JP2005521739A - フェノールの生産及び精製法:ハイドロタルサイトによるヒドロキシアセトンの除去 - Google Patents
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Abstract
Description
強塩基性の水酸化ナトリウムはフェノール自身と反応してナトリウムフェノラート塩を形成する。このフェノラート塩は回収する必要があり、さもなければフェノールの収率が損なわれる;
ナトリウムフェノラート塩は、熱交換表面の汚損を引き起こしかねず、不稼働時間及び生産量の損失を生じる;加えて、
ナトリウムフェノラート塩は、後段の蒸留プロセスの際に最終生成物のフェノールを汚染しかねず、品質に劣る生成物及び着色を生じる。
式中、MIIは二価金属カチオンであり、MIIIは三価金属カチオンであり、Aは電荷n−の層間アニオンであり、xは0.12〜0.8である。フェノールは、蒸留のような慣用分離法を用いて高沸点誘導体から分離することができるので、本発明は、フェノール系溶媒からカルボニル系不純物を分離する方法も提供する。この方法はクメンをフェノールに変換してフェノール生成物からカルボニル系不純物を除去する従来の工業プロセスに応用でき、2MBFのような追加の汚染物が有意の量で導入されることはない。クメンをフェノールに変換して精製フェノールを生産する方法及び装置も提供する。クメンからフェノールへの変換では、フェノールはHAのようなカルボニル系不純物を含むことが多い。
ただし、Mg/Al比は1.7〜4の範囲で変動することがあり、Mg及びAlは他の様々な二価及び三価イオンで置換し得る。また、層間アニオンも合成において他の様々なアニオンで置換することができる。
式中、MIIは二価金属カチオンであり、MIIIは三価金属カチオンであり、Aは電荷n−の層間アニオンであり、xは0.12〜0.8である。xの好ましい範囲は0.2〜0.33である。MIIは、好ましくはアルカリ土類金属カチオン単独又は他の二価金属カチオンとの組合せから選択される。好ましくは、MIIはアルカリ土類金属カチオンである。さらに好ましくは、MIIはマグネシウムカチオンである。MIIIは、好ましくは第IIIA族金属カチオン単独又は他の三価金属カチオンとの組合せから選択される。好ましくは、MIIIは第IIIA金属カチオンである。さらに好ましくは、MIIIはアルミニウムカチオンである。HTMは様々な方法で工業的に大量に合成することができる。そうした製造方法は周知であり、Cavani, F. et al., Cat Today, Vol. 11, No.2, p.173(1991)、並びに米国特許第5358701号、同第5399329号、同第5507980号、同第6156696号及び同第6313063号に記載されている。アニオンAは、好ましくはCO3 2-、NO3 -、OH-、Cl-、F-又はそれらの組合せからなる群から選択される。さらに好ましくは、アニオンAはCO3 2-である。層間アニオンについては、特に限定されないが、SO4 2-などの単純なアニオン、CrO4 2-、MoO4 2-、Mo2O7 2-などの遷移金属アニオン、有機金属アニオン、V10O28 6-のような金属ポリオキソアニオン、長鎖脂肪族ジカルボン酸のような有機アニオンを始めとする様々な置換をなし得ることは当業者には自明であろう。かかる置換を実施する方法は従来技術であり、かかる置換生成物は本発明の技術的範囲に属する。
[Mg2xAl2(OH)4x+4]CO3・nH2O
を有するアルミニウムマグネシウム水酸化炭酸塩であり、Sasol−Condea社からPural MGという商品名で、Sudchemic社からEXMという商品名で商業生産されており、これらは次の理想式で表すことができる。
従来のアルミナ水和物(pH8〜9)と比べると、これらのアニオン性マグネシウムハイドロタルサイトはさらにアルカリ性が強く、焼成後の表面積が格段に大きく(400℃:200m2/グラム)、それに応じて触媒活性も高い。こうしたHTMは未焼成品、焼成品いずれも使用し得るが、焼成品の方がその高い表面積ゆえに活性が高い。その塩基性は、Mg/Al比の増加及び/又はOH-以外のアニオンの導入によって調節可能である。例えば、Mg/Al比を3とすると塩基性の高い材料を生じる。また、OH-に代えてCl-を導入すれば材料の塩基性を下げることができるし、OH-に代えてF-を導入すれば材料の塩基性を高めることができる。
フェノールとHA(200〜1000ppm)の合成混合物をオートクレーブに仕込んだ。オートクレーブ内で維持した運転条件は、215℃、500rpm、滞留時間30分間であった。HTM触媒として焼成粉末の形態のPuralMg−70(添加量2%)をオートクレーブに添加した。HTM処理で得られた反応混合物におけるHA転化率を測定したところ、96%であった。1.5%の量の2MBF(3ppm〜15ppm)が反応混合物中に検出された。この結果は、HTMでの処理がHA量の低減に有効であり、HA由来の副生成物2MBFの生成量が低減することを示している。
実施例1の方法を、同じ原料を用いて同一運転条件で繰り返したが、本例で用いたHTM触媒はPuralMg−70ペレットを微粉末に粉砕したものであった。得られた反応混合物におけるHA転化率は94%であり、1.1%の2MBF(2ppm〜11ppm)が反応混合物中に検出された。
実施例2の方法を、同一運転条件で繰り返したが、使用したHTM触媒は実施例2の実験から回収したものであった。得られた反応混合物におけるHA転化率は94%であり、2MBFの量は0.2%(つまり1ppm〜2ppm未満)であった。これらの結果は、触媒を1度リサイクルした後でも同様に有効であることを示している。
実施例3の方法を同一運転条件で繰り返したが、使用したHTM触媒は実施例3の実験から回収したものであった。得られた反応混合物におけるHA転化率は94%であり、2MBFの量は0.3%(つまり1ppm〜3ppm未満)であった。これらの結果は、触媒を2度リサイクルした後でも同様に有効であることを示している。
Claims (22)
- フェノール系溶媒中に存在するカルボニル系不純物を高沸点誘導体に変換するための方法であって、当該方法が、フェノール系溶媒を、以下の式の層状複水酸化物組成物又はその水和物を含んでなる触媒と触媒有効温度で接触させ、もって高沸点誘導体を含みカルボニル系不純物量の低減したフェノール含有流を生じさせる方法。
MII l-xMIII x(OH)2](An-)x/n
式中、MIIは二価金属カチオンであり、MIIIは三価金属カチオンであり、Aは電荷n−の層間アニオンであり、xは0.12〜0.8である。 - MIIがアルカリ土類金属カチオン単独又は他の二価金属カチオンとの組合せから選択される、請求項1記載の方法。
- アルカリ土類金属カチオンがマグネシウムカチオンである、請求項2記載の方法。
- MIIIが第IIIA族金属カチオン単独又は他の三価金属カチオンとの組合せから選択される、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の方法。
- 第IIIA金属カチオンがアルミニウムカチオンである、請求項4記載の方法。
- 前記アニオンAがCO3 2-、NO3 -、OH-、Cl-、F-又はそれらの組合せからなる群から選択される、請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の方法。
- 前記アニオンAがCO3 2-である、請求項6記載の方法。
- xが0.2〜0.33である、請求項1乃至請求項7のいずれか1項記載の方法。
- 触媒とフェノール系溶媒を接触させる触媒有効温度が40〜400℃である、請求項1乃至請求項8のいずれか1項記載の方法。
- 触媒とフェノール系溶媒を接触させる触媒有効温度が200℃〜300℃である、請求項9記載の方法。
- 触媒とフェノール系溶媒を接触させる触媒有効温度が210℃〜220℃である、請求項10記載の方法。
- フェノール含有流に含まれる2−メチルベンゾフラン(2MBF)が20ppm以下である、請求項1乃至請求項11のいずれか1項記載の方法。
- フェノール含有流に含まれる2MBFが2ppm以下である、請求項1記載の方法。
- フェノール系溶媒からカルボニル系不純物を分離する方法であって、
請求項1乃至請求項13のいずれか1項記載の方法によってフェノール系溶媒中に存在するカルボニル系不純物を高沸点誘導体に変換する段階、及び
慣用分離法を用いてカルボニル系不純物の高沸点誘導体をフェノール含有流から分離する段階、
を含んでなる方法。 - 慣用分離法が蒸留である、請求項14記載の方法。
- フェノールの製造方法であって、
クメンを変換してカルボニル系不純物を含んでいるおそれのある粗フェノールを生成する段階;及び
粗フェノールに存在しかねないカルボニル系不純物を、請求項1乃至請求項14のいずれか1項記載の方法によって高沸点誘導体に変換する段階、
を含んでなる方法。 - 慣用分離法を用いて反応生成物からフェノールを分離する段階をさらに含む、請求項16記載の方法。
- クメンをフェノールに変換する方法であって、カルボニル系不純物を含んでいるおそれのある粗フェノール流を生成し、請求項1乃至請求項14のいずれか1項記載の方法を用いて粗フェノール流を処理してカルボニル系不純物を高沸点誘導体に変換することを特徴とする、方法。
- クメンをフェノールに変換する装置であって、当該装置が、
(a)クメンを収容する容器;
(b)クメンを収容する容器に連結された第1の反応容器であって、クメンを酸化してクメンヒドロペルオキシド(CHP)混合物を生成させる第1の反応容器;
(c)第1反応容器に連結された第2の反応容器であって、CHP混合物を分解して粗分解混合物を生成させる第2の反応容器;
(d)第2の反応容器に連結された第3の反応容器であって、粗分解混合物に塩基を添加して、中和粗分解混合物を生成させる第3の反応容器;
(e)中和粗分解混合物が導入されるように連結された分離セクションであって、中和粗分解混合物を複数の流れに分離して、その1つの流れがフェノールを含んでいてカルボニル系不純物を含んでいるおそれのある粗フェノール流(CPS)を得る分離セクション;
(f)CPSが導入されるように連結された温度制御機構;及び
(g)温度制御機構通過後のCPSが導入されるように連結され、精製フェノール含有生成物を生成する触媒床であって、カルボニル系不純物を高沸点誘導体に変換するため請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の層状複水酸化物組成物を含む触媒床、
を備える装置。 - 分離セクションが1以上の、好ましくは3つの蒸留装置を備える、請求項19記載の装置。
- 温度制御機構が触媒床の温度を40℃〜400℃に維持できる、請求項19又は20記載の装置。
- 触媒床と連結した第2の分離セクションを好ましくは蒸留装置の形態でさらに備えていて、当該第2分離セクションにおいて、精製フェノールを含有する生成物を2以上の流れに分離し、流れの1つが精製フェノール含有流よりも高純度のフェノール流である、請求項19乃至請求項21のいずれか1項記載の装置。
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