ES2206375T3 - Procedimiento para la disociacion de hidroperoxidos de alquilarilo. - Google Patents
Procedimiento para la disociacion de hidroperoxidos de alquilarilo.Info
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Abstract
Procedimiento para la disociación catalizada por ácidos de hidroperóxidos de alquilarilo, en el que se origina una mezcla de un concentrado que presenta al menos un hidroperóxido de alquilarilo a disociar y un producto de disociación, el cual se obtiene de la disociación de un hidroperóxido de alquilarilo, se separa esta mezcla en al menos dos partes fraccionarias y los hidroperóxidos de alquilarilo de estas partes fraccionarias se disocian en paralelo a distintas temperaturas.
Description
Procedimiento para la disociación de
hidroperóxidos de alquilarilo.
La invención se refiere a un procedimiento
mejorado para la disociación de hidroperóxidos de alquilarilo,
especialmente para la disociación catalizada por ácidos de
hidroperóxido de cumeno (HPC) en fenol y acetona.
El procedimiento de la disociación catalizada por
ácidos de hidroperóxido de cumeno en fenol y acetona es de especial
importancia industrial desde hace mucho tiempo. En la producción de
fenol a partir de cumeno según el procedimiento Hock, en una primera
etapa de reacción, la llamada oxidación, el cumeno se oxida a
hidroperóxido de cumeno (HPC) y el HPC se concentra a continuación
en una destilación a vacío, la llamada concentración, hasta el 65 a
90% en peso. En una segunda etapa de reacción, la llamada
disociación, el HPC se disocia en fenol y acetona por la acción de
un ácido, la mayoría de las veces ácido sulfúrico. En este caso, el
dimetilfenilcarbinol (DMFC) ya formado en la oxidación se disocia
parcialmente en \alpha-metilestireno y agua en una
reacción de equilibrio, otra fracción del DMFC reacciona con HPC a
peróxido de dicumilo (PDC), permaneciendo el resto en el llamado
producto de disociación. Después de la neutralización del producto
de disociación, se procesa esta mezcla de productos, generalmente
mediante destilación.
Una fracción del AMS o del DMFC forma en la
disociación productos de alto punto de ebullición (dímeros,
cumilfenoles, bisfenoles) que quedan excluidos como residuo en la
destilación. El AMS aún presente después de la neutralización se
hidrogena a cumeno en la destilación y se recicla a la oxidación. El
DMFC no transformado en la disociación llega al residuo en forma de
productos de alto punto de ebullición, se sigue transformando en
parte en las columnas de fenol caliente a AMS del que, a su vez, se
originan subproductos de alto punto de ebullición. El PDC es estable
a las temperaturas habituales de disociación (50 a 70ºC). Se
descompone térmicamente en las columnas de fenol caliente,
formándose en parte o-cresoles según nuestra
experiencia. Bajo la influencia de ácidos, por el contrario, el PDC
se puede disociar, a temperaturas por encima de 80ºC, en fenol,
acetona y AMS. Es muy natural, por lo tanto, que inmediatamente
después de la disociación se transformen completamente el DMFC
residual y el PDC formado en la disociación, a saber: mediante
aumento selectivo de la temperatura bajo la influencia del ácido
empleado como catalizador en la disociación. Mediante esto, el DMFC
se transforma fundamentalmente en AMS y el PDC casi completamente en
fenol, acetona y asimismo AMS.
Un tratamiento térmico posterior de este tipo del
producto de disociación se describió ya en el documento US 2 757
209, habiéndose empleado temperaturas de más de 100ºC, especialmente
de 110 a 120ºC. La finalidad de este tratamiento térmico posterior
era la deshidratación completa del DMFC a AMS. En el documento US 4
358 618 se describe, por el contrario, un tratamiento térmico
posterior que tiene como finalidad transformar completamente el PDC
formado en la disociación en fenol, acetona y AMS, empleándose
temperaturas de 120 y 150ºC. En el documento US 5 254 751 se
describe un tratamiento térmico posterior con la misma finalidad que
en el documento US 4 358 618, empleándose aquí temperaturas de 80 a
110ºC. Finalmente, en el documento DE 197 55 026 A1 se lleva a cabo
el tratamiento posterior en un intervalo de temperatura de más de
150ºC. Conforme a ello, en las descripciones hasta la fecha existen
drásticas diferencias en lo referente al intervalo de temperaturas
óptimo para el tratamiento térmico posterior del producto de
disociación en la producción de fenol.
En todos estos procedimientos descritos hasta la
fecha, para el tratamiento térmico posterior, el producto de
disociación se calienta primero con vapor en cambiadores de calor y
después de un tiempo de reacción suficiente se vuelve a enfriar con
agua en cambiadores de calor. Según la temperatura elegida para el
tratamiento térmico posterior, surgen consumos específicos de vapor
de aproximadamente 0,2 toneladas de vapor por tonelada de fenol. Se
comprobó que, en general, para temperaturas de más de 100ºC, sobre
todo a temperaturas de más de 120ºC, se presenta una deposición
acrecentada de subproductos de alto punto de ebullición en los
cambiadores de calor (incrustaciones) del tratamiento térmico
posterior, unido con un drástico retroceso de la transferencia de
calor. Especialmente en los aparatos para la calefacción del
producto con vapor, en las superficies de transmisión de calor
calientes se llega a la formación de depósitos orgánicos por la cara
del producto, de modo que estos aparatos se tienen que limpiar a
intervalos de tiempo relativamente cortos de unas pocas semanas. Con
temperaturas crecientes siguen creciendo estas incrustaciones.
Mediante el empleo de un recuperador para la
calefacción del producto de disociación, en el que el producto de
disociación que ingresa al tratamiento térmico posterior se
precalienta con el producto de disociación que sale del tratamiento
térmico posterior, se puede disminuir el consumo de vapor. Mediante
este uso, como se describe en el documento US 6 057 483, no se
impide que se presente el problema de la formación de
incrustaciones.
En el documento DE 100 21 482 se ha propuesto por
primera vez una solución para esta problemática. Este procedimiento
para el tratamiento térmico posterior del producto de disociación de
la disociación catalizada por ácidos de hidroperóxido de cumeno en
fenol y acetona, en el que el producto de disociación a tratar
térmicamente se calienta en un reactor, se distingue porque para el
calentamiento en el reactor del producto de disociación a tratar
térmicamente se emplea el calor de reacción de al menos una reacción
exotérmica que transcurre en este reactor. De este modo se consigue
una alta selectividad del tratamiento posterior con la simultánea
rebaja de los costes energéticos así como un tiempo en
funcionamiento del cambiador de calor más alto al evitarse las
incrustaciones.
En este procedimiento en el que habitualmente se
usa el calor de reacción que se libera en la disociación de HPC, es
desventajoso el hecho de que para el ajuste de altos contenidos
residuales de HPC a la salida de la disociación, y con ello en la
corriente circulante, son necesarias altas corrientes circulantes
para poder diluir con ello suficientemente el concentrado que se
presenta en la disociación. Una segunda alimentación de concentrado
de HPC es ciertamente ventajosa ante este trasfondo pero requiere
los dispositivos de tecnología de seguridad conocidos por el
especialista en la materia y, con ello, es muy costosa.
Con esto, se establece el cometido de poner a
punto un procedimiento sencillo para la disociación de hidroperóxido
de cumeno en el que se pueda renunciar al propio tratamiento térmico
posterior del producto de disociación de la disociación catalizada
por ácidos de hidroperóxido de cumeno en fenol y acetona para
conseguir una alta seguridad, pequeños costes de implementación así
como una alta disponibilidad mediante la evitación de las
incrustaciones.
Sorprendentemente se encontró que mediante un
procedimiento para la disociación de hidroperóxidos de alquilarilo,
en el que se prepara una mezcla de un concentrado que presenta al
menos un hidroperóxido de alquilarilo a disociar y un producto de
disociación, el cual se obtiene de la disociación de un
hidroperóxido de alquilarilo, se separa esta mezcla en al menos dos
partes fraccionarias y los hidroperóxidos de alquilarilo de estas
partes fraccionarias se disocian en paralelo a distintas
temperaturas, se consiguen tanto una alta selectividad de la
disociación con rebaja simultánea de los costes energéticos y un
tiempo en funcionamiento del cambiador de calor más alto mediante la
evitación de las incrustaciones como también una mayor seguridad que
en los procedimientos corrientes.
El objeto de la presente invención es, por lo
tanto, un procedimiento conforme a la reivindicación 1 para la
disociación catalizada por ácidos de hidroperóxidos de alquilarilo,
en donde se prepara una mezcla de un concentrado que presenta al
menos un hidroperóxido de alquilarilo a disociar y un producto de
disociación, el cual se obtiene de la disociación de un
hidroperóxido de alquilarilo, se separa esta mezcla en al menos dos
partes fraccionarias y los hidroperóxidos de alquilarilo de estas
partes fraccionarias se disocian en paralelo a distintas
temperaturas.
El procedimiento conforme a la invención tiene la
ventaja de que, al contrario que los procedimientos corrientes, el
tratamiento térmico posterior está integrado en la disociación. De
este modo se precisa esencialmente menos vapor para el calentamiento
del producto de disociación a someter a tratamiento térmico
posterior. Para una cuantía suficientemente grande de calor de
reacción que se libera en la disociación a temperatura más alta se
puede renunciar completamente al empleo de vapor para el
calentamiento del producto de disociación. Al contrario que
procedimientos o bien dispositivos en los que se emplean en continuo
vapor u otro portador de calor adecuado para el calentamiento del
producto de disociación, con el empleo del procedimiento conforme a
la invención para el tratamiento del producto de disociación el
efecto de las incrustaciones se presenta en magnitud
considerablemente más reducida o bien no se presenta. Al contrario
de procedimientos en los que se añade hidroperóxido de alquilarilo
adicional al producto de disociación antes de un tratamiento térmico
posterior, el procedimiento conforme a la invención no precisa
ningún sitio de alimentación adicional con los dispositivos de
seguridad conocidos por el especialista en la materia.
El procedimiento conforme a la invención es
adecuado para la disociación catalizada por ácidos de uno o varios
hidroperóxidos de alquilarilo (HPAA) como, p. ej., hidroperóxido de
\alpha-metilbencilo, hidroperóxido de
\alpha-metil-p-metilbencilo,
hidroperóxido de \alpha,\alpha-dimetilbencilo,
también conocido como hidroperóxido de isopropilbencilo o
hidroperóxido de cumeno (HPC), hidroperóxido de
\alpha,\alpha-metiletilbencilo, también conocido
como hidroperóxido s-butil-benceno,
hidroperóxido de
\alpha,\alpha-dimetil-p-metilbencilo,
hidroperóxido de
\alpha,\alpha-dimetil-p-etilbencilo,
hidroperóxido de
\alpha-metil-\alpha-fenilbencilo.
El procedimiento conforme a la invención es especialmente adecuado
para la disociación catalizada por ácidos de mezclas de
hidroperóxidos de alquilarilo que presentan al menos hidroperóxido
de cumeno (HPC). Con muy especial preferencia, el procedimiento
conforme a la invención es adecuado para la disociación de HPC.
A continuación se describe de forma ejemplificada
el procedimiento conforme a la invención en virtud de la disociación
catalizada por ácidos de HPC en fenol y acetona sin que el
procedimiento conforme a la invención deba limitarse a este tipo de
realización.
El procedimiento conforme a la invención para la
disociación de hidroperóxidos de alquilarilo se distingue porque una
mezcla de un concentrado que presenta al menos un hidroperóxido de
alquilarilo a disociar y un producto de disociación, el cual se
obtiene de la disociación de al menos un hidroperóxido de
alquilarilo, se separa esta mezcla en al menos dos partes
fraccionarias y los hidroperóxidos de alquilarilo de estas partes
fraccionarias de la mezcla se disocian en paralelo a distintas
temperaturas.
Las al menos dos partes fraccionarias de la
mezcla se tratan preferiblemente de tal modo que una parte
fraccionaria se trata a una temperatura de 45 a 99ºC,
preferiblemente de 45 a 90ºC, para la disociación de los
hidroperóxidos de alquilarilo y otra parte fraccionaria se calienta
a temperaturas de más de 100ºC para la disociación de los
hidroperóxidos de alquilarilo. En la parte fraccionaria que se
calienta a temperaturas de más de 100ºC tiene lugar una disociación
de hidroperóxidos de alquilarilo con tratamiento térmico posterior
integrado. En lo sucesivo, la disociación de los hidroperóxidos de
alquilarilo en la parte fraccionaria con una temperatura de 45 a
99ºC, preferiblemente de 45 a 90ºC, se designa como disociación a
baja temperatura y la disociación de los hidroperóxidos de
alquilarilo en una parte fraccionaria de la mezcla a temperaturas de
más de 100ºC como disociación a alta temperatura.
Mediante el tratamiento de una parte fraccionaria
a una temperatura de más de 100ºC, es decir mediante la disociación
a alta temperatura, los subproductos que se han originado en una
disociación de hidroperóxidos de alquilarilo o en una etapa previa
del proceso completo como, p. ej. en la oxidación, se transforman en
productos útiles. En el caso de la producción de fenol y acetona
según el procedimiento Hock se originan, p. ej., en la oxidación
dimetilfenilcarbinol (DMFC) y durante el proceso de disociación, a
partir de DMFC e hidroperóxido de cumeno (HPC), peróxido de dicumilo
(PDC). El procedimiento conforme a la invención tiene la finalidad
de disminuir la fracción de dimetilfenilcarbinol (DMFC) y peróxido
de dicumilo (PDC) en el producto de disociación, la cual se presenta
en la disociación de (HPC) puesto que estos compuestos, en el
procesamiento posterior del producto de disociación, en el cual se
llevan a cabo habitualmente varias etapas de destilación para la
separación de sustancias, siguen reaccionando con otros compuestos o
con ellos mismos a compuestos alquitranosos de alto punto de
ebullición. Estos compuestos de alto punto de ebullición pueden
tener una acción perturbadora en las posteriores etapas de proceso
para la purificación del producto de disociación. Por la formación
de los productos de alto punto de ebullición disminuye claramente,
además, el rendimiento en el proceso completo de síntesis de Hock
del fenol.
A través de la aplicación del procedimiento
conforme a la invención a la disociación de HPC, mediante el
tratamiento a una temperatura de más de 100ºC, el DMFC contenido en
la mezcla a disociar se disocia en
\alpha-metilestireno (AMS) y agua y el PDC
asimismo presente en fenol, AMS y acetona. El AMS originado en estas
reacciones se puede separar del producto de disociación en el
posterior procesamiento de éste e hidrogenarse a cumeno, el cual se
puede reciclar como sustancia de partida al proceso completo de
producción de fenol. De este modo se disminuyen las pérdidas de
rendimiento por la formación de subproductos.
Como ya se ha descrito, al menos una parte
fraccionaria separada de la mezcla se trata a una temperatura de 45
a 99ºC, preferiblemente a una temperatura de 45 a 90ºC y con muy
especial preferencia a una temperatura de 45 a 75ºC, para la
disociación de al menos un hidroperóxido de alquilarilo. Esta
disociación a baja temperatura se puede llevar a cabo en uno o
varios reactores de disociación que presentan una evacuación de
calor suficientemente grande. Para el ajuste de la temperatura puede
ser ventajoso emplear como reactor de disociación, p. ej. un
cambiador de calor de haz de tubos. Pero se puede emplear también
cualquier otro aparato de reacción que sea adecuado para evacuar el
calor de reacción que se libera en la disociación a baja
temperatura. Preferiblemente, la disociación a baja temperatura se
efectúa en al menos dos reactores de disociación, con muy especial
preferencia en al menos tres reactores de disociación. Los reactores
de disociación pueden estar conectados en paralelo o en serie.
Preferiblemente, los reactores de disociación están conectados en
serie y presentan al menos un dispositivo para la evacuación de
energía calorífica.
Si para el tratamiento de la parte fraccionaria
de la mezcla a una temperatura de 45 a 99ºC se emplea más de un
reactor de disociación, puede ser ventajoso que al menos dos de los
reactores de disociación presenten una diferencia de temperaturas de
0 a 10ºC, preferiblemente de 2 a 7ºC. Preferiblemente, la
temperatura en al menos uno de los reactores de disociación es de 45
a 75ºC, ajustándose la temperatura en al menos otro reactor de
disociación, preferiblemente, de tal modo que sea aproximadamente 1
a 10ºC, preferiblemente aproximadamente 2 a 5ºC, más alta que en el
primer reactor y, de estar presente, la temperatura en otro reactor
de disociación sea de 45 a 75ºC.
Puede ser ventajoso emplear una parte o la
cantidad total del producto de disociación a baja temperatura
obtenido en la disociación a baja temperatura para la producción de
la mezcla de producto de disociación y concentrado que presenta
hidroperóxido de alquilarilo. Preferiblemente se emplea la cantidad
total de producto de disociación a baja temperatura para la
producción de la mezcla.
Como se ha descrito anteriormente, al menos otra
parte fraccionaria de la mezcla se trata a una temperatura de más de
100ºC. Preferiblemente, esta parte fraccionaria se trata a una
temperatura de más de 115ºC, con especial preferencia de más de
130ºC y con muy especial preferencia de más de 150ºC.
Preferiblemente, para esta disociación a alta temperatura la parte
fraccionaria de la mezcla se calienta a una temperatura de más de
100ºC en un reactor de disociación mediante una reacción exotérmica
que transcurre en este reactor de disociación. Se pueden emplear
diversas reacciones exotérmicas para el calentamiento de la parte
fraccionaria. Preferiblemente, al menos una de las reacciones
exotérmicas que transcurren en el reactor de disociación es la
disociación de un hidroperóxido de alquilarilo. Si en el concentrado
empleado para la producción de la mezcla se trata de un concentrado
el cual se obtiene en la síntesis de fenol de Hock, al menos una de
las reacciones exotérmicas es la disociación de hidroperóxido de
cumeno.
Para el caso de la disociación de HPC se encontró
que a temperaturas de más de 100ºC, incluso para conversión
incompleta en PDC, la conversión de DMFP en AMS y agua
correspondiente al equilibrio termodinámico se ha efectuado ya en su
mayor parte. Por lo tanto, para el ajuste de las condiciones óptimas
en el modo de proceder por encima de 100ºC se debe ensayar solamente
el contenido residual de PDC después del tratamiento térmico de la
parte fraccionaria de la mezcla. Preferiblemente, el contenido
residual de PDC en la parte fraccionaria de la mezcla tratada
térmicamente conforme a la invención a una temperatura de más de
100ºC es de 0,001 a 1% en peso, preferiblemente de 0,01 a 0,1% en
peso. Valores más altos conducen a un empeoramiento de la
selectividad del proceso total justamente por estas pérdidas de PDC
que, además, pueden conducir a contenidos más altos de
o-cresol en el fenol purificado; valores bajos,
inferiores a 0,01% en peso pueden conducir a una formación demasiado
alta de subproductos de alto punto de ebullición a partir de AMS o
DMFC durante el tratamiento de la parte fraccionaria de la mezcla a
una temperatura de más de 100ºC. Habitualmente, el contenido
residual de PDC se determina analíticamente. Por las razones
mencionadas, en la disociación a alta temperatura la parte
fraccionaria de la mezcla a tratar térmicamente se calienta a una
temperatura de más de 100ºC, preferiblemente de más de 115ºC, con
especial preferencia a una temperatura de más de 130ºC y con muy
especial preferencia a una temperatura de más de 150ºC.
Para la disociación a alta temperatura de los
hidroperóxidos de alquilarilo en la parte fraccionaria de la mezcla
se traslada ésta a un reactor, preferiblemente a un reactor que
presenta las características de un reactor de tubos y se calienta a
más de 100ºC. Conforme a la invención, el calentamiento o bien
calefacción de esta parte fraccionaria se efectúa haciendo uso del
calor de reacción que se origina en el transcurso de al menos una
reacción exotérmica en la parte fraccionaria. Conforme a la
invención, una de las reacciones exotérmicas es la disociación
catalizada por ácidos de HPC. Puesto que el calentamiento de la
parte fraccionaria de la mezcla se efectúa directamente haciendo uso
del calor de reacción de al menos una reacción exotérmica, se puede
renunciar completamente a una transmisión de calor indirecta
mediante cambiadores de calor para el calentamiento de la parte
fraccionaria de la mezcla.
También mediante la disociación de PDC a través
de HPC y DMFC en fenol, acetona y AMS, puesto que se trata asimismo
de reacciones exotérmicas, se libera asimismo calor de reacción que
corresponde a un aumento de temperatura definido en la parte
fraccionaria de la mezcla. Esta diferencia de temperatura se sitúa
generalmente, según el contenido inicial de PDC, entre 10 y 20ºC.
Las concentraciones típicas de PDC se sitúan en el intervalo del 2
al 8% en peso. Sin embargo, el procedimiento conforme a la invención
no debe estar limitado a las concentraciones indicadas de PDC.
La cantidad de calor liberada mediante estas
reacciones exotérmicas mencionadas anteriormente se debe tener en
cuenta para el cálculo de la concentración inicial de HPC que se
precisa en la parte fraccionaria de la mezcla que se debe calentar a
una temperatura de más de 100ºC.
Para la consecución de las deseadas temperaturas
de más de 100ºC, preferiblemente de más de 115ºC, con especial
preferencia de más de 130ºC y con muy especial preferencia de más de
150ºC, la parte fraccionaria de la mezcla a tratar térmicamente
presenta antes del tratamiento térmico, preferiblemente, una
concentración de hidroperóxido de cumeno de 2 a 25% en peso.
Preferiblemente, la parte fraccionaria de la mezcla presenta una
concentración de HPC de 5 a 20% en peso, con muy especial
preferencia de 10 a 15% en peso. La concentración de HPC necesaria
en la parte fraccionaria depende de la temperatura inicial de la
parte fraccionaria de la mezcla y de la concentración de partida de
PDC. Para el cálculo de la concentración necesaria de HPC se puede
invocar la fórmula empírica de que la disociación de una solución de
HPC del 1% en peso libera aproximadamente la cantidad de calor que
es necesaria para el aumento de temperatura de la solución de
aproximadamente 6,8 a 7,0ºC. Una solución de HPC del 6% calentaría
entonces, mediante disociación de todo el HPC, en aproximadamente
40,8 a 42ºC. La fórmula empírica es válida para las soluciones
habitualmente empleadas para la disociación de HPC. Estas presentan
habitualmente al menos cumeno, fenol y acetona, pero sólo pequeñas
cantidades de agua (de 0 a 15% en peso). Debido a la alta capacidad
térmica del agua, la disociación de HPC en una solución o bien
dispersión que presente 99% en peso de agua y 1% en peso de HPC
solamente elevaría la temperatura de esta solución en
aproximadamente 3,5ºC. Por eso, para partes fraccionarias que
presenten una fracción de agua más alta de la habitual, se debe
determinar de nuevo el factor de calefacción. La determinación se
puede efectuar de un modo conocido por el especialista en la materia
en sencillos ensayos previos.
Según la fórmula empírica anteriormente
mencionada, p. ej. para una temperatura inicial de una parte
fraccionaria de una mezcla, inmediatamente después de la separación
de la mezcla, de 40ºC y un contenido de PDC del 4% en peso, la
concentración necesaria de HPC en la parte fraccionaria es de
aproximadamente 8,5% en peso para llegar a una temperatura final o
bien de tratamiento de 115ºC en la disociación a alta temperatura.
Para llegar a una temperatura final de 175ºC en la disociación a
alta temperatura, el contenido de HPC en la parte fraccionaria de la
mezcla debería ser de aprox. 20% en peso.
El tiempo de calefacción de la parte fraccionaria
de la mezcla a una temperatura de hasta 100ºC para la disociación a
alta temperatura, después de la separación de la mezcla, es
habitualmente de menos de 30 seg. En la inmediata disociación a alta
temperatura propiamente dicha la temperatura de la mezcla en el
reactor de tratamiento sube a una temperatura de más de 100ºC. El
tiempo de residencia de la mezcla de productos de disociación en el
reactor de tratamiento depende de la fuerza del ácido. Según la
fortaleza del ácido el tiempo de residencia es habitualmente de 5 a
600 seg.
En un tipo de realización especialmente preferido
del procedimiento conforme a la invención se emplean la mencionada
información o bien fórmulas empíricas para el control de la
disociación de hidroperóxido de cumeno. A partir del perfil de
temperatura en el reactor de disociación a alta temperatura, el cual
está influido fundamentalmente por la reacción exotérmica de
disociación de hidroperóxido de cumeno o bien por la cantidad de
calor liberada en esta reacción, se puede calcular la concentración
de partida de HPC en la mezcla antes de la separación de la misma en
dos partes fraccionarias. Mediante el empleo del reactor de
disociación a alta temperatura como calorímetro se pueden obtener
informaciones sobre la composición de la mezcla, las cuales se
pueden usar para el control de la disociación, especialmente de la
disociación a alta temperatura.
Sin embargo, puede ser ventajoso equipar el
reactor, que presenta las características de un reactor de tubos y
en el cual tiene lugar la disociación a alta temperatura de
hidroperóxidos de alquilarilo en la parte fraccionaria de la mezcla
a una temperatura de más de 100ºC, con un recurso para la evacuación
de energía calorífica. De este modo, la temperatura a la cual tiene
lugar la disociación a alta temperatura de hidroperóxidos de
alquilarilo se puede limitar también superiormente en el caso en el
que la corriente de producto presente una composición, en la que la
suma de las cantidades de calor liberadas en las reacciones
exotérmicas sea mayor que la que es necesaria para la calefacción o
bien calentamiento de la parte fraccionaria de la mezcla. La
temperatura máxima preferida para la disociación a alta temperatura
de hidroperóxidos de alquilarilo en esta parte fraccionaria de la
mezcla se sitúa, en el caso de la disociación de HPC, por debajo de
200ºC. Al sobrepasarse esta temperatura en la disociación térmica se
puede comprobar una formación acrecentada de subproductos por
descomposición térmica, la cual va acompañada con una disminución
del rendimiento en fenol y/o AMS en la disociación.
Después de la disociación a alta temperatura de
hidroperóxidos de alquilarilo en esta parte fraccionaria de la
mezcla mediante tratamiento de la parte fraccionaria a una
temperatura de más de 100ºC, el producto de disociación a alta
temperatura obtenido en ella se puede enfriar en un refrigerante.
Preferiblemente, el producto de disociación a alta temperatura se
lleva habitualmente a una temperatura final de 40 a 70ºC. Antes de
reducir la temperatura del producto de disociación a alta
temperatura obtenido mediante tratamiento a una temperatura de más
de 100ºC, puede ser ventajoso neutralizar éste con al menos una
base. Como base se pueden emplear bases orgánicas o inorgánicas.
Preferiblemente se emplean como bases lejía de sosa (NaOH) y/o lejía
fenolato (NaOPh). La base se puede añadir al producto de disociación
a alta temperatura caliente o fría, es decir con una temperatura que
corresponda a la temperatura circundante. Preferiblemente se añade
la base fría al producto de disociación a alta temperatura. La
adición se puede efectuar mezclando la base con el producto de
disociación a alta temperatura del tratamiento a una temperatura de
más de 100ºC mediante instalaciones adecuadas como, p. ej., uno o
varios mezcladores estáticos. Mediante la adición de base antes del
enfriamiento del producto de disociación a alta temperatura se puede
conseguir que las reacciones catalizadas por ácidos se puedan
detener inmediatamente después de la adición de la base, mediante lo
cual se paran especialmente reacciones secundarias indeseadas
catalizadas por ácidos que pueden presentarse en el transcurso del
enfriamiento y habitualmente hasta la neutralización que tiene lugar
después del enfriamiento. La base se puede añadir como solución
acuosa. Puede ser ventajoso, mediante la adición de la base en
solución acuosa, dirigir al producto de disociación a alta
temperatura del tratamiento a una temperatura de más de 100ºC la
cantidad de agua necesaria que el contenido de agua en este producto
de disociación se sitúe por encima o por debajo de la concentración
de saturación para agua o para que el contenido de agua corresponda
a la concentración de saturación para agua.
El producto de disociación a alta temperatura
obtenido conforme a la invención del tratamiento a una temperatura
de más de 100ºC se dirige a un tratamiento posterior o purificación.
Habitualmente, este producto de disociación a alta temperatura de la
disociación de HPC se procesa de tal modo que por destilación se
separan acetona y fenol entre sí y de otros compuestos presentes en
el producto de disociación a alta temperatura tratado conforme a la
invención. La purificación de esta corriente de productos de
disociación es conocida por el especialista en la materia.
Puede ser ventajoso añadir agua de forma
dosificada a la parte fraccionaria de la mezcla a tratar
térmicamente a una temperatura de más de 100ºC antes de la entrada
de esta parte fraccionaria al reactor en el que debe tener lugar la
disociación a alta temperatura. Con especial preferencia a la parte
fraccionaria se le añade antes de la disociación a alta temperatura
la cantidad de agua necesaria para que la concentración de agua en
esta parte fraccionaria de la mezcla sea del 0,1 al 3,0% en peso,
preferiblemente de 0,5 a 2% en peso y con muy especial preferencia
de 0,5 a 1,0% en peso.
Mediante el procedimiento conforme a la invención
para la disociación de hidroperóxidos de alquilarilo, en la
disociación de HPC con una concentración de 65 a 90% en peso en el
concentrado de HPC, de las partes fraccionarias tratadas a una
temperatura de más de 100ºC se puede obtener un producto de
disociación a alta temperatura que presente un contenido residual de
peróxido de dicumilo de 0,001 a 1% en peso, con muy especial
preferencia de 0,01 a 0,1% en peso. Mediante la aplicación del
procedimiento conforme a la invención, en la disociación de HPC el
producto de disociación a alta temperatura presenta una
concentración de DMFC de 0,05 a 0,2% en peso. En este producto de
disociación a alta temperatura, ya no es identificable HPC.
La mezcla de concentrado que presenta al menos un
hidroperóxido de alquilarilo a disociar y un producto de disociación
se origina preferiblemente mediante mezcladura del concentrado con
el producto de disociación en la relación de 1:100 a 1:1, con
especial preferencia de 1:50 a 1:5.
Preferiblemente, el concentrado que presenta al
menos un hidroperóxido de alquilarilo (HPAA) usado para la
producción de la mezcla presenta de 40 a 95% en peso de al menos un
hidroperóxido de alquilarilo, con especial preferencia de 50 a 90%
en peso de un hidroperóxido de alquilarilo y, en el caso de HPC, con
especial preferencia de 65 a 90% en peso de al menos HPC. Otros
componentes del concentrado en el caso del HPC pueden ser, entre
otros, cumeno, DMFC, PDC, acetofenona, AMS y/o agua.
La mezcladura se efectúa preferiblemente de tal
modo que se alcanza un sufiente entremezclado del concentrado que
presenta hidroperóxido de alquilarilo con el producto de
disociación. Esto se puede asegurar de una forma conocida por el
especialista en la materia, p. ej. mediante instalaciones que hacen
posible un entremezclado completo como, p. ej., amasadores
estáticos. También es posible efectuar la adición dosificada del
concentrado que presenta hidroperóxido de alquilarilo al producto de
disociación por el lado de succión de la bomba que bombea el
producto de disociación. De este modo se asegura la consecución de
un entremezclado completo del producto de disociación con el
concentrado dosificado. Es necesario un entremezclado suficiente del
concentrado con el producto de disociación para evitar un
sobrecalentamiento local de la mezcla.
El producto de disociación a mezclar con el
concentrado que presenta hidroperóxidos de alquilarilo presenta
antes de la mezcla con el concentrado, preferiblemente, una
concentración de hidroperóxidos de alquilarilo de 0 a 20% en peso,
preferiblemente de 1 a 10% en peso.
Puede ser ventajoso que el producto de
disociación que se mezcla con el concentrado presente una cantidad
equimolar o casi equimolar de productos principales de la reacción
de disociación, es decir una cetona y un compuesto aromático que
presente al menos un grupo OH. En el caso de la disociación de HPC
el producto de disociación empleado para la producción de la mezcla
presenta preferiblemente una cantidad equimolar de acetona y
fenol.
Pero puede ser asimismo ventajoso que el producto
de disociación con el que se mezcla el concentrado para la
producción de la mezcla para la disociación de HPC presente una
relación molar de acetona a fenol de 1,1:1 a 4:1, preferiblemente de
1,2:1 a 1,5:1. Esto se puede conseguir, p. ej., reciclando una parte
de una acetona obtenida del producto de disociación a alta
temperatura por un proceso de destilación posterior al producto de
disociación a baja temperatura como agente diluyente. Un reciclado
de acetona de este tipo se describe para otro procedimiento para la
disociación de HPAA de manera análoga, p. ej., en el documento US 5
254 751.
En un tipo de realización del procedimiento
conforme a la invención muy especialmente preferida se usa como
producto de disociación, el cual se obtiene de la disociación de un
hidroperóxido de alquilarilo y el cual se emplea para la producción
de la mezcla de producto de disociación y concentrado, el producto
de disociación a baja temperatura de la disociación a baja
temperatura de al menos una de las partes fraccionarias de la
mezcla. Preferiblemente se emplea como producto de disociación el
producto de disociación a baja temperatura de una parte fraccionaria
de la mezcla, la cual fue tratada a una temperatura de 45 a 90ºC.
Con muy especial preferencia se emplea todo el producto de
disociación de la disociación a baja temperatura para la mezcla con
el concentrado.
Con el empleo de todo el producto de disociación
a baja temperatura para la mezcladura de la mezcla de producto de
disociación y concentrado, el procedimiento conforme a la invención
opera de modo que la disociación de hidroperóxidos de alquilarilo se
lleva a cabo en al menos dos etapas,
- a)
- La disociación a baja temperatura, catalizada por ácidos, de hidroperóxidos de alquilarilo en uno o varios reactores de disociación, en donde el producto de disociación a baja temperatura se mezcla con un concentrado que presenta al menos un hidroperóxido de alquilarilo para la producción de una mezcla, y
- b)
- Desarrollo de una disociación a alta temperatura con una parte fraccionaria de la mezcla de producto de disociación de la etapa a) y un concentrado que presenta hidroperóxidos de alquilarilo, calentándose en un reactor la parte fraccionaria de la mezcla y empleándose para la calefacción de esta parte fraccionaria en el reactor el calor de reacción de al menos una reacción exotérmica que transcurre en este reactor.
El procedimiento conforme a la invención se
distingue porque las concentraciones de hidroperóxidos de
alquilarilo en las partes fraccionarias de la mezcla son iguales
inmediatamente antes y, por lo tanto, también inmediatamente después
de la separación de la mezcla. En la aplicación del procedimiento
conforme a la invención en la síntesis de fenol por el procedimiento
de Hock, las mezclas presentan como hidroperóxido de alquilarilo,
preferiblemente, al menos hidroperóxido de cumeno.
Las partes fraccionarias de la mezcla presentan
preferiblemente, inmediatamente después de la separación de la
mezcla, hidroperóxidos de alquilarilo, preferiblemente al menos
hidroperóxido de cumeno, en una concentración de hasta 25% en peso,
con especial preferencia de 5 a 20% en peso y con muy especial
preferencia de 10 a 15% en peso.
La separación de la mezcla en al menos dos partes
fraccionarias se puede efectuar durante la producción de la mezcla,
después de la producción de la mezcla pero antes de un primer
tratamiento de la mezcla para la disociación de al menos un
hidroperóxido de alquilarilo en un reactor o después de la
producción de la mezcla y durante, o al menos antes de la
finalización, de al menos un tratamiento de la mezcla para la
disociación de al menos un hidroperóxido de alquilarilo en al menos
un reactor.
Preferiblemente, la separación de la mezcla se
realiza después de la alimentación del hidroperóxido de alquilarilo
a disociar al producto de disociación y antes de la entrada de esta
mezcla en un primer reactor de disociación. Especialmente, puede ser
ventajoso efectuar la separación de la mezcla inmediatamente después
de la alimentación del hidroperóxido de alquilarilo a disociar al
producto de disociación.
Pero, según la reactividad de los hidroperóxidos
de alquilarilo añadidos como concentrado, puede ser ventajoso
también efectuar la separación de la mezcla después de la
alimentación del hidroperóxido de alquilarilo a disociar al producto
de disociación, después de la entrada de esta mezcla en al menos un
reactor de disociación, después de la salida de esta mezcla de
disociación de al menos un reactor de disociación pero al menos
antes de que la mezcla abandone un último reactor de disociación
como producto de disociación. Según el número de reactores de
disociación empleados, la mezcla se puede separar en distintos
sitios. Así, con el empleo de tres reactores de disociación
conectados en serie, la mezcla se puede separar antes de la entrada
de la mezcla en el primer reactor de disociación, después de la
salida del primero o después de la salida del segundo reactor de
disociación. También un esclusado, posible en principio, dentro de
los reactores de disociación queda bajo las reivindicaciones del
procedimiento conforme a la invención. En lo sucesivo, el desarrollo
de una primera disociación de hidroperóxidos de alquilarilo en al
menos un reactor de disociación antes de la separación de la mezcla
se designa predisociación.
Si la separación se efectúa en el transcurso,
pero al menos antes de la finalización, de al menos un tratamiento
de la mezcla para la disociación de al menos un hidroperóxido de
alquilarilo en al menos un reactor, el procedimiento conforme a la
invención opera también de modo que se lleva a cabo una
predisociación, de modo que la mezcla para la disociación de al
menos un hidroperóxido de alquilarilo se trata en al menos un
reactor de disociación a una temperatura de 45 a 99ºC,
preferiblemente de 45 a 90ºC y con muy especial preferencia de 45 a
75ºC. Preferiblemente, esta predisociación se lleva a cabo en al
menos un reactor que está equipado con un dispositivo para la
evacuación de energía calorífica como, p. ej. un cambiador de
calor.
Puesto que, para el tratamiento térmico de una
parte fraccionaria de la mezcla a más de 100ºC, la parte
fraccionaria a tratar térmicamente se calienta en un reactor y para
el calentamiento de la parte fraccionaria a tratar térmicamente en
el reactor se emplea el calor de reacción de al menos una reacción
exotérmica que transcurre en este reactor y, preferiblemente, al
menos una de estas reacciones exotérmicas es la disociación de un
hidroperóxido de alquilarilo, mediante la elección del sitio
correspondiente en el que se debe efectuar la separación de la
mezcla se puede conseguir que la concentración de hidroperóxidos de
alquilarilo en las partes fraccionarias, especialmente en la parte
fraccionaria de la mezcla que se debe calentar a una temperatura de
más de 100ºC, sea justamente de una magnitud tal que la energía
calorífica liberada en las reacciones exotérmicas que transcurren en
este reactor sea de la magnitud justa para que se alcance la
temperatura deseada en el reactor.
Dependiendo de la concentración y cantidad del
concentrado que presenta al menos un hidroperóxido de alquilarilo, a
añadir dosificado sobre el producto de disociación, así como de la
energía calorífica que se libera en la reacción exotérmica, se
efectúa la separación de la mezcla en al menos dos partes
fraccionarias después de un tiempo de reacción de 0,01 a 600,
preferiblemente 0,1 a 120 segundos, después de la preparación de la
mezcla de concentrado que presenta hidroperóxidos de alquilarilo a
disociar y producto de disociación.
La relación de cantidad de parte fraccionaria que
se dirige a la disociación a baja temperatura a cantidad de parte
fraccionaria que se dirige a la disociación a alta temperatura
corresponde, cuando se emplea todo el producto de la disociación a
baja temperatura para la producción de la mezcla, a la relación de
mezcla de cantidad de producto de disociación a cantidad de
concentrado que presenta hidroperóxidos de alquilarilo que se emplea
para la producción de la mezcla.
El procedimiento conforme a la invención se puede
emplear para la producción de fenol mediante disociación de
hidroperóxido de cumeno, produciendo una mezcla de un concentrado
que presenta al menos un hidroperóxido de alquilarilo a disociar y
un producto de disociación, el cual se obtiene de la disociación de
un hidroperóxido de alquilarilo, separando esta mezcla en al menos
dos partes fraccionarias y disociando en paralelo los hidroperóxidos
de alquilarilo de estas partes fraccionarias a distintas
temperaturas.
Mediante el procedimiento conforme a la invención
se puede obtener una mezcla que presenta fenol, acetona, AMS y
cumeno.
El procedimiento conforme a la invención se puede
emplear, como ya se ha reivindicado anteriormente, en todos los
procedimientos en los que se disocian hidroperóxidos de alquilarilo.
Los hidroperóxidos de alquilarilo pueden ser, p. ej., hidroperóxido
de cumeno, hidroperóxido de s-butilbencilo, pero
también hidroperóxidos de alquilbencilo sustituidos o
alquilhidroperóxidos de otros compuestos aromáticos como, p. ej.,
naftaleno. Preferiblemente, el procedimiento conforme a la invención
se emplea en la disociación de hidroperóxidos de alquilarilo en los
que la disociación es una reacción exotérmica. Pero es posible
también emplear el procedimiento conforme a la invención para la
disociación de concentrados que presentan más de un hidroperóxido de
alquilarilo. En este caso, al menos una de las reacciones de
disociación debe ser una reacción exotérmica. Con muy especial
preferencia, el procedimiento conforme a la invención se emplea para
la disociación catalizada por ácidos de HPC en fenol y acetona con
tratamiento térmico posterior combinado del producto de
disociación.
El procedimiento conforme a la invención se puede
llevar a cabo en continuo o en discontinuo. Preferiblemente, el
procedimiento conforme a la invención se lleva a cabo en
continuo.
El procedimiento conforme a la invención se puede
llevar a cabo de tal modo que la disociación catalizada por ácidos
de hidroperóxidos de alquilarilo se realiza en fase homogénea o en
fase heterogénea. Si se lleva a cabo la disociación a baja
temperatura en fase heterogénea, es necesario también que en la
disociación a alta temperatura esté presente un catalizador
heterogéneo. Si el procedimiento se lleva a cabo de tal modo que
tiene lugar una predisociación, en la predisociación debe estar
presente también un catalizador heterogéneo. Como catalizadores a
emplear en fase heterogénea u homogénea se pueden utilizar todos los
catalizadores descritos en el estado de la técnica. Preferiblemente,
las disociaciones del procedimiento conforme a la invención, es
decir la predisociación, disociación a baja y a alta temperatura se
llevan a cabo en fase homogénea.
Para la disociación de hidroperóxidos de
alquilarilo o bien de HPC se emplea preferiblemente ácido sulfúrico
como catalizador. Preferiblemente, la mezcla presenta una
concentración de ácido sulfúrico de 50 a 1.000 ppm. La adición del
catalizador se efectúa preferiblemente al producto de disociación
empleado para la producción de la mezcla.
Puede ser ventajoso modificar la actividad del
ácido, es decir la fuerza ácida de la parte fraccionaria de la
mezcla que se dirige a la disociación a alta temperatura. La fuerza
ácida depende de la concentración de ácido y de la concentración de
agua en la mezcla de disociación. Cuanto más alto es el contenido de
agua en la mezcla tanto más ácido se debe añadir a la mezcla para
alcanzar la misma actividad del ácido, entrando la concentración de
agua al cuadrado para el cálculo de la fuerza ácida. Así, por
ejemplo, la fuerza ácida de una solución de mezcla de disociación
que presenta 200 ppm de ácido sulfúrico y 2% en peso de agua sólo
aprox. un dieciseisavo de la fuerza ácida de una solución de mezcla
de disociación que presenta 200 ppm de ácido sulfúrico y 0,5% en
peso de agua.
La fuerza ácida ideal y con ella la composición
ideal de la mezcla o bien de las partes fraccionarias de la mezcla
en lo referente a concentración de ácido y concentración de agua se
pueden determinar a través de sencillos ensayos previos. Para
mezclas que típicamente presentan una concentración de agua de hasta
2% en peso, se muestra especialmente ventajosa una concentración de
ácido sulfúrico de 100 a 500 ppm en la mezcla. Para el aumento de la
fuerza ácida se dosifica después habitualmente ácido sulfúrico. Para
la disminución de la fuerza ácida se puede añadir a la mezcla una
base como, p. ej., lejía de fenolato, amoníaco o lejía de sosa, o
agua. Preferiblemente se añade a la mezcla agua.
Un dispositivo o bien un procedimiento según el
estado de la técnica está representado en la Fig. 1. Distintas
formas de realización del procedimiento conforme a la invención o
bien del dispositivo conforme a la invención están descritas de
forma ejemplificada en las ilustraciones de la Fig. 2 a Fig. 5, sin
que el procedimiento o bien el dispositivo deban estar limitados a
este tipo de realizaciones.
En la Fig. 1 está representado esquemáticamente
un procedimiento para la disociación de HPC conforme al estado de la
técnica (documento DE 100 21 482). Por la conducción a se
alimenta un concentrado, el cual presenta el HPC a disociar, a un
primer reactor, el reactor de disociación. En cuanto al reactor de
disociación R1 no se debe tratar de sólo un reactor el cual,
p. ej., puede estar ejecutado como reactor de tubos con
recirculación o como aparato mezclador de retorno, también se puede
designar como reactor de disociación a varios reactores conectados
uno tras otro. El producto de disociación que sale del reactor de
disociación, en el caso de un reactor de tubos, se hace retornar al
menos parcialmente al reactor de disociación por la conducción
c. Empleando un catalizador homogéneo, éste se puede añadir
al producto de disociación por la conducción s. Por la
conducción b se dirige una parte de la mezcla de productos de
disociación a un segundo reactor R2, en el cual tiene lugar
el tratamiento térmico posterior. Por dos conducciones situadas
antes del reactor R2 se pueden conducir a la mezcla de
productos de disociación hidroperóxido de cumeno (HPC) adicional y,
opcionalmente, agua (H_{2}O). Por la conducción d, la
mezcla de productos de disociación del tratamiento térmico posterior
abandona el reactor R2 y se puede conducir a una
purificación.
En la Fig. 2 está representado esquemáticamente
un procedimiento conforme a la invención para la disociación de HPC.
Por medio de un mezclador M se mezcla un concentrado que
presenta el HPC a disociar por una conducción a con el
producto de disociación c del reactor Ra produciendo
una mezcla. Empleando un catalizador homogéneo, éste se puede añadir
al producto de disociación c por la conducción s. Una
parte fraccionaria de la mezcla del mezclador M se alimenta a
un primer reactor Ra, el reactor de disociación a baja
temperatura. En el reactor de disociación a baja temperatura
Ra puede tratarse de no sólo un reactor el cual, p. ej.,
puede estar ejecutado como reactor de tubos con recirculación o como
aparato mezclador de retorno, también se puede designar como reactor
de disociación a baja temperatura a varios reactores conectados uno
tras otro. El producto de disociación a baja temperatura que sale
del reactor de disociación a baja temperatura, en el caso de un
reactor de tubos, retorna por la conducción c, a través del
mezclador M, al reactor de disociación a baja temperatura.
Una parte de la mezcla es conducida por la conducción b',
antes de la entrada al reactor Ra, a un segundo reactor de
disociación Rb, el reactor de disociación a alta temperatura
en el cual tiene lugar la disociación térmica a alta temperatura.
Antes del reactor Rb se puede conducir opcionalmente agua
(H_{2}O) a la parte fraccionaria de la mezcla por una conducción.
El producto de disociación a alta temperatura abandona el reactor
Rb por la conducción d y se puede conducir a una
purificación. Por medio del cambiador de calor W se puede
extraer calor del producto de disociación a alta temperatura.
Opcionalmente, se puede añadir una base B al producto de
disociación a alta temperatura antes de la entrada al cambiador de
calor.
En la Fig. 3 está representada esquemáticamente
otra forma de realización del procedimiento conforme a la invención
para la disociación de HPC. Por medio de un mezclador M se
mezcla un concentrado que presenta el HPC a disociar por una
conducción a con el producto de disociación c del
reactor Ra produciendo una mezcla. Empleando un catalizador
homogéneo, éste se puede añadir al producto de disociación c
por la conducción s. Una parte fraccionaria de la mezcla del
mezclador M se alimenta a un primer reactor Ra, el
reactor de disociación a baja temperatura. En el reactor de
disociación a baja temperatura Ra no debe tratarse de sólo un
reactor el cual, p. ej., puede estar ejecutado como reactor de tubos
con recirculación o como aparato mezclador de retorno, también se
puede designar como reactor de disociación a baja temperatura a
varios reactores conectados uno tras otro. El producto de
disociación a baja temperatura que sale del reactor de disociación a
baja temperatura, en el caso de un reactor de tubos, retorna por la
conducción c al mezclador M. Por la conducción
b', una parte fraccionaria de la mezcla es conducida desde el
mezclador M a un segundo reactor de disociación Rb, el
reactor de disociación a alta temperatura en el cual tiene lugar la
disociación a alta temperatura. Antes del reactor Rb se puede
conducir opcionalmente agua (H_{2}O) a la parte fraccionaria de la
mezcla por una conducción. El producto de disociación a alta
temperatura abandona el reactor Rb por la conducción d
y se puede conducir a una purificación. Por medio del cambiador de
calor W se puede extraer calor del producto de disociación a
alta temperatura. Opcionalmente, se puede añadir una base B
al producto de disociación a alta temperatura antes de la entrada al
cambiador de calor.
En la Fig. 4 está representada esquemáticamente
otra forma de realización del procedimiento conforme a la invención
para la disociación de HPC. Por medio de un mezclador M se
mezcla un concentrado que presenta el HPC a disociar por una
conducción a con el producto de disociación c del
reactor Rax produciendo una mezcla. Empleando un catalizador
homogéneo, éste se puede añadir al producto de disociación c
por la conducción s. Una parte fraccionaria de la mezcla del
mezclador M se alimenta a un primer reactor Rax, el
reactor de disociación a baja temperatura el cual está dividido en
una zona en la cual tiene lugar la predisociación y una zona en la
cual se lleva a cabo la disociación a baja temperatura. En el
reactor de disociación a baja temperatura Rax puede tratarse,
p.ej. de un reactor de tubos. El producto de disociación a baja
temperatura que sale del reactor de disociación a baja temperatura,
en el caso de un reactor de tubos, retorna por la conducción
c al mezclador M. Una parte fraccionaria de la mezcla
de la predisociación es conducida por la conducción b' desde
el reactor de disociación a baja temperatura Rax a un segundo
reactor de disociación Rb, el reactor de disociación a alta
temperatura en el cual tiene lugar la disociación a alta
temperatura. Por una conducción situada antes del reactor Rb
se puede conducir opcionalmente agua (H_{2}O) a la parte
fraccionaria de la mezcla que procede de la predisociación. El
producto disociado térmicamente de la disociación a alta temperatura
abandona el reactor Rb por la conducción d y se puede
conducir a una purificación. Por medio del cambiador de calor
W se puede extraer calor del producto de disociación a alta
temperatura. Opcionalmente, se puede añadir una base B al
producto de disociación a alta temperatura antes de la entrada al
cambiador de calor.
En la Fig. 5 está representada esquemáticamente
otra forma de realización del procedimiento conforme a la invención
para la disociación de HPC. Por medio de un mezclador M se
mezcla un concentrado que presenta el HPC a disociar por una
conducción a con el producto de disociación c del
reactor Ra3 produciendo una mezcla. Empleando un catalizador
homogéneo, éste se puede añadir al producto de disociación c
por la conducción s. La mezcla del mezclador M se
alimenta a un primer reactor de predisociación Ra1. La mezcla
que sale de este reactor se transfiere en parte a un reactor de
disociación a baja temperatura Ra2 y de éste a su vez a un
segundo reactor de disociación a baja temperatura Ra3. El
producto de disociación a baja temperatura que sale del reactor de
disociación a baja temperatura Ra3 retorna por la conducción
c al mezclador M. Por la conducción b', una
parte fraccionaria de la mezcla de la predisociación que sale del
reactor de predisociación Ra1 es conducida a un reactor de
disociación a alta temperatura Rb en el cual tiene lugar la
disociación a alta temperatura. Por una conducción situada antes del
reactor Rb se puede conducir opcionalmente agua (H_{2}O) a
la parte fraccionaria de la mezcla que procede de la predisociación.
El producto de disociación a alta temperatura abandona el reactor de
disociación a alta temperatura Rb por la conducción d
y se puede conducir a una purificación. Por medio del cambiador de
calor W se puede extraer calor del producto de disociación
a alta temperatura. Opcionalmente, se puede añadir una base
B al producto de disociación a alta temperatura antes de la
entrada al cambiador de calor.
En una disociación conforme a la Fig. 1 se
alimentan 20t/h de un concentrado con un contenido de HPC del 68% en
peso. La cantidad de la corriente de producto de disociación que
circula de retorno es de 210 t/h, es decir que la relación de
circulación es de 10,5. El reactor de tubos está dimensionado de tal
modo que a una concentración de ácido sulfúrico de 320 ppm, un
contenido de agua de 0,7% en peso y una temperatura de reacción de
50ºC, la concentración de HPC a la salida del reactor de tubos es de
0,5% en peso y la concentración de PDC de 5,1% en peso. Para poder
efectuar el subsiguiente tratamiento térmico posterior a una
temperatura de, p. ej. 115ºC, la concentración de HPC en la
corriente de productos de disociación para el tratamiento térmico
posterior mediante alimentación de concentrado se debe elevar de 0,5
a 6,4% en peso, es decir que se deben añadir de forma dosificada 1,9
t/h de un concentrado de 68% en peso.
Una disociación opera análogamente al Ejemplo 1,
pero una parte fraccionaria de la mezcla de concentrado y producto
de disociación no se dirige a la salida del reactor de tubos sino
que, conforme a la Fig. 2, se descarga antes de la entrada al
reactor de disociación a baja temperatura conectado como reactor en
circuito cerrado y se dirige a la disociación a alta temperatura.
Bajo las condiciones descritas en el Ejemplo 1, la concentración de
HPC es aquí de 6,4%, de modo que en la disociación a alta
temperatura se alcanza la misma temperatura máxima de 115ºC sin que
se deba añadir de forma dosificada concentrado de HPC adicional.
Claims (31)
1. Procedimiento para la disociación catalizada
por ácidos de hidroperóxidos de alquilarilo, en el que se origina
una mezcla de un concentrado que presenta al menos un hidroperóxido
de alquilarilo a disociar y un producto de disociación, el cual se
obtiene de la disociación de un hidroperóxido de alquilarilo, se
separa esta mezcla en al menos dos partes fraccionarias y los
hidroperóxidos de alquilarilo de estas partes fraccionarias se
disocian en paralelo a distintas temperaturas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque
inmediatamente después de la separación de la
mezcla las concentraciones de hidroperóxidos de alquilarilo en las
partes fraccionarias de la mezcla son iguales.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó
2,
caracterizado porque
al menos uno de los hidroperóxidos de alquilarilo
es hidroperóxido de cumeno.
4. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 2 ó 3,
caracterizado porque
inmediatamente después de la separación de la
mezcla las partes fraccionarias de la mezcla presentan hidroperóxido
de cumeno en una concentración de hasta 20% en peso.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque
inmediatamente después de la separación de la
mezcla las partes fraccionarias de la mezcla presentan
respectivamente hidroperóxido de cumeno en una concentración de 10 a
15% en peso.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque
la separación de la mezcla en al menos dos partes
fraccionarias se efectúa durante la producción de la mezcla.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque
la separación de la mezcla en al menos dos partes
fraccionarias se efectúa después de la producción de la mezcla pero
antes de un primer tratamiento de la mezcla para la disociación de
al menos un hidroperóxido de alquilarilo en un reactor.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque
la separación de la mezcla en al menos dos partes
fraccionarias se efectúa después de la producción de la mezcla y en
el transcurso, pero al menos antes de la finalización de al menos un
tratamiento de la mezcla para la disociación de al menos un
hidroperóxido de alquilarilo en al menos un reactor.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque
la mezcla para la disociación de al menos un
hidroperóxido de alquilarilo se trata en al menos un reactor a una
temperatura de 45 a 75ºC.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque
el tratamiento se lleva a cabo en al menos un
reactor que está equipado con un dispositivo para la evacuación de
energía calorífica.
11. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque
la separación de la mezcla en al menos dos partes
fraccionarias de la mezcla se efectúa pasado un tiempo de 0,01 a 600
segundos después de la producción de la mezcla.
12. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 11,
caracterizado porque
la mezcla de concentrado que presenta al menos un
hidroperóxido de alquilarilo a disociar y un producto de disociación
se prepara mediante mezcladura del concentrado con el producto de
disociación en la relación de 1:100 a 1:1.
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque
la mezcla de concentrado que presenta al menos un
hidroperóxido de alquilarilo a disociar y un producto de disociación
se prepara mediante mezcladura del concentrado con el producto de
disociación en la relación de 1:50 a 1:5.
14. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 13,
caracterizado porque
al menos una de las partes fraccionarias
separadas de la mezcla se trata a una temperatura de 45 a 90ºC para
la disociación de al menos un hidroperóxido de alquilarilo.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque
la parte fraccionaria separada de la mezcla se
trata a una temperatura de 45 a 75ºC.
16. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 14 a 15,
caracterizado porque
el tratamiento se lleva a cabo en al menos dos
reactores de disociación.
17. Procedimiento según la reivindicación 16,
caracterizado porque
el tratamiento se lleva a cabo en al menos tres
reactores de disociación.
18. Procedimiento según la reivindicación 16 ó
17,
caracterizado porque
los reactores de disociación están conectados en
serie y presentan al menos un dispositivo para la evacuación de
energía calorífica.
19. Procedimiento según la reivindicación 16 a
18,
caracterizado porque
la temperatura en al menos dos de los reactores
de disociación presenta una diferencia de temperaturas de 0 a
10ºC.
20. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 19,
caracterizado porque
al menos una parte fraccionaria de la mezcla se
trata a una temperatura de más de 100ºC.
21. Procedimiento según la reivindicación 20,
caracterizado porque
esta parte fraccionaria de la mezcla se trata a
una temperatura de más de 130ºC
22. Procedimiento según la reivindicación 20 ó
21,
caracterizado porque
esta parte fraccionaria de la mezcla se calienta
a una temperatura de más de 100ºC en un reactor de disociación por
medio de una reacción exotérmica que transcurre en este reactor de
disociación
23. Procedimiento según la reivindicación 22,
caracterizado porque
una de las reacciones exotérmicas que transcurren
en este reactor de disociación es la disociación de un hidroperóxido
de alquilarilo.
24. Procedimiento según la reivindicación 23,
caracterizado porque
la reacción exotérmica es la disociación de
hidroperóxido de cumeno.
25. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 20 a 24,
caracterizado porque
a la parte fraccionaria que se trata a una
temperatura de más de 100ºC se le añade agua de forma
dosificada.
26. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 20 a 25,
caracterizado porque
el producto de disociación de la parte
fraccionaria que fue tratada a una temperatura de más de 100ºC se
enfría después del tratamiento.
27. Procedimiento según la reivindicación 26,
caracterizado porque
el producto de disociación de la parte
fraccionaria que fue tratada a una temperatura de más de 100ºC se
neutraliza antes del enfriamiento.
28. Procedimiento según la reivindicación 27,
caracterizado porque
el producto de disociación de la parte
fraccionaria que fue tratada a una temperatura de más de 100ºC se
neutraliza con una base elegida entre soluciones acuosas u orgánicas
de NaOH o lejía de fenolato.
29. Procedimiento según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 28,
caracterizado porque
como producto de disociación, el cual se obtiene
de la disociación de un hidroperóxido de alquilarilo y el cual se
emplea para la producción de la mezcla de producto de disociación y
concentrado, se emplea el producto de disociación del tratamiento de
al menos una de las partes fraccionarias de la mezcla.
30. Procedimiento según la reivindicación 29,
caracterizado porque
como producto de disociación se emplea el
producto de disociación de una parte fraccionaria de la mezcla, la
cual fue tratada a una temperatura de 45 a 90ºC.
31. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1-30, en donde el hidroperóxido de
alquilarilo es hidroperóxido de cumeno y se obtiene fenol.
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