JPH0639441B2 - 二価フェノールの回収方法 - Google Patents
二価フェノールの回収方法Info
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- JPH0639441B2 JPH0639441B2 JP1124618A JP12461889A JPH0639441B2 JP H0639441 B2 JPH0639441 B2 JP H0639441B2 JP 1124618 A JP1124618 A JP 1124618A JP 12461889 A JP12461889 A JP 12461889A JP H0639441 B2 JPH0639441 B2 JP H0639441B2
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Description
功を収めて来ている。二価フェノール類は、ポリアリー
レート、ポリアミド、エポキシ、ポリエーテルイミド、
ポリスルホンおよびポリカーボネートを始めとする各種
のポリマーの工業生産に有用である。二価フェノール類
の工業生産には多くの注意が向けられて来ている。酸で
触媒されたフェノールと特定のアルデヒドまたはケトン
との反応によって、アルデヒドまたはケトンから誘導さ
れた特定の基がふたつのフェノール環を連結した4,
4′−二価フェノールを製造できることは以前から知ら
れている。特に、フェノールをアセトンと反応させると
二価フェノールである4,4′−ジヒドロキシフェニル
プロパン−2(ビスフェノール−Aといわれる)が形成
される。これは、ポリカーボネート、ポリアリーレート
およびコポリエステルカーボネートならびにエポキシの
製造に特に有用である。ある種のポリマー、特にポリカ
ーボネートを形成するには、ビスフェノール−Aが、た
とえば色によって測られるように、極めて純粋でなけれ
ばならない。さらに、二価フェノールの価格は最終ポリ
マーの価格に大きく関与するので、上記のプロセスは特
に効率的であるべきである。したがって、製造後のビス
フェノール−Aの回収には多くの関心が寄せられてい
る。主としてビスフェノール−Aを含有する主要な液流
からの回収が重要なばかりでなく、経済的な理由から、
改良された回収法では、同様に、ビスフェノール−Aを
含有するさまざまな支流すなわち「パージ流」も検討す
るべきである。
種の触媒系が検討され、工業的に使用されて来ている。
ひところは、かなりの数の工場で塩酸によって触媒され
たプロセスが使われていた。しかし、標準的な金属製反
応容器および反応前後の装置の塩酸による腐食によっ
て、それらの交換という経済面に関する限り、多くの問
題が残った。最近、イオン交換樹脂触媒系を使用するこ
とに多大の関心がもたれている。そのわけは、そのよう
な系は重大な酸による腐蝕の問題がないからである。し
かし、最近本発明者らの装置で、イオン交換触媒を用い
て製造した場合、比較的少量、すなわちプロセス流の約
6〜15重量%のビスフェノール−Aを有する回収流か
らビスフェノール−Aを回収する通常の処理技術は、塩
酸触媒系を使用した場合と同じようには実施することが
できないということが発見された。HC1で触媒された
系での反応後に大量のフェノールを含む流れから単離す
ることができたかなりの量のビスフェノール−Aは、イ
オン交換系を使用する場合にはもはや回収できない。さ
らに、回収できたビスフェノール−Aの質とこれらの
「パージ流」中のその他の物質の質とは、それらの物質
の色で測られるようにかなり低下した。色は、ビスフェ
ノール−Aから製造される最終のポリマーおよびビスフ
ェノール−A自体の非常に重大な性質である。たとえ
ば、ビスフェノール−Aポリカーボネートは無色透明で
あることが知られている。
ことによって、フェノール類とケトン類、特にフェノー
ル自身とアセトンとのイオン交換触媒反応のパージ流か
らかなりの量でビスフェノール−Aを首尾よく回収でき
ることが発見された。二価フェノールをパージ流から回
収できるというだけでなく、二価フェノールと再循環可
能成分の色も大いに改善される。
ノール類をケトン類と接触させ、 (b)その後、二価フェノール類、未反応フェノール
類、所望の二価フェノールの異性体類、および酸性イオ
ン交換樹脂触媒に由来する酸性不純物を含んでいる液流
を酸性イオン交換樹脂触媒から回収し、 (c)前記(b)の液流から所望の二価フェノールの主
要部を取出し、 (d)フェノール類、少量の所望の二価フェノール類、
所望の二価フェノールの異性体類、および酸性イオン交
換樹脂触媒に由来する酸性不純物を含んでいる液流を、
大容量の主要な液流と小容量の液流とに分離し、 (e)最終生成物である所望の二価フェノールの色とそ
の中に存在する不純物とのバランスを維持するために、
新たなフェノール類およびケトン類と共に前記の主要な
液流を再循環して前記(a)の酸性イオン交換樹脂触媒
と接触させ、 (f)小さい液流から望ましい二価フェノールを回収
し、 (g)前記(d)で生成された小容量の液流中に、酸性
イオン交換樹脂触媒由来の酸性不純物を有効に中和する
のに充分な量の、IIa族金属または酸化数が+2の遷移
金属の炭酸塩を導入する ことからなる方法が提供される。
在下でフェノール類とケトン類との反応によって二価フ
ェノール類を製造・単離するための方法も提供される。
その方法は、 プロセス流から大量の所望の二価フェノールを除去した
後に生じた分割プロセス流の少ない方に、酸性のイオン
交換樹脂触媒から生じ触媒より下流の処理工程におい
て、所望の二価フェノールと共に運ばれた酸性不純物を
有効に中和するのに充分な量の、IIa族金属または酸化
数が+2の遷移金属の炭酸塩を添加することを特徴とし
ている。
−Aである。以下では、ビスフェノール−Aの生産に関
して本発明を詳細に説明する。しかし、他のいかなる二
価フェノール類も、酸性の不純物を発生する酸性のイオ
ン交換樹脂触媒系を用いてフェノール類とケトン類との
反応で形成する場合にはこれらの問題を有すると考えら
れる。
ノールとアセトンとを通す。このような触媒系は、普
通、ローム・アンド・ハース(Rohm and Haas)から入手
できるアンバーライト(Amberlite)タイプの樹脂であ
る。この樹脂は、その酸性の元となるSO3H基が懸垂
しているスチレン骨格を有している。通常、このスチレ
ンは、少量のジビニルベンゼンやその他の架橋剤で架橋
されている。この架橋剤の添加によって、この触媒の構
造的強度と剛性が得られるものと思われる。この酸性の
イオン交換樹脂に、過剰のフェノールをアセトンと共に
通過させる。他のイオン交換樹脂も使用することができ
るが、二官能性のモノマーで架橋され、スチレン部分の
芳香核からSO3H基が懸垂しているスチレン骨格を使
用するのが好ましい。
フェノール、ビスフェノール−Aの異性体、即ちイソプ
ロペニルフェノール(IPP)、クロマン類(これらは
各種ビスフェノール類の付加生成物である)、スピロビ
インダン類、およびフェノールとアセトンとの反応のそ
の他の副反応の生成物を有している。加えて、このイオ
ン交換樹脂を通って来る液流中には、酸性のイオン交換
樹脂に由来する酸性の不純物がはからずも形成されて存
在していた。本発明はこの理論に拘束されることはない
が、酸性のイオン交換樹脂は完全には重合していない可
能性があり、その固体の樹脂の網目内部にはオリゴマー
性の酸性不純物が保持されていると考えられる。そのよ
うな樹脂を適当な反応体および生成物と接触せしめる
と、そのようなオリゴマー性の酸性不純物がそこから染
み出て来て生成物流に混じる。このような酸性の不純物
は、下流の処理プロセス内のいろいろな点で、この液流
中に存在している物質間の望ましくない反応を触媒する
程度までに蓄積する。
流から除く。ビスフェノール−Aは、フェノールと安定
な付加アダクトを形成するという点で他の二価フェノー
ル類とは異なっている。この物理的な付加アダクトを液
流からのビスフェノール−Aの取出に利用する。その後
各種の回収法を利用してビスフェノール−Aをフェノー
ルから分離し、最終的に高品質のビスフェノール−Aを
生成する。ビスフェノール−Aフェノールアダクトから
の母液は、かなりの量のフェノールと、少量のビスフェ
ノール−A、異性体、IPP、クロマン、スピロビイン
ダンなどを有している。
アセトンからビスフェノール−Aを製造する際に生じ得
る副反応生成物との間のバランスをとるために、これら
のタイプの成分を含有している液流のかなりの量を、反
応体と触媒系とを収容している反応容器に再循環するこ
とが重要である。再循環する液流の量は、色と、現実の
反応計画では維持または低減したいと考える副生物反応
および不純物のレベルに依存する。この液流は、アダク
トから母液として除去した液流そのものとすることがで
き、あるいは、望ましくないと考えられる物質、または
特別な高い価値をもており、したがって早い段階でプロ
セスから取出される物質を除去するために別の精製工程
に通すことができる。一般に、反応容器に再循環する物
質の量はその液流の約85〜約93容量%である。その
残りの7〜約15容量%は、通常、含まれている高い価
値のものを取出すために処理される。明らかに、これら
のひとつはビスフェノール−Aである。これは、ビスフ
ェノール−Aを製造するための塩酸で触媒されたプロセ
スに共通したことである。しかし、酸性のイオン交換樹
脂で触媒された反応の生成物流の場合は、大量に見られ
ると思われた液流中にビスフェノール−Aがほとんどま
たはまったく見られなかった。
酸性不純物が存在することが分かった。本発明をこの特
定の理論に限定する考えはまったくないが、ビスフェノ
ール−Aを消失させるのはこれらの不純物であるように
思われる。ビスフェノール−Aの消失と、再循環される
物質中に重大の着色物体が出現することとを説明できる
仮定のメカニズムは、酸によって触媒されるビスフェノ
ール−Aからイソプロペニルフェノール(IPP)とフ
ェノールへの分解である。IPPは強く着色した物質で
ある。
化数が+2の遷移金属の炭酸塩を、酸を中和するのに有
効な量で添加することによって、酸の影響を取り除くこ
とができるということが判明した。そのような金属の例
としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、マン
ガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛などがある。驚く
べきことに、特定の陽イオンは液流の品質とビスフェノ
ール−Aの回収量に違いをもたらすように思われる。炭
酸バリウムが、プロセスに添加するのに好ましい炭酸塩
化合物であることが判明している。
した後に形成される工程(d)の少ない方の液流に添加
する。二価フェノールを液流から除去した後、特にビス
フェノール−Aを固体のビスフェノール−Aフェノール
アダクトとして除去した後のプロセスにおいて、「母
液」をふたつの液流、すなわち主要の液流の少量の液流
とに分割する。この主流は、すでにのべたように反応に
再利用する。少量の支流は、フェノールや二価フェノー
ルを始めとするその構成成分物質の回収処理にかける。
未反応の金属炭酸塩や中和の金属生成物が反応容器の樹
脂と接触するのは望ましくないので、金属炭酸塩はこの
支流に添加する。望ましい物質の除去工程によって金属
生成物が反応容器の樹脂に到達することはない。
内で必然的に期待される程度のビスフェノール−Aを工
程(d)の支流から回収するのに充分な量とすべきであ
る。明らかにこれは、液流中に存在し得る酸性不純物の
量と、下流の処理装置における金属炭酸塩と酸性不純物
との接触の効率とに依存する。現状の実験では、液流の
全重量に基づいて計算して約0.0025〜約0.2重
量%の炭酸バリウムで、支流からビスフェノール−Aを
ほぼ実質的に回収するのに充分である。
明の範囲の例示として挙げるのであって限定する意味は
まったくない。
はイソプロペニルフェノール、O−P−はビスフェノー
ル−Aのオルト−パラ異性体、「ダイマー」はPPダイ
マー、BPX−1はビスフェノール、CR−1はクロマ
ン−1、「スピロ」はスピロビインダン、BPX−IIは
その他のトリスフェノールである。
Aは、フェノールとアセトンを用い、スルホン化された
ポリスチレン触媒系上で縮合させて製造した。ビスフェ
ノール−Aフェノールアダクトが形成されて沈澱した。
この沈澱したアダクトから母液を分離した。400gの
母液を1000mlのフラスコに入れた。対照試験では添
加剤をまったく使わなかった。試験物質としては、特定
のIIa族の金属または酸化数が+2の遷移金属の炭酸塩
を、400gの別々のサンプル中に一定の量で入れた。
母液の出発材料を液体クロマトグラフィー分析にかけて
母液中に存在するいろいろな物質を定量した。このフラ
スコ中に凝縮器を入れ、温度が210℃に達するまでフ
ラスコからフェノールを凝縮させた。この温度に達した
時凝縮器に水を通して還流を開始した。400グラムの
サンプルの残りを4時間還流した。この4時間の還流
後、フラスコ中の物質をふたたび液体クロマトグラフィ
ー分析にかけた。これらの実験の結果を下に示す。組成
の値はすべてグラムで表わしてある。損失%は出発組成
物から損失したBPAの%を意味する。
は酸化数が+2の遷移金属のCO3塩を添加すると、金
属炭酸塩で処理しなかったサンプルと比べて、BPAの
損失がかなり減少した。炭酸バリウムは特に有効であっ
た。
Claims (14)
- 【請求項1】(a)酸性のイオン交換樹脂触媒の存在下
で過剰のフェノール類をケトン類と接触させ、 (b)その後、二価フェノール類、未反応フェノール
類、所望の二価フェノール類の異性体類、および酸性イ
オン交換樹脂触媒に由来する酸性不純物を含んでいる液
流を酸性イオン交換樹脂触媒から回収し、 (c)前記(b)の液流から所望の二価フェノールの主
要部を取出し、 (d)フェノール類、少量の所望の二価フェノール類、
所望の二価フェノールの異性体類、および酸性イオン交
換樹脂触媒に由来する酸性不純物を含んでいる前記液流
を、大容量の主要の液流と小容量の液流とに分割し、 (e)最終生成物である所望の二価フェノールの色とそ
の中に存在する不純物とのバランスを維持するために、
新たなフェノール類およびケトン類と共に前記の主要な
液流を再循環して前記(a)の酸性イオン交換樹脂触媒
と接触させ、 (f)前記(d)で生成された小容量の液流中に、酸性
イオン交換樹脂触媒由来の酸性不純物を有効に中和する
のに充分な量の、IIa族金属または酸化数が+2の遷移
金属の炭酸塩を導入し、 (g)小さい液流から望ましい二価フェノールを回収す
ることからなる方法。 - 【請求項2】前記フェノール類がフェノールである、請
求項1記載の方法。 - 【請求項3】前記ケトン類がアセトンである、請求項1
記載の方法。 - 【請求項4】前記ケオン類がアセトンであり、所望の生
成物がビスフェノール−Aである、請求項2記載の方
法。 - 【請求項5】陽イオンが、マグネシウム、カルシウム、
バリウム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅および亜
鉛の中から選択される、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】陽イオンが、亜鉛、マンガン、マグネシウ
ム、カルシウムおよびバリウムである、請求項5記載の
方法。 - 【請求項7】陽イオンがバリウムである、請求項6記載
の方法。 - 【請求項8】酸性のイオン交換樹脂触媒の存在下でフェ
ノール類とケトン類との反応によって二価フェノール類
を製造するための方法であって、 プロセス流から大量の所望の二価フェノールを取り出し
た後に生成された分割プロセス流の少ない方に、酸性の
イオン交換樹脂触媒から生じ触媒より下流のプロセス工
程において所望の二価フェノールと共に運ばれた酸性不
純物を有効に中和するのに充分な量の、IIa族金属また
は酸化数が+2の遷移金属の炭酸塩を添加することを特
徴とする製造方法。 - 【請求項9】前記フェノール類がフェノールである、請
求項8記載の方法。 - 【請求項10】前記ケトン類がアセトンである、請求項
8記載の方法。 - 【請求項11】前記ケトン類がアセトンであり、所望の
生成物がビスフェノール−Aである、請求項9記載の方
法。 - 【請求項12】陽イオンが、マグネシウム、カルシウ
ム、バリウム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅およ
び亜鉛の中から選択される、請求項8記載の方法。 - 【請求項13】陽イオンが、亜鉛、マンガン、マグネシ
ウム、カルシウムおよびバリウムである、請求項12記
載の方法。 - 【請求項14】陽イオンがバリウムである、請求項13
記載の方法。
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