Способ получения фенола и ацетона

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕНОЛА И АЦЕТОНА разложением гидроперекиси изопропилбензола в среде фенола и ацетона в присутствии кислотного катализатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, последний ведут при 15 60^oС и в качестве катализатора используют неорганические гетерополикислоты общей формулы
H_k [ЭО_m (MO_n)_p]
где Э фосфор или кремний;
М молибден, или ванадий, или вольфрам;
k 5 10;
m 1 5;
n 1-8;
p 1 8.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что катализатор берут в количестве 0,01 0,3 от массы гидроперекиси изопропилбензола.

Изобретение относится к получению фенолов и кетонов, в частности к способам получения фенола и ацетона, находящих широкое применение в производстве синтетических смол, растворителей и многих других химических продуктов.
Известен способ совместного получения фенола и ацетона разложением гидроперекиси изопропилбензола (ГПИПБ), протекающий с сильным изотермическим эффектом при 40-120^оС в присутствии различных кислотных катализаторов, например серной кислоты и фтористого бора. Для улучшения отвода тепла реакции процесс ведут, как правило, в среде фенола и ацетона. Выход целевых продуктов количественный, особенно в случае применения гомогенных катализаторов, однако трудность их выделения из реакционной смеси осложняет процесс.
Использование катализаторов гетерогенного типа, например алюмосиликатов и сульфокатионитов, не позволяет достигнуть высокой степени конверсии ГПИПБ и вызывает необходимость ее рециркуляции, что связано с определенными технологическими трудностями.
Известен также способ получения фенола и ацетона разложением ГПИПБ в среде фенола и ацетона в присутствии фосфорной кислоты, согласно которому процесс ведут при 70-120^оС в течение 10-30 мин и получают целевые продукты с выходом 97-99% от теоретического.
Однако нейтрализация реакционной смеси требует либо ее водной промывки и ведет к образованию сточных вод, загрязненных ацетоном и фенолом, либо введения дополнительного щелочного реагента, связывающего катализатор в соль. В результате осложняется регенерация катализатора и технология всего процесса в целом.
Цель изобретения упрощение технологии процесса разложения ГПИПБ.
Для этого предлагают процесс вести при 15-60^оС и в качестве катализатора использовать неорганические гетерополикислоты общей формулы
H_k[ЭО_m(МО_n)_p] где Э фосфор или кремний;
М молибден или ванадий, или вольфрам;
k 5-10; m 1 5 n 1-8; p 1-8.
Катализатор предпочтительно берут в количестве 0,01-0,3% от веса ГПИПБ.
Согласно изобретению к ГПИПБ добавляют указанный катализатор, растворенный в смеси ацетона и фенола, и перемешивают реакционную смесь в течение 1-60 мин. По окончании реакции отгоняют легкокипящую фракцию (в основном, ацетон) и отфильтровывают выпавший в осадок нерастворимый в отсутствие ацетона катализатор. После отделения катализатора реакционную смесь подвергают дистилляции в вакууме и выделяют фенол, выход которого составляет 96-99% от теоретического.
Изобретение позволяет упростить технологию процесса за счет легкости отделения нерастворимого катализатора от реакционной смеси, возможности его регенерации путем растворения в ацетосодержащей среде и осуществления простого в конструктивном отношении непрерывного процесса.
П р и м е р 1. В трехгорлой колбе, снабженной мешалкой и термометром, при температуре 14-15^оС смешивают 50 г (0,329 моль) 100%-ной ГПИПБ с 0,15 г (0,00006 моль) фосформолибдованадиевой гетерополикислоты Н₅(РМо₁₀V₂О₄₀) 32Н₂О в растворе 30,9 г (0,329 моль) фенола и 19,1 г (0,329 моль) ацетона. При температуре 14-15^оС реакцию ведут 20 мин. Конверсия ГПИПБ 100% (по данным ГЖХ-анализа). По окончании реакции отгоняют при атмосферном давлении легкокипящую фракцию. Остаток фильтруют, отделяя нерастворимый катализатор, и перегоняют в вакууме с выделением фенола. Выход фенола составляет 30 г (97,0% от теоретического).
П р и м е р 2. Разложение проводят по методике, описанной в примере 1, но в качестве катализатора берут фосформолибдованадиевую гетерополикислоту Н₅(РМо₆V₆О₄₀) 32Н₂О в количестве 0,15 г (0,00006 моль). При температуре 15^оС реакцию ведут в течение 5 мин. Конверсия ГПИПБ 100% (по данным ГЖХ-анализа). Выход фенола 30,1 г (97,4% от теоретического).
П р и м е р 3. Разложение проводят по методике, описанной в примере 1, но в качестве исходного сырья берут техническую ГПИПБ (84%-ную) и реакцию проводят при 30^оС. Продолжительность реакции 20 мин. Конверсия гидроперекиси кумола 100% Выход фенола 29,7 г (96,1%).
П р и м е р 4. Разложение проводят по методике, описанной в примере 1, в присутствии 0,15 г (0,00007 моль) фосформолибденовой гетерополикислоты Н₇[P(Mo₂O₇)₆] 14H₂O. Конверсия ГПИПБ достигает 100% в течение 10 мин. По окончании реакции отгоняют при атмосферном давлении легкокипящие продукты реакции. Остаток отфильтровывают от выпавшего в осадок катализатора и перегоняют в вакууме с выделением фенола. Выход фенола 30,84 г (99,8% от теоретического).
П р и м е р 5. Разложение проводят по методике, описанной в примере 1, но в качестве катализатора берут кремнийвольфрамовую гетерополикислоту H₈[Si(W₂O₇)₆] 22H₂O в количестве 0,15 г (0,000045 моль). При температуре 15^оС 100% -ную конверсию ГПИПБ достигают за 15 мин. Выход равен 30,83 г (99,78% от теоретического).
П р и м е р 6. Разложение проводят по методике, описанной в примере 5, но в качестве исходного сырья берут техническую гидроперекись кумола (87%-ную) и реакцию проводят при 20^оС. Через 5 мин конверсия ГПИПБ достигает 100% Выход фенола 25,89 г (96,25% от теоретического).
П р и м е р 7. Разложение проводят по методике, описанной в примере 4, но количество гетерополикислоты составляет 0,005 г (0,0000024 моль) и реакцию проводят при 60^оС. Через 1 мин конверсия ГПИПБ достигает 100% Выход фенола 30,61 г (99,06% от теоретического).
П р и м е р 8. Разложение проводят по методике, описанной в примере 6, в присутствии 0,0218 г (0,00001 моль) фосформолибденовой гетерополикислоты. Температура реакции 60^оС. Продолжительность реакции 1 мин. Конверсия ГПИПБ 100% Выход фенола 25,93 г (99,38% от теоретического).
П р и м е р 9. Разложение проводят по методике, описанной в примере 5, но количество кремнийвольфрамовой кислоты составляет 0,005 г (0,0000015 моль). Температура реакции 60^оС. Продолжительность реакции 1,5 мин. Конверсия ГПИПБ 100% Выход фенола 30,60 г (99,03% от теоретического).
П р и м е р 10. Разложение проводят по методике, описанной в примере 4, в присутствии 0,025 г (0,0000086 моль) фосфорвольфрамовой гетерополикислоты Н₇[P(W₂O₇)₆] nH₂O. Разложение проводят при температуре 60^оС. Реакция заканчивается через 1 мин. Конверсия ГПИПБ достигает 100% Выход фенола 30,68 г (99,29% от теоретического).
П р и м е р 11. Разложение проводят по методике, описанной в примере 4, но в качестве катализатора берут кремниймолибденовую гетерополикислоту H₈[Si(Mo₂O₇)₆] nH₂O в количестве 0,025 г (0,000013 моль). Разложение проводят при температуре 60^оС в течение 1,5 мин. Конверсия ГПИПБ 100% Выход фенола 30,72 г (99,42% от теоретического).
П р и м е р 12. Разложение проводят по методике, описанной в примере 4, но в качестве катализатора берут фосформолибдованадиевую гетерополикислоту Н₅[PMo₁₀V₂O₄₀] nH₂O в количестве 0,05 г (0,0000287 моль). Разложение проводят при температуре 60^оС в течение 30 мин. Конверсия ГПИПБ 100% Выход фенола 30,42 г (98,44% от теоретического).
П р и м е р 13. Разложение проводят по методике, описанной в примере 4, но в качестве катализатора берут фосформолибдованадиевую гетерополикислоту Н₅(PMo₆V₆O₄₀) nH₂O в количестве 0,05 г (0,000026 моль). Разложение проводят при температуре 60^оС в течение 15 мин. Конверсия ГПИПБ 100% Выход фенола 30,55 г (98,87% от теоретического).