KR100216163B1 - 다단계 현탁 반응성 스트리핑 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

다수의 강수관에 의해 상호 연결되어 있는 다수의 다공 트레이, 상기 트레이 상에 구비되어 있는 스크린 및 상기 강수관의 상단부 구멍을 갖는 반응기 컬럼 내에 액체 반응물과 불활성 가스 스트림을 통과시키는 공정을 포함하는, 반응 생성물로부터 반응물을 분리해내면서 화학 반응을 연속적으로 수행하기 의한 반응성 스트리핑 방법이 제공된다. 트레이와 강수관은 스크린과 조합하여, 그 내부에 고체 미립자나 액체 촉매가 선택적으로 구비된 챔버를 형성한다. 이러한 공정을 수행하기 위한 반응성 스트리핑 장치 또한 제공된다. 본 발명에 따르면, 다른 끓는 점을 갖는 적어도 하나의 반응 생성물과 반응 혼합물이 분리되어, 화학 반응을 연속적으로 진행시킬 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
다단계 현탁 반응성 스트리핑 방법 및 장치
[발명의 기술 분야]
본 발명은 현탁 베드(bed) 반응기 컬럼에서 화학 반응을 수행하기 위한 새로운 반응성 스트리핑(stripping) 방법에 관한 것이며, 다른 측면으로서 다수의 현탁 베드를 포함하는, 화학 반응 및 반응 생성물 스트리핑을 동시에 수행하기 위한 새로운 반응성 스트리핑 장치에 관한 것이며, 또 다른 측면으로서 미립자 촉매가 지지되어 있는 다수의 현탁베드를 포함하는 실질적으로 수직인 다단계 반응성 스트리핑 장치에서 이종(heterogeneous) 촉매 반응과 반응 혼합물로부터 적어도 하나의 반응 생성물의 분리 또는 스트리핑을 동시에 수행하기 위한 새로운 방법 및 장치에 관한 것이다.
더욱 상세하기로는, 본 발명은 미립자 고체 개질 양이온 교환 촉매가 지지되어 있는 다수의 현탁 베드를 포함하는 실질적으로 수직인 다단계 반-응성 스트리핑 장치에 의해 연속 처리가 실질적으로 단순화되고, 미반응물의 재순환 양이 크게 감소되고, 설비 및 운전 비용이 크게 감소되는, 비스페놀-A의 새로운 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
[발명의 배경]
화학 반응을 연속적으로 수행하고 반응물의 전환율을 크게 하려는 것은 항상 산업화의 일 목적이다. 가역적인 많은 화학 반응을 연속적으로 수행하거나 또는 실용적이고 경제적인 반응 조건하에서 반응 평형 상태를 달성하기 위하여, 반응 혼합물로부터 반응 생성물 중의 적어도 일부를 분리하면 화학 반응이 더 진행될 수 있기 때문에, 반응 생성물로부터 반응물을 분리할 필요가 있다. 결과적으로, 반응 속도론에 따라 원하는 생성물의 수율이 개선된다. 그러나, 가령 폴리아릴레이트, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리설폰 및 폴리카보네이트 등, 에폭시 수지 및 개질 페놀-포름알데히드 수지 등을 포함하는 여러가지 폴리머의 상업적 생산을 의한 기본적인 원료(feedstock) 또는 중간생성물인 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판[비스페놀-A, 이하 때때로 4,4-BPA나 p,p-BPA 또는 간단히 BPA라 칭함]의 제조시, 적어도 하나의 반응 생성물을 연속적으로 제거하려고 할 경우 큰 어려움에 부닥치는 것이 보통이다.
지금까지는, 축합 반응, 에테르화 반응, 아민화 반응 및 비누화 반응 등과 같은 반응을 수행하는 동안, 반응 생성물로부터 반응물을 분리하는 데 있어서의 어려움을 극복하기 위한 여러가지 해결책 또는 방법이 제안되었다. 이와 관련하여, 미국 특허 번호 제4,471,154 및 5,133,942호 등에 개시되어 있는 바와 같은 증류 반응기 시스템을 이용하는 것이 공지되어 있다.
종래에는 상기 공지된 증류 반응기 시스템이 사용되어, 끓는점의 차이를 이용하여 분별 증류법에 의해 반응 생성물로부터 반응물을 매우 빠르게 분리해내면서 화학 반응을 수행함으로써 화학 반응이 요구하는 바대로 빠르게 더 진행되었다. 공지된 증류 반응기 시스템은 미립자 촉매의 존재하에 액체상에서 이종 촉매 화학 반응을 수행하는데 사용되는 것이 일반적이다. 이 경우, 촉매 미립자는 정적 상태하에서 액체상에 완전히 잠겨 고착 베드 반응기 시스켐을 형성하거나, 또는 가스의 교반 작용에 의해 액상에 현탁되어 현탁 베드 반응기 시스템을 형성한다.
더욱 상세하기로는, 로렌스 에이. 스미스 주니어(Lawrence A. Smith, Jr.)에 의한 미국 특허 제 4,215,011호에는 다수의 밀폐된 천주머니(cloth pocket)를 포함하는 반응-증류 컬럼에 사용되는 촉매 시스템이 개시되어 있는데, 상기 밀폐된 천 주머니는 그 내부에 미립자 촉매 물질을 함유하여 있으며 와이어 메쉬(wire mesh)와 긴밀히 연결되어 상기 반응기-증류 컬럼에지지, 배열되어 있다. 특히, 적어도 하나의 이소올레핀과 이에 대응하는 n-올레핀의 혼합물을 함유하는 스트림(stream)으로부터 이소올레핀을 분리하기 위하여 상기 복잡한 배열의 촉매 미립자가 이용된다. 상기 특허는 n-부텐을 함유하는 스트림으로부터 이소부텐을 분리하는데 특히 유용하나, 비스페놀-A의 제조에 유용하거나 사용되는 것으로는 알려져 있지 않다.
아리엔 관테스 등에 의한 미국 특허 제4,308,404호에는 산성 이온교환수지 촉매 존재하에 일련의 반응기를 포함하는 반응 영역에서 페놀과 아세톤으로부터 비스페놀-A를 제조하는 것과 같이 페놀과 카르보닐 화합물로부터 비스페놀을 연속적으로 제조하는 개선된 방법이 제시되어 있는데, 여기에서는 마지막 반응기를 제의한 적어도 하나의 반응기에서의 유출물 일부가 이전 반응기, 바람직하기로는 제1 반응기로 재순환되고, 다음의 반응기로 공급되는 스트림에 대해 재순환되는 스트림의 비율 (재순환비율)이 0.1:1내지 10:1이다. 그럼에도 불구하고, 관테스의 작업 방법에 따르면 확실히 축합 반응이 진행됨에 따라 반응속도가 상당히 감소된다.
아리엔 콴테스(Arien Kwantes)등에 의한 미국특허 제4,3018,404호에는 일련의 반응기를 포함하는 반응 영역에서 산성 이온-교환 수지 촉매의 존재하에 페놀과 아세톤으로부터 비스페놀-A의 제조와 같이 페놀과 카르보닐 화합물로부터 비스페놀을 연속적으로 제조하기 위한 개선된 방법이 제안되어 있는데, 상기 일련의 반응기에서 마지막 반응기를 제의한 적어도 하나의 반응기로부터의 유출물중 일부가 전단계의 반응기, 바람직하기로는 첫 번째 반응기로 재순환되며, 다음 반응기로 주입되는 스트림에 대한 재순환 스트림의 비율(재순환 비율)은 약 0.1:l 내지 약 10:1의 범위이다. 그럼에도 불구하고, Kwantes의 작동방법에서는 축합 반응이 진행됨에 따라 반응 속도가 실질적으로 감소하게 된다.
애쇼크 케이. 멘디라타에 의핸 미국 특허 제4,391,997호에는 양이온교환수지의 촉매하, 연속반응기 시스템에서 페놀과 아세톤을 반응시킴으로써 비스페놀-A를 제조하는 방법이 기재되어 있는데, 이 시스템에서는 반응온도가 반응기 길이를 따라 증가하며 또는 다른 방법으로서 연속적으로 증가하는 온도에서 작동되는 일련의 반응기에서 반응이 이루어져 비스페놀-A, 페놀, 아세톤, 물의 축합 반응 혼합물을 생성하고 그 후에 페놀/아세톤 축합 반응 부산물은 통상적인 방법으로 처리되어 제한된 양의 착색 물질, 다른 축합 반응 부산물 및 불순물을 포함하는 비스페놀-A 생성물을 형성한다. 멘디라타의 연구에 의하면, 부산물 또는 불순물 및 재료 손실을 감소시켜서, 사용된 시스템에서 재료 이용률 및 BPA의 품질을 개선하였다. 그러나 아세톤 반응의 전환율 및 선택률은 또한 매우 제한된다. 실질적으로 아세톤과 페놀의 몰비는 약 10.7:1이고 약 90℃의 온도에서 아세톤의 전원률은 약 69%로 일정하게 유지된다. 일정한 작업 조건에서 p,p-비스페놀-A는 약 94%의 수율로 형성되고 p,p-BPA와 o,p-BPA는 합해서 약 98% 내지 약99%의 수율로 형성된다(p,p-BPA, o,p-BPA 및 기타 소량 의 부산물을 기준으로 함.) p,p-BPA의 선택률은 약 96%정도까지 가능하다고 알려져 있다(p,p-BPA, o,p-BPA 및 기타 소량의 부산물에 토대를 둠).
애쇼크 케이. 멘디라타에 의한 미국 특허 제4,400,555호는 양이온교환 수지 촉매 비스페놀-A 제조방법에 다중 아세톤 주입 기술을 사용하여 개선된 비스페놀-A 합성 반응기 시스템을 제공한다. 애쇼크 케이. 멘디라타는 물질 이용률을 높이고 반응기에 주입된 아세톤에 대한 페놀, 과잉 페놀의 회수 및 재순환과 관련된 장치 투자 비용/운전 단가를 감소시킬 뿐만 아니라 비스페놀-A 생성물의 칼라 및 색상을 개선하고자 하였다. 작업시 아세톤의 공급 스트림의 25내지 75%가 제1 반응기 또는 반응기의 시작부에 주입되고 나머지는 다음 반응기 또는 반응기의 길이를 따라 주입되고 모든 페놀은 제1 반응기 또는 반응기 시작부에 주입된다.
이러한 실험절차로 아세톤에 대한 페놀의 몰비가 가능한한 낮게 되고, 페놀 농도는 축합 반응동안 내내 비교적 높게 유지된다. 멘디라타에 따르면, 다중 아세톤 주입 시스템에 의하여 아세톤 반응의 p,p-BPA로의 전환률 및 선택률은 상당히 제한된다( p,p-BPA,o,p-BPA 및 기타 소량 부산물에 기준을 둠).
프례데릭 씨. 프랭클린에 의한 미국 특허 제4,471,154호에는 서로 수직으로 일정한 간격을 두고 멀어져 있고 반응 액체를 아래쪽 트레이로 유도하는 각각의 강수관에 의하어 서로 연결되어 있는 다수의 트레이가 들어있는 반응 용기를 포함하는 단계적이고 유체화된 베드 증류 반응기를 제시하고 있는데, 이 트레이의 적어도 일부는 각 트레이에 연결되어 있는 스크린에 의해 함유될 수 있는 부피이내의 양으로 한정되어 증기작용에 의하여 유체화되는 양의 미립자 촉매를 함유한다. 작업이 시작되면 증기 스트림 및 액체 스트림이 촉매를 포함하는 각각의 트레이를 통하여 상하로 각각 통과한다. 끓는 점이 낮은 물질과 높은 물질은 반응기의 상충 부분과 하층 부분에서 각각 제거된다. 프레드릭 씨. 프랭클린의 연구결과에 의하면, 이 특허는 단계적이고 유체화된 베드 증류 반응기를 제공함으로써 반응물질 A와 B의 반응을 유도하는데 그 촛점을 맞추고 있다.
케니치 오카모토 등에 의한 미국 특허 제5,087,767호에는 산성이온교환수지촉매존재하에 아세톤과 페놀을 반응시켜 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판을 제조하는 방법을 제시하고 있는데, 다공성 유리, 실리카, 알루미나 및 세라믹 멤브레인과 같은, 물이 선택적으로 투과할 수 있는 막을 사용한 증발 방법에 의해 반응동안 아세톤과 페놀을 함유하는 반응 혼합 용액으로부터 생성된 물의 일부를 제거하면서 아세톤과 페놀의 반응이 실시된다. 이 특허에 기재되어 있는 방법에 따르면, 반응에서 생성된 물은 증발 방법에 의하여 반응과 동시에 또는 선택적으로 제거될 수 있어서 이온교환수지의 촉매 활성은 전혀 감소되지 않는다. 또한, 탈수와 연관된 모든 복잡한 작업이 불필요하다.
그래서 산성 이온교환수지 촉매는 재생 처리과정없이 장기간동안 연속적으로 사용될 수 있다. 또한 이 특허의 방법에 따르면, 비스페놀-A는 아세톤과 페놀로부터 높은 전환률 및 우수한 수율로 경제적으로 제조될 수 있다. 그러나, 실시예에 나타나 있는, 물의 제거 능력은 그다지 강하지 않아서 배치식 교반반응기에서의 8시간동안의 축합 반응후 아세톤의 전환률 또는 p,p-비스페놀-A의 수율은 무기-유기 복합체 멤브레인을 사용하는 경우에는 약 75%이고, 유기 멤브레인을 사용하는 경우에는 약 80%이고, 무기 멤브레인을 사용하는 경우에는 약 90%이다.
에드워드 엠. 죤스에 의한 미국 특허 제5,133,942호에 의하면 증류 컬럼 반응기에서 화학적 반응을 실시하고, 분별 증류에 의하여 반응물질과 생성물을 분리하고, 증류 컬럼 반웅기로부터 반응촉매를 제거하고 사용된 촉매를 새로운 및/또는 재생 촉매로 대치하는 과정을 동시에 실시하는 장치가 제공된다. 중류 컬럼은 다수의 적합한 액체-기체 접촉 트레이를 포함한다. 상기 트레이 각각은 강수관을 가지고 있고, 서로 연결되어 있는데, 상기 강수관은 각각의 트레이를 그 트레이의 하부 트레이와 연결시킨다. 고체 미립자 촉매는 와이어 메시 또는 스크린 또는 필터 매질에 의하여 상기 트레이의 적어도 한 부분에 지지되고, 거의 상기 트레이의 액체 깊이까지 잠겨진다. 트레이 위의 액체를 따라 상승하는 증기는 미립자 촉매를 액체에서 현탁액 형태로 유지하려는 경향이 있다. 명백한 것은 반응물질의 반응 온도와 분별 증류에 의하여 분리되는 성분 또는 생성물의 증류 온도가 서로 일치할 수 없거나 그 사이에 큰 차이가 있기 때문에 실시될 수 없는 화학반응이 많이 있다는 것이다.
명백한 것은, 유효 반응 온도가 반웅 혼합물의 꿇는 점보다 낮을 경우에는 화학 반응을 수행하는데 상기 언급된 특허는 이용될 수 없다.
일예로서, 촉매 이온-교환 수지 미립자의 존재하에 페놀과 아세톤으로부터 비스페놀-A를 제조하는 방법에 대하여 이하 더욱 상세히 기술될 것이다.
반응과 증류가 증류 반응기 시스템에서 조합되어, 반응 과정에서 일단 형성되는 반응 생성물 중의 하나를 분별 증류에 의해 제거하는 것이 일반적이며, 이러한 방법을 통하여 원하는 생성물의 수율 또는 공급 스트림의 전환율이 크게 향상된다. 종래의 방법에 의하면, 지금까지는 비스페놀-A의 제조시 고정 베드 반응기 시스템이 일반적으로 이용되며, 아세톤의 전환율은 1회 운전의 경우 약 50%중량일 뿐이다. 그러므로, 아세톤의 전환율을 향상시키고 에녀지 소비, 재순환 양, 특히 비스페놀-A생성물과 같은 물질의 손실 및 설비의 크기를 줄이기 의하여, 비스페눌-A의 제조시 공지된 증류 반응기가 사용된 적이 없다.
반응성 증류가 이론적으로는 가치 있는 것으로 여겨지지만, 증류 반응기 시스템의 실제적인 적용은 매우 제한된다. 전형적인 예로서, 반응성 증류는 증류 반응기 시스템에서 MTBE와 저분자량 에스테르를 제조하는데 사용되지만, 다른 산업에서는 거의 사용되지 않는다. 상기 반응성 증류가 이론적으로는 아미드화, 수소화, 메톡시화와 같은 반응에 적용될 수 있다 하더라도, 실제로 이용된 적은 없다. 촉매가 활성을 띠는 온도와 반응 혼합물의 꿇는 온도가 크게 다르다는 점에서 항상 어려움이 존재하게 된다.
예를 들면, 비스페놀-A를 제조하기 위한 축합 반응에서 촉매가 활성을 띠는 온도는 대략 60 내지 100℃이며, 최고 130℃까지이다.
이러한 온도와 관련된 압력에서, 과잉 또는 미반응된 페놀 및 물 등은 꿇지 않기 때문에, 반응 시스템으로부터 중류될 수 없다. 이와는 달리, 만약 보다 높은 온도가 사용된다면 페놀, 반응 생성물 및 부산물의 반응 혼합물의 끓는점이 180℃보다 높기 때문에 촉매는 약화되거나 에이징되어서 비활성화 또는 완전 분해되기가 쉽다. 명백하게 증류 반응기 시스템은 비스페놀-A 제조시 사용될 수 없다. 반응 속도론의 견지에서, 축합 반응 과정에서 형성되는 물은 반응 속도를 억제한다.
공지된 방법, 예를 들어 상술한 특허와 같은 자료에 개시되어 있는 방법에서, 반투과성 멤브레인이나 탈수제 등을 사용하여 반응기 시스템으로부더 물이 제거된다.
[발명의 개시]
본 발명은 새로운 반응성 스트리핑 방법 및 장치를 제공함으로써 상술한 문제점을 해결하는 것이다.
따라서, 본 발명의 일 목적은 적어도 하나의 반응 생성물로부터 반응물을 분리하면서, 화학 반응을 연속적으로 수행하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다수의 강수관에 의해 상호 연결되어 있는 다수의 중기-액체 접촉 트레이가 구비되어 있는 반응기 컬럼에서 불활성 가스 스트림을 이용하여 반응 생성물을 스트리핑함으로써, 화학 반응을 실시함과 동시에 반응물의 방향과 반대 쪽으로 적어도 하나의 반응 생성물을 분리하기 의한 반응성 스트리핑 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 반응기 컬럼 내에 구비되어 다수의 강수관에 의해 상호 연결되어 있는 다수의 다공 트레이(perforated tray)를 포함하는 새로운 다단계 현탁 반응성 스트리핑 장치에서 화학반응을 수행하면서 불활성 가스 스트림을 이용하여 끓는 점이 높은 반응 혼합물로부터 적어도 하나의 끓는 점이 낮은 반응 생성물을 연속적으로 스트리핑 하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 액체 반응물을 최상부 트레이로 유입시키고, 하나 이상의 반응물을 상기 최상부 트레이 밑에 있는 트레이의 일부 또는 전부로 동시에 유입시키고, 불활성 가스 스트림이 상기 다공 트레이를 통하여 상승하면서 상기 반응 혼합물로부터 끓는 점이 낮은 반응 생성물을 취하게 하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 반응 혼합물로부터 적어도 하나의 반응 생성물을 회수함으로써, 화학 반응을 연속적으로 수행하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 불활성 가스 스트림을 이용하여 꿇는 점이 높은 반응 혼합물로부터 적어도 하나의 끓는 점이 낮은 반응 생성물을 스트리핑하면서, 화학 반응을 동시에 연속적으로 수행하기 위한 반응성 스트리핑 장치를 제공하는 것이다.
다수의 다공 트레이를 구비하고 있고, 각각의 강수관 상부에는 스크린이 연결되어 있으며, 각각의 트레이 상에도 스크린이 제공되어 있고, 하나의 덕트 및 트레이에 연관되어 있는 스크린에 의해 한정되는 함유용기(con ℃aining volume)에는 고체 미립자 촉매가 포함되어 있는 구조로 된 새로운 반응기 컬럼에 의해 펄요한 모든 페놀이 최상부 트레이 공급되고 아세톤이 최상부 트레이 아랫 쪽의 일부 또는 모든 트레이로 분할되어 공급되는 것을 특징으로 하는, 페놀과 아세톤으로부터 양호한 수율 및 현저한 선택도로 비스페놀-A를 제조하기 위한 새로운 방법 및 장치를 제공하는 것이다.본 발명의 또 다른 목적은 다수의 강수관에 의해 상호 연결된 본 발명에 따른 일 태양에 있어서, 반응 혼합물로부터 적어도 하나의 끓는 점이 낮은 반응 생성물을 분리해내면서 화학 반응을 연속적으로 수행하기 위한 반응성 스트리핑 방법에 있어서,
(a) (i ) 내부에 장착되어 있는 다수의 다공 트레이,
(ii) 각각의 트레이 상에 위치하는 제1 스크린, 및
(ⅲ) 상기 트레이를 상호 연결하는 다수의 강수관을 구비하고 있으며, 여기에서 각각의 강수관은 그 상단부에 연결되어 있는 제2스크린을 갖고 있으며, 제2 스크린과 각각의 강수관의 일부분, 반응기컬럼의 측벽의 일부분과 그 상부에 제l 스크린을 갖는 다공 트레이 중의 하나가 조합하여 선택적으로 촉매가 함유되어 있는 챔버를 한정하는 반응기 컬럼에서 액체 반응물이 동시에 하부 쪽으로 흐르게 하여, 적어도 하나의 끓는 점이 낮은 반응 생성물을 포함하는 액체 반응 혼합물을 형성하는 단계,
(b) 챔버의 함유물을 교반하여 액체 반응 혼합물에 현탁액을 형성시키기 위하여, 불활성 가스 스트림이 트레이와 챔버를 통하여 상부 쪽으로 동시에 흐르게 하는 단계,
(c) 불활성 가스 스트림에 의하여 상기 반응기 컬럼의 상부로부터 적어도 끓는점이 낮은 반응 생성물을 회수하는 단계, 및
(d) 상기 반응기 컬럼의 하부로부터 반응 혼합물의 나머지를 방출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 방법이 제공뒨다.
본 발명에 따른 또 다른 태양으로서, 반응 혼합물로부터 적어도 하나의 끓는 점이 낮은 반응 생성물을 분리해내면서 화학 반응을 연속적으로 수행하기 위한 반응성 스트리핑 장치에 있어서,
(a) 하부와 상단부를 갖는 상부로 되어 있는 반응기 컬럼,
(b) 상기 반응기 컬럼에 구비되어 있는 다수의 다공 트레이,
(c) 각 트레이 상에 위치한 제l 스크린,
(d) 상기 트레이를 상호 연결하는 다수의 강수관, 여기서 각각의 강수관은 그 상부에 연결되어 있는 제2 스크린을 갖고 있으며, 제2스크린과 상기 각각의 강수관의 일부분, 반응기 컬럼의 측벽의 일부분과 상부에 제1 스크린을 갖는 다공 트레이 중의 하나가 조합하여 선택적으로 촉매가 함유되는 챔버를 한정하며,
(e) 액체 및/또는 증기 반응물의 도입을 의하여, 상기 최하부 트레이위에 있는 상기 반응기 컬럼의 상부에서 길이를 따라 구비되어 있는 다수의 입구,
(f) 불활성 가스 스트림을 도입하고 반응 혼합물을 방출하기 위하여, 반응기 컬럼의 하부에 각각 구비되어 있는 입구와 출구, 및
(g) 상기 반응 혼합물로부터 적어도 하나의 끓는점이 낮은 반응 생성물과 함께 불활성 가스를 회수하기 의하여, 상기 반응기 컬럼의 상단부에 구비된 출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 또 다른 태양에 있어서, 고순도 또는 폴리카보네이트 등급 및 초고순도 비스페놀-A를 제조하기 위한 반응성 스트리핑 방법에 있어서,
(1) 약 60 ℃내지 약 l30 ℃의 온도범위, 개질 이온 교환 수지 촉매의 존재하에,
(i ) 내부에 장착된 다수의 다공 트레이,
(ii) 각각의 트레이상에 위치하는 제1 스크린,
(ⅲ) 트레이를 서로 연결하는 다수의 강수관, 여기서 각각의 강수관은 그 상단부에 연결되어 있으며, 제2 스크린과 상기 각각의 강수관의 일부분, 반응기 컬럼의 측벽의 일부분과 상부에 제l 스크린을 갖는 다공 트레이 증의 하나가 조합하여 촉매 챔버를 한정하며,
(ⅳ) 촉매 챔버내에 함유되어 있는 고체 미립자 촉매를 포함하는 반응기 컬럼에서, 아세톤과 이에 대해 약 4내지 12배 몰비로 과잉인 페놀을 반응시키는데, 상기 반응은 아세톤과의 축합 반응에 필요한 모든 페놀이 최상층 트레이 상부로부터 반응기 컬럼에 충전되고, 필요한 전량의 아세톤이 최상층 트레이에 인접한 트레이 및 몇몇의 하층 트레이 또는 모든 하층 트레이에 각각 충전되고, 불활성 가스 스트림이 촉매 챔버를 통하여 위쪽으로 통과함으로써 고체-액체 현탁액을 형성하고 반응혼합물로부터 물을 제거하면서 이루어지는 단계,
(2) 반응성 스트리핑 장치로부터의 액체 축합 반응 혼합 유출물을 결정화기에서 냉각시켜, 1:1 몰비의 비스페놀-A의 부가 생성물과 페놀 결성 및 모액을 함유하는 슬러리를 형성하는 단계,
(3) 상기 모액으로부터 부가 생성물 결정을 분리한 다음, 분리된 부가생성물 결정을 선택적으로 세정하는 단계,
(4) 상기 (3)단계에서 얻어진 부가 생성물 결정에 대하여 폐놀 제거 조작을 하여 고순도의 비스페놀-A 결정을 얻는 단계를 포함하며,
(5) 상기 (4)단계에서 얻어진 고순도의 비스페놀-A 결정을 재결정화기에서 용매의 존재하에 재결성화시키는 단계, 및
(6) 상기 모액으로부터 비스페놀-A 결정을 분리한 다음, 분리된 비스페놀-A 결정을 세정하여 초고순도의 비스페놀-A 생성물을 얻는 단계를 선택적으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 반응성 스트리핑 작업에 사용되는 장치는 또한 반응성 스트리핑용 다단계 현탁 베드라고 일컫어진다. 본 발명에 따르면, 이 장치는 공간적으로 서로 수직으로 일정간격으로 떨어져 있는 다수의 트레이를 가지고 있는 반응기 컬럼을 포함한다. 이들 트레이는 트레이에서 그 하부 트레이로 액체를 운반하는 강수관에 의하여 서로 연결되어 있다. 체 스크린은 모든 트레이상에 위치해 있는데, 스크린의 체 메시보다 큰 직경을 갖는 고체 미립자 촉매는 직접 체 스크린상에 놓여있다. 상기 강수관의 상단부 구멍은 트레이 상의 스크린과 같은 체 스크린으로 밀폐되거나 덮이는데, 바람직하기로는 각 강수관의 상단부가 밀폐되거나 덮인다. 불활성 가스 스트림은 반응기 하부의 가스 입구를 통해 반응기 컬럼에 주입되고 트레이 상부의 액체층을 통과하여 상승하고 반응기 상부의 가스 출구를 통해 나간다. 반응기 상부에 적어도 하나의 액체 주입 스트림 입구가 있고 최하 트레이위의 반응기 컬럼의 벽을 따라 다른 높이별로 여러개의 측면 공급 스트림 입구가 있고 반응기 컬럼의 하부에는 액체 생성물 출구가 있다. 각 트레이에는 사용된 또는 비활성화된 촉매를 제거하고 새로운 및/또는 재생 촉매를 공급하는 측면 파이프가 반응기의 측면을 따라 구비되어 있다. 반응성 스트리핑 컬럼에 제공된 트레이는 체 트레이, 플로트(float) 밸브 트레이 또는 모든 다른 적합한 기체-액체 접촉 트레이이다.
본 발명에 따르면, 촉매로서 이온-교환 수지의 존재하에 페놀과 아세톤 사이의 연속적인 반응으로 비스페놀-A를 제조하는 방법은 고정 베드 반응기 대신에 새로운 다단계 반응성 스트리핑 장치에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법이다. 상기 반응에 필요한 모든 페놀은 상기 반응기의 상부에 있는 액체 공급 스트림 입구로부터 충전되고, 아세톤은 몇개의 측면 공급 스트림 입구로부터 충전된다. 새로운 반응성 스트리핑 장치를 사용하면, 전술한 단점이 극복된다.
본 발명에 따르면, 불활성 가스 또는 가스 스트림, 다공 트레이 및 측면 아세톤 입구의 효과는 페놀과 아세톤 사이에 반응을 실시하는 본 발명의 바람직한 실시예에서 다음과 같이 요약될 수 있다:
상승하는 불활성 가스의 효과는, 트레이에 있는 제1 스크린을 통하여 반응 액체가 유출되는 것을 방지하여 각 트레이상의 반응 액체 높이를 유지하고 트레이상에서 페놀과 아세톤을 신속하게 반응시키고, 각 트레이가 이상적인 혼합 탱크와 같고 전체 반응기가 일련의 수많은 탱크와 같고, 반응에 영향을 미칠 수 있는 물질이동에 대한 저항을 크게 감소시키기 위하여 불활성 가스를 교반하여 수지 촉매 입자가 트레이의 반응 용액 층에서 현탁될 수 있도록 하고, 불활성 가스와 반응 액체와의 버블 접촉을 통해 불활성 가스를 사용하여 페놀과 아세톤의 반응으로 생성된 물을 제거하는 것이다.
다공 트레이의 효과는 반응 액체의 역혼합 영역을 한 트레이에 한정해서 처음 또는 상층 트레이의 보다 빠른 반응 속도를 완전히 이용하고, 아세톤, 페놀 및 비스페놀-A 생성물을 함유하는 혼합된 용액으로부터 반응시 생성된 물을 제거하기 위하여 필요한 기체-액체 물질 이동 영역을 공급하고, 트레이상의 정적(static) 액체 레벨을 감소시켜 수지 입자가 액체에 균일하게 현탁되도록 하는 것이다.
아세톤 피드 스트림용인 여러개의 측면 입구의 효과는, 전체적인 페놀/아세톤 주입 몰비는 비교적 낮은데 반해, 개별적인 챔버에서 비교적 높은 페놀 농도를 유지함으로써 비스페놀로의 선택률을 향상시키고 페놀 재순환양을 감소시키고, 보다 높은 반응 온도가 이용될 수 있도록 하는 것이다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 새로운 다단계 현탁 반응성 스트리핑 장치의 개략도로서, 본 발명에 따라 각 트레이 상에 지지되어 있는 미립자 촉매가 구비되어 있는 여러가지 트레이가 나타나 있다.
제2도는 본 발명에 따라 새로운 장치를 이용하여 본 반응성 스트리핑 방법의 바람직한 실시예를 나타내기 위한 개략적인 흐름도이다.
제3도는 본 발명에 따라 액체 촉매를 사용하거나 또는 각 트레이상에 어떠한 촉매도 지지됨이 없이 사용되기에 적절한 새로운 다단계 현탁 반응성 스트리핑 방법 및 장치의 제2 실시예의 개략적인 도면이다.
[발명의 실시를 위한 최적 모드]
제1도를 참조하면, 반응 혼합물 또는 반응 시스템으로부터 적어도 하나의 끓는점이 낮은 성분을 분리시키면서 화학 반응을 연속적으로 수행하기 위한 새로운 다단계 현탁 반응성 스트리핑 장치에는 다수의 수직으로 이격된 트레이(2)를 갖는 반응기 컬럼(1)이 구비되어 있다.
하부 쪽으로 흐르는 액체 흐름 통로는 강수관(3)에 의하여 트래이 사이에 제공된다. 체(sieve) 스크린(4)이 트레이 상에 놓여 있으며, 강수관의 모든 상단부 구멍은 트레이 상에 놓여 있는 것과 같은 종류의 체 스크린(5)에 의해 밀봉되어 있다. 체 스크린 (4) 및 (5)는 반응 조건 하에서 영향을 받지 않는, 예를 들어 스테인레스 스틸 또는 다른 물질로 제조된다. 체 메쉬보다 큰 직경의 미립자 촉매 (6)(현탁된 상태로 도시되어 있음)가 트레이 상에 위치해 있다. 반응기 컬럼의 상부에는 액체 비말동반 포착 구조물 (7)이 있다. 참조 부호 (8) 및 (9) 각각은 불활성 가스 입구와 출구를 지시하고 있다. 참조 부호 (10) 및 (11) 각각은 액체 반응물 입구와 액체 반응 혼합물 출구를 지시하고 있다. 각 트레이로부터 사용된 미립자 촉매를 회수하고 새로운 미립자 촉매 및/또는 재생 촉매를 충전하기 의하여, 반응기 측벽을 따라서 몇개의 측면 반응물 입구 (12)와 측면 파이프 (13)가 있다.
제1도에 도시되어 있는 바와 같이, 반응기 컬럼에는 적어도 두개의 다공 트레이가 있다. 더 많은 트레이 (2)가 사용될수록, 효율은 증가하지만 설비 비용이 증가할 것이라는 것은 당연하다. 트레이 (2)의 기공도는 약 5 내지 약 50%이고, 바림직하기로는 약 10 내지 약 30%이다.
스크린 (4)의 메쉬는 미립자 촉매 (6)의 미립자 크기에 따라 결정되며, 메쉬는 미립자의 크기보다 항상 조금 작다. 모든 강수관 (3)은 그 단부에 스크린 캡(cap) (5)이 구비되어 있으며, 상기 캡 (5)은 용접과 같은 통상적인 방법에 따라 강수관 (3)에 연결될 수 있다. 캡 스크린 (5)은 트레이 (2) 상에 놓여 있는 스크린 (4)과 같은 종류의 물질로 만들어진다. 강수관에 연결되이 있는 트레이 위에 있는 각 강수관 (3)의 길이는 인접한 두개의 트레이 (2) 사이 높이의 약 1/2 내지 3/4이다.
반응기 컬럼 내부는 대기압 또는 고압이다. 반응기 컬럼 (l)의 여러 부분으로 충전되는 각 아세톤의 비율 또한 비스페놀-A의 요구되는 수율 및 선택도에 따라 달라진다. 그 위로 아세톤이 충전되는 트레이 (2)의 수, 즉 측면 아세톤 입구의 수는 원하는 비스페놀-A의 수율 또는 선택도에 따라 결정된다. 아세톤 입구가 많을 수록, 반응기 컬럼의 구조가 더욱 복잡해짐은 물론이다. 모든 트레이 (2)위에 아세톤 입구를 구비하는 것이 가능하다 하더라도, 본 발명의 바람직한 실시예에서 두개의 인접한 측면 아세톤 입구 사이에 적어도 하나의 트레이 (2)가 있다. 더욱 바람직하기로는, 실제로 본 발명의 두개의 인접한 측면 아세톤 입구 사이에 1 내지 5개의 트레이가 있다. 아세톤 공급 스트림은 증기나 액체 또는 그 혼합 형태일 수 있다.
반응 혼합물에서 적어도 하나의 끓는 점이 낮은 반응 생성물을 제거하는데 유용한 불활성 가스 스트림은 질소나 아르곤 또는 그 혼합물과 같은 상용의 불활성 가스일 수 있으며, 질소는 이용도와 경제성 면에서 특히 바람직하다.
본 발명에 따라 반응성 스트리핑 공정을 수행하기 위한 방법에 관하여, 본 발명이 아민화, 수소화, 에스테르화, 에테르화, 메톡시화, 비누화 등과 같은 여러가지 화학 반응을 수행하는데 이용될 수 있다는 것이 명백하다 하더라도, 본 발명에 따른 장치의 조작을 명백히 하기 위하여 비스페놀-A의 제조에 대하여 상세하게 예시되어 있다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 축합 반응에 필요한 모든 페놀은 반응성 스트리핑 반응기 컬럼 (27)의 상단부 주입구에서 페놀 펌프 (22)에 의해 페놀 저장조 (21)로부터 충전된다.
또한 아세톤은 아세톤 펌프 (24),(25) 및 (26) 각각에 의해 세개의 측면 주입구를 통하여 아세톤 저장조 (23)로부터 반응성 스트리핑 반응기 컬럼(27)으로 충전된다. 질소는 압축기 (212)에 의해, 반응기 바닥에 있는 가스 입구를 통해 반응성 스트리핑 반응기 컬럼 (27) 내로 불어 넣어진다.
반응기 상단부에 있는 가스 출구를 통하여 반응성 스트리핑 반응기 컬럼(27)을 빠져 나간 후, 질소는 가스-액체 분리기(29), 냉각조(cooling pond) (210) 및 분자체(molecular sieve) 건조기 (211)를 통과한 다음, 압축기 (212)에 의하여 최종적으로 반응성 스트리핑 반응기 컬럼(27)으로 재순환된다. 축합 반응 액체는 펌프 (213)에 의하여 부가 생성물 결정화기로 곧 바로 이송된다.
본 발명의 반응성 스트리핑 방법에 따라서, 전체적인 페놀/아세톤 주입 몰비는 약 4-12:1일 수 있으며, 더욱 바람직하기로는 약 7-10:1이고, 가장 바람직하기로는 약 7:1이다. 반응 온도는 약 60 내지 약 l30 ℃이고, 바람직하기로는 약 80 내지 100 ℃이다. 건조 촉매의 중량을 기준으로 계산된 잔류 시간은 약 0.25-2시간이다. 반응 압력은 대기압 또는 고압이다. 상승하는 불활성 가스의 속도는 컬럼 단면적을 기준으로 약 0.006 내지 약 0.075m/s이다. 각 트레이 또는 챔버(chamber)에 적재되는 촉매의 부피는 상기 촉매와 반응 액체를 포함하는 전체 혼합물의 부피에 대하여 약 3 내지 약 30% 범위이다.
제3도에 도시되어 있는 바와 같은 반응성 스트리핑 방법 및 장치는 제1도에 도시되어 있는 것과 거의 유사하나, 액체 촉매가 사용되고 촉매가 불활성 가스 스트림의 상승 작용에 의하여 다공 트레이 상에 지지되어 있는 점에서 다르다. 제3도에 있어서, 제1도에 도시되어 있는 바와 같은 공정을 수행하기 위한 장치 및 공급 스트림을 구성하고 있는 것과 아주 동일한 부품(part)들은 동일한 참조번호로 표시되어 있다.
그러나, 제3도에 따른 바람직한 실시예에서, 제1도에 도시되어 있는 바와 같은 스크린 (4) 및 (5)가 필수적으로 필요한 것은 아니므로, 도시되어 있는 실시예에 포함되어 있지 않다. 또한, 촉매가 사용되지 않으면, 측면 파이프 (13)가 불필요하다. 제3도에 도시되어 있는 장치를 작동하는 방법은 제2도에 도시되어 있는 바와 실질적으로 유사하다.
가스 입구 (8)로부터의 불활성 가스 스트림은 액체 반응물 입구 (10)와 측면 반응물 입구 (12)를 통하여 역류하면서 들어가는 액체 스트림에 대하여 같은 방향으로 흐른다. 액체 반응물 입구 (10)로부터의 과다 페놀과 측면 반응물 입구 (12)로부터의 아세톤 사이의 반응은 트레이 (2) 상의 액체-고체 현탁액에서 일어난다. 본 발명에 따라 상술한 다단계 반응성 스트리핑 방법 및 장치는 다음과 같은 잇점이 있다:
불활성 가스의 교반으로 인하여, 미립자 촉매는 반응기 컬럼에서 반응 액체에 현탁되어, 촉매 표면 쪽으로 반응물이 확산하는데 대한 저항이 감소되고 반응율이 크게 증가된다.
불활성 가스가 반응 액체로부터 물을 제거하며, 결과적으로 촉매가 높은 활성을 유지하며 반응율이 더욱 증가된다. 반면에, 종래의 시스템에 있어서, 물이 촉매의 활성을 감소시킨다.
이온-교환 촉매 반응에 의한 BPA 합성 방법에서 다수의 아세톤 주입구를 이용함으로써, 각각의 트레이에서 상대적으로 높은 페놀 농도가 유지되어, 전체적으로 낮은 페놀/아세톤 주입 몰비에서 고순도 및 초고순도의 BPA가 제조될 수 있다.
불활성 가스의 교반 효과와 열 전달 효과에 의해, 흡열 반응에 의해 발생되는 컬럼의 축과 직경 방향의 온도차가 감소될 수 있으므로 국부적인 과열을 피할 수 있고 최적의 반응 조건이 용이하게 유지될 수 있다.
반응기 컬럼의 각 트레이에는 수지를 트레이에 부가하거나 이로부터 제거하기 위한 측면 파이프가 선택적으로 구비될 수 있다. 따라서, 촉매는 트레이에 따라 변화될 수 있으므로, 여분의 컬럼을 구비하는 것이 불필요하다. 또한, 하나의 트레이 상에 있는 촉매가 변화될 때라도, 컬럼을 연속적으로 작동시키는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, BPA 농도가 높은 축합 반응 액체가 얻어진다.
상기 액체가 결정화기에 직접적으로 이송되어, 모액(mother liquor)에 있는 1:l 몰비의 페놀/BPA 부가 생성물 결정 슬러리가 생성된다. 따라서, 결정화 이전에, 축합기(concentrator)에 있는 아세톤, 물 및 일부의 페놀이 이를 제거하기 의한 조작에 의하여 BPA 제조 공정에서 제거될 수 있다. 이렇게 제거하면, 비스페놀-A 생성물의 질이 실질적으로 증가하게 된다.
페놀/아세톤 주입 몰비를 전체적으로 낮게 하면, 비반응 페놀 재순환 스트림의 부피가 감소되며, 따라서 축합 반응 후의 공정에 대한 부하가 줄어든다.
액체 끓는 점과 촉매 활성 온도를 적절하게 조합해야 하는 필요성 때문에 증류 반응기 컬럼을 효과적으로 사용하는데 한계가 있다. 본 발명에 따르면, 휘발성이 보다 큰 성분이 불활성 가스에 의하여 반응 액체로부터 제거되기 때문에, 반응 및 분리 공정을 위한 온도 조절이 불필요하다.
본 발명의 방법에 따르면, 1회 운전시 평균적으로 축합 반응 액체의 BPA 농도가 30중량% 이상, 아세톤의 전환율이 약 96% 이상, BPA의 선택도가 약 95% 이상에 이를 수 있다.
다음 특정 실시예는 본 발명의 반응성 스트리핑 방법 및 장치를 설명하기 위한 것이다.
[실시예]
다단의 현탁 반응성 스트리핑 장치의 반응기 컬럼은 유리관으로 만들어지고, 내부 직경이 약 150mm이고, 또한 층 높이가 약 2900mm이다.
메쉬 60의 체 스크린이 놓여 있는 13개의 트레이가 장착된다. 합금 스틸 3161로 만들어지고, 외부 직경이 약 14mm이고, 두께가 약 2mm인 강수관을 사용하였다. 반응기 컬럼에서 사용되는 촉매는 메르캅토에틸아민으로 부분적으로 중화된 미세 다공성 설폰화 폴리스티렌 디비닐벤젠 공중합체 이온 교환 수지이다. 각 트레이 상에 적재되는 촉매는 건조 중량으로 약 180g이다. 컬럼에서 빠져 나오는 질소 스트림에 비말 동반되는 물을 제거하기 위하여, 분자체 건조기가 반응기 컬럼 외부에 연결되어 있다.
정류 상태(static state)하에서 공정 조건은 다음과 같다:
반응 온도 80 ℃
페놀/아세톤 공급 몰비 7:1
잔류 시간(건조 촉매 중량을 기준으로) 0.38시간
아세톤의 유속 0.49kg/h
페놀의 유속 5.604kg/h
제1/제2/제3 아세톤 주입 비율 40/40/30%
질소의 유속 2.9m3/h
반응기 바닥으로부터의 유출물을 수집하여 분석하였다. 조성물용 반응기 컬럼으로부터의 유출물을 분석하는데 고압 액체 크로마토그래피와 칼 피셔(Karl-Fisher) 물 분석기를 사용하였다. 정류 상태의 공정 조건하에서 12 시간 동안 반응기 컬럼을 조작한 후 얻어진 축합 반응 혼합물의 조성은 표 1에 도시되어 있다.
[표 1]
[비교예]
제2도의 분자체 건조기 (211)를 제거하는 것을 제외하고는, 본 발명의 상기 실시예에서 기술된 바와 같은 반응기 및 동일한 공정 조건을 이용하였다. 작동이 정류 상태에 도달된 후, 반응기 컬럼의 바닥으로부터 방출된 축합 반응 혼합물의 조성을 분석하였다. 축합 반응 혼합물의 조성은 표 2에 도시되어 있다.
[표]
[산업상 이용 가능성]
이상 기술된 바와 같은 비스페놀-A의 제조 뿐만 아니라, 반응과 분리를 위한 온도 조건과 관계 없이, 적어도 하나의 끓는점이 낮은 반응 생성물, 바람직하기로는 적어도 하나의 반응 생성물을 꿇는점이 더 높은 반응 혼합물로부터 분리할 필요가 있는 여러가지 화학 반응을 수행하기 위하여 본 발명이 이용될 수 있다는 것은 반응 엔지니어링, 화학 공정 및 관련 분야에 있는 당업자들에게 명백할 것이다. 화학 반응의 예로서, 전술한 아미노화, 비누화, 수소화, 에테르화, 에스테르화, 알킬화 등이 있다.
또한, 본 발명은 고순도 및 초고순도의 비스페놀-A의 제조를 의한 특히 바람직한 실시예에 따른 설명과 예시를 위하여 본 발명이 기재되어 있다. 첨부된 청구범위에서 일반적으로 한정된 본 발명의 사상과 범위 내에서 일반적인 반응성 스트리핑 방법 및 장치와 관련한 많은 번영과 수정이 이루어질 수 있음은 당업자들에게 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 내부에 다수의 다공 트레이가 구비되어 있는 반응기 컬럼에 있는 적어도 하나의 반응 생성물로부터 반응물을 분리해내면서 화학 반응을 연속적으로 수행하기 위한 반응성 스트리핑 방법에 있어서,
    (a) (i ) 내부에 장착되어 있는 다수의 다공 트레이,
    (ii) 각각의 트레이 상에 위치하는 제1 스크린,
    (ⅲ) 상기 트레이를 상호 연결하는 다수의 강수관을 구비하고 있으며, 여기에서 각각의 강수관은 그 상단부에 연결되어 있는 제2 스크린을 갖고 있으며, 제2 스크린, 각각의 상기 강수관의 일부분, 반응기 컬럼의 측멱의 일부분 및 그 상부에 제1 스크린을 갖는 다공 트레이 층의 하나가 조합하여 선택적으로 촉매가 함유되어 있는 챔버를 한정하는 반응기 컬럼에서, 액체 반응물이 동시에 하부 쪽으로 흐르게 하여, 적어도 하나의 끓는 점이 낮은 반응 생성물을 포함하는 액체 반응 혼합물을 형성하는 단계,
    (b) 챔버의 함유물을 교반하여 액체 반응 혼합물에 현탁액을 형성시키기 위하여, 불활성 가스 스트림이 트레이와 챔버를 통하여 상부 쪽으로 동시에 흐르게 하는 단계,
    (c) 질소 스트림에 의하여 상기 반응기 컬럼의 상부로부터 적어도 끓는점이 낮은 반응 생성물을 회수하는 단계, 및
    (d) 상기 반응기 컬럼의 하부로부터 반응 혼합물의 나머지를 방출하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 챔버 내에는 고체 미립자 촉매가 존재하는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 챔버 네에는 액체 촉매가 존재하는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 챔버 내에 촉매가 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 질소 스트림의 상승 속도는 약 0.006 내지 약 0.075m/s인 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 방법.
  6. 제1항에 있어서, 액체 반응물은 수개의 입구를 통하여 반응기 컬럼 내로 유입되는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 방법.
  7. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 반응물이 최하부 트레이 위쪽으로 높이별로 컬럼에 구비되어 있는 수개의 입구를 통하여 상기 반응기 컬럼 내로 유입되는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 질소 스트림으로부터 비말 동반된 물질이 제거된 다음, 상기 불활성 가스 스트림이 상기 반응기 컬럼의 바닥으로 재순환되는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 방법.
  9. 반응 혼합물로부터 적어도 하나의 끓는점이 낮은 반응 생성물을 분리해내면서, 화학 반응을 연속적으로 수행하기 의한 반응성 스트리핑 장치에 있어서,
    (a) 하부와 상단부를 갖는 상부로 되어 있는 반응기 컬럼,
    (b) 상기 반응기 컬럼에 구비되어 있으며, 그 기공도가 약 5 내지 약 50%인 다수의 다공 트레이,
    (c) 각 트레이 상에 위치한 제1 스크린,
    (d) 상기 트레이를 상호 연결하는 다수의 강수관, 여기서 각각의 강수관은 그 상단부에 연결되어 있는 제2 스크린을 갖고 있으며, 상기 트레이 위로 트레이와 연결되어 있는 각 강수관의 길이가 인접한 두개의 트레이 사이 높이의 약 1/2 내지 3/4이며, 제2 스크린과 상기 각각의 강수관의 일부분, 반응기 컬럼의 측벽의 일부분과 상부에 제1 스크린을 갖는 다공 트레이 중의 하나가 조합하여 선택적으로 촉매가 함유되는 챔버를 한정하며,
    (e) 액체 및/또는 증기 반응물의 도입을 위하여, 상기 최하부 트레이 위에 있는 상기 반응기 컬럼의 상부에서 측멱을 따라 구비되어 있는 다수의 입구,
    (f) 질소 스트림을 도입하고 반응 혼합물을 방출하기 의하여, 반응기 컬럼의 하부에 각각 구비되어 었는 입구와 출구, 및
    (g) 상기 반응 혼합물로부터 적어도 하나의 끓는점어 낮은 반응 생성물과 함께 질소 스트림을 회수하기 의하여, 상기 반응기 컬럼의 상단부에 구비된 출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 컬럼 트레이가 체 트레이 또는 플로트 밸브 트레이인 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 트레이 상에 놓어 있는 스크린의 메쉬는 촉매 미립자의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 반응기 컬럼에 구비되어 있는 각 트레이에 적재되어 있는 촉매의 부피는 상기 촉매와 반응 액체를 포함하는 전체 반응 혼합물의 층 부피에 대하여 약 3% 내지 약 30%의 범위인 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 기공도는 약 10% 내지 약 30%인 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 트레이 상에 놓여 있는 스크린은 상기 강수관의 상단부에 연결되어 있는 스크린과 유사한 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 장치.
  15. 촉매의 존재하에 과잉 페놀과 아세톤을 반응시킴으로써 고농도의 비스페놀-A를 갖는 반응 혼합물을 제조하기 위한 반응성 스트리핑 방법에 있어서, 약 60℃내지 약 130 ℃의 온도 범위, 미립자 고체 형태의 개질 이온 교환 수지 촉매의 존재하에,
    (i ) 내부에 장착된 다수의 다공 트레이,
    (ii) 각각의 트레이 상에 의치하는 제1 스크린,
    (ⅲ) 상기 트레이를 서로 연결하는 다수의 강수관, 여기서 각각의 강수관은 그 상단부에 연결되어 있으며, 제2 스크린과 상기 각각의 강수관의 일부분, 반응기 컬럼의 측벽의 일부분과 상부에 제l 스크린을 갖는 다공 트레이 증의 하나가 조합하여 촉매 챔버를 한정하며,
    (ⅳ) 촉매 챔버내에 함유되어 있는 고체 미립자 촉매를 포함하는 실질적으로 수직인 다단계 현탁 반응성 스트리핑 장치에서, 아세톤과 이에 대해 약 4내지 12배 몰비로 과잉인 페놀을 반응시키는데, 상기 반응이 아세톤과의 축합 반응에 필요한 모든 페놀이 최상부 트레이 상부로부터 반응기 컬럼에 충전되고, 필요한 전량의 아세톤이 최상층 트레이에 인접한 트레이 및 몇몇의 하층 트레이 또는 모든 하층 트레이에 각각 충전되고, 불활성 가스 스트림이 촉매 챔버를 통하여 위쪽으로 통과함으로써 고체-액체 현탁액을 형성하고 반응 혼합물로부더 물을 제거하면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 반응성 스트리핑 방법.
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