[发明专利]制备苯酚和丙酮的方法

说明书

背景技术

本发明涉及工业有机合成，特别是通过枯烯法制备苯酚和丙酮。

众所周知的制备苯酚和丙酮的方法为利用大气中的氧气氧化枯烯，再通过酸-催化分解氢过氧化枯烯，该方法使得所制备的两种终产物都有着高产率(参见，例如，Kruzhalov B.D.，Golovanenko B.N.，CombinedProduction of Phenol and Acetone，Moscow，Goskhimizdat，1964，或Kirk-Othmer Encyclopedia of Industrial Chemistry)。这种方法被广泛用于生产这些产品，是世界上实际应用的主要技术。

在已知的制备苯酚和丙酮的方法中，为了减少苯酚焦油的得率，使含有氢过氧化枯烯(CHP)、枯烯以及二甲基苯基甲醇的枯烯氧化产物在待分离的硫酸存在下在两步法中裂解。第一步中，在55-80℃的温度下，使大部分的CHP(97-99％)分解，并由DMPC和CHP合成得到过氧化二枯基(DCP)。第二步中，加入丙酮，反应在80-146℃的温度进行，得到含有苯酚、丙酮、α-甲基苯乙烯的反应混合物，分解DCP和剩余的CHP和DMPC。加入的量是丙酮初始浓度的1.5-1.8倍。还加入水。在一些情况下，在第二步分离步骤进行之前，用氨水部分中和酸，以确保催化剂的最佳酸度。此时发生在第一步所形成的DCP的断裂，剩余CHP的分解以及剩余DMPC的脱水(参见，例如，俄罗斯专利2068404、2121477、2142932)。

与一步法分解的方法相比，这些方法显著降低所形成的副产物的量，然而所述形成的副产物(羟基丙酮)的量保持在高水平(并且有时会增加)。

羟基丙酮是形成2-甲基苯并呋喃的来源，其难于与苯酚分离，并且会引起商品苯酚色度指数(color index)的劣化。通过碱处理消除苯酚中的羟基丙酮会使方法变复杂(Vasil’eva I.I.，Zakoshanski V.M.，PetroleumProcessing and Petrochemistry，St.Petersburg，“Giord”，2005，第344页)。

使用两步法分解CHP提高了合成苯酚和丙酮的生产指标，但是与一步法分解CHP相比，两步法要使用大量装置，在技术上更加复杂。因此，大量使用一步法分解CHP的装置一直延续使用。例如，根据美国专利No.4,246,203，在120-200℃的温度在一步中进行CHP分解，使用分解反应的热量蒸发几乎所有的反应物质。最好的催化剂是硫酸，将其以在丙酮、苯乙酮，枯烯或它们的混合物中的溶液的形式加入到CHP分解反应器中，其浓度为0.005-0.2％(50-2000份/每百万份(ppm))。反应物质中酸的浓度没有被提及，但由于在CHP分解的反应产物蒸发后，酸残留在不挥发的残留物中，因此其浓度应该较高。

与通过酸催化分解氢过氧化枯烯(CHP)生产苯酚和丙酮的预计方法最接近的方法，以及最简单的技术，是记载在美国专利No.3,271,457中的方法。在该专利文献中，CHP分解为苯酚和丙酮在反应器中进行，其中将CHP和催化剂(酸)以反应物质中酸浓度为0.05-10％，优选0.1-2％的量供应到该反应器中。混合/分配设备被安装在反应物质表面上方的气相中，在该设备中含有CHP的原料与丙酮混合，丙酮在进入反应器时被CHP分解反应的热量蒸发，然后在冷凝器中冷凝，并送回而稀释原料。因此，反应过程中释放的热量被移除，并且稀释CHP，增加了生产的安全性。CHP分解的过程是在50-90℃、优选70-85℃的温度进行。按照这样的生产安排，与苯酚/丙酮的化学计量比相比，在CHP分解区域存在显著过量的丙酮，并且酸的浓度非常高。这种方法的结果是羟基丙酮的产率高，它的存在使得商品苯酚的品质劣化。

发明内容

在一实施方式中，由氢过氧化枯烯混合物生产苯酚和丙酮的方法包括：在催化剂混合物的存在下分解氢过氧化枯烯混合物，形成包含苯酚和丙酮的混合物，其中该方法进一步包括：a)通过以重量比2∶1到1∶1000合并硫酸和苯酚，在催化剂形成反应器中形成催化剂混合物；b)于20-80℃的温度将催化剂混合物在催化剂形成反应器中保持1-600分钟；c)将催化剂混合物加入到氢过氧化枯烯混合物中，形成苯酚和丙酮混合物。

发明详述