JP6294798B2 - Method for reducing hydroxyacetone in crude phenol, method for producing crude phenol with less hydroxyacetone and method for producing high purity phenol - Google Patents
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Description
本発明は、粗フェノール中のヒドロキシアセトン(以下「HA」ともいう。)を低減させる方法、HAが少ない粗フェノールの製造方法および高純度フェノールの製造方法に関し、より詳細には、特にクメン法によるフェノールの製造方法において有用な、粗フェノール中のHAを低減させる方法、HAが少ない粗フェノールの製造方法および高純度フェノールの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for reducing hydroxyacetone (hereinafter also referred to as “HA”) in crude phenol, a method for producing crude phenol with less HA, and a method for producing high-purity phenol, and more particularly by cumene method. The present invention relates to a method for reducing HA in crude phenol, a method for producing crude phenol with less HA, and a method for producing high-purity phenol, which are useful in the method for producing phenol.
クメン法によるフェノール製造方法では、アルキルベンゼンをアルキルアリールヒドロペルオキシドに酸化する工程、アルキルベンゼンの酸化反応生成物を濃縮する工程、その濃縮液を酸触媒でフェノールとケトンとに開裂させる(分解する)工程、酸開裂生成物(酸分解生成物)を中和する工程、および中和後の酸開裂生成物(酸分解生成物)を蒸留してフェノールと不純物とに分離する工程を経てフェノールが製造される。 In the phenol production method by cumene method, a step of oxidizing alkylbenzene to alkylaryl hydroperoxide, a step of concentrating the oxidation reaction product of alkylbenzene, a step of cleaving (decomposing) the concentrated solution into phenol and ketone with an acid catalyst, Phenol is produced through a step of neutralizing the acid cleavage product (acid decomposition product) and a step of distilling the neutralized acid cleavage product (acid decomposition product) to separate it into phenol and impurities. .
前記アルキルベンゼンがクメンである場合、前記酸開裂生成物(酸分解生成物)は、フェノールおよびアセトンを主成分とし、このほかにα−メチルスチレン、アセトフェノン、クミルフェノール、2−フェニル−2−プロパノール(別名;α−ジメチルフェニルカルビノール)、微量のヒドロキシアセトン(HA)、α−フェニルプロピオンアルデヒド(α−PPA)を始めとする各種カルボニル化合物などの各種副生成物と未反応クメンなどを含有している。 When the alkylbenzene is cumene, the acid cleavage product (acid decomposition product) is mainly composed of phenol and acetone, in addition to α-methylstyrene, acetophenone, cumylphenol, 2-phenyl-2-propanol. (Also known as α-dimethylphenylcarbinol), trace amounts of hydroxyacetone (HA), α-phenylpropionaldehyde (α-PPA) and other by-products such as various carbonyl compounds and unreacted cumene. ing.
フェノールは、たとえばジフェニロールプロパン(別名;ビスフェノールA)に誘導され、このジフェニロールプロパンを原料としてポリカーボネートなどが製造されているが、これらの用途分野においては高純度のフェノールが要求される。 Phenol is derived, for example, from diphenylolpropane (also known as bisphenol A), and polycarbonate and the like are produced using this diphenylolpropane as a raw material. In these fields of use, high-purity phenol is required.
高純度フェノールを得るために、酸開裂生成物(酸分解生成物)の中和物からアセトン、クメン、水、α−メチルスチレン等の低沸点物質、およびアセトフェノン、2−フェニル−2−プロパノール等の高沸点物質の大部分を分別蒸留により除去して得られたフェノール留分から、さらにHA等の脂肪族カルボニル化合物およびα−フェニルプロピオンアルデヒド等の芳香族カルボニル化合物が除去されるが、これらのカルボニル化合物の中で特にHAは、フェノールと蒸留分離して除去することが特に難しく、製品フェノールの品質を悪化させている。 In order to obtain high-purity phenols, neutralized products of acid cleavage products (acid decomposition products), low-boiling substances such as acetone, cumene, water, α-methylstyrene, acetophenone, 2-phenyl-2-propanol, etc. From the phenol fraction obtained by removing most of the high-boiling substances by fractional distillation, aliphatic carbonyl compounds such as HA and aromatic carbonyl compounds such as α-phenylpropionaldehyde are further removed. Among the compounds, HA is particularly difficult to remove by distillation separation from phenol, which deteriorates the quality of product phenol.
従来の高純度フェノールの製造方法において、このHAを、固体酸触媒を用いてフェノールと反応させて蒸留分離し易くする方法が知られている。例えば粗フェノール(HA200ppm含有)を360℃で活性アルミナ触媒と接触させることにより、HAをフェノールと反応させて2−メチルベンゾフラン(2−MBF)とし、次いで水蒸気蒸留でフェノールと2−メチルベンゾフランを分離することが提案されている(特許文献1)。また粗フェノールを150〜250℃でシリカ・アルミナ触媒と接触させることによって不純物であるカルボニル化合物を他の化合物に転化し、フェノールから蒸留分離する方法が提案されている(特許文献2)。また水を含まない粗フェノールを酸性イオン交換樹脂触媒と80〜150℃で接触させ、不純物であるカルボニル化合物を他の化合物に転化後、フェノールから蒸留分離する方法が提案されている(特許文献3)。しかしながら、これらの方法では、粗フェノール中の有用成分であるフェノールおよびα−メチルスチレンが不純物と反応したり、あるいはそれぞれが相互に、または単独で付加反応してクミルフェノールや、オレフィン2量化物を生成して、当該有用成分が無駄に消失するなどの問題点があった。 In a conventional method for producing high-purity phenol, a method is known in which HA is reacted with phenol using a solid acid catalyst to facilitate separation by distillation. For example, by bringing crude phenol (containing 200 ppm of HA) into contact with an activated alumina catalyst at 360 ° C., HA is reacted with phenol to give 2-methylbenzofuran (2-MBF), and then steam and phenol are separated from 2-methylbenzofuran. It has been proposed (Patent Document 1). In addition, a method has been proposed in which a crude phenol is brought into contact with a silica / alumina catalyst at 150 to 250 ° C. to convert the carbonyl compound, which is an impurity, into another compound and then separated from phenol by distillation (Patent Document 2). In addition, a method has been proposed in which crude phenol containing no water is brought into contact with an acidic ion exchange resin catalyst at 80 to 150 ° C., and an carbonyl compound as an impurity is converted into another compound, followed by distillation separation from phenol (Patent Document 3). ). However, in these methods, phenol and α-methylstyrene, which are useful components in the crude phenol, react with impurities, or each react with each other or independently to form cumylphenol or an olefin dimer. And the useful component disappears in vain.
有効成分が失われないようにHAを除去する方法として、HAを塩基触媒と接触させる方法が知られている。HAは塩基触媒によりアルドール縮合してHAよりも沸点の高い化合物(以下「高沸点化合物」ともいう。)に変換され、その高沸点化合物は蒸留操作によりフェノールから容易に分離できる。このような方法としては、前記酸分解生成物の中和物を油水分離して得られた水相と塩基触媒とを接触させる方法がある。すなわちクメンヒドロペルオキシドを酸分解した後、酸触媒を水酸化ナトリウム水溶液等で中和した際に、水相にHAの約半分が分配されるため、この水相のHAをNaOH等の均一系塩基触媒や陰イオン交換樹脂やNa交換したY型ゼオライトといった固体塩基触媒と接触させる(特許文献4)。しかしこの方法では、粗フェノールを含む油相に分配した多量のHAがそのまま残存するという問題点がある。従って、粗フェノールを含む油相を塩基触媒と接触させるという方法もある。この方法では、アセトンが塩基触媒と反応して失われないようにアセトン等の軽沸物を留去してから、油相を塩基触媒と接触させる必要がある(特許文献5、特許文献6、特許文献7)。油相で用いられる塩基触媒としては、再度中和工程や油水分離工程が必要となる均一系の塩基触媒よりも固体塩基触媒の方が有利である。 As a method for removing HA so that an active ingredient is not lost, a method of contacting HA with a base catalyst is known. HA is converted to a compound having a higher boiling point than HA (hereinafter also referred to as “high-boiling compound”) by aldol condensation with a base catalyst, and the high-boiling compound can be easily separated from phenol by distillation. As such a method, there is a method in which an aqueous phase obtained by oil-water separation of the neutralized product of the acid decomposition product is brought into contact with a base catalyst. That is, after acid decomposition of cumene hydroperoxide, when neutralizing the acid catalyst with an aqueous sodium hydroxide solution, about half of the HA is distributed to the aqueous phase, so the HA of this aqueous phase is converted to a homogeneous base such as NaOH. The catalyst is brought into contact with a solid base catalyst such as an anion exchange resin or Na exchanged Y-type zeolite (Patent Document 4). However, this method has a problem that a large amount of HA distributed in the oil phase containing the crude phenol remains as it is. Therefore, there is also a method in which an oil phase containing crude phenol is brought into contact with a base catalyst. In this method, it is necessary to distill off a light boiling material such as acetone so that acetone does not lose due to reaction with the base catalyst, and then contact the oil phase with the base catalyst (Patent Document 5, Patent Document 6, Patent Document 7). As the base catalyst used in the oil phase, a solid base catalyst is more advantageous than a homogeneous base catalyst that requires a neutralization step and an oil-water separation step again.
しかしながら、本発明者らが研究したところ、油相に分配したHAをNa交換Y型ゼオライトやハイドロタルサイトなどの固体塩基と接触させると、フェノールの品質に多大な悪影響を与え、HA同様に蒸留でフェノールと分離することが困難なアセトインが、新たに多量に副生してしまうことがわかった。 However, as a result of researches by the present inventors, when HA distributed in the oil phase is brought into contact with a solid base such as Na-exchanged Y-type zeolite or hydrotalcite, the quality of phenol is greatly adversely affected, and distillation is performed in the same manner as HA. It was found that acetoin, which is difficult to separate from phenol, was newly produced as a by-product.
このような従来技術における問題点に鑑み、本発明は、不純物としてHAを含む粗フェノール、たとえばクメン法フェノール製造法において、クメンヒドロペルオキシドを酸分解し、中和処理を経て、アセトンを分離した後の粗フェノールから、フェノールを消失させたりアセトインを多量に生成させたりすることなく、HAを低減させる方法を提供すること、HAが少ない粗フェノールの製造方法を提供すること、HAやアセトインが少ない高純度のフェノールを製造する方法を提供すること、およびHAやアセトインが少ない高純度のビスフェノール類を製造する方法を提供することを課題とする。 In view of such problems in the prior art, the present invention is a method for producing crude phenol containing HA as an impurity, for example, cumene hydroperoxide, after acid decomposition and neutralization treatment to separate acetone in a cumene method phenol production method. Providing a method for reducing HA without losing phenol or producing a large amount of acetoin from crude phenol, providing a method for producing crude phenol with less HA, and having high HA and acetoin It is an object of the present invention to provide a method for producing a high-purity phenol and a method for producing a high-purity bisphenol containing less HA and acetoin.
本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意研究した結果、ある種の固体塩基触媒を用いることで、フェノール品質を悪化させるアセトインを多量に生成させることなく、かつフェノールを消失させることなく、粗フェノール中に不純物として含まれるヒドロキシアセトンを低減できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have used a certain solid base catalyst, without producing a large amount of acetoin that deteriorates phenol quality, and without losing phenol. The present inventors have found that hydroxyacetone contained as impurities in the crude phenol can be reduced and have completed the present invention.
即ち本発明の要旨は、以下の[1]〜[12]にある。
[1]
ヒドロキシアセトンを含む粗フェノールと、金属酸化物を含む弱塩基性の固体塩基触媒(i)、および直線状の細孔構造を有する塩基性ゼオライトを含む固体塩基触媒(ii)の少なくとも一種を含む固体塩基触媒(A)とを接触させて前記ヒドロキシアセトンを高沸点化合物に変換する変換工程を有することを特徴とする粗フェノール中のヒドロキシアセトンを低減させる方法。
That is, the gist of the present invention is the following [1] to [12].
[1]
A solid containing at least one of a crude phenol containing hydroxyacetone, a weakly basic solid base catalyst (i) containing a metal oxide, and a solid basic catalyst (ii) containing a basic zeolite having a linear pore structure A method for reducing hydroxyacetone in crude phenol, comprising a conversion step of contacting the base catalyst (A) to convert the hydroxyacetone to a high-boiling compound.
[2]
前記固体塩基触媒(A)が前記固体塩基触媒(i)を含み、該固体塩基触媒(i)がIIA族もしくはIIIB族の金属元素の酸化物(1)、またはIA族もしくはIIA族の金属元素の酸化物をシリカゲルに担持したもの(2)であることを特徴とする上記[1]に記載の粗フェノール中のヒドロキシアセトンを低減させる方法。
[2]
The solid base catalyst (A) includes the solid base catalyst (i), and the solid base catalyst (i) is an oxide (1) of a group IIA or IIIB metal element, or a group IA or IIA metal element. The method for reducing hydroxyacetone in the crude phenol as described in [1] above, wherein the oxide is supported on silica gel (2).
[3]
前記固体塩基触媒(A)が前記固体塩基触媒(ii)を含み、該固体塩基触媒(ii)が、直線状の細孔構造を有し、かつIA族またはIIA族の金属元素を含む塩基性ゼオライト(3)であることを特徴とする上記[1]に記載の粗フェノール中のヒドロキシアセトンを低減させる方法。
[3]
The solid base catalyst (A) contains the solid base catalyst (ii), the solid base catalyst (ii) has a linear pore structure and contains a metal element of Group IA or IIA The method for reducing hydroxyacetone in the crude phenol according to the above [1], which is zeolite (3).
[4]
前記固体塩基触媒(A)が前記IIA族もしくはIIIB族の金属元素の酸化物(1)を含み、前記IIA族もしくはIIIB族の金属元素の酸化物(1)が酸化イットリウムおよび酸化マグネシウムから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記[2]に記載の粗フェノール中のヒドロキシアセトンを低減させる方法。
[4]
The solid base catalyst (A) includes the oxide (1) of the group IIA or IIIB metal element, and the oxide (1) of the group IIA or group IIIB metal element is selected from yttrium oxide and magnesium oxide. The method for reducing hydroxyacetone in the crude phenol according to the above [2], which is at least one kind.
[5]
前記塩基性ゼオライト(3)に用いるゼオライトが8〜12員環ゼオライトであることを特徴とする上記[3]に記載の粗フェノール中のヒドロキシアセトンを低減させる方法。
[5]
The method for reducing hydroxyacetone in the crude phenol according to the above [3], wherein the zeolite used for the basic zeolite (3) is an 8- to 12-membered ring zeolite.
[6]
前記塩基性ゼオライト(3)に用いるゼオライトがフェリエライト、モルデナイトおよびZSM-5から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記[3]に記載の粗フェノール中のヒドロキシアセトンを低減させる方法。
[6]
The method for reducing hydroxyacetone in the crude phenol as described in [3] above, wherein the zeolite used for the basic zeolite (3) is at least one selected from ferrierite, mordenite and ZSM-5.
[7]
前記変換工程を、100〜300℃、かつ大気圧〜3MPaの条件下で行うことを特徴とする上記[1]〜[6]のいずれか1つに記載の粗フェノール中のヒドロキシアセトンを低減させる方法。
[7]
The conversion step is performed under conditions of 100 to 300 ° C. and atmospheric pressure to 3 MPa, and hydroxyacetone in the crude phenol according to any one of the above [1] to [6] is reduced. Method.
[8]
前記変換工程における粗フェノール中のアセトイン濃度(重量基準)の増加量が20ppm以下である、上記[1]〜[7]のいずれか1つに記載の粗フェノール中のヒドロキシアセトンを低減させる方法。
[8]
The method for reducing hydroxyacetone in the crude phenol according to any one of the above [1] to [7], wherein an increase amount of acetoin concentration (weight basis) in the crude phenol in the conversion step is 20 ppm or less.
[9]
ヒドロキシアセトンを含む粗フェノールから上記[1]〜[8]のいずれか1つに記載の方法によりヒドロキシアセトンを低減させる工程を含むことを特徴とする、ヒドロキシアセトンが少ない粗フェノールの製造方法。
[9]
A method for producing a crude phenol with less hydroxyacetone, comprising a step of reducing hydroxyacetone from a crude phenol containing hydroxyacetone by the method according to any one of [1] to [8] above.
[10]
ヒドロキシアセトンを含む粗フェノールから上記[1]〜[8]のいずれか1つに記載の方法によりヒドロキシアセトンを低減させる工程と、前記高沸点化合物を蒸留により除去する工程とを含むことを特徴とする高純度フェノールの製造方法。
[10]
Including a step of reducing hydroxyacetone from a crude phenol containing hydroxyacetone by the method according to any one of [1] to [8] above, and a step of removing the high boiling point compound by distillation. To produce high purity phenol.
[11]
上記[10]に記載の製造方法により高純度フェノールを製造する工程と、前記高純度フェノールを原料として用いてビスフェノール類を製造する工程とを含むことを特徴とするビスフェノール類の製造方法。
[11]
The manufacturing method of bisphenol characterized by including the process of manufacturing high purity phenol by the manufacturing method as described in said [10], and the process of manufacturing bisphenol using the said high purity phenol as a raw material.
[12]
アルキルベンゼンをアルキルアリールヒドロペルオキシドに酸化する工程a、
前記工程aで得られたアルキルベンゼンの酸化反応生成物を濃縮して濃縮液を得る工程b、
前記濃縮液に含まれるアルキルアリールヒドロペルオキシドを酸触媒の存在下でフェノールとケトンとに開裂反応させて酸開裂生成物を得る工程c、
前記酸開裂生成物を中和する工程d、および
中和された前記酸開裂生成物を蒸留してフェノールと不純物とに分離する工程eを含むクメン法による高純度フェノールの製造方法であって、
前記工程eが、中和された前記酸開裂生成物から軽質留分の少なくとも一部を除去してヒドロキシアセトンを含む粗フェノールを調製する工程、このヒドロキシアセトンを含む粗フェノールから上記[1]〜[8]のいずれか1つに記載の方法によりヒドロキシアセトンを低減させる工程、および前記高沸点化合物を蒸留により除去する工程を含む、クメン法による高純度フェノールの製造方法。
[12]
Oxidation of alkylbenzene to alkylaryl hydroperoxide a.
A step b of concentrating the alkylbenzene oxidation reaction product obtained in the step a to obtain a concentrated liquid;
A step c in which an alkylaryl hydroperoxide contained in the concentrate is cleaved with phenol and a ketone in the presence of an acid catalyst to obtain an acid cleavage product;
A process for producing high-purity phenol by a cumene method, comprising a step d of neutralizing the acid cleavage product, and a step e of distilling the neutralized acid cleavage product into phenol and impurities,
The step e is a step of preparing a crude phenol containing hydroxyacetone by removing at least a part of a light fraction from the neutralized acid cleavage product, and the above [1]- [8] A method for producing high-purity phenol by a cumene method, comprising a step of reducing hydroxyacetone by the method according to any one of [8] and a step of removing the high boiling point compound by distillation.
本発明によれば、アセトインを多量に生成させることなく、かつ有用成分であるフェノールおよびα−メチルスチレンの消失を抑制しつつ、粗フェノール中のヒドロキシアセトンを低減することができ、さらに、ヒドロキシアセトンおよびアセトインが少ない、粗フェノール、高純度フェノールおよびビスフェノール類を製造することができる。 According to the present invention, hydroxyacetone in crude phenol can be reduced without producing a large amount of acetoin and suppressing the disappearance of phenol and α-methylstyrene, which are useful components, and further, hydroxyacetone In addition, crude phenols, high-purity phenols and bisphenols with low acetoin can be produced.
以下、本発明をより詳細に説明する。
[粗フェノール中のヒドロキシアセトンを低減させる方法]
本発明に係る粗フェノール中のヒドロキシアセトンを低減させる方法(以下「本発明に係るHAの低減方法」ともいう。)は、ヒドロキシアセトンを含む粗フェノールと、後述する固体塩基触媒(i)および固体塩基触媒(ii)の少なくとも一種を含む固体塩基触媒(A)とを接触させてヒドロキシアセトンを高沸点化合物に変換する変換工程を有することを特徴としている。なお、固体塩基触媒(A)と接触させる前の粗フェノールを、以下「未処理粗フェノール」ともいう。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[Method for reducing hydroxyacetone in crude phenol]
The method for reducing hydroxyacetone in the crude phenol according to the present invention (hereinafter also referred to as “HA reduction method according to the present invention”) includes a crude phenol containing hydroxyacetone, a solid base catalyst (i) and a solid described later. It has the conversion process which contacts the solid base catalyst (A) containing at least 1 type of a base catalyst (ii), and converts a hydroxyacetone into a high boiling point compound. In addition, the crude phenol before contacting with the solid base catalyst (A) is hereinafter also referred to as “untreated crude phenol”.
本発明に係るHAの低減方法は、クメン法によるフェノールの製造方法に適用することができる。クメン法によるフェノールの製造方法は、前述のとおり、アルキルベンゼン(例:クメン)をアルキルアリールヒドロペルオキシド(例:クメンヒドロペルオキシド)に酸化する工程、前記工程で得られたアルキルベンゼンの酸化反応生成物を濃縮して濃縮液を得る工程、その濃縮液に含まれるアルキルアリールヒドロペルオキシドを酸触媒でフェノールとケトンに開裂反応させて酸開裂生成物を得る工程、その酸開裂生成物を中和する工程、中和後の酸開裂生成物を蒸留してフェノールと不純物とに分離する工程を経てフェノールが製造される。この中和後の酸開裂生成物から軽質留分(たとえばアセトン、クメン、α-メチルスチレン)の大部分を取り除いた残分(以下「クメン法における粗フェノール」ともいう。)は、本発明に係るHAの低減方法で使用される前記未処理粗フェノールに相当し、後述する本発明に係る高純度フェノールの製造方法の原料としても使用できる。 The method for reducing HA according to the present invention can be applied to a method for producing phenol by the cumene method. As described above, the method for producing phenol by the cumene method is a step of oxidizing alkylbenzene (eg cumene) to alkylaryl hydroperoxide (eg cumene hydroperoxide), and concentrating the oxidation reaction product of alkylbenzene obtained in the above step. The step of obtaining a concentrated solution, the step of cleaving the alkylaryl hydroperoxide contained in the concentrated solution into phenol and ketone with an acid catalyst to obtain an acid cleavage product, the step of neutralizing the acid cleavage product, Phenol is produced through a process of distilling the acid cleavage product after the summation to separate it into phenol and impurities. The residue obtained by removing most of the light fraction (for example, acetone, cumene, α-methylstyrene) from the acid cleavage product after neutralization (hereinafter also referred to as “crude phenol in cumene method”) is used in the present invention. This corresponds to the untreated crude phenol used in the method for reducing HA, and can also be used as a raw material for the method for producing high-purity phenol according to the present invention described later.
前記未処理粗フェノールは、フェノールの他、フェノールから分離され、除去されるべき成分、すなわち不純物を含有する。前記未処理粗フェノール中のフェノールの含有率は、通常80〜99重量%、好ましくは85〜99重量%である。 In addition to phenol, the raw crude phenol contains components to be separated from phenol and removed, that is, impurities. The content of phenol in the untreated crude phenol is usually 80 to 99% by weight, preferably 85 to 99% by weight.
前記未処理粗フェノールは、不純物としてHAの他に、前記クメン法における粗フェノールが含有するカルボニル化合物をさらに含有していてもよい。
前記カルボニル化合物としては、例えば芳香族カルボニル化合物および脂肪族カルボニル化合物等が挙げられる。前記芳香族カルボニル化合物としては、α−フェニルプロピオンアルデヒド(α−PPA)、アセトフェノン(Anone)、ベンズアルデヒド(BAD)等が挙げられる。前記脂肪族カルボニル化合物としては、HA、メシチルオキシド(MO)等が挙げられる。前記未処理粗フェノールはHA以外のカルボニル化合物を1種含んでいてもよいし、2種以上を含んでいてもよい。本発明に係るHAの低減方法は、前記未処理粗フェノールとして、脂肪族カルボニル化合物としてのHA、メシチルオキシド(MO)および/または芳香族カルボニル化合物としてのα−フェニルプロピオンアルデヒド(α−PPA)を不純物として含む粗フェノールが用いられる場合に有効である。
The untreated crude phenol may further contain a carbonyl compound contained in the crude phenol in the cumene method in addition to HA as an impurity.
Examples of the carbonyl compound include aromatic carbonyl compounds and aliphatic carbonyl compounds. Examples of the aromatic carbonyl compound include α-phenylpropionaldehyde (α-PPA), acetophenone (Anone), benzaldehyde (BAD), and the like. Examples of the aliphatic carbonyl compound include HA and mesityl oxide (MO). The untreated crude phenol may contain one type of carbonyl compound other than HA, or may contain two or more types. The method for reducing HA according to the present invention includes the untreated crude phenol, HA as an aliphatic carbonyl compound, mesityl oxide (MO) and / or α-phenylpropionaldehyde (α-PPA) as an aromatic carbonyl compound. It is effective when a crude phenol containing as an impurity is used.
前記未処理粗フェノール中のカルボニル化合物(HAを含む。)の含有率は、通常1〜20重量%、好ましくは1〜15重量%である。
粗フェノールに含まれるカルボニル化合物以外の不純物としては、粗フェノールの生成方法により様々であり、特に制限はないが、例えばアセトン、α−メチルスチレン、クミルフェノール、2−フェニル−2−プロパノール、α−メチルスチレンの2量体(2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン)および粗フェノールの生成に用いた原料の未反応物などが挙げられる。これらの不純物は、一般に前記カルボニル化合物に比べて、フェノールから分離、除去することが容易である。これらの不純物は、蒸留等により前記未処理粗フェノールから除去しておいてもよい。
The content of the carbonyl compound (including HA) in the untreated crude phenol is usually 1 to 20% by weight, preferably 1 to 15% by weight.
The impurities other than the carbonyl compound contained in the crude phenol vary depending on the method of producing the crude phenol, and are not particularly limited. For example, acetone, α-methylstyrene, cumylphenol, 2-phenyl-2-propanol, α -Methylstyrene dimer (2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene), unreacted raw materials used for the production of crude phenol, and the like. These impurities are generally easier to separate and remove from phenol than the carbonyl compounds. These impurities may be removed from the untreated crude phenol by distillation or the like.
前記未処理粗フェノール中に、カルボニル化合物以外の不純物が含まれる場合には、その含有率は、通常0.9〜20重量%、好ましくは0.9〜10重量%である。
前記「クメン法における粗フェノール」の組成を例示すると以下のとおりである。なお、当該組成範囲はあくまでも例示を目的としたものであって、本発明の技術的範囲を何ら制限するものではない。
フェノール 87.0 〜 95.6重量%
クメン 1.0 〜 0.1重量%
α−メチルスチレン 2.0 〜 0.1重量%
ヒドロキシアセトン 0.5 〜 0.1重量%
α−フェニルプロピオンアルデヒド 0.5 〜 0.1重量%
アセトフェノン 4.0 〜 2.0重量%
2−フェニル−2−プロパノール 1.0 〜 0.5重量%
その他の高沸点成分 4.0 〜 1.5重量%
When impurities other than the carbonyl compound are contained in the untreated crude phenol, the content is usually 0.9 to 20% by weight, preferably 0.9 to 10% by weight.
The composition of the “crude phenol in the cumene method” is exemplified as follows. In addition, the said composition range is for the purpose of illustration to the last, Comprising: The technical scope of this invention is not restrict | limited at all.
Phenol 87.0-95.6 wt%
Cumene 1.0-0.1% by weight
α-Methylstyrene 2.0-0.1% by weight
Hydroxyacetone 0.5-0.1% by weight
α-Phenylpropionaldehyde 0.5 to 0.1% by weight
Acetophenone 4.0-2.0% by weight
2-Phenyl-2-propanol 1.0-0.5% by weight
Other high boiling point components 4.0 to 1.5% by weight
上記のクメンおよびα−メチルスチレンは軽質留分として、アセトフェノン、2−フェニル−2−プロパノールおよびその他の高沸点成分は重質留分として、蒸留により比較的容易にフェノールから分離できる。 The above cumene and α-methylstyrene can be separated from phenol as a light fraction, and acetophenone, 2-phenyl-2-propanol and other high-boiling components can be separated from phenol as a heavy fraction by distillation.
上記不純物のうち、α−メチルスチレンは工業的に有用な物質であるので、工業的に利用可能な状態でフェノールから分離、除去されることが好ましい。またアセトフェノンにも、工業製品としての価値がある。 Among the above impurities, α-methylstyrene is an industrially useful substance, and thus is preferably separated and removed from phenol in an industrially usable state. Acetophenone is also valuable as an industrial product.
<固体塩基触媒(A)>
前記固体塩基触媒(A)は、金属酸化物を含む弱塩基性の固体塩基触媒(i)および直線状の細孔構造を有する塩基性ゼオライトを含む固体塩基触媒(ii)の少なくとも一種を含んでいる。
<Solid base catalyst (A)>
The solid base catalyst (A) includes at least one of a weakly basic solid catalyst (i) containing a metal oxide and a solid basic catalyst (ii) containing a basic zeolite having a linear pore structure. Yes.
前記固体塩基触媒(A)としては、HAを低減させる効果が特に高いという観点からは、後述するMgOおよびY2O3が好ましい。また、触媒が消失し難いという観点からは、後述する酸化ナトリウムをシリカゲルに担持した触媒が好ましい。 As the solid base catalyst (A), MgO and Y 2 O 3 described later are preferable from the viewpoint that the effect of reducing HA is particularly high. Further, from the viewpoint that the catalyst hardly disappears, a catalyst in which sodium oxide described later is supported on silica gel is preferable.
前記固体塩基触媒(A)の形状は特に限定されないが、工業的に入手が容易なタブレット状およびヌードル状のものが推奨される。また、そのサイズは、前記変換工程に使用する反応塔の内径等により決定すればよく、略円形の断面を有する形状のものであれば、好ましくは円の直径2〜6mm、かつ高さ(略円形の断面に直交する方向の長さ)2〜6mm程度である。 The shape of the solid base catalyst (A) is not particularly limited, but tablets and noodles that are easily available industrially are recommended. Further, the size may be determined by the inner diameter of the reaction column used in the conversion step, and preferably has a circular diameter of 2 to 6 mm and a height (approximately The length in the direction perpendicular to the circular cross section) is about 2 to 6 mm.
(金属酸化物を含む弱塩基性の固体塩基触媒(i))
前記未処理粗フェノールを、塩基性が強い固体塩基触媒と接触させると、まず、HAが環化や脱水反応を伴いながら複雑な構造を持つ高沸点化合物が形成され、次いで、HAから誘導された高沸点化合物の分解反応によりHAにメチル基が付加したような構造を持つアセトインが生成すると考えられる。本発明者らが行った実験では、1%のHA水溶液に均一系の強い塩基触媒であるNaOHをpH12になるように加え、90℃で2時間処理するとHAの90%が転化するが、転化したHAに対してモル比で4%ものアセトインが副生することがわかっている。フェノールの品質へのアセトインの影響は、特にフェノールの色相試験において、フェノールの品質へのHAの影響よりも一桁大きく、アセトインが生成したのではHAを低減できたとしてもフェノールの品質上問題となる場合がある。
(Weakly basic solid base catalyst containing metal oxide (i))
When the untreated crude phenol is brought into contact with a solid basic catalyst having strong basicity, first, a high boiling point compound having a complicated structure is formed while HA is accompanied by cyclization and dehydration reaction, and then derived from HA. It is considered that acetoin having a structure in which a methyl group is added to HA is generated by the decomposition reaction of the high boiling point compound. In experiments conducted by the present inventors, NaOH, which is a strong base catalyst of homogeneous system, was added to 1% HA aqueous solution so as to have a pH of 12, and when treated at 90 ° C. for 2 hours, 90% of HA was converted. It is known that as much as 4% acetoin is produced as a by-product in a molar ratio with respect to HA. The effect of acetoin on the quality of phenol is an order of magnitude greater than the effect of HA on the quality of phenol, especially in the hue test of phenol, and even if HA can be reduced if acetoin is produced, There is a case.
一方、HAの高沸点化合物への変換反応に金属酸化物を含む弱塩基性の固体塩基触媒(i)を用いることで、HAを低減させ、かつアセトインの生成を抑制できる。
金属酸化物を含む弱塩基性の固体塩基触媒(i)としては、以下の(1)IIA族もしくはIIIB族の金属元素の酸化物、および(2)IA族もしくはIIA族の金属元素の酸化物をシリカゲルに担持したものが挙げられる。
On the other hand, by using a weakly basic solid base catalyst (i) containing a metal oxide for the conversion reaction of HA to a high-boiling compound, HA can be reduced and the production of acetoin can be suppressed.
The weakly basic solid base catalyst (i) containing a metal oxide includes the following (1) oxides of group IIA or IIIB metal elements, and (2) oxides of group IA or IIA metal elements Is supported on silica gel.
(1)IIA族またはIIIB族の酸化物
前記固体塩基触媒(i)としては、IIA族またはIIIB族の金属元素の酸化物が挙げられ、具体的にはMgO、SrO、BaO、Se2O3、Y2O3、CeO2等が挙げられる。この中でも、MgOおよびY2O3が好ましい。
(1) Group IIA or Group IIIB Oxides The solid base catalyst (i) includes group IIA or group IIIB metal element oxides, specifically, MgO, SrO, BaO, Se 2 O 3. , Y 2 O 3 , CeO 2 and the like. Among these, MgO and Y 2 O 3 are preferable.
IIA族またはIIIB族の酸化物の製造方法は、特に限定されないが、含浸法、初期湿潤法、スプレー法、共沈法、ゾル・ゲル法、熱分解法(塩化物、有機金属、有機酸塩など)など、どのような方法でも構わない。酸化物の前駆体としては、水酸化物、有機酸塩、炭酸塩、硝酸塩など金属酸化物の製造方法に適したものを利用できる。たとえば酸化イットリウムは、沈殿法もしくは共沈法によって生成された水酸化イットリウムを高温で分解する方法、市販の酢酸イットリウム、硝酸イットリウム、炭酸イットリウムなどを高温で分解する方法などにより製造できる。 The production method of Group IIA or Group IIIB oxide is not particularly limited, but impregnation method, initial wetting method, spray method, coprecipitation method, sol-gel method, thermal decomposition method (chloride, organic metal, organic acid salt) Etc.) or any other method. As the oxide precursor, those suitable for the metal oxide production method such as hydroxides, organic acid salts, carbonates, and nitrates can be used. For example, yttrium oxide can be produced by a method of decomposing yttrium hydroxide produced by a precipitation method or a coprecipitation method at a high temperature, a method of decomposing commercially available yttrium acetate, yttrium nitrate, yttrium carbonate, or the like at a high temperature.
(2)IA族またはIIA族の金属元素の酸化物をシリカゲルに担持したもの
前記固体塩基触媒(i)としては、IA族またはIIA族の金属元素の酸化物をシリカゲルに担持したものも挙げられる。
(2) A catalyst in which an oxide of a Group IA or IIA metal element is supported on silica gel The solid base catalyst (i) includes a catalyst in which an oxide of a Group IA or IIA metal element is supported on silica gel. .
シリカゲルに担持するIA族の酸化物としては、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ルビジウム、酸化セシウムが挙げられる。この中で、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化セシウムが塩基性の観点で好ましい。また、酸化ナトリウムがさらに好ましい。 Examples of Group IA oxides supported on silica gel include sodium oxide, potassium oxide, rubidium oxide, and cesium oxide. Among these, sodium oxide, potassium oxide, and cesium oxide are preferable from the viewpoint of basicity. Further, sodium oxide is more preferable.
シリカゲルに担持するIIA族の金属元素の酸化物としては、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムが挙げられる。この中で、酸化マグネシウム、酸化カルシウムが塩基性の観点で好ましい。また、酸化マグネシウムがさらに好ましい。 Examples of Group IIA metal element oxides supported on silica gel include magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, and barium oxide. Among these, magnesium oxide and calcium oxide are preferable from the viewpoint of basicity. Further, magnesium oxide is more preferable.
担体のシリカゲルとしては、吸着剤として一般的に用いられているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、実験化学講座9,無機化合物の合成と精製(昭和33年12月20日発行,丸善株式会社)513ページに記載された6つの方法で製造された全てのシリカゲルが挙げられる。本発明で用いられるシリカゲルとしては、比表面積が50〜900m2/gであり、且つ細孔容積が0.3〜1.8ml/gであるシリカゲルが好ましく、中でも比表面積50〜200m2/gであり、且つ細孔容積0.7〜1.8ml/gであるシリカゲルがより好ましい。このようなシリカゲルは、公知の方法〔例えば、特開平9−30809号公報、または、赤崎ら,東ソー研究・技術報告 第45巻,65−69(2001)に記載の方法〕によって調製してもよく、市販品であってもよい。このような市販品としては、後掲する実施例において用いた、富士シリシア株式会社製の触媒担体用シリカであるキャリアクト(CARiACT)を例示することができる。 The silica gel of the carrier is not particularly limited as long as it is commonly used as an adsorbent. For example, Experimental Chemistry Course 9, Synthesis and Purification of Inorganic Compounds (issued on December 20, 1958) , Maruzen Co., Ltd.) All silica gels produced by the six methods described on page 513 are mentioned. As the silica gel used in the present invention, a silica gel having a specific surface area of 50 to 900 m 2 / g and a pore volume of 0.3 to 1.8 ml / g is preferable, and a specific surface area of 50 to 200 m 2 / g is particularly preferable. Silica gel having a pore volume of 0.7 to 1.8 ml / g is more preferable. Such a silica gel may be prepared by a known method [for example, the method described in JP-A-9-30809 or Akazaki et al., Tosoh Research and Technical Report Vol. 45, 65-69 (2001)]. It may be a commercial product. An example of such a commercial product is CARJACT, which is a silica for a catalyst carrier manufactured by Fuji Silysia Co., Ltd., used in Examples described later.
IA族またはIIA族の金属元素の酸化物をシリカゲルに担持する方法は、特に限定されないが、IA族またはIIA族の金属元素の塩(水酸化物、塩化物、炭酸塩、有機酸塩など)の水溶液や、この塩を有機溶剤に溶解させた液を担体のシリカゲルに含浸し、次いでこれらを焼成することによりIA族またはIIA族の金属元素の酸化物を形成するという方法が挙げられる。具体的には、たとえば、所望の担持量に相当する酢酸ナトリウム等のナトリウムの塩を担体のシリカゲルの細孔容積と同量になるように水に溶解させた液を調整し、これをスポイト等でシリカゲルに含浸させ、乾燥した後、空気気流下500℃程度で焼成することで酸化ナトリウムをシリカゲル上に担持することができる。 The method for supporting an oxide of a group IA or group IIA metal element on silica gel is not particularly limited, but a salt of a group IA or group IIA metal element (hydroxide, chloride, carbonate, organic acid salt, etc.) And a solution obtained by dissolving this salt in an organic solvent is impregnated into a silica gel carrier, and then baked to form an oxide of a Group IA or IIA metal element. Specifically, for example, a solution prepared by dissolving a sodium salt such as sodium acetate corresponding to a desired loading amount in water so as to have the same volume as the pore volume of the silica gel of the carrier is prepared, and this is added to a dropper or the like After impregnating with silica gel and drying, sodium oxide can be supported on the silica gel by baking at about 500 ° C. in an air stream.
IA族またはIIA族の酸化物のシリカゲルへの担持量は、特に限定はされないが、これらをシリカゲル表面に均一に分散させるためには、酸化物およびシリカゲルの合計の重量に対して、通常は1〜30%、好ましくは3〜15%である。 The amount of the Group IA or Group IIA oxide supported on the silica gel is not particularly limited, but in order to disperse them uniformly on the surface of the silica gel, it is usually 1 with respect to the total weight of the oxide and the silica gel. -30%, preferably 3-15%.
(直線状の細孔構造を有する塩基性ゼオライトを含む固体塩基触媒(ii))
前記固体塩基触媒(A)としては、直線状の細孔構造を有する塩基性ゼオライトを含む固体塩基触媒(ii)も挙げられる。このゼオライトとしては、直線状の細孔構造を有するゼオライトであって、かつIA族またはIIA族の金属元素(すなわち、アルカリ金属またはアルカリ土類金属)を含む塩基性ゼオライト(3)が挙げられ、細孔の入口における直径と内部空洞の結晶学的直径とは、通常、同程度である。
(Solid base catalyst containing basic zeolite with linear pore structure (ii))
Examples of the solid base catalyst (A) also include a solid base catalyst (ii) containing a basic zeolite having a linear pore structure. Examples of the zeolite include a zeolite having a linear pore structure and a basic zeolite (3) containing a group IA or group IIA metal element (that is, alkali metal or alkaline earth metal), The diameter at the entrance of the pore and the crystallographic diameter of the internal cavity are usually comparable.
本発明において「直線状の細孔構造を有するゼオライト」とは、細孔としてトンネル型の一次元細孔を有するゼオライト、および前記一次元細孔が交差した二次元細孔を有するゼオライトをいう。前記直線状の細孔構造には、部分的な歪やジグザグ構造を有する細孔構造も含まれる。また、細孔の入口における直径と内部空洞の結晶学的直径とが同程度であることが望ましいが、局所的に細孔が太いまたは細い場合もありうる。 In the present invention, “zeolite having a linear pore structure” refers to a zeolite having tunnel-type one-dimensional pores as pores and a zeolite having two-dimensional pores intersecting the one-dimensional pores. The linear pore structure includes a pore structure having a partial strain or a zigzag structure. Further, although it is desirable that the diameter at the entrance of the pore and the crystallographic diameter of the internal cavity are approximately the same, the pore may be locally thick or thin.
上述のようにアセトインはHAにメチル基が付加した構造を持つことから、HAが高次に多量化、環化して複雑な構造となった高沸点化合物が分解することで生成すると考えられる。たとえば、X型、Y型またはベータ型のゼオライトのように、3次元細孔を有し内部に大きな空間を持つゼオライトの場合、細孔内部でHAの高次な多量化、環化が起こり、その結果、HAから誘導された高沸点化合物から分解したアセトインが生じると考えられる。 As described above, since acetoin has a structure in which a methyl group is added to HA, it is considered that HA is produced by decomposition of a high-boiling compound having a complex structure due to high-order HA quantification and cyclization. For example, in the case of a zeolite having a three-dimensional pore and a large space inside such as X-type, Y-type, or beta-type zeolite, higher-order multimerization and cyclization of HA occurs inside the pore, As a result, it is considered that acetoin decomposed from a high boiling point compound derived from HA is generated.
ゼオライトの具体例としては、フェリエライト、モルデナイトおよびZSM−5が挙げられる。
なお、小さな8員環の細孔により10〜12員環の一次元細孔が連結される構造をとるモルデナイトのようなゼオライトも、前記「直線状の細孔構造を有するゼオライト」に含まれる。
Specific examples of zeolite include ferrierite, mordenite, and ZSM-5.
Note that zeolite such as mordenite having a structure in which one-dimensional pores of 10 to 12 members are connected by small eight-membered pores is also included in the “zeolite having a linear pore structure”.
ゼオライトとしては、HAの分子サイズに近い細孔径を有する8〜12員環のゼオライトが好ましく、中でも10〜12員環のゼオライトが好ましい。
ゼオライトは、骨格がSiO2およびAl2O3から構成され、通常プロトン型の固体酸触媒として用いることが多いが、前記塩基性ゼオライト(3)はプロトン部がアルカリ金属やアルカリ土類金属にイオン交換されたものである。前記塩基性ゼオライト(3)としては、一般的なゼオライトの合成法である水熱合成法において、用いられるアルカリ金属の水酸化物のアルカリ金属がそのままイオン交換サイトに残ったものをそのまま使用できる。
As the zeolite, an 8- to 12-membered zeolite having a pore diameter close to the molecular size of HA is preferable, and a 10- to 12-membered zeolite is particularly preferable.
Zeolite has a skeleton composed of SiO 2 and Al 2 O 3 and is usually used as a proton-type solid acid catalyst. In the basic zeolite (3), the proton part is ionized with alkali metal or alkaline earth metal. It has been exchanged. As the basic zeolite (3), the alkali metal hydroxide used in the hydrothermal synthesis method, which is a general zeolite synthesis method, can be used as it is at the ion exchange site.
このようなゼオライトとしては市販品を使用してもよい。市販品の具体例としては、東ソー製Na型モルデナイトのHSZ−642NAA、HSZ−640NAA、東ソー製Na型やK型のフェリエライトであるHSZ−770NAA、HSZ−720KOA等が挙げられる。これらの多くはNa型のものである。 A commercial product may be used as such a zeolite. Specific examples of commercially available products include Tosoh Na-type mordenite HSZ-642NAA and HSZ-640NAA, Tosoh Na-type and K-type ferrierite HSZ-770NAA, HSZ-720KOA and the like. Many of these are of the Na type.
Na型のゼオライト中のNaは、他のアルカリ金属やアルカリ土類金属にイオン交換されていてもよい。
イオン交換は例えば以下の様な方法で行うことができる。目的とするアルカリ金属、アルカリ土類金属の塩化物または硝酸塩の0.5mol/lの水溶液を準備し、これにNa型ゼオライトを浸し、85〜90℃の湯浴上で20時間(約1時間毎によくふりまぜる)保持することで、イオン交換を行う。その後、生成物を脱イオン水で充分に洗浄し、120℃、10時間乾燥することで目的としたアルカリ金属、アルカリ土類金属にイオン交換した触媒が得られる。
Na in the Na-type zeolite may be ion-exchanged with another alkali metal or alkaline earth metal.
Ion exchange can be performed, for example, by the following method. A 0.5 mol / l aqueous solution of the target alkali metal, alkaline earth metal chloride or nitrate is prepared, and Na type zeolite is immersed in this, and it is placed on a 85-90 ° C. water bath for 20 hours (about 1 hour). Ion exchange is carried out by holding. Thereafter, the product is sufficiently washed with deionized water and dried at 120 ° C. for 10 hours to obtain a catalyst ion-exchanged with the desired alkali metal or alkaline earth metal.
<変換工程>
本発明に係るHAの低減方法では、前記未処理粗フェノールと前記固体塩基触媒(A)とを接触させてヒドロキシアセトンを高沸点化合物に変換する変換工程を実施する。
<Conversion process>
In the method for reducing HA according to the present invention, the conversion step of bringing hydroxyacetone into a high boiling point compound by bringing the untreated crude phenol into contact with the solid base catalyst (A) is carried out.
この変換工程を実施するための反応装置としては、バッチ式反応装置、固定床連続反応装置、流動床連続反応および移動床連続反応装置等を挙げることができる。設備が簡単である点では、固定床連続反応装置を使用することが望ましい。 Examples of the reaction apparatus for carrying out this conversion step include a batch type reaction apparatus, a fixed bed continuous reaction apparatus, a fluidized bed continuous reaction and a moving bed continuous reaction apparatus. In view of simple equipment, it is desirable to use a fixed bed continuous reaction apparatus.
前記変換工程を実施する際の温度は、通常100〜300℃、好ましくは130〜250℃である。
前記変換工程を実施する際の圧力は、通常0.1〜30MPa、好ましくは0.5〜10MPaである。
前記変換工程を実施する時間は、前記変換がバッチ反応の場合、通常1〜20時間である。
The temperature at the time of carrying out the conversion step is usually 100 to 300 ° C, preferably 130 to 250 ° C.
The pressure at the time of implementing the said conversion process is 0.1-30 Mpa normally, Preferably it is 0.5-10 Mpa.
The time for performing the conversion step is usually 1 to 20 hours when the conversion is a batch reaction.
また、前記変換が連続式反応の場合、固体塩基触媒(A)の単位容積あたりの前記未処理粗フェノールの供給速度(LHSV)は、0.5hr-1以上20hr-1以下であることが望ましく、1hr-1以上10hr-1以下であることがより望ましい。本発明において連続反応装置を用いる場合、使用される反応器は、単一の反応器であっても、複数の反応器でもよい。特に複数の反応器である場合、直列に反応器を設置することにより、反応条件をより精密に制御できる。 Also, if the conversion is a continuous reaction, the feed rate of the untreated crude phenol per unit volume of the solid base catalyst (A) (LHSV) is desirably at 0.5 hr -1 or more 20 hr -1 or less More preferably, it is 1 hr −1 or more and 10 hr −1 or less. When a continuous reaction apparatus is used in the present invention, the reactor used may be a single reactor or a plurality of reactors. Particularly in the case of a plurality of reactors, the reaction conditions can be controlled more precisely by installing the reactors in series.
前記変換工程を経た粗フェノールにおいて、ヒドロキシアセトンの濃度は、通常0.01重量%以上1.0重量%以下であり、好ましくは0.7重量%以下であり、さらに好ましくは0.5重量%以下であり、その下限値は、0.05重量%であってもよく、0.1重量%であってもよい。 In the crude phenol subjected to the conversion step, the concentration of hydroxyacetone is usually 0.01% by weight or more and 1.0% by weight or less, preferably 0.7% by weight or less, more preferably 0.5% by weight. The lower limit thereof may be 0.05% by weight or 0.1% by weight.
前記変換工程におけるアセトインの増加量(すなわち、(固体塩基触媒(A)と接触させた後の粗フェノール中のアセトイン濃度(重量基準))−(固体塩基触媒(A)と接触させる前の粗フェノール(未処理粗フェノール)中のアセトイン濃度(重量基準)))は、好ましくは20ppm以下、さらに好ましくは2ppm以下である。これらは、ガスクロマトグラフィーにより分析することができ、その条件としては、たとえば後述する実施例で採用した条件または同等の条件を採用することができる。 Increase amount of acetoin in the conversion step (ie, (concentration of acetoin in crude phenol after contact with solid base catalyst (A) (weight basis))-(crude phenol before contact with solid base catalyst (A)) The concentration of acetoin in (untreated crude phenol) (weight basis)) is preferably 20 ppm or less, more preferably 2 ppm or less. These can be analyzed by gas chromatography, and as the conditions, for example, the conditions employed in the examples described later or equivalent conditions can be employed.
[高純度フェノールの製造方法等]
本発明に係るヒドロキシアセトンが少ない粗フェノールの製造方法は、HAを含む粗フェノールから本発明に係るHAの低減方法によりHAを低減させる工程を含むことを特徴としている。
[Production method of high-purity phenol]
The method for producing crude phenol with a small amount of hydroxyacetone according to the present invention includes a step of reducing HA from a crude phenol containing HA by the method for reducing HA according to the present invention.
また本発明に係る高純度フェノールの製造方法は、HAを含む粗フェノールから本発明に係るHAの低減方法によりHAを低減させる工程と、この工程でHAから誘導された高沸点化合物を蒸留により除去する工程とを含むことを特徴としている。この高沸点化合物はフェノールと融点の差が大きいので、蒸留により容易にフェノールから分離、除去できる。蒸留は常法に基づき実施することができる。 In addition, the high purity phenol production method according to the present invention includes a step of reducing HA from a crude phenol containing HA by the HA reduction method according to the present invention, and a high-boiling compound derived from HA in this step is removed by distillation. And a step of performing. Since this high boiling point compound has a large difference in melting point from phenol, it can be easily separated and removed from phenol by distillation. Distillation can be carried out based on conventional methods.
本発明に係るHAの低減方法を経た粗フェノール中のHAおよびアセトインの量は少なく、また粗フェノールに含まれるHAおよびアセトイン以外の不純物は、前述のとおり、蒸留等により容易に除去することができる。 The amount of HA and acetoin in the crude phenol subjected to the HA reduction method according to the present invention is small, and impurities other than HA and acetoin contained in the crude phenol can be easily removed by distillation or the like as described above. .
なお、「高純度」という文言は、前記粗フェノールよりも不純物が少ないという意味で用いられており、高純度フェノール中の不純物濃度(重量基準)は、たとえば500ppm以下である。また、本発明に係るHAの低減方法を経た粗フェノール中のアセトイン濃度、および高純度フェノール中のアセトインの濃度は、好ましくは40ppm以下、さらに好ましくは20ppm以下、さらに好ましくは2ppm以下である。これらは、ガスクロマトグラフィーにより分析することができ、その条件としては、たとえば後述する実施例で採用した条件または同等の条件を採用することができる。 The term “high purity” is used to mean that there are fewer impurities than the crude phenol, and the impurity concentration (weight basis) in the high purity phenol is, for example, 500 ppm or less. The concentration of acetoin in the crude phenol and the concentration of acetoin in the high-purity phenol subjected to the HA reduction method according to the present invention are preferably 40 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, and further preferably 2 ppm or less. These can be analyzed by gas chromatography, and as the conditions, for example, the conditions employed in the examples described later or equivalent conditions can be employed.
本発明に係る高純度フェノールの製造方法によれば、HA、およびフェノールの品質を大きく悪化させるアセトインが少ない高純度フェノールを製造することができる。
さらに本発明に係る高純度フェノールの製造方法によれば、有用成分であるフェノールおよびα−メチルスチレンが不純物と反応したり、それぞれが相互に、または単独で付加反応したりすることを抑制しつつ、高純度フェノールを製造することができる。このため、有用成分であるα−メチルスチレンを工業的に利用可能な状態でフェノールから分離、除去して高純度フェノールを製造することが可能になる。
According to the method for producing high-purity phenol according to the present invention, high-purity phenol with less acetoin that greatly deteriorates the quality of HA and phenol can be produced.
Furthermore, according to the method for producing high-purity phenol according to the present invention, while the phenols and α-methylstyrene, which are useful components, are reacted with impurities, or are prevented from reacting with each other or independently, respectively. High-purity phenol can be produced. For this reason, it becomes possible to isolate | separate and remove alpha-methylstyrene which is a useful component from phenol in the state which can be utilized industrially, and to manufacture high purity phenol.
本発明に係るビスフェノール類の製造方法は、本発明に係る高純度フェノールの製造方法を実施する工程と、前記高純度フェノールを原料として用いてビスフェノール類を製造する工程とを含むことを特徴としている。 The method for producing bisphenols according to the present invention includes a step of carrying out the method for producing high-purity phenol according to the present invention and a step of producing bisphenols using the high-purity phenol as a raw material. .
本発明に係るビスフェノール類の製造方法は、原料となるフェノールを、本発明に係る高純度フェノールの製造方法により製造する点を除けば、従来公知のビスフェノール類の製造方法に基づいて実施することができる。
前記ビスフェノール類としては、たとえば2,2’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタンが挙げられる。
The method for producing bisphenols according to the present invention can be carried out based on a conventionally known method for producing bisphenols, except that the raw material phenol is produced by the method for producing high-purity phenol according to the present invention. it can.
Examples of the bisphenols include 2,2′-bis (4-hydroxyphenyl) propane and bis (4-hydroxyphenyl) methane.
以下実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。尚、カルボニル化合物の転化率、アセトインの生成量はガスクロマトグラフィーでの分析値から算出した。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. The conversion rate of the carbonyl compound and the amount of acetoin produced were calculated from the analytical values obtained by gas chromatography.
GC分析条件は、以下のとおりである。(株)島津製作所製GC−2014の装置を用い、検出器にFIDを、GCカラムにDB−WAX(60m、内径0.25m、膜厚0.25μm)、キャリアガスにHeを用いた。インジェクション温度及びデテクション温度を250℃、入口圧を157kPa、線速を23cm/秒に設定した。50℃から昇温を始め、5℃/分の昇温速度で240℃まで昇温し、240℃で100分保持した後に、測定を実施した。 The GC analysis conditions are as follows. GC-2014 manufactured by Shimadzu Corporation was used, FID was used for the detector, DB-WAX (60 m, inner diameter 0.25 m, film thickness 0.25 μm) was used for the GC column, and He was used for the carrier gas. The injection temperature and detection temperature were set to 250 ° C., the inlet pressure was set to 157 kPa, and the linear velocity was set to 23 cm / second. The temperature was raised from 50 ° C., raised to 240 ° C. at a rate of 5 ° C./min, and kept at 240 ° C. for 100 minutes, and then the measurement was carried out.
カルボニル化合物の転化率とは、反応前のカルボニル化合物の量に対する、そのカルボニル化合物の反応による減少量のモル比(%)を意味する。
アセトインの生成量とは、反応後の反応液中のアセトイン濃度(重量基準、ppm)を意味する。
The conversion rate of the carbonyl compound means the molar ratio (%) of the decrease amount due to the reaction of the carbonyl compound with respect to the amount of the carbonyl compound before the reaction.
The amount of acetoin produced means the acetoin concentration (weight basis, ppm) in the reaction solution after the reaction.
〔実施例1〕
フィードポンプ、高圧窒素マスフロー、電気炉、触媒充填部分を有する反応器、背圧弁を設置した固定床反応装置を用い、ダウンフローによる加圧液相流通反応を行った。内径1cmのSUS316製反応器に、固体塩基触媒として、Y2O3を20MPaで圧縮成型後、250〜500μmに分級したものを2.0g充填した。反応器内を窒素ガスで0.5MPaまで加圧した後、反応器に窒素を10ml/分で導入し、ヒドロキシアセトン(HA)1800ppm、メシチルオキシド(MO)500ppm、α−フェニルプロピオンアルデヒド(α−PPA)1300ppm、α−メチルスチレン(α−MS)500ppm、2−フェニル−2−プロパノール(Cnol)6000ppm、アセトフェノン(Anone)2.41重量%およびその他不純物、ならびにフェノール91.8重量%を含有する粗フェノールを5.0g/hで供給し、250℃で固体塩基触媒と接触させた。粗フェノールの供給開始から20時間後の反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、アセトインは検出されず(GCの検出限界値2ppm)、HA転化率は99.5%、MO転化率31.9%、α−PPA転化率は97.5%およびAnone転化率は2.0%であった。また、反応前後のフェノールの濃度(PH濃度)には、ガスクロマトグラフィーの分析精度の範囲内で差が認められなかった。結果を表1に示す。
[Example 1]
Using a fixed bed reactor equipped with a feed pump, a high-pressure nitrogen mass flow, an electric furnace, a reactor filled with a catalyst, and a back pressure valve, a pressurized liquid phase flow reaction was performed by downflow. A reactor made of SUS316 having an inner diameter of 1 cm was charged with 2.0 g of Y 2 O 3 compression-molded at 20 MPa as a solid base catalyst and classified into 250 to 500 μm. After pressurizing the inside of the reactor to 0.5 MPa with nitrogen gas, nitrogen was introduced into the reactor at 10 ml / min, hydroxyacetone (HA) 1800 ppm, mesityl oxide (MO) 500 ppm, α-phenylpropionaldehyde (α -PPA) 1300 ppm, α-methylstyrene (α-MS) 500 ppm, 2-phenyl-2-propanol (Cnol) 6000 ppm, acetophenone (Anone) 2.41% by weight and other impurities, and phenol 91.8% by weight The crude phenol was fed at 5.0 g / h and contacted with a solid base catalyst at 250 ° C. When the reaction solution 20 hours after the start of the supply of the crude phenol was analyzed by gas chromatography, acetoin was not detected (GC detection limit of 2 ppm), the HA conversion was 99.5%, and the MO conversion was 31.9. %, Α-PPA conversion rate was 97.5%, and Anone conversion rate was 2.0%. Further, there was no difference in the phenol concentration before and after the reaction (PH concentration) within the range of analysis accuracy of gas chromatography. The results are shown in Table 1.
〔実施例2〕
(Na/SiO2の調製)
固体塩基触媒として、Journal of Catalysis、204巻、358頁、2001年を参考に、pore−filling法でNa/SiO2触媒を調製した。酢酸ナトリウム4.69gを蒸留水23.9gに溶解した液をスポイトでシリカゲル(富士シリシア製キャリアクトQ−30、細孔容積1.0ml/g)26.30gに滴下し全体的に含浸させた。このシリカゲルを焼成炉に入れ、100℃で2時間乾燥し、次いで1時間かけて500℃まで昇温し、5時間焼成することで、Naとして4.5重量%担持された酸化ナトリウムが担持されたシリカゲル(Na/SiO2)29.09gを得た。
[Example 2]
(Preparation of Na / SiO 2 )
As a solid base catalyst, a Na / SiO 2 catalyst was prepared by the pore-filling method with reference to Journal of Catalysis, 204, 358, 2001. A solution obtained by dissolving 4.69 g of sodium acetate in 23.9 g of distilled water was dropped with a dropper onto 26.30 g of silica gel (Fuji Silysia Caractect Q-30, pore volume 1.0 ml / g) and impregnated as a whole. . This silica gel is put into a baking furnace, dried at 100 ° C. for 2 hours, then heated to 500 ° C. over 1 hour, and baked for 5 hours, thereby supporting sodium oxide supported by 4.5% by weight as Na. 29.09 g of silica gel (Na / SiO 2 ) was obtained.
(反応評価)
上記のように調製したNa/SiO2をY2O3の替わりに用いる以外は実施例1と同様の操作を行った。粗フェノールの供給開始から20時間後の反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、アセトインは検出されず、HA転化率は79.8%であった。結果を表1に示す。
(Reaction evaluation)
The same operation as in Example 1 was performed except that Na / SiO 2 prepared as described above was used in place of Y 2 O 3 . When the reaction solution 20 hours after the start of the supply of the crude phenol was analyzed by gas chromatography, acetoin was not detected and the HA conversion was 79.8%. The results are shown in Table 1.
〔実施例3〕
MgOをY2O3の替わりに用いる以外は実施例1と同様の操作を行った。粗フェノールの供給開始から20時間後の反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、アセトインは検出されず、HA転化率は79.0%であった。結果を表1に示す。
Example 3
The same operation as in Example 1 was performed except that MgO was used instead of Y 2 O 3 . When the reaction solution 20 hours after the start of the supply of the crude phenol was analyzed by gas chromatography, acetoin was not detected and the HA conversion was 79.0%. The results are shown in Table 1.
〔実施例4〕
東ソー製Na交換モルデナイト型ゼオライト(HSZ−640NAA)をY2O3の替わりに用いる以外は実施例1と同様の操作を行った。粗フェノールの供給開始から20時間後の反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、アセトインは検出されず、HA転化率は52.9%であった。結果を表1に示す。
Example 4
The same operation as in Example 1 was carried out except that Tosoh Na-exchanged mordenite type zeolite (HSZ-640NAA) was used instead of Y 2 O 3 . When the reaction solution 20 hours after the start of the supply of the crude phenol was analyzed by gas chromatography, acetoin was not detected and the HA conversion rate was 52.9%. The results are shown in Table 1.
〔実施例5〕
東ソー製のNaとKで交換されたフェリエライト型ゼオライト(HSZ−720KOA)をY2O3の替わりに用いる以外は実施例1と同様の操作を行った。粗フェノールの供給開始から20時間後の反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、アセトインは検出されず、HA転化率は45.6%であった。結果を表1に示す。
Example 5
The same operation as in Example 1 was performed except that ferrilite type zeolite (HSZ-720KOA) exchanged with Na and K made by Tosoh was used instead of Y 2 O 3 . When the reaction solution 20 hours after the start of the supply of the crude phenol was analyzed by gas chromatography, acetoin was not detected and the HA conversion was 45.6%. The results are shown in Table 1.
〔比較例1〕
協和化学工業製ハイドロタルサイト(KW−500SH)を550℃で5時間焼成し、20MPaで圧縮成型後、250〜500μmへ分級したものをY2O3の替わりに用いる以外は実施例1と同様の操作を行った。粗フェノールの供給開始から20時間後の反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、アセトインが60ppm含まれ、HA転化率は90.1%であった。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
Kyowa Chemical Industries hydrotalcite (KW-500SH) was calcined at 550 ° C. for 5 hours, compression molded at 20 MPa, and then classified into 250 to 500 μm, except that Y 2 O 3 was used instead of Y 2 O 3. Was performed. When the reaction solution 20 hours after the start of the supply of the crude phenol was analyzed by gas chromatography, it contained 60 ppm of acetoin and the HA conversion rate was 90.1%. The results are shown in Table 1.
〔比較例2〕
東ソー製Na交換Y型ゼオライト(HSZ−320NAA)を20MPaで圧縮成型後、250〜500μmへ分級したものをY2O3の替わりに用いる以外は実施例1と同様の操作を行った。粗フェノールの供給開始から20時間後の反応液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、アセトインが50ppm含まれ、HA転化率は50.1%であった。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
The same operation as in Example 1 was carried out except that Naso-exchanged Y-type zeolite (HSZ-320NAA) manufactured by Tosoh was compression molded at 20 MPa and classified into 250 to 500 μm instead of Y 2 O 3 . When the reaction solution 20 hours after the start of the supply of the crude phenol was analyzed by gas chromatography, it contained 50 ppm of acetoin and the HA conversion rate was 50.1%. The results are shown in Table 1.
Claims (12)
前記工程aで得られたアルキルベンゼンの酸化反応生成物を濃縮して濃縮液を得る工程b、
前記濃縮液に含まれるアルキルアリールヒドロペルオキシドを酸触媒の存在下でフェノールとケトンとに開裂反応させて酸開裂生成物を得る工程c、
前記酸開裂生成物を中和する工程d、および
中和された前記酸開裂生成物を蒸留してフェノールと不純物とに分離する工程eを含むクメン法による高純度フェノールの製造方法であって、
前記工程eが、中和された前記酸開裂生成物から軽質留分の少なくとも一部を除去してヒドロキシアセトンを含む粗フェノールを調製する工程、このヒドロキシアセトンを含む粗フェノールから請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法によりヒドロキシアセトンを低減させる工程、および前記高沸点化合物を蒸留により除去する工程を含む、クメン法による高純度フェノールの製造方法。 Oxidation of alkylbenzene to alkylaryl hydroperoxide a.
A step b of concentrating the alkylbenzene oxidation reaction product obtained in the step a to obtain a concentrated liquid;
A step c in which an alkylaryl hydroperoxide contained in the concentrate is cleaved with phenol and a ketone in the presence of an acid catalyst to obtain an acid cleavage product;
A process for producing high-purity phenol by a cumene method, comprising a step d of neutralizing the acid cleavage product, and a step e of distilling the neutralized acid cleavage product into phenol and impurities,
The step (e) removes at least a part of a light fraction from the neutralized acid cleavage product to prepare a crude phenol containing hydroxyacetone, from the crude phenol containing hydroxyacetone. A method for producing high-purity phenol by the cumene method, comprising a step of reducing hydroxyacetone by the method according to any one of the above and a step of removing the high-boiling compounds by distillation.
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