AN-PAN-1008
2026-09
Análisis en línea del ácido sulfúrico en el proceso de cumeno (producción de fenol)
Resumen
El fenol es una materia prima versátil que se utiliza para producir una amplia gama de compuestos, como polímeros (p. ej., policarbonatos y epoxis), fibras sintéticas (p. ej., nailon) y resinas (p. ej., bisfenol A). Estos se emplean ampliamente en textiles, madera contrachapada y encimeras, plásticos para electrodomésticos y electrónica, y materiales para adhesivos. El fenol también sirve como materia prima para detergentes, herbicidas y productos farmacéuticos. En medicina, actúa como desinfectante y antiséptico [1].
Más del 90 % del fenol a nivel mundial se obtiene a partir de cumeno, mediante la ruta del hidroperóxido de cumeno [2]. Un paso crucial en este proceso es la escisión ácida de este peróxido, es decir, su descomposición en acetona y fenol [2,3].
Esta nota de aplicación de proceso demuestra el uso del analizador de procesos TI 2060 o del analizador de procesos 2035 para la titulación potenciométrica del ácido sulfúrico en el proceso de cumeno, lo que permite un control estricto de su concentración para obtener posteriormente un fenol de alta calidad.
Introducción
Debido a su importancia comercial, se han desarrollado varios métodos para la producción de fenol. La mayor parte del fenol se produce mediante el llamado «proceso de cumeno», basado en la oxidación autocatalítica del cumeno y la escisión con ácido diluido del hidroperóxido de cumeno (CHP) formado.
El proceso de cumeno (o proceso de Hock) consta de tres etapas:
- producción de cumeno a partir de benceno y propileno;
- conversión de cumeno en hidroperóxido de cumeno;
- descomposición (escisión) del hidroperóxido de cumeno preconcentrado en fenol y acetona.
En la última etapa, se utilizan pequeñas cantidades de ácido sulfúrico (H₂SO₄) para catalizar la reacción. Dado que la reacción de escisión es muy inestable, el reactor de descomposición (Figura 1) debe operarse bajo un estricto control de temperatura y acidez, con un alto nivel de reflujo de acetona [2].
En la práctica, muchas reacciones secundarias tienen lugar simultáneamente con las reacciones mostradas en la Figura 2.
El dimetilfenilcarbinol (DMPC) es el principal subproducto de oxidación, que reacciona posteriormente en medio ácido para formar α-metilestireno (AMS). El AMS puede ser un subproducto deseado o puede reciclarse a la etapa de alimentación de cumeno. Existen circuitos de recirculación en varios puntos para la optimización del proceso (Figura 1).
Además de controlar los diversos subproductos, prevenir la formación de cuerpos coloreados y la corrosión es de suma importancia. Por lo tanto, es necesario eliminar los restos de ácido sulfúrico antes de la destilación y purificación posteriores. Así, la medición precisa y en línea del ácido sulfúrico desempeña un papel fundamental en el proceso general de producción de cumeno.
Aplicación
El ácido sulfúrico se analiza en línea mediante titulación potenciométrica. Se mide en la corriente de descomposición y en otras etapas posteriores de la producción. El método de titulación, reconocido como técnica de referencia y medición absoluta, permite obtener alta precisión y una validación sencilla.
Rango típico
| Rango de etapas del proceso | Rango [mg/L H2SO4] |
|---|---|
| Descomposición | 0–40 |
| Downstream | 0–350 |
Observaciones
En entornos explosivos peligrosos, los analizadores de procesos deben ser aptos para su uso a prueba de explosiones. El analizador de procesos 2060 TI EX Proof (Figura 3) de Metrohm Process Analytics cuenta con la certificación ATEX (2014/34/UE). Funcionalmente es idéntico al analizador de procesos 2060 TI, pero dispone de una carcasa completamente de acero inoxidable, todos los aisladores y barreras intrínsecamente seguros eléctricos necesarios, y está provisto de un sistema de purga EX-P.
Conclusión
El analizador de procesos Metrohm Process Analytics 2060 TI EX Proof puede medir con precisión la concentración de ácido sulfúrico en la producción de fenol en línea, lo que facilita una producción optimizada, una mejor calidad y un menor consumo de productos químicos.
Referencias
- Phenol - Chemical Safety Facts. https://www.chemicalsafetyfacts.org/chemicals/phenol/ (accessed 2025-10-02).
- Schmidt, R. J. Industrial Catalytic Processes—Phenol Production. Applied Catalysis A: General 2005, 280 (1), 89–103. DOI:10.1016/j.apcata.2004.08.030
- Engineers Guide: Cumene Peroxidation Process for Phenol Production. Engineers Guide.
Beneficios del análisis de procesos en línea
- Optimice la calidad del producto y aumente la rentabilidad con tiempos de respuesta rápidos ante variaciones en el proceso.
- Diagnóstico totalmente automatizado: alarmas automáticas cuando las muestras se salen de los parámetros especificados.
Compartir la aplicación
Descargar PDF