JP4224877B2 - Method for producing purified phenol - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粗製フェノールの製造方法に関するものであり、詳しくは、例えばキュメンハイドロパーオキサイドの酸接触分解工程から得られる粗製フェノールを原料とする粗製フェノールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
キュメン法フェノールの製造プロセスは、原料キュメンの酸化で得られたキュメンハイドロパーオキサドを８０〜８５％まで濃縮し、次いで、フェノールとアセトンに酸分解した後、中和洗浄する工程を包含する。そして、得られた粗製フェノールは、アセトン、水、キュメン、α−メチルスチレン、フェノール等を含み、斯かる粗製フェノールから、蒸留により、精製フェノールが製造され、同時に、アセトン及びα−メチルスチレンがそれぞれ分離して回収される。
【０００３】
上記の様な粗製フェノールの蒸留は、例えば、特開昭５５−９４３２６号公報、特公昭６４−７０５８号公報などに記載されている通り、通常、第１塔目である粗アセトン塔で塔頂成分にアセトン、塔底成分に水、キュメン、α−メチルスチレン、フェノール、重質成分と分離する方法によって行われている。
【０００４】
しかしながら、上記の方法により、精製フェノールの製造と同時にアセトン及びα−メチルスチレンをそれぞれ分離して回収せんとした場合は、次の様な問題がある。すなわち、キュメンとα−メチルスチレンの分離が困難であるため、その分離のために多くの段数の蒸留塔が必要である。従って、多大の設備投資とエネルギーコストを必要とし、経済的ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、アセトン、水、ヒドロキシアセトン、キュメン、α−メチルスチレン及びフェノールを含む粗製フェノールを原料とする、経済的に有利な精製フェノールの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、種々検討を重ねた結果、第１蒸留塔において特定の成分をキー成分として分離を行うならば、各成分の分離を予想以上に効率的に行うことが出来るとの知見を得た。
【０００７】
本発明は、上記の知見に基づき完成されたものであり、その要旨は、キュメン法フェノール製造プロセスから得られ、アセトン、水、ヒドロキシアセトン、キュメン、α−メチルスチレン及びフェノールを含む粗製フェノールを複数の蒸留塔で順次に処理して精製フェノールを製造する方法において、粗製フェノールを第１蒸留塔に供給し、塔頂からキュメン含有軽質成分を回収し、塔底からキュメンを含有しないα−メチルスチレン含有重質成分を回収する工程を含むことを特徴とする精製フェノールの製造方法に存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係る精製フェノールの製造方法の一例を示す説明図である。本発明において、原料の粗製フェノールとしては、キュメンハイドロパーオキサイドの酸接触分解工程から得られる粗製フェノールが好適に使用される。斯かる粗製フェノールの組成の一例は、次の表に示す通りである。なお、以下の表中の成分は低沸点の順に並べてある。
【０００９】
【表１】
＜第１蒸留塔（粗アセトン塔）＞
粗製フェノールを第１蒸留塔に供給し、塔頂からキュメン含有軽質分を回収し、塔底からキュメンを含有しないα−メチルスチレン含有重質分を回収する。本発明においては、第１蒸留塔でフェノールの存在下にキュメンとα−メチルスチレンとの分離を行うことが重要である。その理由は次の通りである。
【００１１】
キュメン−α−メチルスチレンの２成分系は、両者の揮発度が近似しているために分離が困難である。しかしながら、本発明者らの知見によれば、フェノール又はアセトンの存在下では揮発度が変化してキュメンとα−メチルスチレンとの分離性が高められる。そこで、本発明においては、上記の様に、粗フェノールから最初にキュメンとα−メチルスチレンとを分離する。その結果、回収部（原料供給段より下方部分）ではフェノールが濃縮してキュメンとα−メチルスチレンの分離が容易となり、濃縮部（原料供給段より上方部分）ではアセトンが濃縮してキュメンとα−メチルスチレンの分離が容易となる。また、第１蒸留塔の塔底にα−メチルスチレンを分離することにより、フェノールの不純物であるヒドロキシアセトンの活量が高められ、少ないエネルギーでフェノールからのヒドロキシアセトンの分離が可能となる。
【００１２】
＜第２蒸留塔（製品アセトン塔）＞
上記のキュメン含有軽質分（アセトン、水、ヒドロキシアセトン、キュメン）を第２蒸留塔に供給して反応蒸留を行い、第２蒸留塔のサイドカットにより製品アセトンを回収する。上記の反応蒸留は、公知の方法に従い、ＮａＯＨ等のアルカリの存在下に行われる。斯かる反応蒸留により、不純物であるアルデヒド類およびヒドロキシアセトンは、アルドール化により重質化される。従って、従来と同等の品質の製品アセトンが回収される。
【００１３】
第２蒸留塔の塔頂から回収した微量のアルデヒド類を含むアセトン成分は、必要に応じ、フェノール製造プロセスの酸分解反応器に循環する。また、第２蒸留塔の塔底から回収した水−キュメン−α−メチルスチレン−アルドール化不純物含有成分はデカンター（図示せず）で処理され、水が分離された残余成分は第３蒸留塔に供給される。
【００１４】
＜第３蒸留塔（キュメン回収塔）＞
水が分離された上記の残余成分を第３蒸留塔に供給し、第３蒸留塔の塔底または塔底より数段上のサイドカットから回収したキュメン−α−メチルスチレン−アルドール化不純物含有成分をフェノール製造プロセスの水添反応器に循環する。水添反応により、α−メチルスチレンはキュメンに転換される。なお、第３蒸留塔の塔頂から回収した軽質不純物はフェノール製造プロセス外にパージされる。
【００１５】
＜第４蒸留塔（粗α−メチルスチレン塔）＞
前記の第１蒸留塔の塔底から回収したα−メチルスチレン含有重質分（α−メチルスチレン、フェノール、高沸点物）を第４蒸留塔に供給して水蒸気蒸留を行い、第４蒸留塔の塔頂から粗α−メチルスチレンを回収すると共に第４蒸留塔の供給段より下の段から粗フェノールを蒸気サイドカットにより回収する。
【００１６】
ところで、α−メチルスチレン−フェノール２成分系は、共沸系であるために分離が困難である。しかしながら、本発明者らの知見によれば、第３成分として水を供給する水蒸気蒸留により、塔頂からフェノールが殆ど含まれていない粗α−メチルスチレンを回収することが出来る。また、蒸気サイドカットにより、供給段より下の段からアセトフェノン等の高沸点物が殆ど含まれていない粗フェノールを回収することが出来る。しかも、水により、製品フェノールの不純物である２−メチルベンゾフランの活量が高められるため、フェノールから２−メチルベンゾフランを容易に分離することが出来る。なお、第４蒸留塔で使用した水は、塔頂の還流槽から後述の水抽出塔に供給して利用することも出来る。
【００１７】
第４蒸留塔の塔頂から回収した粗α−メチルスチレンは、アルカリ洗浄槽（図示せず）に供給して微量不純物を除去した後に第５蒸留塔に供給され、蒸気サイドカットにより回収した粗フェノールは、第６蒸留塔（抽出蒸留塔）に供給され、第４蒸留塔の塔底から回収した高沸点物は、必要に応じ、熱分解回収工程に供給されて処理される。すなわち、有効成分を回収し、酸分解中和洗浄工程または第１蒸留塔に再循環てもよい。
【００１８】
＜第５蒸留塔（製品α−メチルスチレン塔）＞
微量不純物を除去した後の上記の粗α−メチルスチレンを第５蒸留塔に供給してサイドカットにより製品α−メチルスチレンを回収する。上記の粗α−メチルスチレンは、キュメンの含有量が少ないため、第５蒸留塔の１塔のみで十分な精製が可能である。第５蒸留塔の塔頂から回収した成分α−メチルスチレン及び水は、必要に応じ、第１蒸留塔に循環し、第５蒸留塔の塔底から回収したブチルベンゼン等の中質不純物は、フェノール製造プロセス外にパージされる。上記の製品α−メチルスチレンは、任意の量で水添反応工程に供給し、キュメンとして回収し、フェノール製造プロセスの反応工程へ循環することも出来る。
【００１９】
＜第６蒸留塔（抽出蒸留塔）＞
第４蒸留塔からサイドカットにより回収した粗フェノールを第６蒸留塔に供給して抽出蒸留を行い、第６蒸留塔の塔底からフェノールを回収する。抽出蒸留は公知の方法に従って行われ、抽出溶媒としては、水、ポリアルキレングリコール又はそのエーテルが好適に使用される。第６蒸留塔の塔底から回収されたフェノールは、第７蒸留塔（製品フェノール塔）に供給され、第６蒸留塔の塔頂に分離されたカルボニル不純物などは、フェノール製造工程外にパージ除去される。
【００２０】
＜第７蒸留塔（製品フェノール塔）＞
第６蒸留塔の塔底から回収したフェノールを第７蒸留塔に供給してサイドカットにより製品フェノールを回収する。色相５以下、硫酸着色９５以上、純度９９．９９重量％以上の製品フェノールを得ることが出来る。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２２】
実施例１
原料として前述の表１に示す組成の粗製フェノールを使用し、図１に示される態様に従って精製フェノールの製造を行った。同時に、アセトン及びα−メチルスチレンを回収した。
【００２３】
粗製フェノールを第１蒸留塔（段数：６５段、供給段：１７段目、塔頂圧力：約０．０２Kg/cm2Ｇ）に供給し、塔頂からキュメン含有軽質分を回収し、塔底からα−メチルスチレン含有重質分を回収した。
【００２４】
上記のキュメン含有軽質分（アセトン、水、ヒドロキシアセトン、キュメン）を第２蒸留塔（段数５７段、塔頂圧力約−０．４Kg/cm2Ｇ）に供給してＮａＯＨの存在下に反応蒸留を行い、第２蒸留塔のサイドカットにより製品アセトンを回収した。
【００２５】
第１蒸留塔の塔底から回収したα−メチルスチレン含有重質分（α−メチルスチレン、フェノール、高沸点物）を第４蒸留塔（段数：６７段、供給段：２３段目、塔頂圧力：約−０．６Kg/cm2Ｇ）に供給して水蒸気蒸留を行い、第４蒸留塔の塔頂から粗α−メチルスチレンを回収すると共に第４蒸留塔の供給段より下の段（第２６段目）から粗フェノールを蒸気サイドカットにより回収した。
【００２６】
第４蒸留塔の塔頂から回収した粗α−メチルスチレンをアルカリ洗浄槽（図示せず）に供給して微量不純物を除去した。そして、微量不純物を除去した後の粗α−メチルスチレンを第５蒸留塔（段数：８３段、供給段：５２段目、塔頂圧力：約−０．１Kg/cm2Ｇ）に供給してサイドカットにより製品α−メチルスチレンを回収した。
【００２７】
第４蒸留塔からサイドカットにより回収した粗フェノールを第６蒸留塔（段数：７７段、供給段：８段目、塔頂圧力：約１．２Kg/cm2Ｇ）に供給して水を溶媒とする公知の抽出蒸留を行い、第６蒸留塔の塔底からフェノールを回収した。
【００２８】
第６蒸留塔の塔底から回収したフェノールを第７蒸留塔（段数：２５段、供給段：２２段目、塔頂圧力：約−０．６Kg/cm2Ｇ）に供給してサイドカットにより製品フェノール（色相５以下、硫酸着色９５以上、純度９９．９９重量％以上）を回収した。
【００２９】
第１蒸留塔において、供給α−メチルスチレン１００重量部に対し、殆ど全量に近い９５重量部のα−メチルスチレンを塔底に分離した際、リボイラースチームの所要エネルギーは供給流量１Ｔ／Ｈに対し、０．１MMKCal/T-feedであった。その際の第１蒸留塔の塔底液の組成は、表２に示す通りであった。
【００３０】
【表２】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、第１蒸留塔でフェノールの存在下にキュメンとα−メチルスチレンとの分離を行うことにより、各成分の分離を予想以上に効率的に行うことが出来、その結果、経済的に有利に精製フェノールを製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る精製フェノールの製造方法の一例を示す説明図
【符号の説明】
１：第１蒸留塔（粗アセトン塔）
２：第２蒸留塔（製品アセトン塔）
３：第３蒸留塔（キュメン回収塔）
４：第４蒸留塔（粗α−メチルスチレン塔）
５：第５蒸留塔（製品α−メチルスチレン塔）
６：第６蒸留塔（抽出蒸留塔）
７：第７蒸留塔（製品フェノール塔）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing crude phenol, and more particularly, to a method for producing crude phenol using crude phenol obtained from, for example, an acid catalytic cracking process of cumene hydroperoxide.
[0002]
[Prior art]
The cumene process phenol production process includes a step of concentrating cumene hydroperoxide obtained by oxidation of raw material cumene to 80 to 85%, then acid-decomposing it into phenol and acetone, followed by neutralization washing. And the obtained crude phenol contains acetone, water, cumene, α-methylstyrene, phenol, etc., and purified phenol is produced from such crude phenol by distillation. At the same time, acetone and α-methylstyrene are respectively Separated and collected.
[0003]
The distillation of the crude phenol as described above is usually carried out in a crude acetone column, which is the first column, as described in, for example, JP-A-55-94326 and JP-B-64-7058. Acetone is used as a component, and water, cumene, α-methylstyrene, phenol, and heavy components are separated from a tower bottom component.
[0004]
However, when acetone and α-methylstyrene are separated and recovered simultaneously with the production of purified phenol by the above method, there are the following problems. That is, since it is difficult to separate cumene and α-methylstyrene, many columns of distillation columns are required for the separation. Therefore, it requires a large amount of capital investment and energy cost, and is not economical.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to produce an economically advantageous purified phenol made from crude phenol containing acetone, water, hydroxyacetone, cumene, α-methylstyrene and phenol. It is to provide a manufacturing method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeated studies, the present inventors have found that if a specific component is separated as a key component in the first distillation column, each component can be separated more efficiently than expected. Obtained.
[0007]
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof is obtained from a cumene method phenol production process, and a plurality of crude phenols containing acetone, water, hydroxyacetone, cumene, α-methylstyrene and phenol are obtained. In the method of producing purified phenol by sequentially treating in a distillation column, crude phenol is supplied to the first distillation column, cumene-containing light components are recovered from the top of the column, and α-methylstyrene not containing cumene from the bottom of the column. It exists in the manufacturing method of the refinement | purification phenol characterized by including the process of collect | recovering a containing heavy component.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a method for producing purified phenol according to the present invention. In the present invention, crude phenol obtained from the acid-catalyzed decomposition process of cumene hydroperoxide is suitably used as the raw crude phenol. An example of the composition of such crude phenol is as shown in the following table. In addition, the components in the following table are arranged in the order of low boiling point.
[0009]
[Table 1]
<First distillation column (crude acetone column)>
Crude phenol is supplied to the first distillation column, and cumene-containing light components are recovered from the top of the column, and α-methylstyrene-containing heavy components not containing cumene are recovered from the column bottom. In the present invention, it is important to separate cumene and α-methylstyrene in the first distillation column in the presence of phenol. The reason is as follows.
[0011]
The two-component system of cumene-α-methylstyrene is difficult to separate because the volatility of both is close. However, according to the knowledge of the present inventors, the volatility changes in the presence of phenol or acetone, and the separability between cumene and α-methylstyrene is enhanced. Therefore, in the present invention, as described above, cumene and α-methylstyrene are first separated from the crude phenol. As a result, phenol is concentrated in the recovery section (lower part from the raw material supply stage) to facilitate separation of cumene and α-methylstyrene, and acetone is concentrated in the concentration part (upper part from the raw material supply stage) to accumulate cumene and α. -The separation of methylstyrene is facilitated. Further, by separating α-methylstyrene at the bottom of the first distillation column, the activity of hydroxyacetone, which is an impurity of phenol, is increased, and it is possible to separate hydroxyacetone from phenol with less energy.
[0012]
<Second distillation column (product acetone column)>
The above-mentioned cumene-containing light components (acetone, water, hydroxyacetone, cumene) are supplied to the second distillation column to perform reactive distillation, and product acetone is recovered by side cut of the second distillation column. The reactive distillation is performed in the presence of an alkali such as NaOH according to a known method. By such reactive distillation, aldehydes and hydroxyacetone, which are impurities, are made heavy by aldolization. Therefore, the product acetone having the same quality as the conventional product is recovered.
[0013]
The acetone component containing a trace amount of aldehydes recovered from the top of the second distillation column is circulated to the acid decomposition reactor of the phenol production process, if necessary. The water-cumene-α-methylstyrene-aldolated impurity-containing component recovered from the bottom of the second distillation column is treated with a decanter (not shown), and the remaining component from which water has been separated is transferred to the third distillation column. Supplied.
[0014]
<Third distillation tower (cumene recovery tower)>
Cumene-α-methylstyrene-aldolization impurity-containing component recovered from the bottom of the third distillation column or a side cut several stages above the bottom of the third distillation column by supplying the residual component from which water has been separated to the third distillation column Is recycled to the hydrogenation reactor of the phenol production process. By the hydrogenation reaction, α-methylstyrene is converted to cumene. Light impurities collected from the top of the third distillation column are purged outside the phenol production process.
[0015]
<Fourth distillation column (crude α-methylstyrene column)>
The α-methylstyrene-containing heavy fraction (α-methylstyrene, phenol, high boiling point) recovered from the bottom of the first distillation column is supplied to the fourth distillation column to perform steam distillation, and the fourth distillation column The crude α-methylstyrene is recovered from the top of the column, and the crude phenol is recovered from the stage below the supply stage of the fourth distillation tower by steam side cut.
[0016]
By the way, the α-methylstyrene-phenol two-component system is difficult to separate because it is an azeotropic system. However, according to the knowledge of the present inventors, crude α-methylstyrene containing almost no phenol can be recovered from the top of the tower by steam distillation in which water is supplied as the third component. Moreover, the crude phenol which hardly contains high boilers, such as acetophenone, can be collect | recovered from the stage below a supply stage by steam side cut. Moreover, since the activity of 2-methylbenzofuran, which is an impurity of the product phenol, is increased by water, 2-methylbenzofuran can be easily separated from phenol. The water used in the fourth distillation column can also be used by supplying it to the water extraction tower described later from the reflux tank at the top of the tower.
[0017]
Crude α-methylstyrene recovered from the top of the fourth distillation column is supplied to an alkali cleaning tank (not shown) to remove trace impurities, then supplied to the fifth distillation column, and recovered by steam side cut. Phenol is supplied to the sixth distillation column (extraction distillation column), and high-boiling substances recovered from the bottom of the fourth distillation column are supplied to the pyrolysis recovery step and processed as necessary. That is, the active ingredient may be recovered and recycled to the acid decomposition neutralization washing step or the first distillation column.
[0018]
<Fifth distillation column (product α-methylstyrene column)>
The above-mentioned crude α-methylstyrene after removing trace impurities is supplied to the fifth distillation column, and the product α-methylstyrene is recovered by side cut. Since the crude α-methylstyrene has a low cumene content, it can be sufficiently purified by only one column of the fifth distillation column. The components α-methylstyrene and water recovered from the top of the fifth distillation column are circulated to the first distillation column as necessary, and medium impurities such as butylbenzene recovered from the bottom of the fifth distillation column are Purged out of the phenol production process. The above product α-methylstyrene can be supplied to the hydrogenation reaction step in an arbitrary amount, recovered as cumene, and recycled to the reaction step of the phenol production process.
[0019]
<Sixth distillation column (extraction distillation column)>
Crude phenol recovered by side cut from the fourth distillation column is supplied to the sixth distillation column to perform extractive distillation, and phenol is recovered from the bottom of the sixth distillation column. Extractive distillation is performed according to a known method, and water, polyalkylene glycol, or an ether thereof is preferably used as the extraction solvent. Phenol recovered from the bottom of the sixth distillation column is supplied to the seventh distillation column (product phenol column), and carbonyl impurities separated at the top of the sixth distillation column are purged outside the phenol production process. Is done.
[0020]
<Seventh distillation tower (product phenol tower)>
The phenol recovered from the bottom of the sixth distillation column is supplied to the seventh distillation column, and the product phenol is recovered by side cut. A product phenol having a hue of 5 or less, a sulfuric acid coloration of 95 or more, and a purity of 99.99% by weight or more can be obtained.
[0021]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded.
[0022]
Example 1
Using crude phenol having the composition shown in Table 1 as a raw material, purified phenol was produced according to the embodiment shown in FIG. At the same time, acetone and α-methylstyrene were recovered.
[0023]
Crude phenol is supplied to the first distillation column (stage number: 65, supply stage: 17th stage, top pressure: about 0.02 kg / cm 2 G), and cumene-containing light components are recovered from the top of the tower. The heavy fraction containing α-methylstyrene was recovered.
[0024]
The above cumene-containing light components (acetone, water, hydroxyacetone, cumene) are supplied to the second distillation column (57 plates, column top pressure is about −0.4 Kg / cm 2 G) and reactive distillation in the presence of NaOH. The product acetone was recovered by side cut of the second distillation column.
[0025]
The α-methylstyrene-containing heavy fraction (α-methylstyrene, phenol, high-boiling substances) recovered from the bottom of the first distillation column is converted into the fourth distillation column (stage number: 67, supply stage: 23rd stage, top of the tower) Pressure: about -0.6 Kg / cm 2 G), steam distillation is performed to recover crude α-methylstyrene from the top of the fourth distillation column and a stage below the supply stage of the fourth distillation column ( Crude phenol was recovered by steam side cut from the 26th stage).
[0026]
The crude α-methylstyrene recovered from the top of the fourth distillation column was supplied to an alkali cleaning tank (not shown) to remove trace impurities. The crude α-methylstyrene after removing trace impurities is supplied to the fifth distillation column (stage number: 83 stages, supply stage: 52nd stage, tower top pressure: about −0.1 Kg / cm 2 G). The product α-methylstyrene was recovered by side cutting.
[0027]
Crude phenol recovered from the fourth distillation column by side cut is supplied to the sixth distillation column (stage number: 77 stages, supply stage: eighth stage, top pressure: about 1.2 Kg / cm 2 G), and water is used as a solvent. The phenol was recovered from the bottom of the sixth distillation column.
[0028]
The phenol recovered from the bottom of the sixth distillation column is fed to the seventh distillation column (stage number: 25 stages, supply stage: 22nd stage, tower top pressure: about -0.6 Kg / cm 2 G) by side cut. Product phenol (
[0029]
In the first distillation column, when 95 parts by weight of α-methylstyrene, which is almost the total amount, is separated at the bottom of the column with respect to 100 parts by weight of the supplied α-methylstyrene, the required energy of the reboiler steam is 1 to T / H 0.1MMKCal / T-feed. The composition of the bottom liquid of the first distillation column at that time was as shown in Table 2.
[0030]
[Table 2]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, by separating cumene and α-methylstyrene in the presence of phenol in the first distillation column, each component can be separated more efficiently than expected. As a result, purified phenol can be produced economically advantageously.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a method for producing purified phenol according to the present invention.
1: First distillation column (crude acetone column)
2: Second distillation column (product acetone column)
3: Third distillation tower (cumene recovery tower)
4: Fourth distillation column (crude α-methylstyrene column)
5: Fifth distillation column (product α-methylstyrene column)
6: Sixth distillation column (extraction distillation column)
7: Seventh distillation column (product phenol column)
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