JP2006503923A - 水溶液からフェノールを回収する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】 水溶液からフェノールを回収するための改善された方法は、フェノールを含む水溶液に比較的非極性の溶媒を追加し、前記水溶液から前記フェノール分離を改善する工程を有する。前記改善の結果、フェノール溶液における前記水溶液から持ち越される塩レベルが減少する。

Description

本発明は全体にフェノールの製造に関する。具体的には、本発明は水溶液からフェノールを回収するための方法であり、水溶液から分配されたフェノールに含まれる水および塩含有量を最小化する方法に関するものである。

フェノールの製造において、相当量のフリーフェノールまたはフェノール塩が含まれる水溶液が生成されるのは一般的なことである。収率を最大限に上げ、さらに廃水溶液の環境的影響を最小限にするために、製造業者はフェノールをできるだけ多く回収するように取り組んでいる。回収されたフェノールは通常、元のプロセス流に戻されて更に精製される。フェノールを含む水溶液は、フェノール製造設備にいおいて多数の原料から生成される。この水溶液の主な原料は、クメンおよびα−メチルスチレンなどの非フェノール有機溶液から得られるフェノール回収液から生成される。水酸化ナトリウムのような塩基水溶液による抽出によりフェノール溶液を生成して、フェノールを前記有機溶液から除去する。次に、この水溶液を適切な酸で中和することで、フェノールが生成される。この生成されたフェノールは、次に水層から分離され、粗フェノール処理へ再循環される。

このような方法で回収されたフェノールをプロセス流に加えることにより生じる問題点は、回収されたフェノールには前記水溶液から持ち越した相当量の水および溶解塩が含まれていることである。この塩は次処理の装置内で沈殿し、設備に損傷を与え、沈殿物の除去と修理のための長期にわたる操業停止を引き起こす可能がある。

従って、塩を含む水溶液から、水および溶解塩の持ち越しを最小限に抑えた、フェノールを回収する方法を提供することが望まれている。

本発明は、塩を含む水溶液から回収されたフェノールの塩含有量を最小化するための方法を提供する。本発明の方法は、フェノールおよび塩を含む水溶液の分離能を改善するために、比較的非極性な溶媒が使用される。好適な非極性溶媒は、フェノール製造環境での入手し易さから、クメン、α−メチルスチレン、またはそれらの混合液を有する有機溶液である。

分離の前に、水／フェノール混合液に比較的非極性な溶媒を加えることによって、フェノールを含む有機層に対する水の親和性が減少する。水と前記有機層との親和性の低下により、この有機層へ持ち越される塩の量が最小限に抑えられる。更に、比較的非極性な溶媒の添加は、水相に対するフェノールの親和性を低下させる。このように、本発明に係る方法は、塩含有量を大幅に減らしたフェノール溶液を提供する。分離に影響を与えるために添加する任意の非極性溶媒は、さらなる処理で取り除く必要があるため、物質回収のための処理作業の更なる費用を抑えるために、非極性溶媒の添加量を最小限に抑える配慮が必要である。

本発明に係る工程では、塩を含む水溶液から塩含有量の低いフェノールが回収される。回収したフェノールのこの低塩含有量は、分離を行う前にフェノールを含む水溶液へ比較的非極性の溶媒を加えることによりもたらされる。本明細書において、比較的非極性とは、フェノールおよび水に対する非極性を意味する。

本発明に係る工程は、水およびフェノールを有するプロセス流に適用可能である。好適な実施形態では、水溶性のプロセス流は、水酸化ナトリウムなどの塩基水溶液で有機溶液からフェノールを抽出して、フェノール溶液を生成することにより生成される。次に、このフェノール溶液から、適切な酸で中和してフェノールを生成する。この生成したフェノールを水相から分離する前に、フェノールと水のこの混合液に比較的非極性な溶媒を加える。次に、この混合液を撹拌してフェノールと非極性溶媒を混合する。次にこの混合液を、フェノールを含む有機層と廃水層とに分離する。好適な溶媒は、フェノール製造工場での入手し易さから、クメン、α−メチルスチレン、またはそれらの混合液を有する有機溶液である。使用する有機溶液は、一般にフェノール生成におけるクメンヒドロペルオキシドの分解で単離済みの、クメン、α−メチルスチレン、またはそれらの混合物の粗流を有する。従って、これらの流れは非常に多くの場合、他成分を少量含んでいる。これらの流れの厳密な組成は、本発明に係る方法の機能に関し重要ではない。むしろ、水およびフェノールに対し前記溶媒の組成を完全な非極性として使用することが唯一重要なことである。好ましくは、この比較的非極性な溶媒を、前記溶媒とフェノールとの比率約０．４：１〜約１．２：１にして加える。より好ましくは、非極性溶媒とフェノールとの比率を約０．５：１〜約１：１にする。

例
油と塩含有水溶液とを含む典型的な混合液を使用して多数の例を実施した。使用した油は、フェノール（約７９．２５％）と、約１８．４％の水（カールフィッシャー分析により決定）と、０．２％の塩と、アセトンおよびα−メチルスチレンなど少量の他のクメンヒドロペルオキシド分解生成物とを主に有するようにした。この油を、約１７．９％（灰により決定）の塩を含む水溶液と混合した。前記油および水（油／水）を、約１：１〜約１：４の割合で混合した。種々の量のクメンを前記混合した油／水に加え、工場条件を再現するため、この試料を撹拌しながら加熱した。この混合液の組成と追加したクメンの量とを、各例について表１に示す。第３列で各例ごとに報告されている水の重量は、基油試料の水含有量を含まない。基準試料の場合は、分離前、前記混合液にクメンを加えていない。

各例の混合液は、有機層および水層に分離してから塩含有量を分析した。また、前記有機層については、ガスクロマトグラフィー分析、および水に関するカールフィッシャー分析も行った。その結果を表２に示す。

表２のデータからも分かるとおり、回収した有機相の水濃度および塩濃度は、前記油混合液でフェノールに加えたクメンの比率が試験６の約０．１：１に近づくにつれ急激に低下している。前記油混合液でフェノールに加えたクメンの比率が試験８の約０．５：１に近づくと、回収した有機層中の残留塩の量はゼロに近づいている。表１の最後の３列では、加えたクメンの量が増加するに伴い油とクメンとを合わせた回収量が低下する一方、フェノールの全体的な回収量は比較的一定であったことが分かる。油とクメンとを合わせた回収量の低下は、クメン増加に伴う回収有機相の水含有量の急激な低下と一貫性がある。試験９における回収有機相の水含有量４．９％は、混合および分離前の油中含有量１８．４％より著しく低い。この相違により、油／クメン相の全体的な回収量の減少がほぼすべて説明される。

試験８と試験９を比較すると、追加クメンを約０．５：１を超える対フェノール比で加えても、フェノール回収または回収フェノールの塩含有量に不利に影響しないことがわかる。ただし、回収工程でフェノールに加える溶媒はすべて後で蒸留で除去しなければならないため、回収したフェノールで残留塩が少なくなるよう良好な分離を実現するには、必要最小限の溶媒を加えることが好ましい。

本明細書に開示した例は、アルカリフェノール溶液の中和により生成された水溶液からフェノールを回収するための、本発明の実施形態を説明している。ただし、フェノール生成に精通した者であれば、開示した本発明がこの実施形態だけに限定されないことが理解できるであろう。本発明の方法は、フェノール回収量を最大化し、前記フェノールの水含有量および塩含有量を最小化するため、多数のフェノール含有水溶液で使用することができる。さらに、本発明における比較的非極性な溶媒としてクメン、α−メチルスチレン、およびこれらの混合物とを有する有機溶液が好ましいが、当然のことながら、本発明ではフェノールおよび水に対し非極性のいかなる溶媒組成も有用である。本発明の範囲は、添付の請求項により明確に理解されるであろう。

Claims (8)

1. フェノール製造工程であって、フェノールおよび塩水を有する水性組成物が生成され、前記フェノールを前記塩水から分離するための改善された方法であって、
   非極性有機溶媒を前記水溶液に追加して混合液を生成する、前記追加する工程と、
   前記混合液を撹拌する工程と、
   前記混合液を、前記非極性溶媒およびフェノールを有する有機層と、前記塩水を有する水層とに分離する工程と
   を含む改善された方法。
2. 請求項１記載の方法において、前記非極性溶媒は、クメン、α−メチルスチレン、およびこれらの混合液とからなる群から選択される１つの有機溶媒を有するものである。
3. 請求項１記載の方法において、フェノールに追加する非極性溶媒の重量比は、約０．４：１〜約１．２：１である。
4. 請求項１記載の方法において、前記混合および分離は、約３０℃〜約６０℃の温度で実行されるものである。
5. 請求項１記載の方法において、前記有機層の塩含有量は、約１００ｐｐｍ未満である。
6. 請求項１に係る方法において、前記水性組成物の塩含有量は約１５％〜約２５％で、前記水性組成物のフェノール含有量は約１％〜約５０％である。
7. 塩を含む水溶液から回収されたフェノールの前記塩含有量を低減する方法であって、
   フェノールおよび塩水を有する組成物に非極性溶媒を追加する工程と、
   前記組成物を撹拌する工程と、
   前記組成物を、塩を含む水層と、フェノールを含む有機層であって、実質的に塩を含まないフェノールを含む有機層とに分離する工程と
   を有する方法。
8. 請求項７記載の方法において、前記非極性溶媒は、クメン、α−メチルスチレン、およびこれらの混合液とからなる群から選択される１つの有機溶媒を有するものである。