenas menos de 300 ppm de hidróxi-acetona, preferencialmente, contém menos de 30 ppm, mas também sendo exaurido de impurezas, tais como, fenilbutenos, metil- benzofurano (MBF), oxido de mesitila (MO), n-propilbenzeno, isopropilfenol, compostos de carbonila, tais como, 3-metilciclopentenona, (metil)-isobutil- cetonas ou 2-fenilpropionaldeído, sec-butilbenzeno, terc-butilbenzeno ou metilbenzenos, por exemplo, dimetilbenzeno. Essas impurezas são separa- das da mistura junto com o α-metilestireno (AMS), cumeno e água, através da tomada de corrente lateral da coluna de destilação.

As frações obtidas de acordo com a invenção podem ser pro- cessadas posteriormente por meio de métodos conhecidos na técnica ante- rior. O processo da invenção para separação de fenol de misturas de produtos de divagem compreendendo pelo menos hidróxi-acetona, cumeno, água e fenol é preferencial mente realizado em um aparelho de acordo com a invenção.

Esse aparelho para separação de fenol de uma mistura compre- endendo pelo menos acetona, cumeno, água e fenol, compreende pelo me- nos uma coluna de destilação que é dimensionada de modo a que pelo me- nos uma fração contendo cumeno e/ou α-metilestireno possa ser retirada de uma tomada lateral da coluna, localizada acima de uma admissão lateral para alimentação da mistura de produtos de divagem e uma fração conten- do fenol tendo um teor de hidróxi-acetona inferior a 300 ppm possa ser reti- rada na base da coluna e em uma tomada no topo da coluna para remoção de uma primeira fração contendo acetona, e a coluna de destilação compre- ende ainda um trocador de calor intermediário localizado acima da tomada lateral. Preferencialmente, o aparelho compreende ainda pelo menos um aparelho de separação de fases para separar as fases orgânicas das fases aquosas.

Preferencialmente, um pré-aquecedor está localizado a montan- te da admissão lateral, bem próximo da coluna, para preaquecer a mistura de produtos de divagem antes da entrada na coluna de destilação.

De acordo com a presente invenção, o pré-aquecedor está em conexão, através do fluido de transferência de calor, com um trocador de calor a jusante de uma saída do reator de pós-tratamento térmico. Essa mo- dalidade permite o uso de água de resfriamento ou vapor gerado do resfria- mento dos produtos de pós-tratamento para preaquecimento da alimentação da coluna, economizando, dessa forma, a necessidade de descarregamento do calor da água de resfriamento e a necessidade de energia térmica, que, por outro lado, seria fornecida para o correspondente aquecimento da ali- mentação da coluna.

Entretanto, em uma modalidade mais preferida da invenção, um trocador de calor a jusante de uma saída do reator de pós-tratamento térmi- co forma um pré-aquecedor, localizado a montante da admissão lateral da coluna. Assim, a mistura de produtos de divagem, após ser resfriada para neutralização e armazenamento intermediário para remoção de sais, é ali- mentada através do trocador de calor a jusante de uma saída de reator de pós-tratamento térmico e subseqüentemente na coluna de destilação. Dessa forma, a mistura de produtos de divagem neutralizada forma um meio de resfriamento para a mistura de produtos de divagem antes da neutralização, e sendo preaquecida simultaneamente, aproximadamente à temperatura associada com o pós-tratamento térmico do produto de divagem proveniente da divagem de hidroperóxido de cumeno catalisada com ácido. Portanto, grandes quantidades de água de resfriamento e energia de aquecimento podem ser economizadas, aperfeiçoando significativamente o custo benefí- cio do uso de um aparelho de acordo com a invenção, em relação àqueles da técnica anterior. A coluna de destilação preferencial mente apresenta pelo menos 20, mais preferencialmente, de 40 a 100 pratos ou bandejas teóricas. Em uma modalidade particularmente preferida do aparelho da invenção, o mes- mo apresenta uma tomada lateral na qual uma fração compreendendo pelo menos um ácido orgânico pode ser retirado, localizada entre o ponto de ali- mentação para a mistura e a base da coluna. O ácido orgânico presente na fração pode ser, por exemplo, ácido acético, ácido oxálico, ácido fórmico ou ácido butírico ou uma mistura compreendendo pelo menos um desses áci- dos.

Como aparelho de separação de fases, o aparelho da invenção preferencial mente apresenta pelo menos um decantador. O fenol pode ser obtido pelo processo da invenção. Este fenol, preferencialmente, apresenta um teor de hidróxi-acetona inferior a 300 ppm, particularmente e preferencialmente, inferior a 30 ppm. Uma mistura conten- do cumeno e/ou AMS tendo um reduzido teor de hidróxi-acetona pode tam- bém ser obtida por meio do processo da invenção. O processo e aparelho da invenção são mostrados por meio de exemplos nas figuras 1 a 6, sem que o processo ou aparelho sejam restritos a essas modalidades. - A figura 1 representa uma vista esquemática de uma primeira modalidade do processo e aparelho da invenção; - a figura 2 representa uma vista esquemática de outro aspecto de uma modalidade da invenção com relação ao pós-tratamento térmico; - a figura 3 representa uma vista esquemática de uma modalida- de da invenção usando um pré-aquecedor dedicado; - a figura 4 representa uma vista esquemática de uma modalida- de preferida da invenção; - a figura 5 representa uma vista esquemática de uma modalida- de alternativa da invenção; e - a figura 6 representa uma vista esquemática de uma modalida- de alternativa preferida com relação à modalidade mostrada na figura 3. A figura 1 mostra esquematicamente uma modalidade do pro- cesso e aparelho da invenção. O aparelho da invenção compreende uma coluna de destilação (1) que apresenta uma admissão lateral (2), através da qual a mistura de produtos de divagem pode ser alimentada para fins de separação do fenol. No topo (3) e na base (4) da coluna (1), a primeira fra- ção (A), compreendendo vapor de acetona e a segunda fração (B) compre- endendo fenol, respectivamente, podem ser retiradas. A coluna de destila- ção (1) do aparelho da invenção apresenta na base (4) da coluna um troca- dor de calor (5), por meio do qual uma apropriada energia térmica pode ser introduzida na coluna (1). A partir de uma tomada lateral (6), a qual é disposta acima da entrada (2), a terceira fração compreendendo pelo menos cumeno, hidróxi- acetona e água pode ser removida e preferencial mente passada através de um aparelho de separação de fases (7). Parte das fases orgânica e aquosa formadas nesse aparelho de separação de fases pode ser retornada à colu- na de destilação através das linhas (8). A parte restante (C) da fase orgâni- ca, que compreende pelo menos cumeno e/ou α-metilestireno, pode ser passada para posterior processamento. Parte da fase aquosa (D) pode i- gualmente ser retornada na forma líquida ou vapor para a coluna de destila- ção (1) através da linha (9). A parte restante da fase aquosa (D) pode ser passada através da linha (10) para utilização ou processamento. A coluna de destilação (1) possui ainda um trocador de calor intermediário (11) disposto dentro da coluna (1), acima da tomada da corrente lateral (6). O trocador de calor intermediário (11) reduz a temperatura no topo (3) da coluna (1) para, preferencialmente, menos de 65Ό, particularmente e preferencialmente, em torno de 55Ό a ΘΟΌ, sob pressão padrão, fazendo c om que uma parte dos vapores seja condensada, aperfeiçoando o refluxo interno. A temperatura no topo (3) da coluna (1) é sempre selecionada, de modo que a temperatura no topo (3) é inferior à temperatura na base (4). Os compostos de maior ponto de ebulição na coluna (1) são condensados mediante o trocador de calor intermediário (11) e, assim, a proporção de refluxo interno da coluna (1) é aumentada. Conseqüentemente, a separação da primeira fração (A) que compreende acetona, para remoção no topo (3) da coluna (1) é aperfeiçoada e a cabeça da coluna pode ser construída de tamanho menor, dessa forma, economizando investimento monetário. Mais ainda, um aparelho resfriador de refluxo (12) para a primeira fração (A), compreendendo a acetona remo- vida no topo (3) da coluna (1) pode ser selecionado de tamanho muito menor do que antes, economizando, assim, investimento e custos de operação, além de grandes quantidades de água de resfriamento. A primeira fração (A) compreendendo vapor de acetona removi- dos da coluna (1), é passada através da linha (18) para uma coluna de puri- ficação (13) para posterior purificação, de uma maneira conhecida, isto é, através de destilação. A acetona pura (E) pode ser removida de uma tomada lateral (14) da coluna (13). Uma corrente residual (F) é removida do fundo da coluna (13) para esvaziamento ou posterior processamento. A extremidade quente do trocador de calor intermediário (11) na coluna (1) é conectada através da linha (15) a um aparelho aquecedor do fundo (16) da coluna de purificação (13), para alimentar água de resfriamen- to proveniente do trocador de calor intermediário (11), a uma temperatura superior a cerca de 65Ό, para o aparelho aquecedor (16), para aquecimento dos produtos residuais na coluna (13). A água de resfriamento é retornada através da linha de retorno (17) para o trocador de calor intermediário (11), após passar pelo aparelho aquecedor (16). Em um processo industrial típico, a energia de resfriamento da cabeça no topo (3) da coluna (1) pode ser eco- nomizada em quantidade significativa e, ao mesmo tempo, a acetona bruta pode ser completamente destilada sem vapor, que, por outro lado, seria ne- cessário para aquecimento dos produtos residuais da coluna de purificação (13).

Entretanto, em uma modalidade preferida da invenção, conforme mostrado na figura 4, ao invés de integrar um trocador de calor intermediário (11) na coluna (1), os vapores são diretamente arrastados da coluna através da tomada de vapor lateral (31) e passados para o aparelho aquecedor do fundo (16) da coluna de purificação (13). No aparelho aquecedor (16), os vapores da tomada (31) são condensados, aquecendo, dessa forma, os pro- dutos residuais da coluna de purificação (13) de forma mais efetiva. O con- densado é depois retornado para a coluna de destilação e alimentado atra- vés da admissão lateral de retorno (32). Assim, o efeito de economia de e- nergia da presente invenção é melhor observado. Além disso, não há neces- sidade de se prover um trocador de calor grande na região superior da colu- na de destilação (1), podendo ser de aproximadamente 40 metros para uma coluna industrial, onde se torna difícil seu alcance para manutenção e limpe- za. Mais ainda, a parte superior da coluna (1) é significativamente simplifica- da e menor, dessa forma, menos dispendiosa, permitindo uma construção mais robusta para suportar altas velocidades de ventos.

Em uma modalidade alternativa mostrada na figura 5, o conden- sado do fundo da coluna de purificação (13) é alimentado através de uma opcional válvula de três vias (33) ou separador de corrente residual (F) para a extremidade fria do trocador de calor intermediário (11) e retornada para a coluna de purificação (13), após ser aquecida mediante remoção do calor do trocador de calor intermediário (11). A figura 2 mostra esquematicamente uma adicional modalidade do processo da invenção. Uma disposição de reator para um processo para pós-tratamento térmico do produto de divagem proveniente da divagem de hidroperóxido de cumeno, conforme conhecido dos documentos de patentes DE 100 21 482 A1 e EP 1 151 985 A1 é geralmente designado pela referên- cia numérica (20). Tal processo para pós-tratamento térmico do produto de divagem proveniente da divagem de hidroperóxido de cumeno em fenol e acetona catalisada com ácido, na qual o produto de divagem a ser tratado termicamente é aquecido em um reator e no qual o calor de reação de pelo menos uma reação exotérmica que ocorre nesse reator é utilizado para a- quecimento do produto de divagem a ser tratado termicamente no reator (21) , alcança uma alta seletividade de pós-tratamento, combinado ainda com uma diminuição dos custos de energia e um maior período de operação dos trocadores de calor (22) e (23) devido à ausência de incrustações. A mistura de produtos de divagem (G) deixa o reator (21) a uma temperatura de aproximadamente 150Ό e precisa ser resfriada para cerca de 40Ό, para inibir a reação antes da neutralização (não mostrado). Tipica- mente, um resfriamento de duas etapas é executado pelos trocadores de calor (22) e (23), onde o primeiro trocador de calor (22) proporciona uma significativa redução de temperatura para cerca de 57Ό e o segundo troca- dor de calor (23) para efetivamente controlar a temperatura da corrente de mistura de produtos de divagem (G) à temperatura de 40Ό.

Na técnica anterior, o calor do trocador de calor (22) foi descar- regado para o ambiente. De acordo com a invenção e conforme mostrado na figura 3, o trocador de calor é acoplado a um pré-aquecedor (24) a montante da admissão (2) da coluna (1), de modo que a água quente ou vapor do tro- cador de calor (22) passe através da linha (25) a uma temperatura de apro- ximadamente 148Ό para o pré-aquecedor (24). A água fria proveniente do pré-aquecedor (24) tendo uma temperatura de cerca de 57Ό é então direta ou indiretamente retornada através da linha (26) para o trocador de calor (22) . Assim, a mistura de produtos de divagem neutralizada (G') para ali- mentação dentro da coluna (1) através da admissão (2) é preaquecida a uma temperatura de cerca de 145Ό. Conseqüentemente, os produtos resi- duais da coluna (1) necessitam de uma quantidade de energia significativa- mente menor, introduzida pelo trocador de calor (5) para manter os produtos residuais a um nível de temperatura necessário para o processo de separa- ção.

Entretanto, é preferido usar diretamente a corrente de alimenta- ção (G') para a coluna de destilação (1), para resfriamento da corrente de mistura de produtos de divagem (G), quando esta sai do reator (21). A cor- rente de alimentação (G') possui após a neutralização e armazenamento em um tanque intermediário para remoção dos sais e que funciona como uma corrente de produção tampão, uma temperatura, tipicamente, em torno ou abaixo de cerca de 40Ό. A corrente de alimentação (G') é dirigida através da linha (26) para o trocador de calor (22) próximo à saída do reator (21), e sendo removida do trocador de calor a uma temperatura de cerca de 150Ό e alimentada à coluna de destilação (1) através da linha (25) para a admis- são lateral (2) da coluna de destilação (1). Essa modalidade proporciona a- inda uma aperfeiçoada eficiência de energia e do uso da energia térmica que pode ser obtida do pós-tratamento térmico no reator (21).

Em um processo industrial típico, a maior parte da energia de resfriamento necessária para resfriamento da mistura de produtos de diva- gem antes da neutralização pode ser economizada e, ao mesmo tempo, a corrente de alimentação (G') para a coluna de destilação (1) pode ser signi- ficativamente preaquecida sem a necessidade de vapor adicional, que, por outro lado, seria necessário para um adicional aquecimento dos produtos residuais da coluna (1).

Claims (22)

1. Processo para preparação de compostos fenólicos, caracteri- zado pelo fato de que compreende: (i) oxidação de um composto de alquilarila para produzir uma mistura reacional compreendendo hidroperóxido de alquilarila e o composto de alquilarila não-reagido; (ii) submissão do produto da etapa (i) a uma reação de di- vagem, resultando em uma mistura de produtos de divagem, compreenden- do pelo menos o composto fenólico, uma cetona, a correspondente hidróxi- cetona e o composto de alquilarila não-reagido; (iii) processamento das misturas de produtos de divagem da etapa (ii) através de destilação, que compreende separar a mistura de pro- dutos de divagem em pelo menos três frações, em uma única etapa de des- tilação, através de: - alimentação da mistura de produtos de divagem a uma coluna de destilação; - remoção de uma primeira fração compreendendo a cetona no topo da coluna de destilação; - remoção de uma segunda fração compreendendo o composto fenólico na base da coluna de destilação; e - remoção de uma terceira fração compreendendo o composto de alquilarila não-reagido e a hidróxi-cetona como uma corrente lateral, pelo que a tomada da corrente lateral é situada acima da alimentação da mistura de produtos de divagem à coluna de destilação,caracterizado pelo fato de remover calor da coluna de destilação, em que a tomada de calor é situada acima da tomada da corrente lateral da terceira fração.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o calor removido da coluna de destilação é usado para aqueci- mento de uma segunda coluna de destilação, para obtenção de cetona puri- ficada a partir da primeira fração.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a mistura de produtos de divagem é parte de uma mistura de produtos de divagem obtida de um procedimento de divagem de hidrope- róxido de alquilarila, catalisada com ácido.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o composto de alquilarila é cumeno, o composto fenólico é fenol, a cetona é acetona e a hidróxi-cetona é hidróxi- acetona.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a mistura de produtos de divagem com- preende ainda água.

6. Processo de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de remoção de calor da coluna de destilação pro- porciona uma temperatura no topo da coluna inferior a 65Ό, sob pressão padrão.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a mistura de produtos de divagem antes da alimentação à coluna de destilação é preaquecida a uma temperatura acima de 70Ό, sob pressão padrão.

8. Processo para separação de fenol de misturas de produtos de divagem, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos acetona, cumeno, água e fenol, em pelo menos três frações em uma única etapa de destilação, através de: - alimentação da mistura de produtos de divagem a uma coluna de destilação; - remoção de uma primeira fração que compreende acetona no topo da coluna de destilação; - remoção de uma segunda fração que compreende fenol substi- tuído ou não-substituído no fundo da coluna de destilação; e - remoção de uma terceira fração que compreende, opcional- mente, hidróxi-acetona e cumeno como uma corrente lateral, em que a to- mada da corrente lateral é situada acima da alimentação da mistura de pro- dutos de divagem à coluna de destilação, em que a mistura de produtos de divagem antes da alimentação à coluna de destilação é preaquecida até uma temperatura, sob pressão padrão, entre 110Ό e 180Ό.

9. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a energia térmica para a etapa de preaquecimento é obtida do resfriamento do produto de divagem após pós-tratamento térmico do produ- to de divagem proveniente da divagem de hidroperóxido de cumeno catali- sada com ácido, antes da neutralização da mistura de produtos de divagem.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a primeira fração compreende pelo me- nos 75% da cetona presente no produto de divagem, antes da etapa de des- tilação.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que se obtém pelo menos uma fração con- tendo fenol, contendo menos de 300 ppm de hidróxi-acetona.

12. Processo de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracteri- zado pelo fato de que se obtém uma fração adicional compreendendo pelo menos hidróxi-acetona, cumeno e água, esta fração sendo separada em uma fase orgânica e uma fase aquosa.

13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as fases orgânica e/ou aquosa são retornadas para a colu- na, pelo menos parcialmente.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a mistura de produtos de divagem com- preende a-metilestireno.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a mistura de produtos de divagem a- presenta uma concentração de fenol de 20 a 90% em peso.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que a mistura de produtos de divagem a- presenta uma concentração de hidróxi-acetona de 300 ppm a 5% em peso.

17. Aparelho para separação de fenol de uma mistura, que com- preende pelo menos acetona, cumeno, água e fenol, obteníveis a partir do processo, como definido na reivindicação 1, o dito aparelho sendo caracteri- zado pelo fato de compreender pelo menos uma coluna de destilação que é dimensionada de modo a que pelo menos uma fração contendo cumeno e/ou α-metilestireno possa ser retirada de uma tomada lateral da coluna, localizada acima de uma admissão lateral para alimentação da mistura de produtos de divagem e uma fração contendo fenol tendo um teor de hidróxi- acetona inferior a 300 ppm possa ser retirada na base da coluna e em uma tomada no topo da coluna para remoção de uma primeira fração compreen- dendo acetona, em que a coluna de destilação compreende ainda um troca- dor de calor intermediário, localizado acima da tomada lateral e abaixo do topo da coluna.

18. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um aparelho de separação de fases para separar fases orgânicas de fases aquosas.

19. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a coluna apresenta pelo menos 20 bandejas.

20. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um pré-aquecedor, localizado a montante da admissão lateral, bem próximo da coluna, para preaquecer a mistura de produtos de divagem antes da entrada da mesma na coluna.

21. Aparelho de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o pré-aquecedor está em conexão, através do fluido de transferência de calor, com um trocador de calor a jusante de uma saída do reator de pós-tratamento térmico.

22. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que um trocador de calor a jusante de uma saída de reator de pós-tratamento térmico forma um pré-aquecedor localiza- do a montante da admissão lateral da coluna.