[发明专利]由异丙苯制备苯酚和丙酮的改良方法

说明书

本发明涉及一种在异丙苯的氧化作用下制备苯酚和丙酮的改良方法，该氧化反应之后，伴随着在有酸性催化剂的反应器中进行的异丙苯氢过氧化物的分解、和反应产物的蒸馏分离。

所有由异丙苯制备苯酚和丙酮的现行方法均包括以下重要步骤：

1.异丙苯氧化成异丙苯氢过氧化物(CHP)。

2.氧化产物的蒸馏和工业CHP的制备。

3.CHP及其包含于其中的二甲基苯基甲醇(DMPC)的酸性分解，成为终产物苯酚、丙酮和α-甲基苯乙烯(AMS)。

4.酸性催化剂的中和，以及从反应产物中分离盐。

5.反应产物的分离和提纯。

苯酚制备过程的研究，一般都是以改良该过程中的仅仅某一个步骤为目的。研究中没有人尝试尽可能地同时改良该过程的选择性、能量特征和可靠性。最重要的特征是蒸汽消耗。

因为大多数的不需要的副产物产生于CHP的酸性分解过程中，所以大多数研究者的注意力首先在这一阶段。在含有有反应能力的DMPC的工业CHP的分解过程中，发生化学反应，致使丢失终产物而产生难以利用的废品，即所谓的苯酚焦油。

制备过程选择性的最重要评判标准是可利用副产物的收率，尤其是α-甲基苯乙烯(AMS)的收率。已知AMS可以氢化成异丙苯，或者作为产物直接分离。

为了提高AMS的收率，有各种不同的方法：

a)反应介质组成的选择(化学性变通方法)。

b)反应器类型的选择，和热传导方式的选择(工业变通方法)。

c)化学性和工业变通方法的合并应用。

我们的试验表明：在苯酚-丙酮-反应介质中，通过在苯酚分子之间以及在苯酚-和丙酮分子之间生成强大的氢键结合，通过改变苯酚-丙酮的比例，和通过添加多倍剂量的惰性溶剂如异丙苯，可以改变被作为催化剂应用的硫酸的催化特性。水也可以不小的强度影响催化剂活性的改变。

苯酚∶丙酮∶水∶异丙苯∶硫酸的不同比例组合，可以使这些多成份-反应介质的催化特性发生质量性改变，正如图1、2、3中我们的实验数据所表明的那样。

这些具有重要意义的、CHP-分解反应常数的改变，与以下因素有关，也即硫酸于多成份-溶剂中的催化活性发生很大改变。这些现象证明了由一种类型的催化剂至另一种催化剂的过渡。实际上为由一种超强催化剂至一种弱催化剂的过度。由此可以理解各种专利中选择性的显著差别，这些专利中反应介质的组成发生了改变。那么在一等分子苯酚和丙酮的混合物所组成的反应介质中，AMS的收率约为理论值的40-45％(RU 1,361,937)。

在按照US 2,663,735的制备过程中，应用了超量的丙酮，并且摩尔比为丙酮∶苯酚＝5∶1，其AMS的收率不超过理论值的55％。

在按照RO 63,168的制备过程中，也应用了苯酚和丙酮的等分子混合物作为反应介质，它含有至20重量％异丙苯。在这种情况下，AMS的收率约为理论值的60％。

在按照RO 1,563,181的制备过程中，反应介质含有超量的20％丙酮、和仅仅1-2％异丙苯。在这种情况下，AMS的收率已经约为理论值的70％。    

在按照US 5,254,751和US 5,530,166的制备过程中，AMS的收率达到理论值的80％。在这些过程中应用的反应介质含有至多20重量％异丙苯，且丙酮∶苯酚＝5∶1的摩尔比。同时将一种混合反应器和一个管式反应器应用于该反应过程。所强调的是，前面提及的AMS的收率是在最大的操作装置中达到的。

在专利US 5,254,751和US 5,530,166中所获得的结果，在专利US4,358,618中，在异丙苯含量为至15重量％，和苯酚对丙酮的等摩尔比(摩尔比为丙酮∶苯酚∶异丙苯＝1∶1∶0.23)的条件下，也同样获得。在此项专利中，应用了一种混合反应器和二种管式反应器的组合方式。其中，所有反应器内的反应介质的组成保持恒定不变，但是应用了不同的温度范围：在混合反应器中为50-90℃，在一个管式反应器中为120-150℃。

我们试验的结果和专利数据的分析表明：额外向反应介质中添加的丙酮和异丙苯的剂量对于制备过程的选择性很重要，但并非决定性。正如我们的试验所表明：上述因子的组合非常重要，并且重要的是丙酮∶苯酚∶异丙苯∶水的最佳摩尔比，以及正确选择能够保持该摩尔比的反应器，也即，一种混合反应器用于CHP的分解、和一个管式反应器用于二枯基过氧化物(DCP)和DMPC的分解。实际上，在所有的专利中和有效的操作技术中，反应介质的组成-它具有丙酮∶苯酚∶异丙苯∶水的最佳摩尔比-在混合反应器和一个管式反应器中均保持恒定。