JP3553092B2 - Method for recovering bisphenol-A from production process effluent - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は二価フェノ―ル類の合成方法に係り、特にビスフェノ―ル‐Aの回収方法に係る。
【0002】
【従来の技術】
二価フェノ―ルの2,2‐ビス(p‐ヒドロキシフェニル)プロパン[一般に「ビスフェノ―ル‐A」といわれる]は、酸触媒の存在下で2モルのフェノ―ルと1モルのアセトンを縮合させることによって工業的に製造される。このフェノ―ルは化学量論量よりモル過剰に存在させる。縮合の間多くの副生物が生成するが、これらは所望の産物であるビスフェノ―ル‐Aを汚染する。縮合反応ゾ―ンから生成物流中を運ばれるこれらの汚染物の中には、水、触媒に由来する微量の酸性物質、未反応のフェノ―ルとアセトン、およびビスフェノ―ル‐Aのいくつかの異性体が含まれる。
【0003】
一般に、所望のビスフェノ―ル‐Aを生成物流から分離する第一のステップでは、生成物流を冷却して、ビスフェノ―ル‐Aと存在する過剰のフェノ―ルとの1:1付加(化合)物の形態で晶析と沈澱を起こさせる。晶析した付加物を分離して洗浄し、蒸溜、抽出または水蒸気ストリッピングによってフェノ―ルを除去する。この分離の際、晶析により得られた母液はすでに記載した汚染物と混ざったビスフェノ―ル‐Aも含有している。このような残渣または類似の残渣を含むその他の流出液は、ビスフェノ―ル‐Aのさまざまな精製工程中に生成することが多い。これらの流出液は反応器に再循環されてさらに縮合反応にかけられることが多いが、一部はパ―ジするかあるいは「クラッキング」によりフェノ―ル、アセトンまたはイソプロピルフェノ―ルに分解して有価試薬を回収しなければならない。
【0004】
本発明の方法により、製造プロセスの流出液流中で汚染物と混和しているビスフェノ―ル‐Aおよび他の有価残渣をクラッキング操作を使用しないで回収するための経済的な手段が提供される。クラッキング操作を使用すると、ビスフェノ―ル‐Aがその出発物質であるフェノ―ルとアセトンに再変換されてしまう。
【0005】
フェノ―ルを含有するプロセス流から酸性汚染物を除去するためにアニオン交換樹脂を使用することはすでに発表されており公知である。たとえば、1989年8月23日付けで公開された欧州特許出願第0,329,075号(三井東圧化学株式会社)には、反応物のフェノ―ルが残留しており、かつ酸性汚染物を含有するビスフェノ―ル‐A生成物流が記載されている。それによると、所望のビスフェノ―ル‐Aを蒸溜によって分離する前に前記生成物流を弱塩基性のイオン交換樹脂で処理して酸性汚染物を除去している。ビスフェノ―ル‐A生成物流の類似の処理がフェイラ―(Faler)らの米国特許第4,766,254号に記載されている。そこでは、フェノ―ル‐ビスフェノ―ル‐A付加物から得た母液をアニオン交換樹脂で処理している。
【0006】
【発明の概要】
本発明はフェノ―ルとビスフェノ―ル‐Aとの1:1付加物の晶析の際に得られる母液からビスフェノ―ル‐Aを回収するための方法からなる。この母液はフェノ―ル、ビスフェノ―ル‐A、ビスフェノ―ル‐Aの異性体、フェノ―ルとアセトンの縮合反応の汚染性副生物を含有している。本発明の方法は、
A.ビスフェノ―ル‐Aの異性体をビスフェノ―ル‐Aに異性化し、
B.得られた混合物を塩基性イオン交換樹脂と反応させることによって酸性不純物を除去し、
C.酸を含まない異性化生成物からビスフェノ―ル‐Aを分離する
ことからなる。
【0007】
また、本発明の方法によると、ビスフェノ―ル‐Aの大部分がすでに除去されているいかなるプロセス流からでも価値のあるビスフェノ―ル‐Aを回収することができる。
【0008】
【発明の好ましい態様の詳細な説明】
ビスフェノ―ル‐Aを製造するための工業的に重要な方法は、酸触媒と化学量論量より過剰のフェノ―ル反応物の存在下で2モルのフェノ―ルと1モルのアセトンとを縮合させることからなる。たとえば、米国特許第4,766,254号および第4,847,433号を参照されたい。よく使われている触媒は酸性のイオン交換触媒である。
【0009】
フェノ―ルとアセトンとの縮合を触媒するのに有用な酸性のイオン交換樹脂はその製法と共に広く知られている組成物である。たとえば、米国特許第3,037,052号(援用する)に記載されている製法を参照されたい。酸性イオン交換樹脂の代表例は、ペンダント基として複数のスルホン酸基を有する樹脂またはポリマ―のような強酸のイオン交換体である。例としては、スルホン化されたポリスチレンまたはポリ(スチレン‐ジビニルベンゼン)コポリマ―およびスルホン化されたフェノ―ル‐ホルムアルデヒド樹脂がある。これらのスルホン化された樹脂はゲルタイプおよびマクロレティキュラ―タイプとして水膨潤形態で市販されている。市販の樹脂の特定例を挙げると、アンバ―ライト(Amberlite)IR−120H、アンバ―リスト(Amberlyst)15H、アンバ―リスト(Amberlyst)31、ダウエックス(Dowex)50−X−4、ダウエックス(Dowex)MSC−1H、デュオライト(Duolite)C−26、パ―ミュチット(Permutit)QH、チェンプロ(Chempro)C−2、およびアイマック(Imac)C8P/Hがある[ここで、アンバ―ライト(Amberlite)、アンバ―リスト(Amberlyst)、ダウエックス(Dowex)、デュオライト(Duolite)、パ―ミュチット(Permutit)、チェンプロ(Chempro)およびアイマック(Imac)は米国の登録商標である]。このようなイオン交換体の別の例とそのようなイオン交換体の製法は、「ポリマ―の科学・技術全書(the Encyclopedia of Polymer Science and Technology)」の第7巻、第695〜708頁(1967年)および第3版(1981年)に記載されている。酸性樹脂の交換容量は乾燥樹脂1g当たりのH+ が少なくとも2.0ミリ当量(meq.)であるのが好ましく、3.0〜5.5meq.H+ /g(乾燥樹脂)の範囲の交換容量が特に好ましい。好ましい触媒のひとつは、アンバ―リスト(Amberlyst)(登録商標)ゲルタイプであり、これはジビニルベンゼンなどのような架橋性モノマ―で架橋されたスチレンであってスチレン残基の芳香核に結合したペンダントのスルホン酸基を有している。スルホン化は米国特許第2,366,007号(援用する)に記載されている方法によって実施できる。
【0010】
(縮合反応の副生物が水であることを考慮して)最高の効率を上げるために触媒は最初実質的に乾燥(脱水)した形態で使用するのが有利である。
【0011】
縮合反応ゾ―ンは単一の反応器からなっていてもよいし、あるいは直列または並列の2個以上の反応器からなっていてもよい。多数の反応器からなる反応ゾ―ンの場合、フェノ―ルは全部を第一の反応器に供給するのが適当であり、アセトン化合物は全部を第一の反応器に供給するかまたは第一の反応器と第二および使用する場合にはその後の反応器に分配するのが適当である。
【0012】
反応器ゾ―ンにおける反応温度は40℃から95℃まで変化し得、55〜90℃の範囲の反応温度が好ましい。
【0013】
反応器ゾ―ンにおける反応時間はいろいろであり得、反応温度に依存する。たとえば、供給原料の時間基準液空間速度(LHSV)は、触媒1リットル当たり供給流0.2〜40リットル/時の範囲の速度で広範囲に渡って変化し得る。
【0014】
反応ゾ―ンの流出液を連続的に抜出し、生成物ビスフェノ―ル‐A分離系に供給する。すでに述べたようにこの流出液は所望のビスフェノ―ル‐Aと混合している未反応フェノ―ル、未反応アセトン、触媒の酸性残渣、水、およびビスフェノ―ル‐Aの異性体を含んでいる。問題となる異性体は、ヒドロキシ基がp‐p′配置以外になっている位置異性体である。本発明の方法の出発物質となるのはこの流出液である。この流出液は、まず最初に、冷却してビスフェノ―ル‐Aとフェノ―ルの結晶性1:1付加物を沈澱させ、この固体付加物を分離することによって処理してもよい。残りの母液は一般にかなりの量の残留ビスフェノ―ル‐Aを含有する。
【0015】
添付の図は本発明の具体例のプロセスを示すブロック図であり、出発物質は上記の母液である。
【0016】
母液の少なくとも一部を貯蔵タンク(1)から「異性化」反応器(2)に供給する。この反応器は、従来からフェノ―ルとアセトンの縮合を触媒するのに酸触媒として使われている前記樹脂の中から選択されたもののような強酸性のイオン交換樹脂を収容している。この酸触媒は、ビスフェノ―ル‐A異性体の異性化を促進するように触媒割合で存在する。興味深いことには、ビスフェノ―ル‐Aの幾何異性体がビスフェノ―ル‐Aに変換されるだけではなく、4,4′‐(4‐ヒドロキシ‐m‐フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノ―ル[これは「トリスフェノ―ル」または「BPX−I」ともいわれる]のように異性体ではないが構造上類似している化合物もまたビスフェノ―ル‐Aに変換される。
【0017】
異性化反応器中で、2,4′‐(1‐メチルエチリデン)ビスフェノ―ルなどのようなビスフェノ―ル‐Aの副生異性体の多くと構造未知の化合物のあるものがビスフェノ―ル‐Aに連続的に変換される。反応器(2)中の母液は約55〜95℃の範囲内の温度に加熱して異性化を促進する。変換の進行は、異性体の変換を観察する従来の分析技術によって追跡できる。
【0018】
異性化反応完了後反応器(2)の流出液を、酸性の不純物を通常痕跡量にまで除去する弱塩基性のイオン交換樹脂を収容している容器(3)に通す。
【0019】
本発明のこの工程に有用なイオン交換樹脂としては公知の塩基性樹脂がすべて包含される。ほとんどの場合それらは、通常ポリマ―鎖に結合したジメチルベンジルアミノ基または対応するメチル‐四級化基のような基を含有しているアミンまたは第四級アンモニウム樹脂である。ピリジル基を有するアミン樹脂を始めとするアミン樹脂が好ましいことが多い。本発明の目的からみてアミン樹脂は遊離の塩基形態で使用するが、対イオンとしてヒドロキシアニオンを有する第四級樹脂も使用することができる。
【0020】
アニオン交換樹脂の製法は一般によく知られている。たとえば、マックマスタ―ズ(McMasters)らの米国特許第2,632,001号(援用する)に記載されている方法を参照されたい。この方法では、ポリ(ビニルトルエン)の側鎖を塩素化した後、水のような極性溶媒の存在下で第三級アミンと反応させて第四級アンモニウム塩を形成する。このタイプの市販樹脂の代表例は、アンバ―ライト(Amberlite)IRA−400、アンバ―ライト(Amberlite)IRA−401、アンバ―ライト(Amberlite)IRA−402、アンバ―ライト(Amberlite)IRA−900、デュオライト(Duolite)A−101−D、デュオライト(Duolite)ES−111、ダウエックス(Dowex)1、ダウエックス(Dowex)11、ダウエックス(Dowex)21K、およびイオナック(Ionac)A−540、ならびにジメチルエタノ―ルアミン(CH3 )2 −NCH2 CH2 OHから誘導されたもの、アンバ―ライト(Amberlite)IRA−410、アンバ―ライト(Amberlite)IRA−911、ダウエックス(Dowex)2、デュオライト(Duolite)A−102−D、イオナック(Ionac)A−550およびレイレックス(Reillex)である[アンバ―ライト(Amberlite)、デュオライト(Duolite)、ダウエックス(Dowex)およびイオナック(Ionac)は米国の登録商標である]。
【0021】
本発明で使用するのに好ましいのは、第一級、第二級または第三級のアミン基を含有する弱塩基性アニオン交換樹脂である。これらの製品の市販されている例は、アンバ―ライト(Amberlite)A−21、ダウエックス(Dowex)44、デュオライト(Duolite)A−7、イオナック(Ionac)A−260、アンバ―ライト(Amberlite)IRA−35、アンバ―ライト(Amberlite)IRA−68であり、この最後の2つの樹脂はアクリル骨格をもつゲルタイプである。
【0022】
反応器(2)から流出する混合物とアニオン交換樹脂との接触は便利な手段のいずれを用いて行なってもよい。一般に、精製用混合物を約45〜125℃、好ましくは約50〜75℃の範囲の温度で、樹脂を収容したカラムに通すのが好ましい。フェノ―ル混合物をカラムに通すのは上向きでも下向きでもよく、酸性の汚染物を除去するのに充分な時間実施する。
【0023】
酸性の不純物はアニオン交換樹脂と接触するとそれと塩を形成することによって除去される。
【0024】
反応器(2)から流出する混合物の弱塩基性イオン交換樹脂による処理は連続式またはバッチ式のいずれで行なってもよい。通常、流量が低ければ低いほど酸性汚染物の除去効率は高くなる。連続処理の場合流出混合物は、弱塩基性イオン交換樹脂1kg当たり2〜1000(好ましくは3〜50)kg/時の流量で供給するのが好ましい。バッチ式処理では、流出混合物を5〜60分間1〜20重量%の弱塩基性イオン交換樹脂と混合するのが好ましい。
【0025】
樹脂が使い尽されて効力が落ちたときは、たとえば6〜10%の苛性水溶液で処理することによって再生することができる。このような処理に先立ち、液体フェノ―ルで洗浄することによってフェノ―ル可溶性不純物を除くことができる。このような不純物が存在すると樹脂の再生効率が落ちるであろう。その後水で洗浄する。
【0026】
容器(3)からの流出液を、次に、粒状物質(たとえば、イオン交換樹脂粒子、金属断片など)を除去するフィルタ―(4)に通す。このフィルタ―(4)は約5ミクロンより大きい粒子を除去する。次に一連の蒸溜塔(5、6、7)が続いており、これらはそれぞれ前のカラムより順次(連続的に)高くなる減圧/温度条件下で作動して液流を4つの留分に分ける。蒸溜塔(5)は、比較的純粋なフェノ―ル(たとえば純度97%以上)を含む塔頂留分が除去されるような真空・温度条件下で運転される。蒸溜塔(5)の塔底液(ボトム)は蒸溜塔(6)に供給する。この蒸溜塔(6)は、着色した「軽質」留分が除去されるような減圧・高温条件下で運転される。この軽質留分は、主として、ビスフェノ―ル‐Aの残留異性体およびクロマンならびに化学構造が既知/未知の他の副生物から構成される。この留分はプラントからパ―ジして廃棄することができるし、または本発明のプロセスもしくは他のプロセスによる回収プロセスにかけることもできる。蒸溜塔(6)の塔底液を蒸溜塔(7)へ供給する。この蒸溜塔の塔頂留分は、使用する温度・圧力条件に応じて純度60〜90%のビスフェノ―ル‐Aを含むのが典型的である。この蒸溜塔(7)の塔底液は、プロセスからパ―ジされる「重質残渣」を含んでいる。これらの重質残渣はさらに別の回収プロセスにかけることもできる(たとえば、ビスフェノ―ル‐A製造プロセスの他の個所に戻したり、クラッキングしてフェノ―ル類に分解したり、さらに蒸溜したり、燃焼したり、または別の用途に使用したりする)。
【0027】
【実施例の記載】
以下の実施例で本発明の実施方法を説明する。この実施例は、本発明者が本発明の実施態様として最良と考えているものであるが、本発明はこれに限定されることはない。
【0028】
前述の装置を使用し、フェノ―ルを約83.3%、ビスフェノ―ル‐Aを9.8%、2‐(4‐ヒドロキシフェニル)‐2‐(2‐ヒドロキシフェニル)プロパン[すなわち、o,p‐ビスフェノ―ル‐A]を2.3%、およびその他の副生物を4.6%含有するビスフェノ―ル‐Aのプロセス副生物流を、74℃の温度で流量を20gpmとして、貯蔵タンク(1)から、スルホン化ポリスチレン樹脂[ロ―ム・アンド・ハ―ス(Rhom & Haas)製アンバ―リスト(Amberlyst)31、乾燥基準で16500ポンドの触媒]の床を充填したジャケット付き「異性化」反応器(2)に連続的に通した。次に、この反応流出液[フェノ―ルが82.5%、ビスフェノ―ル‐Aが11.8%、2‐(4‐ヒドロキシフェニル)‐2‐(2‐ヒドロキシフェニル)プロパンが1.6%、他の副生物が4.1%]の少なくとも一部を、温度72℃で、ロ―ム・アンド・ハ―ス(Rhom & Haas)製アンバ―リスト(Amberlyst)A−21弱塩基性アニオン樹脂を1300ポンド(乾燥基準)収容する容器(3)に通して、酸性化学種の濃度を2ppm以下に下げた。得られた流出溶液をフィルタ―(4)に通して2ミクロンより大きい粒子を除去した。
【0029】
次いで、得られた溶液の少なくとも一部を、圧力30mmHg、温度218℃で作動するフェノ―ル蒸溜塔(5)に供給した。ここで、純度約99%の無色塔頂物質としてフェノ―ルが除去された。塔底液はフェノ―ルを1%含んでいた。これを、温度224℃、圧力約1〜2mmHgで作動する次の蒸溜塔(6)に連続的に供給した。この塔からの塔頂流は黄褐色であり、主として、ビスフェノ―ル‐Aの異性体、主にo,p‐ビスフェノ―ル‐A(45〜50%)、2,2,4‐トリメチル‐4‐(4‐ヒドロキシフェノ―ル)クロマン(30〜35%)、ビスフェノ―ル‐A(2%)、およびその他の副生物から成っていた。これは廃棄した。
【0030】
塔(6)の塔底液を、温度260〜290℃(500〜550F)、圧力1〜2mmHgで作動する蒸溜塔(7)に供給した。塔頂留分は80%以上の純度のやや着色したビスフェノ―ル‐Aから成っていた。これはビスフェノ―ル‐Aの製造プロセスに再循環した。塔底液はひどく着色したタ―ル[ビスフェノ―ル‐Aが30%以下、重質のフェノ―ルプロセス副生物が70%以上]を含んでおり、これは廃棄した。
【0031】
このプロセスにより、通常であれば最初の縮合反応器に再循環されたり、クラッキングによってフェノ―ル類に分解されたり、または燃焼によって廃棄されることになるプロセス流からビスフェノ―ル‐Aおよびその他の価値のある物質を回収するための効率的で低コストの方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましいプロセスの具体例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 母液貯蔵タンク、
2 異性化反応器、
3 弱塩基性イオン交換樹脂を充填した容器、
4 粒子除去用フィルタ―、
5、6、7 蒸溜塔。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for synthesizing divalent phenols, and more particularly to a method for recovering bisphenol-A.
[0002]
[Prior art]
The
[0003]
In general, in the first step of separating the desired bisphenol-A from the product stream, the product stream is cooled and a 1: 1 addition (combination) of bisphenol-A with the excess phenol present is present. Crystallize and precipitate in the form of a product. The crystallized adduct is separated and washed, and phenol is removed by distillation, extraction or steam stripping. During this separation, the mother liquor obtained by crystallization also contains bisphenol-A mixed with the contaminants already described. Other effluents containing such or similar residues are often produced during various purification steps of bisphenol-A. These effluents are often recycled to the reactor for further condensation reactions, but some are purged or decomposed into phenol, acetone or isopropyl phenol by "cracking", which is valuable. Reagent must be collected.
[0004]
The process of the present invention provides an economical means for recovering bisphenol-A and other valuable residues that are mixed with contaminants in the effluent stream of a manufacturing process without using a cracking operation. . When a cracking operation is used, bisphenol-A is reconverted to its starting materials phenol and acetone.
[0005]
The use of anion exchange resins to remove acidic contaminants from phenol-containing process streams has been published and is known. For example, European Patent Application No. 0,329,075 (Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd.) published on August 23, 1989 contains phenol as a reactant and contains acidic contaminants. A bisphenol-A product stream containing is described. According to this, the product stream is treated with a weakly basic ion exchange resin to remove acidic contaminants before the desired bisphenol-A is separated by distillation. A similar treatment of the bisphenol-A product stream is described in US Pat. No. 4,766,254 to Faler et al. There, the mother liquor obtained from the phenol-bisphenol-A adduct is treated with an anion exchange resin.
[0006]
Summary of the Invention
The present invention comprises a process for recovering bisphenol-A from the mother liquor obtained during the crystallization of a 1: 1 adduct of phenol and bisphenol-A. The mother liquor contains phenol, bisphenol-A, isomers of bisphenol-A, and contaminant by-products of the condensation reaction of phenol and acetone. The method of the present invention comprises:
A. Isomerization of bisphenol-A to bisphenol-A,
B. Removing the acidic impurities by reacting the resulting mixture with a basic ion exchange resin,
C. Separating the bisphenol-A from the acid-free isomerization product.
[0007]
Also, the process of the present invention allows for the recovery of valuable bisphenol-A from any process stream from which a majority of the bisphenol-A has been removed.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
An industrially important process for producing bisphenol-A is to combine 2 moles of phenol and 1 mole of acetone in the presence of an acid catalyst and a stoichiometric excess of the phenol reactant. Condensing. See, for example, U.S. Patent Nos. 4,766,254 and 4,847,433. A commonly used catalyst is an acidic ion exchange catalyst.
[0009]
Acidic ion exchange resins useful for catalyzing the condensation of phenol with acetone are compositions well known for their preparation. See, for example, the process described in U.S. Pat. No. 3,037,052, which is incorporated by reference. Representative examples of acidic ion exchange resins are resins having a plurality of sulfonic acid groups as pendant groups or ion exchangers of strong acids such as polymers. Examples are sulfonated polystyrene or poly (styrene-divinylbenzene) copolymer and sulfonated phenol-formaldehyde resin. These sulfonated resins are commercially available in gel- and macroreticular types in water-swollen form. Specific examples of commercially available resins include Amberlite IR-120H, Amberlyst 15H, Amberlyst 31, Dowex 50-X-4, and Dowex (Amberlyst). Dowex MSC-1H, Duolite C-26, Permutit QH, Chempro C-2, and Imac C8P / H [where Amberlite ( Amberlite, Amberlyst, Dowex, Duolite, Permutit, Chempro and Imac are US registered trademarks. ]. Other examples of such ion exchangers and methods of making such ion exchangers are described in "The Encyclopedia of Polymer Science and Technology", Vol. 7, pp. 695-708 ("Encyclopedia of Polymer Science and Technology"). 1967) and Third Edition (1981). The exchange capacity of the acidic resin is preferably such that H + per gram of dry resin is at least 2.0 meq. (Meq.), And 3.0 to 5.5 meq. Exchange capacities in the range of H + / g (dry resin) are particularly preferred. One preferred catalyst is the Amberlyst® gel type, which is styrene cross-linked with a cross-linkable monomer such as divinylbenzene and the like, which is bound to the aromatic nucleus of the styrene residue. It has a pendant sulfonic acid group. Sulfonation can be performed by the method described in U.S. Pat. No. 2,366,007, which is incorporated by reference.
[0010]
To maximize efficiency (considering that the by-product of the condensation reaction is water), the catalyst is advantageously initially used in a substantially dry (dehydrated) form.
[0011]
The condensation reaction zone may consist of a single reactor or of two or more reactors in series or in parallel. In the case of a reaction zone consisting of multiple reactors, it is appropriate that the phenol is fed entirely to the first reactor and the acetone compound is fed entirely to the first reactor or to the first reactor. It is appropriate to dispense to the first and second and, if used, subsequent reactors.
[0012]
The reaction temperature in the reactor zone can vary from 40 ° C to 95 ° C, with reaction temperatures in the range of 55 to 90 ° C being preferred.
[0013]
The reaction time in the reactor zone can vary and depends on the reaction temperature. For example, the feedstock hourly liquid hourly space velocity (LHSV) can vary over a wide range at rates ranging from 0.2 to 40 liters / hour of feed stream per liter of catalyst.
[0014]
The effluent of the reaction zone is continuously withdrawn and fed to a product bisphenol-A separation system. As already mentioned, this effluent contains unreacted phenol, unreacted acetone, acidic residues of the catalyst, water and isomers of bisphenol-A mixed with the desired bisphenol-A. I have. The isomers of interest are the positional isomers in which the hydroxy group is other than in the pp 'configuration. It is this effluent that is the starting material for the process according to the invention. The effluent may be treated by first cooling to precipitate the crystalline 1: 1 adduct of bisphenol-A and phenol and separating the solid adduct. The remaining mother liquor generally contains significant amounts of residual bisphenol-A.
[0015]
The accompanying figure is a block diagram illustrating the process of an embodiment of the present invention, wherein the starting material is the mother liquor described above.
[0016]
At least a portion of the mother liquor is fed from a storage tank (1) to an "isomerization" reactor (2). The reactor contains a strongly acidic ion exchange resin, such as one selected from the resins previously used as acid catalysts to catalyze the condensation of phenol and acetone. The acid catalyst is present in a catalytic ratio to promote the isomerization of the bisphenol-A isomer. Interestingly, not only is the geometric isomer of bisphenol-A converted to bisphenol-A, but also 4,4 '-(4-hydroxy-m-phenylenediisopropylidene) diphenol [this Are also called "trisphenol" or "BPX-I"], but are structurally similar compounds that are not isomers are also converted to bisphenol-A.
[0017]
In the isomerization reactor, many of the by-product isomers of bisphenol-A, such as 2,4 '-(1-methylethylidene) bisphenol, and some of the compounds of unknown structure are converted to bisphenol-A. A is continuously converted. The mother liquor in reactor (2) is heated to a temperature in the range of about 55-95C to promote isomerization. The progress of the conversion can be followed by conventional analytical techniques that observe the conversion of the isomers.
[0018]
After completion of the isomerization reaction, the effluent of the reactor (2) is passed through a vessel (3) containing a weakly basic ion exchange resin which usually removes traces of acidic impurities.
[0019]
Useful ion exchange resins for this step of the present invention include all known basic resins. Most often they are amine or quaternary ammonium resins which usually contain groups such as dimethylbenzylamino groups or the corresponding methyl-quaternized groups attached to the polymer chain. Amine resins, including amine resins having a pyridyl group, are often preferred. For the purposes of the present invention, amine resins are used in free base form, but quaternary resins having hydroxy anions as counterions can also be used.
[0020]
The preparation of anion exchange resins is generally well known. See, for example, the method described in U.S. Pat. No. 2,632,001 to McMasters et al. In this method, the side chains of poly (vinyltoluene) are chlorinated and then reacted with a tertiary amine in the presence of a polar solvent such as water to form a quaternary ammonium salt. Representative examples of commercially available resins of this type are Amberlite IRA-400, Amberlite IRA-401, Amberlite IRA-402, Amberlite IRA-900, Duolite A-101-D, Duolite ES-111,
[0021]
Preferred for use in the present invention are weakly basic anion exchange resins containing primary, secondary or tertiary amine groups. Commercially available examples of these products are Amberlite A-21, Dowex 44, Duolite A-7, Ionac A-260, Amberlite. ) IRA-35, Amberlite IRA-68, the last two resins of which are gel types with an acrylic skeleton.
[0022]
The contact of the mixture flowing out of the reactor (2) with the anion exchange resin may be carried out by any convenient means. Generally, it is preferred to pass the purification mixture through a column containing the resin at a temperature in the range of about 45-125 ° C, preferably about 50-75 ° C. Passing the phenol mixture through the column may be upward or downward and is performed for a time sufficient to remove acidic contaminants.
[0023]
Acidic impurities are removed by contacting the anion exchange resin to form a salt therewith.
[0024]
The treatment of the mixture flowing out of the reactor (2) with the weakly basic ion exchange resin may be performed either continuously or batchwise. Generally, the lower the flow rate, the higher the efficiency of removing acidic contaminants. In the case of continuous treatment, the effluent mixture is preferably fed at a flow rate of 2 to 1000 (preferably 3 to 50) kg / hour per kg of weakly basic ion exchange resin. In a batch process, it is preferred to mix the effluent mixture with 1-20% by weight of a weakly basic ion exchange resin for 5-60 minutes.
[0025]
When the resin is used up and loses its efficacy, it can be regenerated, for example, by treatment with a 6-10% aqueous caustic solution. Prior to such treatment, phenol-soluble impurities can be removed by washing with liquid phenol. The presence of such impurities will reduce the regeneration efficiency of the resin. Then wash with water.
[0026]
The effluent from the vessel (3) is then passed through a filter (4) that removes particulate matter (eg, ion exchange resin particles, metal fragments, etc.). This filter (4) removes particles larger than about 5 microns. This is then followed by a series of distillation columns (5, 6, 7), each operating under reduced pressure / temperature conditions that are sequentially (continuously) higher than the previous column, to separate the liquid stream into four fractions. Separate. The distillation column (5) is operated under vacuum and temperature conditions such that a top distillate containing relatively pure phenol (for example, having a purity of 97% or more) is removed. The bottom liquid (bottom) of the distillation tower (5) is supplied to the distillation tower (6). The distillation column (6) is operated under reduced pressure and high temperature conditions such that colored "light" fractions are removed. This light fraction is mainly composed of the residual isomers and chromans of bisphenol-A and other by-products of known / unknown chemical structure. This fraction can be purged from the plant and discarded, or it can be subjected to a recovery process by the process of the present invention or other processes. The bottom liquid of the distillation tower (6) is supplied to the distillation tower (7). The distillation fraction at the top of the distillation column typically contains bisphenol-A having a purity of 60 to 90% depending on the temperature and pressure conditions used. The bottoms of this distillation column (7) contain "heavy residues" purged from the process. These heavy residues can be subjected to further recovery processes (eg, returned to other parts of the bisphenol-A production process, cracked to break down into phenols, and further distilled). , Burn, or use it for another purpose).
[0027]
[Description of Examples]
The following examples illustrate the practice of the present invention. Although this embodiment is considered by the present inventor to be the best embodiment of the present invention, the present invention is not limited to this embodiment.
[0028]
Using the apparatus described above, about 83.3% of phenol and 9.8% of bisphenol-A, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (2-hydroxyphenyl) propane [ie, o , P-bisphenol-A] and a process by-product stream of bisphenol-A containing 2.3% and 4.6% of other by-products at a temperature of 74 ° C. and a flow rate of 20 gpm. From tank (1), a jacketed jacket filled with a bed of sulfonated polystyrene resin (Amberlyst 31, Rhom & Haas, 16500 pounds catalyst on a dry basis) It was continuously passed through the "isomerization" reactor (2). Next, this reaction effluent [phenol 82.5%, bisphenol-A 11.8%, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (2-hydroxyphenyl) propane 1.6. %, Other by-products are 4.1%] at a temperature of 72 ° C., at a temperature of 72 ° C., Amberlyst A-21 weak basicity from Rhom & Haas. The concentration of acidic species was reduced to 2 ppm or less by passing through a container (3) containing 1300 pounds (dry basis) of the anionic resin. The resulting effluent solution was passed through filter (4) to remove particles larger than 2 microns.
[0029]
Next, at least a part of the obtained solution was supplied to a phenol distillation column (5) operated at a pressure of 30 mmHg and a temperature of 218 ° C. Here, phenol was removed as a colorless top material having a purity of about 99%. The bottom liquid contained 1% of phenol. This was continuously fed to the next distillation column (6) operating at a temperature of 224 ° C. and a pressure of about 1-2 mmHg. The overhead stream from this column is yellow-brown and mainly contains the isomers of bisphenol-A, mainly o, p-bisphenol-A (45-50%), 2,2,4-trimethyl-A It consisted of 4- (4-hydroxyphenol) chroman (30-35%), bisphenol-A (2%), and other by-products. It was discarded.
[0030]
The bottom liquid of the tower (6) was supplied to the distillation tower (7) operating at a temperature of 260 to 290 ° C (500 to 550F) and a pressure of 1 to 2 mmHg. The overhead fraction consisted of a slightly colored bisphenol-A with a purity of more than 80%. This was recycled to the bisphenol-A production process. The bottoms contained a heavily colored tar [bisphenol-A less than 30%, heavy phenol process by-products more than 70%], which was discarded.
[0031]
This process allows bisphenol-A and other products to be recycled from the process stream, which would normally be recycled to the first condensation reactor, cracked to phenols, or discarded by combustion. An efficient and low cost method for recovering valuable materials is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a specific example of a preferred process of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Mother liquor storage tank,
2 isomerization reactor,
(3) a container filled with a weakly basic ion exchange resin,
4 Filter for particle removal
5, 6, 7 distillation tower.
Claims (3)
(A)前記母液の少なくとも一部を、ビスフェノ―ル‐Aの異性体をビスフェノ―ル‐Aに異性化する触媒に接触させ、
(B)(A)で得られた流出液の少なくとも一部を塩基性イオン交換樹脂に接触させることによって酸性不純物を除去し、
(C)(B)から流出する酸を含まない流出液から蒸留によって(a)フェノ―ル、(b)着色軽質留分および(c)ビスフェノ―ル‐Aを順次除去し、もってビスフェノール‐Aを分離する
ことからなる方法。Phenol, bisphenol-A, isomers of bisphenol-A, and condensation of phenol and acetone obtained during crystallization of 1: 1 adduct of phenol and bisphenol-A A method for recovering bisphenol-A from a mother liquor containing contaminating by-products of the reaction, comprising:
(A) bringing at least a portion of the mother liquor into contact with a catalyst that isomerizes bisphenol-A to bisphenol-A,
(B) removing acidic impurities by contacting at least a part of the effluent obtained in (A) with a basic ion exchange resin;
(C) The (a) phenol, (b) colored light fraction and (c) bisphenol-A are successively removed from the acid-free effluent from (B) by distillation, whereby bisphenol-A is removed. A method consisting of separating.
(A)ビスフェノ―ル‐Aの異性体をビスフェノ―ル‐Aに異性化し、
(B)異性化生成物から酸性汚染物を除去し、
(C)酸を含まない異性化生成物を濾過して固体の粒子状物質を除去し、
(D)粒状物を含まない物質を蒸溜してフェノ―ルを除去し、
(E)(D)の塔底液を蒸溜して着色軽質留分を除去し、
(F)(E)の塔底液を蒸溜してビスフェノ―ル‐Aを分離する
ことからなる方法。Process for the recovery of bisphenol-A from a mixture of bisphenol-A, isomers of bisphenol-A, phenol, acidic impurities and contaminating by-products of the condensation reaction of acetone and phenol And
(A) isomerization of bisphenol-A to bisphenol-A,
(B) removing acidic contaminants from the isomerized product;
(C) filtering the acid-free isomerization product to remove solid particulate matter;
(D) Distillation of substances not containing particulate matter to remove phenol,
(E) distilling the bottom liquid of (D) to remove a colored light fraction,
(F) A method comprising distilling the bottom liquid of (E) to separate bisphenol-A.
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