Получение фенола и ацетона из изопропилбензола

Процессы окисления углеводородов относятся к одним из важнейших методов получения кислородсодержащих и других соединений, получаемых в процессах окисления. Таким образом получают мономеры, растворители, промежуточные продукты нефтехимического и органического синтеза и др. К реакциям окисления способны все классы углеводородов и их производные.

Процессы окисления проводят в газовой или жидкой фазе с использованием инициаторов и катализаторов. В качестве окислителей применяют воздух, технический кислород, азотную кислоту, органические гидропероксиды, надкислоты, гидропероксид водорода и др. Инициаторами окисления служат ультрафиолетовый свет, органические гидропероксиды и т.д., в качестве катализаторов - металлы Ag, Cu, оксиды металлов и их смеси Cu₂O, V₂O₅, Bi₂O₃×MoO₃, соли металлов переменной валентности Co, Mn, Cu, Pd.

Условия окисления подбирают таким образом, чтобы при максимально высокой конверсии исходного сырья обеспечить высокую селективность процесса по целевым продуктам.

В зависимости от условий процесса и строения исходного соединения могут образовываться различные кислородсодержащие продукты - гидропероксиды, спирты, кетоны, кислоты и т.д. вплоть до диоксида углерода и воды.

Фенол и ацетон являются многотоннажными продуктами органического синтеза, находящими широкое использование. Так, фенол применяется при производстве фенолформальдегидных смол, пластических масс, поверхностно-активных веществ, синтетических волокон, лекарственных препаратов и т.д.

Основным промышленным методом получения фенола является процесс окисления изопропилбензола в гидропероксид с последующим разложением гидропероксида в фенол и ацетон.

Процесс состоит из двух основных стадий:

1) окисление изопропилбензола в гидропероксид:

2) разложение гидропероксида изопропилбензола в фенол и ацетон:

Окисление изопропилбензола в гидропероксид

В промышленности изопропилбензол окисляют в гидропероксид (ГПИПБ) кислородом воздуха в тарельчатых колоннах непрерывного действия. Для устранения индукционного периода к изопропилбензолу, поступающему на окисление, добавляют до 1 % ГПИПБ и ведут окисление при 105-120 °С и 0,4 МПа. Повышение температуры ведет к ускорению процесса образования ГПИПБ, но одновременно усиливает реакцию его разложения, и при температуре выше 120 °С реакция разложения может принять взрывной характер. Время реакции подбирают таким образом, чтобы конверсия изопропилбензола не превышала 30-35 %. При этом селективность по ГПИПБ достигает 90 %.

В процессе окисления образуются побочные продукты, главным образом, ацетофенон и диметилфенилкарбинол, образующиеся в результате дальнейших превращений ГПИПБ и гидропероксидного радикала: