3.3 Характеристика используемого сырья

Для совместного производства фенола и ацетона является изопропилбензол и кислород воздуха.

Изопропилбензол C₆H₅CH(CH₃)₂, иначе называемый кумолом, представляет собой бесцветную горючую жидкость, практически нерастворимую в воде (менее 0,01 %), смешивается со спиртом, эфиром, бензолом. Температура кипения — 152,4 °C. Его получают жидкофазным (катализатор: хлорид алюминия(III)) или парофазным (катализатор: цеолиты, фосфорная кислота на кизельгуре) алкилированием бензола пропиленом:

С₆Н₆ + СН₃-СН=СН₂ → С₆Н₆-СН(СН₃)₂.

Первоначально изопропилбензол применяли в качестве высокооктановой добавки к моторным топливам, а в настоящее время основным его потребителем является химическая промышленность. Изопропилбензол перерабатывают в а-метилстирол С₆Н₆-С(СН₃)=СН₂ (мономер для синтетического каучука) и особенно в больших количествах - в изопропилфенилгидропероксид (гидропероксид кумола) С₆Н₅-С(СН₃)₂-ООН, из которого получают фенол и ацетон.

3.4 Преимущества и недостатки метода

Метод совместного синтеза фенола и ацетона через гидро­перекись изопропилбензола имеет ряд очевидных преимуществ перед другими методами синтеза фенола:

При получении фенола через бензолсульфокислоту необхо­димо расходовать большие количества таких веществ, как сер­ная кислота, едкий натр, сернистый газ; аппаратура подвер­гается интенсивной коррозии, целый ряд процессов оформляется периодически, условия проведения отдельных стадий процесса весьма жестки.

Синтез фенола омылением хлорбензола связан с расходом значительных количеств хлора, щелочи, соляной кислоты. Ис­пользование в процессе сильно агрессивных веществ требует применения дорогих антикоррозионных материалов. Недостат­ком является также работа под высоким избыточным давле­нием (до 300 ат).

Метод Рашига характеризуется использованием в процессе больших количеств хлористого водорода, коррозией, жесткими условиями проведения реакции и низкой конверсией за один проход, что обусловливает высокие энергозатраты.

Кумольный метод выгодно отличается от перечислен­ных методов мягкими условиями проведения всех стадий про­цесса, применением значительно меньших количеств серной кислоты и щелочи, отсутствием хлора и соляной кислоты. Корро­зия аппаратуры, возникающая при алкилировании вследствие гидролиза катализатора (хлористого алюминия) и при окисле­нии в результате побочно образующейся муравьиной кислоты, менее интенсивна и предотвращается легче, чем коррозия аппа­ратуры при работе по указанным методам.

Как метод производства ацетона кумольный метод также имеет ряд преимуществ по сравнению с другими. Методы син­теза ацетона из пропилена через изопропиловый спирт вклю­чают производство изопропилового спирта, при получении кото­рого сернокислотной гидратацией пропилена необходимо применять и подвергать упарке большие количества серной кислоты. Превращение изопропилового спирта в ацетон протекает в же­стких условиях с использованием дорогих катализаторов.

Несмотря на прекрасно отлаженную технологию и длительный опыт эксплуатации, кумольный метод имеет ряд недостатков. Прежде всего это наличие взрывоопасного промежуточного соединения (гидропероксид кумола), а также многостадийность метода, что требует повышенных капитальных затрат и делает труднодостижимым высокий выход фенола в расчете на исходный бензол. Так, при выходе полезного продукта 95% на каждой из трех стадий итоговый выход составит лишь 86%. Приблизительно такой выход фенола и дает кумольный метод в настоящее время. Но самый важный и принципиально неустранимый недостаток кумольного метода связан с тем, что в качестве побочного продукта образуется ацетон. Это обстоятельство, которое первоначально рассматривалось как сильная сторона метода, становится все более серьезной проблемой, поскольку ацетон не находит эквивалентного рынка сбыта.