Способ разделения смеси фенола и крезолов

СОЮЗ ССВЕТСНИХ6 айЛЮм шекРЕСПУБЛИК 7 С 37/689 С 07 7 С 39/04; С 07 37/8033"/06 теу ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 3634978/23-04. (22) 16.08.83 (46) 07,12.84. Бюл. У 45 (72) В.Н.Кива, Г,А.Кириченко, И.Н. кольщиков и Л,В,Иванова (71) Научно-исследовательский инст тут нефтехимических производств (53) 547,.563. 13 022:023(088.8) (56) 1. Дирихс А.; Кубичка Р. Фено лы и основания из углей. И., Гостоптехиздат, 1858, с 2952. Заявка ФРГ В 2904831, кл. С 07 С 39/06, С 07 С 39/06, С С 07 С 37/38, 1980 (прототип).(54) (57) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИИ СМЕСИ ФЕНОЛА И КРЕЗОЛОВ ректификацией в двух колоннах, работающих под вак умом, с экстрактивным разделяющим агентом, имеющим динольный момент,ЛО, 1127882 от 0 до 0,4 дебая и вводимым в верхнюю укрепляющую часть. первой ректификационной колонны, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, в качестве экстрактивного разделяющего агента используют парафиновый углеводород илиих смесь с температурами кипения от260-270 С до 290-320 С при атмосферном давлении или диметилнафталинили их смесь с температурами кипения от 250-260 С до 270-280 С при атмосферном давлении, причем экстрактивный разделяющий агент вводят ввесовом соотношении (2-3): 1 по отношению к разделяемой смеси, фенол выводят с дистиллятом первой колонны,а кубовый остаток направляют иа ректификацию во вторую колонну выделения крезолов.Изобретение относится к способуразделения смесей фенола и крезолов,;широко используемых в химической, полимерной и нефтехимической промыш";ленности. 5Известен способ разделения смесф, содержащей фенол, о,м- и и -крезолы ректификацией 1 3.Однако разность температур кипенияфенола и о-крезола при давлении 10760 мм.рт, ст. составляет 10 С, апри 100 мм рт. ст. всего лишь 7 С,что осложняет разделение. В связи снизкой относительной летучестью фе-,нола по отношению к .О.-крезолу требуется большое Флегмовое число -15-,40и, соответственно, большие энергетические затраты.Для снижения энергозатрат в процессах разделения блиэкокипящих веществ часто применяют зкстративнуюили азеотропную ректификацию.Наиболее близким к изобретениютехническим решением является способ,разделения смеси Фенола и Ф,ми Ф-крезолов путем азеотропной ректи. Фикации в двух колоннах, работающих под атмосферном давлении или подвакуумом, с вводом в верхнюю укреп.ляющего часть первой колонны .основ-, 30ного разделяющего агента, образующую аэеотроп с фенолом с минимальной температурой кипения, имеющего, дипольный момент 0-0,5 дебая и выкипающего под атмосферным давлениемв пределах 120-220 ОС нли с дипольным моментом 0,5-2,5 дебая ст. кип. 150-190 С,Крезолы отводятиз куба первой колонны, а азеотропную смесь, содержащую фенол и разде. 40ляющий агент, выводят с верха первой колонны и направляют во вторуюректификационную колонну, куда такжевводят дополнительный азеотропообразующий агент, например воду. Из 4 Зкуба второй колонны отводят фенол,а из верхней части колонны выводятсмесь основного и дополнительного: .азеотропных агентов, которые послеразделения могут быть вновь исполь- щзованы в процессе разделения исходной смеси 21.Однако, использование в известном.способе двух разных азеотропообразующих агентов .существенно усложняетпроцесс разделения. Кроме того,.известныйГ способ, экономически оправ щдан лишь при разделенци смесей с ие большим содержанием фенола - менее2 мас.7. Приразделении же смесей сбольшим содержанием фенола потребуется вводить значительные количества разделяющих агентов, что неизбежно приведет к существенномуувеличению энергозатрат на реали-,зацию процесса,Целью изобретения является снижение энерготехнических затрат на ректификационное разделение смеси фенола и крезолов,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу разделениясмеси фенола и крезолов ректификацией в двух колоннах, работающихпод вакуумом, с экстрактивным разделяющим агентом, вводимым в верхнююукрепляющую часть первой колонны иимеющим дипольный момент от 0 до 0,4дебая, в качестве экстрактивного раразделяющего агента используют па-рафиновый углеводород или их смесьс температурами кипения от 260-270 Сдо 290-320 С при атмосферном давлении или диметилнафталин и ихсмесь с температурами кипения от250;260 С до 270-280 С при атмосфер-ном давлении, причем экстрактивныйразделяющий агент вводят в весовомсоотношении (2-3):1 по отношению кразделяемой смеси, выводят с дистиллятом первой колонны, а кубовый остаток направляют на рактификацию вовторую колонну выделения крезолов.Использование экстрактивного разделяющего агента позволяет увеличить относительную летучесть фенола по отношению к крезолам, за счетчего Флегмовое число, расход паровв колонне, а следовательно, и энергетические затраты существенно снижаются,Разделение фенола с крезолами проводят по следуюп,ей схеме. фенольнуюфракцию, содержащую смесь фенола сб-крезолом и более высококипящимикрезолами и кснленолами, вводят всреднюю часть экстрактивной колонны.(К"1), в верхнюю часть которой вводят разделяющий агент в весовом соотношении к сырью 2-3:1. Ректификацию проводят под вакуумом 50-400 ммрт. ст. В дистиллят первой колонныпри флегмовом числе 2-5 отбирают фенол при 105-165 фС, а из куба выводят смесь экстрактивного агента с ккрезолами и высококипящнми фенолами882 4П р н м .е р 2. В среднюю часть - экстрактивной колонны К(эффектив, цость как в примере 1) подают обез воженное фенольное сырье (коксохнми-, ческого производства) в количестве1000 кг/ч состава, мас,%: фенол 39,33; о -крезол 9,91; 2,6-ксиленол 0,87;м в , и-крезолы 31,86; высоко- кипящие фенолы 18,03. На 8-ю тарелку от верха колонны К(4-ю теоретическую).вводят диметилнафталиновую фракцию с интервалом т. кип. 260- 280 С в количестве 2500 кг/ч. Прир температуре верха колонны 160-165 С(400 мм рт. ст.) и флегмовом числе 2 отгоняют 399 кг/ч фенола состава, мас,%: фенол 98, о-крезол 2. В ко)олонне Кпри флегмовом числе 6 и170-175 С (400 мм рт. ст.) выделяют смесь крезолов и высококипящих фенолов в количестве 601 кг/ч состава, мас. %: фенол 0,076 о-крезол15,47; 2,б-ксиленол 1,45; смесь о-крезолов 53,01; высококипящне фено лы 30, Из куба колонны Котбирают диметилнафталиновую фракцию в количестве 2500 кг/ч и подают на 8-ю тарелку верха колонны К.Количество паров при разделениисоставляет в первой колонне 1197 кг/ч, во второй колонне 4201 кг/ч, в сумме при разделении.5398 кг/ч. При выделении 100 кг фенола количество паров составляет 13520,82 кг/т.П р и ме р 3. В колонну К(эффективность как в примере 1) подают 1000 кг/ч смеси состава, мас.%: фенол 44,2, Р-крезол 55,8, На 10-ю тарелку сверху колонны К(5-ю теоретическую) подают 3000 кг/ч фракции жидких парафинов с интерва- лом т, кип; 270-290 С. При 105-108 С(50 мм рт. ст.) и флегмовом числе 4 в дистиллят отбирают 441,5 кг/ч фенола состава, мас.Х: фенол 99,8; о-крезол 0,2. В колонне Кпри 110-112 С (50 мм.рт ст,.) и флегмовом числе 5 в дистиллят отбирают 558,5 кг/ч о-крезола состава, мас.%3 фенол 0,25; о-крезод 99,75. Из ку-ба колонны К"2 отбирают фракцию жид ких парафинов в количестве 3000 кг/ч и подают на 10-ю тарелку сверху ко- лонны К.Количество аарон в колонне Ксоставляет 3201,5 кг/ч, в колонне К3351,0 кг/ч. в сумме 5558,5. При вццелеиии 1000 кг фенола коли 30 50Аналогично во второй колонне КЧ= й (0+1)2330,04 кг/ч.В сумме при разделении смеси фенола с крезолами количество паров составляет 4776,68 кг/ч. При получении 55 1000 кг/ч фенола количество паров в сумме (в колоннах Ки К) составляет 7809,37 кг/т. 3 1127при 160-230 С, Смесь вводят в сред-.;.нюю часть второй ректификационной колонны (К), работающей под вакуумом50-400 мм рт. ст. В дистиллят прифлегмовом числе 3-6 отбирается смеськрезолов и вьй;ококипящих феноловпрн 115-180 С Из куба второй колонны Котбирают разделяющий агент)который подают в верхнюю часть первой колонны К, 10П р и м е р 1, В ректификацион-ную колонну Кнепрерывного действия с 80 колпачковымн тарелками(40 теоретических тарелок) подают1000 кг/ч фенольной фракции пронзводства синтетического о-крезола состава, мас,%: аннзол 3,24; фенол 55,32;о-крезол 30,84; 2,6-ксиленол 6 6;м-, о -крезолы 1,58.;. высококипящнефенолы 2,43. . 20На 5-ю тарелку от верха колонныК(3-ю теоретическую тарелку) вводят фракцию жидких парафинов с интервалом т. кип, 260-320 С в коли честве 2000 кг/ч. Прн температуре 25верха колонны 118-122 С (100 ммрт. ст.) и флегмовом числе 3,0 отго.няют 611,66 кг/ч фенола состава,мас.%: анизол 5,29; фенол 90,19;о-крезол .4,11; 2,б-ксиленол 0,41.Из куба колонны Котбирают2388,34 кг/ч смеси, которую подаютво вторую колонну Кс 30 колпачковыми тарелками, где при 135-138 С(100 мм рт. ст.) и флегмовом числе5 отбирают фракцию высококипящих35фенолов в количестве 383,34 кг/чсостава, мас. %: фенол 0,07; о-кре-.зол 72,94; 2,6-ксиленол 17,34;м-, П-крезолов 3,36; высококипящнефенолы 6,29.аоКоличество паров в колонне Квуказанном режиме равно,Ч =й(3+1) =2446,64,где Ч - весовой расход паров в колон не, кг/ч;3 - количество получаемого дистиллята, кг/ч 3Р - флегмозое число.40 чество паров составляет 12575,79кг/т фенола,П р и м е р 4.(сравнительный),Приводят разделение сырья по примеру 3 с помощью разддляющего агента 5орто-хлортолуола по примеру 1 способа 2, с сохранением отношенияколичества агента и Фенола (на 1 гфенола требуется 45,69 г орто-хлор.толуола),В куб лабораторной насадочнойколонны периодического действиязагружают 1000 г смеси, содержащей 44,2 Х Фенола и 55,8% о-крезола,и добавляют 20196 г орто-хлортолуола. При 119-122 С (300 мм рт. ст.)и переменном флегмовом числе от 1др 10 (в. среднем 5) в дистиллятотбирают 20637,5 г смеси, в составкоторой входит 2,133.фенола, 97,86% 20орто-хлортолуола и 0,01 орто-крезола. Кубовый продукт получают в количестве 558,5 г состава мас. .:-крезол 99,.75; фенол 0,25.Разделение дистиллята на Фенол иорто-хлортолуол проводят на этой жеколонке с добавлением разделяющегоагента - воды по примеру 8, с сохранением их количественного соотношения (на 1 г орто-хлортолуола подают 1,5 г воды). В куб колонны загружают 20638 г дистиллята и добавляют 30294 г воды. При 96.-180 ОС(760 ма рт. ст".) при флегмовом числе 5 выделено 50491 г смеси орто" З 5хлорталуола и воды. Эту смесь разде"ляют на водный и орто-хлортолуоль"ный слои в делительной воронке. В качестве кубового продукта получен,фенол в количестве 441,5 г состава,мас.Х: Фенол 99,8; о-крезол 0,2.Количество паров в колонне выделения о -крезола при среднем флегмовом числе 5 при пересчете на1000 кг фенола 966645,49 кг/т. 45Таким образом, при раздепении Фенола с крезолами по предлагаемомуспособу количество паров в колоннев 70-75 раз больше, чем при разделении этой же смеси по известному. 0П р и м е р 5. В среднюю частьнасадочной колонны непрерывного действия с 40 теоретическими тарелкамиподают 1000 г/ч смеси состава, мас.Х:фенол 34; о-крезол 35; п -крезол , 5517,5, ф-крезол 13,5. В верхнюю частьколонны.на высоте, около 103 от высо-.(760 мм рт. ст,). При температуреверха колонны 121 С (100 мм рт. ст.)и флегмовом числе 2 отобрано в дистиллят 340 г фенола, не содержащегопримесей. Кубовый продукт в количестве 2660 г/ч подают в среднюю часть -насадочной непрерывной колонки с15-ю теоретическими тарелками, При127,5 С(100 мм рт. ст.) и Флегмовомчисле 3 в качестве дистиллята отобрана смесь крезолов в количестве660 г/ч состава, мас,%: о -крезол53,03; п -крезол 26,52; и-крезол20,45.Количество паров при выделениифенола и о-крезола в пересчетеэтих количеств на килограмм составляет по первой колонне 1020 кг/ч,по второй колонне 2640 кг/ч, всумме 3660 кг/ч; при получении1000 кг фенола - 10764,71 кг/т фенола.П р и м е р 6. Сырье для разде.-ления, агент и экстрактивная колоннапо эффективности аналогичны примеРУ5. Разделякиций агент подают в верхнюю часть колонны на высоту, составляющую 5 от общей высоты колонныт.е. на 2-ю теоретическую тарелку.При сохранении флегмового числа 2 иотбора дистиллата 340 г/ч, отбирают дистиллят прй 122,5 ОС (100 ммрт. ст,) состава, мас.Х: фенол. 97;о-крезол 1,0; и -крезол 0,3; м-кре-зол 0,2; агент 1,5, и кубовый продукт в количестве 2660 г/ч состава,мас: фенол 0,58; о-крезол 13,02;и-крезол 6,14; э-крезола 5,06;агент 75,20,Как видно из примера, при подачеразделякицего агента на 2-ю тарелкукачество дистиллята и кубового продукта ухудшилось. В дистиллятекроме примесей крезолов попадает даже экстрактивный разделяющий агент.Количество паров в колонне такоеже,как в примере 5.П р и м е р 7. Применяют ректификационные колонны по примеру 5. Всреднюю часть экстрактивной колонныподают сырье состава,мас.Ж: фенол60; О -крезол 40, в количестве1000 г/ч, В верхнюю часть колонны навысоте 143 от общейвысоты колонны,т.е. на 5-ю теоретическую тарелку по.дают 2,6-диметилнафталин с т,кип,Ф7 1127 262 РС (270 мм рт. ст.) в количестве 3000 г/ч. При 137,50 С (200 мм рт. ст.) и Флегмовои числе 4 отобран в дистиллят 100%-ный фенол в количестве 600 г/ч. Во второй колонне 5 выделен 100%-ный о -креозол при 142 С (200 им.рт. ст.)1 и Флегиовом числе 6Количество паров при выделении . фенола и О-, крезола составляет по1-ой колонне 3000 кг/ч,.по 2-й колонне 2800 кг/ч, в сумме 5800 кг/ч; при выделении 1000 кг фенола - 9666 кг/т;П р и м е р 8. Сырье для разделе 15 ния, агент и экстрактивная колонна по эффективности аналогичны приме" . ру 7 еРазделяющий агент подают на 253 от верха высоты колонны, на 12-ю те оретическую тарелку. В дистиллят отобран 99,0 фенол в копичестве 600 г/ч при Флегмовом числе 13 и температуре 137,50 С (200 мм рт,ст.) Режим по второй колонне такой же, как в примере 7, Содержание фенола в о -крезоле 1,5%.Количество паров при выделении фенола и О-крезола в пересчете в килограммы составляет по 1-ой колоннеЗО 8400 кг/ч, по 2-й колонне 2800 кг/ч, в сумме 11200 кг/ч, при выделении 1000 кг фенола 18666,66 кг/т.Таким образом, при подаче разделяющего агента в середину верхней З 5 части колонны. требуются большие флегмовые числа, как и при разделении обычной ректификацией. При этом увеличиваются и энергоэатраты.П р и м е р 9. В колонну, как 40 и в примере 5, подают сырье, по составу соответствующее сырью нз примера 2, в количестве 1000 г/ч. В верхнюю часть колонны на высоте 123 от общей высоты колонны (на 4-ю 45 теоретическую тарелку) вводят фрак, цйю жидких парафинов с интервалом т. кип. 190-324 С в количестве 2500 г/ч. При температуре верха колонны 150-155 С (400 им рт. ст.) 50 и флегмовом числе 5 отбирают в дистиллят фракцию в количестве 399 г/ч состава, мас.Х.: фенол 95,24; о -крезол 0,75; 2,6-ксиленол 0,06;:а-, д-крезол 1,3; высококипящие фенолы 55 0,5; агент 2,16, и 3101 г/ч кубово- го продукта состава, мас.Ж: фенол . 0,43; о -крезол 3,10; 2,6-ксиленол. 882 8,.Э0,27; М - , и-крезол 10,11; высококипящие фенолы 5,75; агент 80,34.При использовании в качестве раздеделяющего агента фракции жидких парафинов с более .широким интервалом тт. кип, 190-324 С не обеспечиваетсяполучение кондиционных продуктов,как фенола, так и о -крезола, таккак парафины с этим интервалойтемператур кипения образуют с крезо.лами минимальные азеотропы. Количество паров по 1-й колонне 2394 гпо второй 21701 г, в сумме 24101,на 1000 г фенола 60403,5,П р и м е р 10, Сырье, агент иколонны используют по примеру 5Гексадекана подают 1000 г. По качеству и количеству дистиллят первой колонны в этом случае получается, как в примере 5, только при;флегмовом числе 8,5. Количество паров по 1-й колонне 3230 г, в сумме5870 г, при получении 1 ООО г фенола 17264,7 г.Таким образом, при уменьшениирасхода экстрактивного разделяющего агента увеличивается флегмовоечисло и возрастает на ба количество паров.П р и м е р 111000 г смеси .(502 фенола и 50 о-крезола) подают в среднюю часть ректификационной,насадочной колонки непрерывногодействия с 40 теоретическими тарелками. В верхнюю часть колонки на высоте 12 , от верха (на 4-ю теорети/.ческую тарелку) подают 4000 г диметилнафталиновой фракции (ДИФН) синтервалом т. кип, 250-270 СКолонка работает при остаточном давлении100 мм рт. ст При температуре верха .о123 С и Флегмовом числе 4 отбирают510 г дистиллата состава, мас.Х:фенол .97,45; о -крезол 0,99, ДИНФ1,56; и кубового продукта в количест.ве 4490 г состава, мас,. Х: .ФенолОД 7 Х; о-крезол 11,02; ДИНФ 88,91., Из кубового продукта на рек";тификационный насадочнвй колоннепериодического действия с 15 теоретическими тарелками при температуреверха 127-1284 С (100 ми рт. ст.) ифлегиовом числе 5 выделяют 0-крезолв количестве 498 г состава, иас.Х:фенол 0,6; о-крезол 99,5. Количество паров по 1-й колонке 2500 г,по 2-й колонке. 2988. г, в сумме5488, на 1 ООО г фенола - .10976 г..9 1127882 1 О1Таким образомувеличение коли тероазетропная ректификация, либо эк 4чества разделяющего агента при разде- стракция, при которых для полученияленин фенола с крезолами приводит к кондиционных продуктов требуется ихуменьшению степени чистоты фенола дополнительная очистка.(как видно из примера 11 в дистиллят 5попадает О-крезол и агент). Разделе- Схема разделения азетроцной рекнне смеси с крезолами по предла- тификации значительно сложнее,гаемому способу обеспечивает полу- чем по изобретению. Кроме того,чение чистыми как. фенола, так и при разделении смеси фенола" с крезов-.крезойа. При выделении разделяю-, 1 О лами по изобретению, как видно изщего агентаф привФняемого в экстрах- сопоставления примеров 3 н 4, третивнойректифйрфи, используется буется в 50"70 раз меньше энергии,обычная рЪктйф кцЦя, при азетропной чем при разделении азеотропной ректиже ректиприменяется рибо ге- , фикацией,1Составитель В,Соколов Редактор Н.Джуган Техред М.Кузьма Корректор А,ИльинЗаказ 8869/18 Тираж 409 Подписное ВЩИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная, 4