JP2001335521A - ビスフェノ−ルaの製造方法 - Google Patents

ビスフェノ−ルaの製造方法

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Hisayuki Ishida
寿行 石田
Masato Hirai
正人 平井
Hidetaka Katayama
英孝 片山
Hiroto Wada
裕人 和田
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビスフェノールAの製造工程における蒸留装
置の応力腐食割れを防止して、長期間の安定運転を可能
とする。 【解決手段】 アセトンと過剰量のフェノールを、酸性
陽イオン交換樹脂を存在させた反応器へ装入して反応さ
せてビスフェノールAを製造する方法において、アセト
ン及び水を主とする低沸点物を分離する工程に使用され
る蒸留塔及びコンデンサー等の附属装置の少なくとも一
部の材質を、クロム含有率18〜25%、ニッケル含有
率30〜60%、モリブデン含有率5〜20%、カーボ
ン含有率0.03%以下のクロム−ニッケル−モリブデ
ン系ステンレス鋼又は高ニッケル合金とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビスフェノールAの製
造方法に関する。詳しくは、ビスフェノールAの製造に
使用される蒸留装置の応力腐食割れを防止して、長期間
安定的にビスフェノールAを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ビスフェノールA、すなわち2,2−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンは、アセトンと
その2倍モル以上過剰量のフェノールを酸性イオン交換
樹脂等の酸性触媒の存在下に反応させることにより得ら
れる。反応混合物は精製工程へ送られ、アセトン、水等
の低沸点物を除去したのち、これを冷却してビスフェノ
ールAとフェノールとのアダクツの結晶を析出させ、こ
の結晶を母液と分離し、次いで脱フェノール処理して精
製されたビスフェノールAを回収する方法が一般的であ
る。
【0003】酸性イオン交換樹脂を用いる反応において
は、塩酸等の強酸が反応混合物中に含まれることはない
ので、触媒回収の心配や装置の腐食の心配がないという
利点がある。酸性イオン交換樹脂を用いるビスフェノー
ルAの製造方法においては、特公昭62−54779号
公報に示されるように、未反応アセトン、水及び一部の
フェノールを含む低沸点物とビスフェノールAやフェノ
ールを含む高沸点物とに分離し、この高沸点物からビス
フェノールAが回収されている。そして、酸性イオン交
換樹脂はスルホン酸基を含んでおり、しかもメルカプタ
ン基を含むようなイオウ化合物で改良(変性)された
り、アルキルメルカプタンのようなイオウ化合物が共存
されたりした状態で使用される。
【0004】そして、低沸点物の分離は蒸留で行うが、
主としてアセトンを分離するアセトン塔と水を分離する
水分離塔に分けて行うこともあるし、1塔で行うことも
ある。このような蒸留塔は反応混合物中に強酸が含まれ
ていないとはいえ、やや酸性であるので、耐酸性の材料
で作られている。しかしながら、特開平7−61947
号公報に示されるように、このような装置において応力
腐食割れが生ずることが報告されている。そして、これ
を防止する材料としてNAS254Nが優れていること
が報告されているが、NAS254Nをもってしても鋭
敏化処理を施したものでは、SCC割れ破面率が完全に
ゼロには至っていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ビスフェノ
ールAを含む反応混合物から、低沸点物を分離する工程
の蒸留装置の腐食を防止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため、腐食状況を調べたところ、溶接部付近
に集中して粒界型応力腐食割れや粒内型応力腐食割れが
あることを見出した。そして、この原因を究明すると共
に、この環境において最も適した材料を見出し、本発明
を完成した。
【0007】本発明は、アセトンと過剰量のフェノール
を、酸性陽イオン交換樹脂を存在させた反応器へ装入し
て反応させてビスフェノールAを含む反応混合物を得る
反応工程、これからアセトン及び水を主とする低沸点物
を分離する工程、フェノールとビスフェノールAを主と
する流れからビスフェノールAを回収する工程とを含む
ビスフェノールAの製造方法において、アセトン及び水
を主とする低沸点物を分離する工程に使用される蒸留塔
又はその附属装置の少なくとも一部の材質を、(A)クロ
ム含有率18〜28重量%、ニッケル含有率30〜40
重量%、モリブデン含有率3〜10重量%、カーボン含
有率0.03重量%以下及び鉄含有率28〜38重量%
のクロム−ニッケル−モリブデン系ステンレス鋼又は
(B)クロム含有率16〜26重量%、ニッケル含有率5
3〜63重量%、モリブデン含有率9〜17重量%、タ
ングステン含有率1〜5重量%、カーボン含有率0.0
3重量%以下及び鉄含有率2〜5重量%の高ニッケル合
金から選択される合金とすることを特徴とするビスフェ
ノールAの製造方法である。
【0008】反応工程は、アセトンと過剰量のフェノー
ルを、酸性陽イオン交換樹脂を存在させた反応器へ装入
して反応させる工程である。この原料の一部は、後続す
る分離、回収工程で分離又は回収されるものである。本
発明では、触媒として酸性陽イオン交換樹脂を使用す
る。酸性陽イオン交換樹脂は、スルホン酸系、硝酸系、
カルボン酸系等各種のものが使用できるが、好ましくは
スルホン酸系である。また、酸性陽イオン交換樹脂母体
となる樹脂としては、スチレン−ジビニルベンゼン共重
合体系、パーフルオロエチレン重合体系、フェノール−
ホルムアルデヒド重合体系と各種のものを使用できる
が、スチレン−ジビニルベンゼン共重合系が好ましい。
【0009】触媒は反応器に固定床として充填してもよ
いし、けんだく床として充填してもよい。このイオン交
換樹脂は前記のようにイオウ化合物で変性されている
か、イオウ化合物の存在下で使用される。反応温度は、
60〜130℃であり、滞留時間は0.1〜3時間であ
る。反応工程で生成する反応混合物は、未反応アセト
ン、水等の低沸点物とフェノールとビスフェノールAを
主とする高沸点物を含んでいる。そこで、次に分離、回
収工程に送られる。
【0010】分離、回収工程は、大きく分けると低沸点
物を分離する工程と低沸点物が分離されたフェノールと
ビスフェノールAを主とする流れからフェノールを分離
し、ビスフェノールAを回収する工程からなる。そし
て、低沸点物を分離する工程以降は公知の方法で行うこ
とができる。
【0011】低沸点物を分離する蒸留装置は1又は2以
上の蒸留塔又はストリッピング塔並びにコンデンサー、
タンク及び配管等の附属装置からなっている。アセト
ン、水等の低沸点物の他に、フェノールも共沸して留出
する。ここで蒸留される低沸点物には強酸は含まれてい
ないとはいえ、酸性陽イオン交換樹脂に起因する酸が微
量流出する等してやや酸性であるので、この蒸留装置は
多少耐酸性のある材料で作られている。しかしながら、
このような蒸留系の場合、通常使用されるSUS304
等の材料では蒸留装置に腐食が生ずることが報告されて
いる。また、現時点では最良の材料と思われる特公平7
−61947号公報 に示されるような材料であって
も、これを完全に防止することは困難であることが見出
された。
【0012】この腐食の状況を調べると応力腐食割れで
あって、部位によっては異なるが粒界型のものと粒内型
のものがあると認められた。しかも、この腐食部位の多
くは溶接部又はその熱影響部に集中していることが認め
られた。そして、この部位の環境を調べると水が存在
し、微量の硫黄イオン、亜硫酸イオン等の硫黄酸化物イ
オン、酢酸イオン等が存在する所であることが認められ
た。したがって、塔頂付近又はコンデンサー付近で水が
比較的高濃度で凝縮する蒸留塔では、その凝縮液の酸性
度及び温度とも高いので、蒸留塔又はコンデンサー等の
附属装置でその凝縮液に接触する部分の材質をクロム−
ニッケル−モリブデン系ステンレス鋼又は高ニッケル合
金とすることがよいといえる。また、溶接部又はその熱
影響部は、多少温度や酸性度が低くても腐蝕が生じやす
いので、上記のような部分の他にその周辺部や水相と接
する部分の材質も前記合金とすることが好ましいといえ
る。特に、本発明の材質とすることが望ましい部分は、
上記のような部分で、溶接部又はその熱影響部である部
位である。
【0013】オーステナイト系ステンレス鋼は、JIS
G4304に規定されてあるが、本発明で使用するも
のは、前記のクロム−ニッケル−モリブデン系ステンレ
ス鋼又は高ニッケル合金である。このクロム−ニッケル
−モリブデン系ステンレス鋼中のクロム、ニッケル、モ
リブデン及び鉄の合計の含有率は95重量%以上、好ま
しくは98重量%以上であることがよい。残余の成分と
しては、炭素、ケイ素、マンガン、窒素等があるが、合
計で5重量%以下で、それぞれが1重量%以下であるこ
とが望ましく、また、カーボン含有率が高いと溶接部又
はその近辺の耐食性が低下する。クロム含有率20〜2
5重量%、ニッケル含有率33〜38重量%、モリブデ
ン含有率6〜10重量%、カーボン含有率0.003〜
0.02重量%、ケイ素含有率0.05〜0.3重量%
及び鉄30〜35重量%のクロム−ニッケル−モリブデ
ン系ステンレス鋼がより好ましいものとして挙げられ、
具体的には、NAS354Nが挙げられる。また、前記
高ニッケル合金中のクロム、ニッケル、モリブデン、タ
ングステン及び鉄の合計の含有率は95重量%以上、好
ましくは98重量%以上であることがよい。残余の成分
としては、炭素、ケイ素、マンガン、コバルト、バナジ
ウム、リン、硫黄等があるが、合計で5重量%以下で、
それぞれが1重量%以下であることが望ましく、また、
カーボン含有率が高いと溶接部又はその近辺の耐食性が
低下する。クロム含有率18〜23重量%、ニッケル含
有率55〜60重量%、モリブデン含有率10〜15重
量%、タングステン含有率1.8〜5重量%、カーボン
含有率0.003〜0.01重量%、ケイ素含有率0.
005〜0.1重量%及び鉄3〜5重量%の高ニッケル
合金がより好ましいものとして挙げられ、具体的には、
ハステロイC−22が挙げられる。
【0014】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明する。なお、%は重量%である。 実施例1 アセトンと過剰のフェノールをスルホン酸型イオン交換
樹脂触媒の存在下に反応させて得られた反応混合物から
低沸点成分を蒸留するための蒸留装置であって、塔頂部
ないし塔上部からアセトンと水を抜き出し、塔底部から
フェノールを抜き出す蒸留塔の塔上部から水相を取り出
した。この水相の分析値は硫黄イオン1〜100mg/
l,亜硫酸イオン10〜600mg/l,硫酸イオン1
〜10mg/l,チオ硫酸イオン3mg/l以下,チオ
シアンイオン2〜15mg/l,塩素イオン2mg/l
以下,ぎ酸1mg/l以下,酢酸5〜350mg/lで
あり、その他フェノ−ル、アセトンを含み、水分98.
6%のものであった。また、油相はエチルベンゼンを主
とし、メルカプタン類1〜2重量%含有するものであっ
た。
【0015】この平均的な水相(pH3.0)と油相の
1:2混合物に、各種材質のテストピ−スを浸漬してS
SRT(Slow Strain Rate Technique)試験を行った。
また、比較のためにブランクとして、シリコンオイルに
浸漬して、同様な試験を行った。引張り速度は0.00
1mm/min(歪み速度0.8×10-6/sec)、試験温度は
200℃、テストピ−ス材質は、NAS254N(SU
S317J4L)、NAS354N及びハステロイC−
22の3種類とした。以下、NAS254N、NAS3
54N及びハステロイC−22を、それぞれ254N、354N
及びC‐22と略称する。また、溶接の影響を調べるた
め、これらについて650℃×2hr熱処理して鋭敏化処
理したテストピースについても試験を行った。試験時間
は、254Nでは206.0hr、230.4hr(鋭敏化処
理)、354Nでは264.2hr、266.5hr(鋭敏化処
理)、C‐22では260.4hrであった。なお、254N、3
54N及びC‐22の組成は、次のとおりである。単位は重量
%。 254N:C; 0.01, Si; 0.46, Cr; 22.98, Ni; 24.94, Mo;
5.74, N; 0.183 354N:C; 0.01, Si; 0.1, Cr; 23.3, Ni; 35.5, Mo; 7.
5, N; 0.22, Mn, 0.1, Fe; 33.3 C-22:C; 0.005, Cr; 21.1, Ni; 58.4, Mo; 13.3, W;
2.8, Fe; 3.7, Co; 0.4,Mn, 0.14, V; 0.04, (Si、P及
びSは、0.01未満)
【0016】結果を表1に示す。表1中の語句の説明は
次のとおりである。 B1〜B3:ブランク試験 *印:鋭敏化処理材 断面収縮率(%)=[(最初の断面積−腐食環境での断面積)
/(最初の断面積)]×100割れ感受性指数=(応力腐食割
れ破面)/(機械的延性破面−応力腐食割れ破面)SCC破面
率(%)=[(応力腐食割れ破面の面積)/(全破面の面積) ]
×100
【0017】
【表1】
【0018】表1において、実験番号2、3、5、6が
本発明の実施例に該当し、この材料の場合、鋭敏化処理
をしない場合はもちろん、処理した場合であっても応力
腐食割れが実質的に生じないことが表1から明らかであ
る。したがって、特異な腐蝕が生じやすいビスフェノー
ルAの製造における低沸点物の蒸留工程、例えば酸性の
水溶液が凝縮する塔頂部あるいはコンデンサー、タン
ク、配管等の部位に、本発明の材質を使用した蒸留装置
とすれば、長期間安定した操業ができる。
【0019】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、蒸留装置の
応力腐食割れが防止できるので、長期間安定して運転す
ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 英孝 福岡県北九州市戸畑区大字中原先の浜46番 地の80 新日鐵化学株式会社総合研究所内 (72)発明者 和田 裕人 福岡県北九州市戸畑区大字中原先の浜46番 地の80 新日鐵化学株式会社九州製造所内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC25 AD11 BA72 BD83 DA62 FC52 FE13 4H039 CA19 CA41 CD10 CD40

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アセトンと過剰量のフェノールを、酸性
    陽イオン交換樹脂を存在させた反応器へ装入して反応さ
    せてビスフェノールAを含む反応混合物を得る反応工
    程、これからアセトン及び水を主とする低沸点物を分離
    する工程、フェノールとビスフェノールAを主とする流
    れからビスフェノールAを回収する工程とを含むビスフ
    ェノールAの製造方法において、アセトン及び水を主と
    する低沸点物を分離する工程に使用される蒸留塔又はそ
    の附属装置の少なくとも一部の材質を、(A)クロム含有
    率18〜28重量%、ニッケル含有率30〜40重量
    %、モリブデン含有率3〜10重量%、カーボン含有率
    0.03重量%以下及び鉄含有率28〜38重量%のク
    ロム−ニッケル−モリブデン系ステンレス鋼又は(B)ク
    ロム含有率16〜26重量%、ニッケル含有率53〜6
    3重量%、モリブデン含有率9〜17重量%、タングス
    テン含有率1〜5重量%、カーボン含有率0.03重量
    %以下及び鉄含有率2〜5重量%の高ニッケル合金から
    選択される合金とすることを特徴とするビスフェノール
    Aの製造方法。
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