Введение 6
1 Литературный обзор 8
1.1 Получение фенола в промышленности 8
1.2 Стадии кумольного процесса получения фенола (условия и образующиеся
побочные продукты) 12
1.2.1 Окисление изопропилбензола 12
1.2.2 Разложение ГПК 15
1.3 Алкилирование фенола 21
1.3.1 Механизм алкилирования фенола 22
1.3.2 Алкилирование фенола олефинами 24
1.3.3 Алкилирование фенола спиртами 25
1.4 Синтез ПКФ в промышленности 25
2 Постановка задачи 30
3 Обсуждение результатов 32
3.1 Определение оптимальных параметров кислотности среды на стадии
разложения ГПК
3.2 Закономерности алкилирования фенола различными алкилирующими
агентами
36
3.2.1 Закономерности алкилирования фенола АМС 36
3.2.2 Закономерности алкилирования фенола Д2 46
3.2.3 Закономерности алкилирования фенола ДМФК 52
3.2.4 Закономерности алкилирования фенола ДКПО 57
3.3 Сравнение количеств образовавшегося ПКФ в одинаковых условиях при
использовании различных алкилирующих агентов
62
3.4 Поведение кумилфенолов и Д1 в рассматриваемой системе 63
4 Экспериментальная часть 64
4.1 Исходные вещества и растворители 64
4.2 Методики анализа 64
4.3 Использованное оборудование 64
4.4 Методики проведения эксперимента 655
4.4.1 Методики проведения эксперимента с алкилирующим агентом АМС 65
4.4.2 Методики проведения эксперимента с алкилирующим агентом Д2 67
4.4.3 Методики проведения эксперимента с алкилирующим агентом ДМФК 68
4.4.4 Методики проведения эксперимента с алкилирующим агентом ДКПО 69
4.5 Методика проверки устойчивости ПКФ 70
4.6 Получение и обработка экспериментальных данных 70
4.6.1 Вычисление коэффициентов чувствительности веществ 70
4.6.2 Погрешность экспериментальных данных 72
Основные результаты и выводы 74
Благодарности 75
Список сокращений 76
Список литературы 77
Приложения
С активным развитием химической промышленности возросли потребности в
химических реагентах, в частности, в феноле. Сразу после открытия ему нашлось
множество применений: в дублении кож, в производстве синтетических красителей, в
медицине и др. Относительная важность этих областей применения постоянно
изменяется. В настоящее время мировое потребление фенола имеет следующую
структуру по данным на 2015 год [1, 2]:
– 49 % расходуется на производство 4,4'-(пропан-2,2-диил)дифенола (бисфенола А),
который используется для производства поликарбонатов и эпоксидных смол;
– 30 % расходуется на производство фенолформальдегидных смол;
– 8 % расходуется на производство алкилфенолов разнообразного строения;
– 7 % расходуется на производство капролактама;
– 2 % расходуется на производство адипиновой кислоты
– 4 % расходуются на другие нужды, в том числе, на производство антиоксидантов,
неионогенных ПАВ, лекарственных препаратов (аспирин), антисептиков и
пестицидов, присадок к маслам, продуктов парфюмерии.
При получении поликарбонатов из бисфенола А в качестве регулятора длины
цепи используется 4-(2-фенилпропан-2-ил)фенол (пара-кумилфенол, ПКФ, рис. 1):
ПКФ сейчас получают в качестве целевого продукта алкилированием фенола
(проп-1-ен-2-ил)бензолом (альфа-метилстиролом, АМС). В то же время он является
побочным продуктом в существующем сейчас промышленном процессе получения
фенола т.н. кумольным способом, где ПКФ представляет собой часть фенольной
смолы, остающейся после выделения целевых продуктов – ацетона и фенола – в виде
кубового остатка. Однако выделение ПКФ из фенольного процесса затруднено в
связи с незначительным содержанием при реализации современной технологии.
Конечно, представляет интерес увеличение содержания этого соединения для
разработки метода выделения его как целевого продукта. Данная работа посвящена
исследованию закономерностей получения ПКФ в условиях промышленного синтеза
фенола с целью изучения возможности модификации процесса для увеличения доли
ПКФ среди побочных продуктов реакции.
1. Показано, что наиболее эффективными алкилирующими агентами для
получения ПКФ среди веществ, присутствующих в процессе разложения
гидропероксида кумола (ГПК) на фенол и ацетон, являются ДКПО и ДМФК.
2. Показано, что во всех случаях ПКФ образуется практически необратимо:
скорость обратной реакции разложения ПКФ пренебрежимо мала в диапазоне
условий, представляющих практический интерес.
3. Показано, что АМС, ДМФК и ДКПО в условиях реакции быстро образуют
линейные димеры АМС, ПКФ и ОКФ в параллельных процессах. Линейные димеры
АМС медленно разлагаются обратно в АМС и обратимо превращаются друг в друга,
а также медленно образуют циклический димер путем внутримолекулярной
циклизации. Циклический димер АМС образуется практически необратимо.
4. Для увеличения доли ПКФ в побочных продуктах процесса получения
фенола и ацетона целесообразно добавлять некоторое количество воды (до 5 %) в
реакционную массу на стадии разложения ГПК.
5. Стадию разложения ГПК предпочтительно проводить при возможно более
низкой температуре, чтобы минимизировать образование АМС, а из него – циклического димера.
