JP4356339B2 - フェノールの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キュメン法フェノール製造法の改良に関するものである。詳しくは、キュメン法フェノール製造法において、蒸留塔の塔底から缶出されるフェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分を熱分解して有価物を取得する方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェノールは工業的に極めて重要な化学品であり、今日ではその大部分はキュメン法により、製造されている。この方法では、先ずベンゼンとプロピレンとを反応させてキュメン、すなわちイソプロピルベンゼンとし、次いでこれを酸化してキュメンハイドロパーオキサイドとしたのち、酸で分解してフェノールとアセトンとを生成させる。酸分解により生成したフェノール及びアセトンを含む酸分解反応液は、中和されたのち洗浄されて生成した塩が除去され、次いで蒸留によりフェノール及びアセトンが得られる。このとき、蒸留工程から缶出されたフェノールよりも沸点の高い成分を主体とする高沸留分は熱分解装置に供給して熱分解され、α−メチルスチレン、フェノール及びその他の有価物を生成させ、これらを取得する。
【０００３】
酸分解反応液からのアセトン及びフェノールの取得方法はいくつか提案されているが、通常は先ず酸分解反応液を蒸留して、アセトン及びフェノールよりも低沸点の成分を主体とする粗アセトン留分と、フェノール及びフェノールよりも高沸点の成分を主体とする粗フェノール留分とに分離し、次いでそれぞれの留分を更に蒸留してアセトン及びフェノールを取得する。
【０００４】
粗フェノール留分からフェノールを取得する方法もいくつか提案されている。その代表的なものは、粗フェノール留分をフェノールを主体とする留分とフェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分とに蒸留分離し、次いでフェノールを主体とする留分を更に蒸留精製してフェノールを取得する方法；並びに粗フェノール留分を残存しているフェノールよりも低沸点の成分を主体とする軽沸留分と、フェノール及びフェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分とに蒸留分離し、後者を更に蒸留してフェノールを主体とする留分と高沸留分とに分離し、ここに得られたフェノールを主体とする留分を更に蒸留精製してフェノールを取得する方法である。また、フェノールを主体とする留分を側流として抜出すことにより、粗フェノール留分を軽沸留分、フェノールを主体とする留分及び高沸留分に分離し、ここに得られたフェノールを主体とする留分を更に蒸留精製してフェノールを取得する方法もある。
【０００５】
いずれの方法においても、蒸留塔の塔底からは、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする高温の高沸留分が缶出される。この高沸留分からは熱分解装置で熱分解することにより、α−メチルスチレン、フェノールその他の有価物が取得される。酸分解反応液から高沸留分を分離する蒸留系と高沸留分の熱分解系とは別系統となっており、蒸留塔から高温で缶出された高沸留分は、冷却されたのち貯槽に収容され、次いで貯槽から熱分解系に供給される。高沸留分中には、酸分解反応液を中和した際に生成した塩が微量残存しており、この塩は後続する高沸留分の処理の障害となる。したがって、熱分解系に供給される前に、高沸留分は水などの洗浄液で洗浄されて残存している塩が除去されている。例えば特開平８−３０１８０３号公報には、抽出機において高沸留分を約１０〜９０℃の温度で、高沸留分／水の供給比を少なくとも０．３／１として水と混合して洗浄することが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
蒸留塔の塔底から缶出された高温の高沸留分を、そのまま冷却装置で冷却すると、冷却装置及びこれに続く管路に閉塞が頻発するという問題がある。本発明者らの検討によると、この閉塞は高沸留分中に含まれている塩の析出によるものと考えられる。閉塞が起こると、これを解消させるための臨時作業が必要であり、運転管理上大きな問題となる。したがって、本発明は、高温の高沸留分を冷却するに際し、閉塞を起こさせない方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、キュメンハイドロパーオキサイドの酸分解反応液を中和したのち、蒸留してフェノールよりも低沸点の成分を留出させ、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分を蒸留塔の塔底から缶出する蒸留工程、及びこの高沸留分を冷却したのち貯槽に収容し、次いで貯槽から熱分解系に供給し熱分解してα−メチルスチレン及びフェノールを含む有価物を生成させる熱分解工程を有するフェノールの製造方法において、蒸留塔の塔底から缶出された温度１６０〜２２０℃の高沸留分を水と混合したのち冷却装置に導入して冷却し、静置して油相と水相を分離して得られた高沸留分を熱分解することを特徴とする方法、に存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明では、キュメンハイドロパーオキサイドの酸分解反応液を中和したのち、蒸留してアセトン及びフェノール等を取得する蒸留工程における蒸留塔の塔底から缶出される、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする任意の高沸留分を対象とすることができる。
【０００９】
キュメンハイドロパーオキサイドの酸分解は、通常はキュメンハイドロパーオキサイドを硫酸と接触させることにより行われ、生成した酸分解反応液は苛性ソーダにより中和される。したがって、通常、中和後の酸分解反応液に含まれている塩は硫酸ナトリウムである。硫酸ナトリウムは後続する酸分解反応液を蒸留してアセトン及びフェノールを取得する蒸留工程の障害となるので、中和後の酸分解反応液を水洗することにより硫酸ナトリウムが除去される。通常、この水洗処理には酸分解反応液中のフェノール及びアセトンが水洗液中に溶解して失われるのを防止するため、硫酸ナトリウム水溶液が用いられている。
【００１０】
硫酸ナトリウムが除去された酸分解反応液からは、一連の蒸留操作によりアセトン及びフェノールが取得されると共に、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする高温の高沸留分が蒸留塔の塔底から缶出される。缶出時の高沸留分の温度は、蒸留方法により異なるが、通常１６０℃以上であり、多くの場合には１７０〜２２０℃の範囲である。代表的な方法では、先ず中和後の酸分解反応液をアセトン及びフェノールよりも軽沸点成分を主体とする粗アセトン留分と、フェノール及びこれよりも高沸点の成分を主体とする粗フェノール留分とに分離し、次いで粗フェノール留分を更に蒸留して、フェノールを主体とするフェノール留分と、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分とに分離する。この蒸留は常圧ないし若干の減圧下に行われることが多いので、塔底から缶出される高沸留分の温度は通常２００℃前後である。この高沸留分には、通常は重量で１〜３０％のフェノールと１０〜５００ｐｐｍの硫酸ナトリウムが含まれている。
【００１１】
本発明に係る製造方法では、この蒸留塔の塔底から缶出された高温の高沸留分と水とを混合して冷却装置に導入する。高沸留分に対する水の混合比率が小さいと閉塞を十分に阻止することができないので、水の混入比率は冷却装置及び後続する管路における閉塞の発生状況に応じて決定される。通常は高沸留分に対して１重量％以上の水を混合に用いる必要がある。閉塞を確実に防止するには２重量％以上、特に３重量％以上の水と混合するのが好ましい。しかし、通常は１０重量％を越える水と混合する必要はない。
【００１２】
高沸留分と水との混合液は、常法に従って冷却すればよい。冷却装置としては多管式熱交換器のような常用の間接冷却装置が挙げられる。冷却温度は任意であるが通常は雰囲気温度ないし６０℃であり、３０〜６０℃が好ましい。冷却後の混合液は所望により更に水と混合したのち静置して油相と水相を分離する。水相中には高沸留分中に含まれていた硫酸ナトリウム及びフェノールが存在するので、水相からフェノールを回収するのが好ましい。水相からフェノールを回収する最も簡単な方法は、水相と中和後の酸分解反応液の洗浄水とを混合して処理する方法である。なお、冷却後の高沸留分から分離回収した水相の一部は、高沸留分と混合する水として循環使用することもできる。
【００１３】
本発明に係る製造方法によれば、高温の高沸留分と水とを混合するので、高沸留分中の硫酸ナトリウムが水相へ効率よく抽出されるという利点がある。これは、水が高温の高沸留分と接触して速やかに水蒸気となって体積が膨張したのち、冷却されて水滴となって体積が収縮することにより、高沸留分と水との接触が極めて良好に行われるためと考えられる。高温の高沸留分と水とを混合する場所は、蒸留塔の塔底から冷却装置までの間であればどこでもよいが、ポンプのキャビテーションを防止する見地からは、蒸留塔の塔底から缶出された高沸留分を冷却装置へ送出する塔底ポンプの後が好ましい。
【００１４】
【実施例】
本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例１
キュメンハイドロパーオキサイドの酸分解反応液を、中和及び洗浄したのち、蒸留塔に供給して蒸留し、塔頂からアセトン及びキュメンなどの軽沸留分を留出させ、塔底からフェノール及び高沸留分を缶出させた。この塔底缶出液を蒸留塔で更に蒸留し、塔頂からフェノールを留出させ、塔底から下記の表１の組成の塔底液（１７６℃）をポンプで抜出した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
ポンプ出口で、塔底液と塔底液に対して３重量％の水とを混合し、直列に接続された２基の多管式熱交換器を経て貯槽に流出させた。塔底液の温度は前段熱交換器出口で９０〜１００℃、後段熱交換器出口で５０〜５５℃であった。このようにして３ヶ月間連続運転したところ、熱交換器及び後続する管路に閉塞は生じなかった。一方、塔底液と水とを混合しなかった場合には、閉塞が頻発し、１ヶ月間で６回熱交換器と管路の洗浄を行わなければならなかった。
【発明の属する技術分野】
本発明は、キュメン法フェノール製造法の改良に関するものである。詳しくは、キュメン法フェノール製造法において、蒸留塔の塔底から缶出されるフェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分を熱分解して有価物を取得する方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フェノールは工業的に極めて重要な化学品であり、今日ではその大部分はキュメン法により、製造されている。この方法では、先ずベンゼンとプロピレンとを反応させてキュメン、すなわちイソプロピルベンゼンとし、次いでこれを酸化してキュメンハイドロパーオキサイドとしたのち、酸で分解してフェノールとアセトンとを生成させる。酸分解により生成したフェノール及びアセトンを含む酸分解反応液は、中和されたのち洗浄されて生成した塩が除去され、次いで蒸留によりフェノール及びアセトンが得られる。このとき、蒸留工程から缶出されたフェノールよりも沸点の高い成分を主体とする高沸留分は熱分解装置に供給して熱分解され、α−メチルスチレン、フェノール及びその他の有価物を生成させ、これらを取得する。
【０００３】
酸分解反応液からのアセトン及びフェノールの取得方法はいくつか提案されているが、通常は先ず酸分解反応液を蒸留して、アセトン及びフェノールよりも低沸点の成分を主体とする粗アセトン留分と、フェノール及びフェノールよりも高沸点の成分を主体とする粗フェノール留分とに分離し、次いでそれぞれの留分を更に蒸留してアセトン及びフェノールを取得する。
【０００４】
粗フェノール留分からフェノールを取得する方法もいくつか提案されている。その代表的なものは、粗フェノール留分をフェノールを主体とする留分とフェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分とに蒸留分離し、次いでフェノールを主体とする留分を更に蒸留精製してフェノールを取得する方法；並びに粗フェノール留分を残存しているフェノールよりも低沸点の成分を主体とする軽沸留分と、フェノール及びフェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分とに蒸留分離し、後者を更に蒸留してフェノールを主体とする留分と高沸留分とに分離し、ここに得られたフェノールを主体とする留分を更に蒸留精製してフェノールを取得する方法である。また、フェノールを主体とする留分を側流として抜出すことにより、粗フェノール留分を軽沸留分、フェノールを主体とする留分及び高沸留分に分離し、ここに得られたフェノールを主体とする留分を更に蒸留精製してフェノールを取得する方法もある。
【０００５】
いずれの方法においても、蒸留塔の塔底からは、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする高温の高沸留分が缶出される。この高沸留分からは熱分解装置で熱分解することにより、α−メチルスチレン、フェノールその他の有価物が取得される。酸分解反応液から高沸留分を分離する蒸留系と高沸留分の熱分解系とは別系統となっており、蒸留塔から高温で缶出された高沸留分は、冷却されたのち貯槽に収容され、次いで貯槽から熱分解系に供給される。高沸留分中には、酸分解反応液を中和した際に生成した塩が微量残存しており、この塩は後続する高沸留分の処理の障害となる。したがって、熱分解系に供給される前に、高沸留分は水などの洗浄液で洗浄されて残存している塩が除去されている。例えば特開平８−３０１８０３号公報には、抽出機において高沸留分を約１０〜９０℃の温度で、高沸留分／水の供給比を少なくとも０．３／１として水と混合して洗浄することが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
蒸留塔の塔底から缶出された高温の高沸留分を、そのまま冷却装置で冷却すると、冷却装置及びこれに続く管路に閉塞が頻発するという問題がある。本発明者らの検討によると、この閉塞は高沸留分中に含まれている塩の析出によるものと考えられる。閉塞が起こると、これを解消させるための臨時作業が必要であり、運転管理上大きな問題となる。したがって、本発明は、高温の高沸留分を冷却するに際し、閉塞を起こさせない方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、キュメンハイドロパーオキサイドの酸分解反応液を中和したのち、蒸留してフェノールよりも低沸点の成分を留出させ、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分を蒸留塔の塔底から缶出する蒸留工程、及びこの高沸留分を冷却したのち貯槽に収容し、次いで貯槽から熱分解系に供給し熱分解してα−メチルスチレン及びフェノールを含む有価物を生成させる熱分解工程を有するフェノールの製造方法において、蒸留塔の塔底から缶出された温度１６０〜２２０℃の高沸留分を水と混合したのち冷却装置に導入して冷却し、静置して油相と水相を分離して得られた高沸留分を熱分解することを特徴とする方法、に存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明では、キュメンハイドロパーオキサイドの酸分解反応液を中和したのち、蒸留してアセトン及びフェノール等を取得する蒸留工程における蒸留塔の塔底から缶出される、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする任意の高沸留分を対象とすることができる。
【０００９】
キュメンハイドロパーオキサイドの酸分解は、通常はキュメンハイドロパーオキサイドを硫酸と接触させることにより行われ、生成した酸分解反応液は苛性ソーダにより中和される。したがって、通常、中和後の酸分解反応液に含まれている塩は硫酸ナトリウムである。硫酸ナトリウムは後続する酸分解反応液を蒸留してアセトン及びフェノールを取得する蒸留工程の障害となるので、中和後の酸分解反応液を水洗することにより硫酸ナトリウムが除去される。通常、この水洗処理には酸分解反応液中のフェノール及びアセトンが水洗液中に溶解して失われるのを防止するため、硫酸ナトリウム水溶液が用いられている。
【００１０】
硫酸ナトリウムが除去された酸分解反応液からは、一連の蒸留操作によりアセトン及びフェノールが取得されると共に、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする高温の高沸留分が蒸留塔の塔底から缶出される。缶出時の高沸留分の温度は、蒸留方法により異なるが、通常１６０℃以上であり、多くの場合には１７０〜２２０℃の範囲である。代表的な方法では、先ず中和後の酸分解反応液をアセトン及びフェノールよりも軽沸点成分を主体とする粗アセトン留分と、フェノール及びこれよりも高沸点の成分を主体とする粗フェノール留分とに分離し、次いで粗フェノール留分を更に蒸留して、フェノールを主体とするフェノール留分と、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分とに分離する。この蒸留は常圧ないし若干の減圧下に行われることが多いので、塔底から缶出される高沸留分の温度は通常２００℃前後である。この高沸留分には、通常は重量で１〜３０％のフェノールと１０〜５００ｐｐｍの硫酸ナトリウムが含まれている。
【００１１】
本発明に係る製造方法では、この蒸留塔の塔底から缶出された高温の高沸留分と水とを混合して冷却装置に導入する。高沸留分に対する水の混合比率が小さいと閉塞を十分に阻止することができないので、水の混入比率は冷却装置及び後続する管路における閉塞の発生状況に応じて決定される。通常は高沸留分に対して１重量％以上の水を混合に用いる必要がある。閉塞を確実に防止するには２重量％以上、特に３重量％以上の水と混合するのが好ましい。しかし、通常は１０重量％を越える水と混合する必要はない。
【００１２】
高沸留分と水との混合液は、常法に従って冷却すればよい。冷却装置としては多管式熱交換器のような常用の間接冷却装置が挙げられる。冷却温度は任意であるが通常は雰囲気温度ないし６０℃であり、３０〜６０℃が好ましい。冷却後の混合液は所望により更に水と混合したのち静置して油相と水相を分離する。水相中には高沸留分中に含まれていた硫酸ナトリウム及びフェノールが存在するので、水相からフェノールを回収するのが好ましい。水相からフェノールを回収する最も簡単な方法は、水相と中和後の酸分解反応液の洗浄水とを混合して処理する方法である。なお、冷却後の高沸留分から分離回収した水相の一部は、高沸留分と混合する水として循環使用することもできる。
【００１３】
本発明に係る製造方法によれば、高温の高沸留分と水とを混合するので、高沸留分中の硫酸ナトリウムが水相へ効率よく抽出されるという利点がある。これは、水が高温の高沸留分と接触して速やかに水蒸気となって体積が膨張したのち、冷却されて水滴となって体積が収縮することにより、高沸留分と水との接触が極めて良好に行われるためと考えられる。高温の高沸留分と水とを混合する場所は、蒸留塔の塔底から冷却装置までの間であればどこでもよいが、ポンプのキャビテーションを防止する見地からは、蒸留塔の塔底から缶出された高沸留分を冷却装置へ送出する塔底ポンプの後が好ましい。
【００１４】
【実施例】
本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例１
キュメンハイドロパーオキサイドの酸分解反応液を、中和及び洗浄したのち、蒸留塔に供給して蒸留し、塔頂からアセトン及びキュメンなどの軽沸留分を留出させ、塔底からフェノール及び高沸留分を缶出させた。この塔底缶出液を蒸留塔で更に蒸留し、塔頂からフェノールを留出させ、塔底から下記の表１の組成の塔底液（１７６℃）をポンプで抜出した。
【００１５】
【表１】
ポンプ出口で、塔底液と塔底液に対して３重量％の水とを混合し、直列に接続された２基の多管式熱交換器を経て貯槽に流出させた。塔底液の温度は前段熱交換器出口で９０〜１００℃、後段熱交換器出口で５０〜５５℃であった。このようにして３ヶ月間連続運転したところ、熱交換器及び後続する管路に閉塞は生じなかった。一方、塔底液と水とを混合しなかった場合には、閉塞が頻発し、１ヶ月間で６回熱交換器と管路の洗浄を行わなければならなかった。
Claims (5)
- キュメンハイドロパーオキサイドの酸分解反応液を中和したのち、蒸留してフェノールよりも低沸点の成分を留出させ、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分を蒸留塔の塔底から缶出する蒸留工程、及びこの高沸留分を冷却したのち貯槽に収容し、次いで貯槽から熱分解系に供給し熱分解してα−メチルスチレン及びフェノールを含む有価物を生成させる熱分解工程を有するフェノールの製造方法において、蒸留塔の塔底から缶出された温度１６０〜２２０℃の高沸留分を水と混合したのち冷却装置に導入して冷却し、静置して油相と水相を分離して得られた高沸留分を熱分解することを特徴とする方法。
- 蒸留塔の塔底から缶出された高沸留分に対して２重量％以上の水を混合することを特徴とする請求項１記載の方法。
- 蒸留塔の塔底から缶出された高沸留分に対して２〜１０重量％の水を混合することを特徴とする請求項１記載の方法。
- 蒸留塔の塔底から缶出された高沸留分と水との混合を、蒸留塔の塔底から缶出された高温の高沸留分を冷却装置へ送出する塔底ポンプの後で行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
- キュメンハイドロパーオキサイドの酸分解反応液を中和したのち、蒸留してフェノールよりも低沸点の成分を留出させ、フェノールよりも高沸点の成分を主体とする高沸留分を蒸留塔の塔底から缶出する蒸留工程を有するフェノールの製造方法において、蒸留塔の塔底から缶出された温度１６０〜２２０℃の高沸留分を水と混合したのち冷却装置に導入して冷却することを特徴とする方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|---|---|
| JP2002108430 | 2002-04-10 | ||
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Publications (2)
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