Кіріспе
Өнеркәсіптік процесс
The cumene process (cumene phenol process, Hock process) is an industrial process for synthesizing phenol and acetone from benzene and propylene. The term stems from cumene (isopropyl benzene), the intermediate material during the process. It was invented by R. Ūdris and P. Sergeyev in 1942 (USSR), and independently by Heinrich Hock in 1944. This process converts two relatively cheap starting materials, benzene and propylene, into two more valuable ones, phenol and acetone. Other reactants required are oxygen from air and small amounts of a radical initiator. Most of the worldwide production of phenol and acetone is now based on this method. In 2022, nearly 10.8 million tonnes of phenol was produced by the cumene process. In order for this process to be economical, there must also be demand for the acetone by product as well as the phenol.
Кумен процесі (кумен-фенол процесі, Хок процесі) – бензол мен пропиленнен фенол және ацетонды синтездеуге арналған өнеркәсіптік процесс. Бұл термин процестегі аралық материал болып табылатын куменнен (изопропилбензолдан) шығады. Оны 1942 жылы Р. Ūдрис және П. Сергеев (КСРО), ал 1944 жылы Генрих Хок тәуелсіз түрде ойлап тапқан. Бұл процесс салыстырмалы түрде арзан екі бастапқы материал – бензол мен пропиленді екі құнды затқа, фенол мен ацетонға айналдырады. Басқа қажетті реагенттер – ауадан алынған оттегі және аздаған мөлшерде радикалдық инициатор. Бүгінгі таңда әлемдегі фенол мен ацетон өндірісінің көп бөлігі осы әдіске негізделген. 2022 жылы кумен процесі арқылы шамамен 10,8 миллион тонна фенол өндірілді. Бұл процесс экономикалық тиімді болуы үшін фенолмен қатар ацетонның да сұранысы болуы қажет.
The cumene process (cumene phenol process, Hock process) is an industrial process for synthesizing phenol and acetone from benzene and propylene. The term stems from cumene (isopropyl benzene), the intermediate material during the process. It was invented by R. Ūdris and P. Sergeyev in 1942 (USSR), and independently by Heinrich Hock in 1944. This process converts two relatively cheap starting materials, benzene and propylene, into two more valuable ones, phenol and acetone. Other reactants required are oxygen from air and small amounts of a radical initiator. Most of the worldwide production of phenol and acetone is now based on this method. In 2022, nearly 10.8 million tonnes of phenol was produced by the cumene process. In order for this process to be economical, there must also be demand for the acetone by product as well as the phenol.
Процесс кезеңдері
Кумен газ фазасындағы Фридель-Крафтс алкилденуі кезінде пропенмен түзіледі. Бензол мен пропен катализдік Льюис қышқылының қатысуымен 250 °C температурада 30 стандартты атмосфера қысымына дейін қысылады. Фосфор қышқылы көбінесе алюминий галидтеріне қарағанда артықшылыққа ие. Кумен ауада тотықталады, бұл куменнен үшінші бензилді сутегін алып тастайды, соның салдарынан кумен радикалы пайда болады:
Кумен радикалы одан кейін оттегі молекуласымен байланысып, кумен пероксид радикалын береді, ол өз кезегінде кумен гидропероксидін (C6H5C(CH3)2O2H) басқа кумен молекуласынан бензилді сутегін алу арқылы қалыптастырады. Бұл соңғы кумен кумен радикалына айналады және одан кейінгі тізбекті кумен гидропероксидтерінің қалыптасуына қайта қосылады. Тұрақсыз пероксидті сұйық күйде ұстау үшін 5 атм қысым қолданылады. Кумен гидропероксиді қышқыл ортада қайта реттелу реакциясына (Хок қайта реттелуі) түседі, нәтижесінде фенол мен ацетон пайда болады. Бірінші қадамда терминалды гидроперокси тотық атомы протонды болады. Одан кейін фенил тобы бензил көміртегінен жақын орналасқан оттегіне көшеді және су молекуласы жоғалады, нәтижесінде резонанспен тұрақталған үшінші карбокация пайда болады. Бұл қадамның консертті механизмі Баер-Виллигер тотығу және Криге қайта реттелу реакцияларының, сондай-ақ гидроборация-окистену процесінің тотығу сатысының механизмдеріне ұқсас. 2009 жылы қышқылданған бентонит балшығы күкірт қышқылына қарағанда қышқыл орта ретінде тиімді катализатор екені дәлелденді. Пайда болған карбокация сумен шабуылға ұшырайды, гемиацеталь тәрізді құрылымды құрайды. Гидрокси тотығынан эфир тотығына протонды ауыстырудан кейін ион фенол мен ацетонға ыдырайды.
Ацетонды өңдеу
Шикі ацетон сұйық фазада Рани никелімен немесе мыс пен хром оксидінің қоспасы арқылы сутегілендіріліп, изопропил спирті алынады. Бұл процесс, егер артық ацетон өндірісімен байланыстырылса, тиімді. Mitsui & Co. компаниясы ацетонды сутегілендіру және изопропанол өнімін пропенге дейін сусыздандыру үшін қосымша қадамдарды әзірледі, ол бастапқы реагент ретінде қайта қолданылады.
Қосалқы өнімдер
Фенол және ацетон өндірісіндегі кумол процесінің қосалқы өнімдері ацетофенон және альфа-метилстирен болып табылады.