KR101657727B1 - Ｂｐａ 폐 스트림으로부터의 페놀의 회수 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 리보일러/증류 열 부하와 분해 열 부하를 분리시켜 개별적인 열 공급원이 사용되도록 하는 방식으로, 증류 컬럼 및 분해 반응기를 재배열함으로써 비스페놀-A 잔류 스트림으로부터 페놀을 회수하는 개선된 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 비스페놀-A 폐 스트림으로부터의 페놀의 회수 방법, 특히 각각 공정 단계의 부하 사이클(duty cycle)을 충족시키는 최소량의 스팀을 사용함으로써 페놀 회수의 가격 효율성이 증가된 방법에 관한 것이다.
비스페놀-A(4,4'-다이하이드록시-2,2-다이페닐프로판 또는 BPA)는 산성 촉매 또는 양이온 교환 수지의 존재하에서 과잉의 페놀과 아세톤을 축합시킴으로써 생산된다. 조질의 생성물은, 원하는 비스페놀-A 및 미반응된 페놀 이외에, 비스페놀-A 이성체, 트리스페놀 및 기타 고분자량 물질과 같은 원치않는 부산물을 포함한다. 비스페놀-A는 일반적으로 단일의 또는 일련의 결정화 단계들에 의해 조질의 생성물으로부터 분리되는데, 그 과정에서 원치않는 부산물이 풍부한 모액 스트림이 남게 되며, 상기 공정으로부터 원치않는 부산물을 퍼징하기 위하여 상기 스트림의 일부가 제거된다. 다르게는, 비스페놀-A는 단일 또는 일련의 증류 단계들에 의해 조질의 생성물로부터 분리될 수도 있는데, 이것 역시 원치않는 부산물이 풍부한 스트림을 생성하는데, 이중 일부는 제거된다. 상기 제거된 스트림은 원치않는 부산물뿐만 아니라 미반응된 페놀과 비스페놀-A를 포함할 수도 있다. 페놀은 통상적으로, 상기 제거된 스트림을 증류하여, 보통은 진공 증류하여 회수된다.
BPA 공정으로의 재순환의 경우 페놀의 회수를 증가시키기 위해서, 대부분이 상기 구조상에 페놀 잔기를 함유하는 원치않은 부산물을 접촉분해시키는 것이 공지되어 있다. 전형적으로, 상기 분해(cracking) 단계의 생성물을 증류 단계로 재순환시키는데, 여기서 분해 공정으로부터의 열이 증류 단계에 의해 요구되는 공급 열을 제공하는 것을 보조하고, 분해 단계에서 배출된 페놀은 회수된다. 분해 단계의 생성물은 전형적으로 페놀, 또는 페놀과 아이소프로페닐 페놀(IPP)의 혼합물이다. 이러한 방법에서, 시스템은 페놀 회수를 위해 요구되는 증류 컬럼 리보일러 열 부하(heat duty) 및 분해 열 부하 둘다를 공급하는 분해 열 공급원을 사용한다. 미국특허 제 6,459,004 호(오노(Ono) 등)은 이러한 시스템을 개시하고 있다(제2컬럼, 제31행 내지 제36행 참조).
그러나, 증류 단계는 분해 반응과 같은 높은 온도를 요구하지 않지만, 분해 단계의 생성물을 회수하기 위해서 요구되는 리보일러 열 부하는 실질적으로 분해를 위해 요구되는 열 부하보다 실질적으로 더 높다. 그 결과 보다 양질(보다 높은 온도)가 요구되고, 따라서, 요구되는 것보다 더 과량의 열 부하를 공급하기 위해서 더 고가의 열 공급원이 사용되는데, 이는 경제적으로 효과적이지 않다.
하나의 실시양태에서, 본 발명은, BPA 폐 스트림으로부터의 폐놀의 회수 방법에 관한 것으로서,
상기 방법은
(a) 페놀 잔기-함유 방향족 화합물을 포함하는 BPA 폐 스트림을 증류 컬럼에 공급하는 단계;
(b) 상기 증류 컬럼에서 상기 폐 스트림을 증류하여 페놀-함유 증류 생성물 스트림 및 컬럼 저부 스트림을 형성하는 단계;
(c) 상기 컬럼 저부 스트림의 주요부(major portion)를 저온 유틸리티(utility)에 공급하고, 상기 주요부를 제 1 온도로 가열하여 가열된 주요부를 상기 증류 컬럼으로 재순환시키는 단계;
(d) 상기 컬럼 저부 스트림의 소량부(minor portion)를 고온 유틸리티에 공급하고 상기 소량부를 상기 제 1 온도보다 높은 분해 온도로 가열하는 단계;
(e) 가열된 소량부를 접촉분해 용기에 공급하는 단계; 및
(f) 상기 가열된 소량부를 분해 및 플래쉬(flash)하여 페놀-풍부 유출 스트림 및 페놀-희박 잔류 스트림을 형성하는 단계
를 포함한다.
상기 방법은, 상기 페놀-희박 잔류 스트림의 일부를 상기 고온 유틸리티로 재순환시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
유리하게, 가열된 컬럼 저부 스트림의 주요부의 제 1 온도 및 유동은, 증류 컬럼 열 부하에 요구되는 열을 제공하도록 제어된다.
편의상, 상기 페놀-희박 잔류 스트림의 일부가, 상기 고온 유틸리티의 상류에서 상기 컬럼 저부의 소량부를 예열하기 위해 사용되는 열-교환기에 공급된다.
상기 방법은, 상기 접촉분해 용기에 장착된 정류 유닛에서 상기 페놀-풍부 유출 스트림을 환류시키고, 상기 페놀-풍부 유출 스트림이 상기 증류 컬럼으로 재순환될 수 있는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
이러한 실시양태에서, 환류 스트림을 상기 BPA 폐 스트림으로부터 취하거나 상기 페놀 유출 스트림으로부터 취하거나, 상기 증류 컬럼의 측부 스트림으로부터 취한다.
일부 상황에서, 환류된 페놀-풍부 유출 스트림은 응축되어 회수되는 것이 유리하다.
편의상, 상기 접촉분해 용기는 상기 증류 컬럼과 동일한 쉘 내에서 증류 컬럼 밑에 장착될 수 있고, 상기 증류 컬럼 및 상기 접촉분해 용기는 트랩-아웃 트레이(trap-out tray)에 의해 분리되어 있고, 상기 컬럼 저부 스트림의 소량부가, 단계 (d) 이전에, 트랩에서 넘쳐서 상기 접촉분해 용기로 떨어진다.
전형적으로, 상기 BPA 폐 스트림은 BPA 이성체, 미반응된 페놀, 트리스페놀, 하이드록시페닐 크로만, 아이소프로페닐 페놀 이량체 및 인단을 포함한다.
다른 실시양태에서, 본 발명은 비스페놀-A(BPA)의 제조방법에 관한 것으로, 상기 방법은,
(a) BPA 이성체, 미반응된 페놀, 트리스페놀, 하이드록시페닐 크로만, 아이소프로페닐 페놀 이량체 및 인단을 포함하는 유출 스트림을 생성하는 조건하에서 촉매의 존재하에서, 아세톤을 과잉 몰량의 페놀과 축합시키는 단계;
(b) 상기 유출 스트림으로부터 BPA 및 미반응된 페놀을 회수하여, BPA 이성체, 미회수된 페놀, 트리스페놀, 하이드록시페닐 크로만, 아이소프로페닐 페놀 이량체, 인단 및 기타 중질 방향족 화합물을 포함하는 BPA 폐 스트림을 잔류시키는 단계;
(c) 상기 BPA 폐 스트림을 증류 컬럼에 공급하는 단계;
(d) 상기 증류 컬럼에서 상기 폐 스트림을 증류하여 페놀-함유 증류 유출 스트림 및 중질 컬럼 저부 스트림을 형성하는 단계;
(e) 상기 컬럼 저부 스트림의 주요부를 저온 유틸리티에 공급하고, 상기 주요부를 제 1 온도로 가열하여 가열된 주요부를 상기 증류 컬럼으로 재순환시키는 단계;
(f) 상기 컬럼 저부 스트림의 소량부를 고온 유틸리티에 공급하고, 상기 소량부를 상기 제 1 온도보다 높은 분해 온도로 가열하는 단계;
(g) 가열된 소량부를 접촉분해 용기에 공급하는 단계; 및
(h) 상기 가열된 소량부를 분해하여 페놀-풍부 유출 스트림 및 페놀-희박 잔류 스트림을 형성하는 단계
를 포함한다.
상기 방법은 상기 페놀-희박 잔류 스트림의 적어도 일부를 상기 고온 유틸리티로 재순환시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
유리하게, 상기 방법의 이러한 실시양태에서, 가열된 컬럼 저부 스트림의 주요부의 제 1 온도 및 유동이, 증류 컬럼 열 부하에 요구되는 열을 제공하도록 제어된다.
편의상, 상기 방법의 이러한 실시양태에서, 상기 페놀-희박 잔류 스트림의 일부는, 상기 고온 유틸리티의 상류에서 상기 컬럼 저부의 소량부를 예열하기 위해 사용되는 열-교환기에 공급된다.
상기 방법은 페놀-풍부 유출 스트림이 상기 증류 컬럼으로 재순환되는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다르게는, 상기 방법은, 상기 접촉분해 용기 상에 장착된 정류 유닛에서 상기 페놀-풍부 유출 스트림을 환류시키되, 환류 스트림을 상기 BPA 폐 스트림으로부터 취하거나, 상기 페놀 유출 스트림으로부터 취하거나, 또는 상기 증류 컬럼으로부터 취하는, 단계를 추가로 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 환류된 상기 페놀-풍부 유출 스트림은 응축되어 회수된다.
편의상, 상기 접촉분해 용기는 상기 증류 컬럼과 동일한 쉘 내에서 증류 컬럼 밑에 장착될 수 있고, 상기 증류 컬럼 및 상기 접촉분해 용기가 트랩-아웃 트레이에 의해 분리되어 있고, 상기 컬럼 저부 스트림의 소량부가, 단계 (f) 이전에, 트랩에서 넘쳐서 상기 접촉분해 용기로 떨어진다.
도 1은 통상적인 종래의 분해 및 증류 방법을 도시한다.
도 2는 컬럼 증류 및 분해를 위한 열 부하가 분리되어 있는, 본 발명의 개선된 방법의 제 1 실시양태를 도시한다.
도 3은 도 2의 방법의 변형인, 본 발명의 개선된 방법의 제 2 실시양태를 도시한다.
도 4는 도 3의 방법의 변형을 도시한다.
도 5는 증류 컬럼 및 분해 반응기가 단일 쉘 내에 조합되어 있는 본 발명의 추가의 실시양태를 도시한다.
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도 4는 도 3의 방법의 변형을 도시한다.
도 5는 증류 컬럼 및 분해 반응기가 단일 쉘 내에 조합되어 있는 본 발명의 추가의 실시양태를 도시한다.
비스페놀-A(BPA) 합성 방법은 초기에 산 촉매의 존재하에 아세톤을 화학량적으로 과잉인 페놀과 반응시키는 것을 포함한다. 페놀/아세톤의 몰 비는 대개 3 내지 30의 범위 내에 있으며, 전형적으로는 5 내지 20이다. 그 반응은 대개 50℃ 내지 100℃의 온도에서 대개 대기압 내지 600kPa의 압력 하에서 수행된다.
촉매로서는, 대개 강 무기산 또는 술폰산 타입 수지와 같은 강산 양이온 교환 수지(황-함유 아민 화합물로 부분적으로 중화된 것)이 사용된다. 황-함유 아민 화합물로서는, 예를 들어 2-(4-피리딜)에탄에티올, 2-머캅토에틸아민, 3-머캅토프로필아민, N,N-다이메틸-3-머캅토프로필아민, N,N-다이-n-부틸-4-머캅토부틸아민, 및 2,2-다이메틸티아졸이딘과 같은 비스페놀-A의 합성을 위해 사용되는 일반적인 촉진제들이 사용될 수 있다. 이러한 촉진제는, 상기 산 이온 교환자 내의 산 기(술폰 기)에 기초하여 대개 2 내지 30몰%의 양으로 사용되며, 예컨대 5 내지 20 몰%의 양으로 사용될 수 있다.
페놀과 아세톤의 축합 반응은 전형적으로는 고정층 연속 유동 시스템(a fixed bed continuous flow system) 또는 현탁층 배치 시스템(a suspended bed batch system)으로 수행된다. 상기 고정층 유동 시스템의 경우에, 반응기에 공급되는 원료 물질 혼합물의 액상 공간 속도는 대개 0.2 내지 50hr-1이다. 현탁층 배치 시스템의 경우에는, 사용되는 강산 이온 교환수지의 양은, 반응 온도와 압력에 따라 가변적이기는 하지만, 대개 상기 원료 물질들의 혼합물에 근거하여 20 내지 100 중량% 정도이다. 반응 시간은 대개 0.5 내지 5시간 정도이다.
원하는 비스페놀-A 외에도, 상기 축합 반응으로부터의 유출물은 반응-발생된 물, 미반응된 아세톤, 미반응된 페놀, 및 여러 가지의 원치않는 페놀 잔기-함유 부산물(예컨대, 비스페놀-A 이성체(예를 들어, 2-(4-하이드록시페닐)-2-(2-하이드록시페닐)프로판 또는 o,p- BPA), 트리스페놀(하기 화학식 I 참조), 이소프로페닐 페놀(IPP) 이량체(하기 화학식 IIa, IIb, IIc 참조) 및 하이드록시페닐 크로만(하기 IIIa 및 IIIb 참조), 치환된 크산텐 및 분자 골격에 3개 이상의 페닐 고리를 갖는 보다 고도로 축합된 화합물과 같은 것들)을 포함한다. IPP 이량체, 하이드록실페닐 크로만, 인단, 크산텐 및 보다 고축합된 화합물은 모두 "BPA 중량체들(BPA Heavies)"라 칭한다:
물, 페놀 및 아세톤 뿐만 아니라 이러한 부산물은, 중합체 생산을 위한 BPA의 적합성을 손상시키며, 상기 축합 유출물로부터 분리되어야 한다. 특히 폴리카보네이트의 생산의 경우, 원료 물질 BPA의 순도에 대한 요구가 높다.
BPA 정제는 예컨대 현탁 결정화, 용융 결정화, 증류 및/또는 탈착과 같은 적합한 정제 공정들의 다단계 종속식(multi-stage cascade)으로 수행된다. BPA 생산물을 분리한 후, 이들 공정은 BPA, 물, 미반응된 페놀 및 가능한 미반응된 아세톤을 함유하는 모액을 남기는데, 여기에는 전술한 페놀-잔기 함유 방향족 부산물이 풍부하다. 전형적으로, 이 모액 스트림은 축합 반응으로 재순환된다. 상기 산성 이온 교환자의 촉매 활성도를 유지하기 위해, 형성된 물 전부 또는 일부는, 여전히 존재하는 임의의 미반응된 아세톤과 함께, 증류에 의해 사전에 제거된다. 그렇게 얻은 탈수된 모액에 부가 페놀과 아세톤이 보충되고 상기 축합 유닛 안으로 피드백 된다.
이와 같은 재순환 절차는, 이 BPA 제조의 부산물들이 순환 스트림에서 농축되고 최종 BPA 제품의 순도에 악영향을 줄 수 있고 상기 촉매 시스템의 비활성화를 초래할 수도 있다는 단점들을 갖는다. 그 순환 스트림에서 부산물들의 지나친 농축을 피하기 위해서는, 모액 혼합물의 일부는 반드시 그 시스템으로부터 방출되어야만 한다. 종종 반응의 물, 미반응된 아세톤 및 미반응된 페놀 일부를 제거하기 위한 증류 이후에, 전형적으로 상기 모액의 일부를 상기 순환 스트림으로부터 제거함으로써 방출시킨다. 이때 상기 모액의 구성, 및 이로 인한 상기 방출물의 조성은 전형적으로 60 내지 90중량%의 페놀, 6 내지 18중량%의 BPA 및 3 내지 15 중량%의 BPA 이성체와 중질 부산물을 포함한다. 이 방출 스트림은 상당량의 페놀과 기타 다른 유용한 생성물을 함유하기 때문에, 그 방출물은 추가 공정을 거치게 되는 가치 있는 공정 스트림이다.
방출 스트림의 추가 공정은, 보통은 진공 증류에 의해, 페놀을 증류하여 그 잔류 함량이 20중량% 이하, 예컨대 10중량% 이하, 특히 5중량% 이하, 심지어 1중량% 이하로 만드는 것을 포함할 수 있는데, 10중량% 미만의 페놀, 15 내지 85 중량%의 BPA, 15 내지 85 중량%의 부산물을 포함하는 중질 잔류 스트림을 남기며, 그 잔류 스트림은 그 공정으로부터 반드시 제거되어야 한다.
유리하게, 개선된 회수를 위해 상기 방출 스트림의 추가의 공정, 예를 들어 비스페놀-A 이성체, 트리스페놀 및 방출 스트림내 다른 고분자량 성분들을 열 또는 접촉분해에 적용하여 페놀 및 아이소프로페닐페놀(IPP)을 발생시키는 것과 같은 공정이 수행된다. 분해 단계는 증류에 의한 페놀 회수 이후에 또는 이와 동시에 수행될 수 있다. 적합한 분해 공정은, 본원에서 그 전체를 참고로 인용하는 국제특허 공개공보 제 2007/044139 호에 기술되어 있다.
분해 단계의 생성물은 페놀 회수 증류 단계로 재순환될 수 있고, 여기서 분해 단계로부터의 열은 증류 단계에 의해 요구되는 공급 열을 제공하는 것을 보조하고, 분해 단계에서 발생된 페놀은 회수된다. 전형적으로 분해 가열기는 또한 증류 컬럼에 의해 요구되는 공급 열을 제공하는 역할도 한다. 그러나, 증류 단계는 분해 반응만큼 고온을 요구하지 않지만, 분해 단계의 생성물을 회수하기 위해 요구되는 공급 열은 분해를 위해 요구되는 공급 열보다 실질적으로 높다. 그 결과, 보다 양질(보다 높은 온도)이 요구되고, 따라서, 요구되는 것보다 다량의 열 부하를 공급하기 위해서 보다 높은 비용의 열 공급원이 사용되고, 이는 경제적으로 효과적이지 않다.
도 1은 통상적인 종래의 분해 및 증류 방법을 도시하되, 여기서 BPA 폐 스트림(200)은 페놀 회수 증류 컬럼(100)을 향하고, 상기 페놀 회수 증류 컬럼(100)은 페놀-함유 생성물 스트림(210)을 회수한 후, 그다음 BPA 축합 반응기(도시하지 않음)으로 재순환시키는 작용을 한다. 상기 증류 컬럼(100)으로부터의 저부 스트림(240)은 펌프(P)를 통과하고, 이로부터 스트림(240)은 가열기/리보일러(110)로 수송되어, 여기서 고온 유틸리티, 예를 들어 고온 스팀에 의해 분해 온도까지 가열된다. 소량의 저부 스트림(230)은 다른 용도 및/또는 폐기를 위해 공정 밖으로 수송된다. 가열된 스트림(240)을 분해 반응기(120)로 수송하고, 여기서 이는 분해되어 페놀을 생성하고, 그다음 다시 증류 컬럼(100)으로 수송된다. 이러한 통상적인 방법에서, 스트림(240)의 유동은, 가열기/리보일러(110)의 총 공급 열이 증류 컬럼(100)에 의해 요구되는 열 부하와 분해를 위해 요구되는 열 부하의 합과 동일하다.
본 발명의 개선된 방법에 따르면, 본 발명자들은 상기 방법 중에는 2개의 서로 상이한 열 하중(heat load), 즉 증류에 의해 페놀을 회수하는데 요구되는 열 부하 및 분해 반응을 촉진시키기 위해 요구되는 열 부하가 있다는 점을 인식하게 되었다. 두 개의 열 하중 중 큰 쪽, 즉 페놀을 회수하는데 요구되는 것은, 보다 저가의 열 공급원을 사용함으로써 충족시킬 수 있는데, 이는 페놀 증류 및 회수를 위해 요구되는 열은 저부 스트림의 분해를 위해 요구되는 것보다 상당히 낮기 때문이다. 따라서, 리보일러/증류 열 하중 및 분해 열 하중을 분리하여 개별적인 열 공급원을 사용하는 방식으로, 증류 컬럼 및 분해 반응기를 재배열함으로써 상당한 비용 절감을 실현시킬 수 있다.
도 2 내지 5는 분해 열 부하로부터 페놀 회수 열 부하(리보일러 부하)를 분리하는 다양한 방법을 도시하고 있으나, 이것이 본 발명을 수행하는 유일한 방법으로 해석되어서는 안된다.
도 2의 실시양태에서, 컬럼 저부 스트림(220)은 펌프(P)를 통해 증류 컬럼(100)으로부터 수집하되, 여기서 상기 스트림의 주요부(300)는 리보일러(130)를 통과하는데, 여기서 증류 컬럼을 위해 요구되는 열 부하를 제공하기에 충분하도록 저온 유틸리티에 의해 제 1 온도로 가열된다. 스트림(300)의 유동은, 리보일러(130)가 요구되는 리보일러 부하를 제공하도록, 조정된다. 컬럼 저부 스트림의 소량부(310)은 분해 공급 유출물 가열기(150)를 통과하되, 여기서 열은 최종 분해기 생성물의 분획인 스트림(340)으로부터 회수된다. 스트림(340)은 다른 용도 또는 폐기를 위해 배출되어 공정으로부터의 회수불가능한 불순물을 퍼징시킨다. 그다음, 스트림(310)은 분해 가열기(140), 접촉분해 플래쉬 용기(120) 및 재순환 펌프 PC를 포함하는 분해 루프에 공급된다. 스트림(310)을 분해 가열기(140)로 공급하고, 여기서 고온 유틸리티(즉, 고온 스팀)에 의해, 상기 제 1 온도보다 높은 분해 온도가 되도록 하고, 그다음 가열된 스트림(320)을 분해 플래쉬 용기(120)로 유동시키고, 여기서 분해되어 페놀-풍부 스트림(350)을 생성하고, 이는 증류 컬럼(100)으로 다시 유동된다. 분해 플래쉬 용기(120)의 온도 및 압력은, 분해된 증기 스트림(350)에서 매우 높은 페놀 순도를 유지하도록 조정된다. 상기 분해 플래쉬 용기로부터의 저부 스트림(330), 즉 페놀-희박 스트림은 분해 생성물 재순환 펌프(PCT)로 향하되, 그 이후에, 소량의 생성물 스트림 분획(340)은 대부분의 분해 재순환 스트림 분획(345)으로부터 분리한다. 생성물 스트림 분획(340)은 가열기(150)로 공급되어, 컬럼(100) 저부 분획(310)을 예열하는 반면, 재순환 스트림 분획(345)은 분해 리보일러(140)로 되돌아간다.
도 3은 도 2의 방법의 변형으로서, 여기서 작은 정류 유닛(125)이 분해 플래쉬 용기(120)에 부가되어 있다. 상기 정류 유닛(125)은, 컬럼 공급물 스트림(200)의 일부 또는 전부, 증류 컬럼(100)으로부터의 측부 드로우, 또는 페놀 재순환 스트림(210)으로부터의 스트림(355)에 의해 환류된다. 정류 섹션의 부가는, 보다 가혹한 조건, 예를 들어 고온 또는 저압에서의 분해 플래쉬 용기의 작용을 허용하면서, 증류 컬럼(100)으로 재순환되는 페놀-풍부 분해된 증기 스트림(350)에서의 높은 페놀 순도를 유지시킨다.
도 4는 도 3의 방법의 추가의 변형을 도시하되, 여기서 페놀-풍부 분해된 증기 스트림(350)은 거의 전체적으로 응축되고, 이들 중 대부분은 재순환 페놀 생성물로서 수집되는 반면, 소량(360)은 정류 섹션(125)을 환류시키는데 사용된다. 개선된 방법이 현존하는 설비에 부가되고 현존하는 페놀 회수 증류 컬럼(100)은 용량 측면에서 제한된다는 측면에서 이러한 배열을 유용하다.
도 5에서는, 페놀 회수 증류 컬럼(100') 및 분해 반응기(120')가 하나의 쉘(105)로 조합되며, 이들이 트랩-아웃 트레이(115)에 의해 분리되어 있다. 증류 컬럼(100')의 저부로부터 액체를 수집하고, 대부분의 스트림(220')을 펌프(P)에 의해 리보일러(130)로 수송하되, 여기서 이는 저온 유틸리티에 의해 가열되어 리보일러 부하를 제공한다. 증류 컬럼(100')의 저부로부터의 액체 중 소량은 트랩을 넘쳐서 분해 용기(120')로 떨어지고, 이로부터, 분해 재순환 펌프(PC)에 의해 고온 유틸리티에 의해 분해 온도까지 가열한 분해 리보일러(140)로 향한다. 그다음, 가열된 스트림(320)은 분해 용기(120')로 수송되어 분해되고, 분해 단계로부터 유발되는 페놀-풍부 증기는 증류 컬럼(100')을 향해 위로 유동된다. 전술한 실시양태와 유사하게, 최종 분해기 유출물의 소량 스트림(340)은 다른 용도 또는 폐기를 위해 수송된다. 스트림(340)은 증류 컬럼(100')으로의 공급 스트림(200)을 가열하기 위해서도 사용될 수 있다.
본 발명은 구체적인 실시양태를 참고로 하여 기술하고 설명하고 있지만, 당업계의 숙련자들이라면 본원에서 필수적으로 설명하고 있지는 않은 변형물에도 적합함을 알 것이다. 이러한 이유로 인하여, 본 발명의 진정한 범주를 결정하기 위해서는 첨부된 청구의 범위만을 단독으로 고려해야만 한다.
Claims (23)
- (a) 페놀 잔기-함유 방향족 화합물을 포함하는 비스페놀-A(이하, "BPA"라고 함) 폐 스트림을 증류 컬럼에 공급하는 단계;
(b) 상기 증류 컬럼에서 상기 폐 스트림을 증류하여 페놀-함유 증류 생성물 스트림 및 컬럼 저부 스트림을 형성하는 단계;
(c) 상기 컬럼 저부 스트림의 제 1 부분을 저온 유틸리티(utility)에 공급하고, 상기 제 1 부분을 제 1 온도로 가열하여 가열된 제 1 부분을 상기 증류 컬럼으로 재순환시키는 단계;
(d) 상기 컬럼 저부 스트림의 제 2 부분을 고온 유틸리티에 공급하고 상기 제 2 부분을 상기 제 1 온도보다 높은 분해(cracking) 온도로 가열하는 단계;
(e) 가열된 제 2 부분을 접촉분해 용기에 공급하는 단계; 및
(f) 상기 가열된 제 2 부분을 분해 및 플래쉬하여 페놀-풍부 유출 스트림 및 페놀-희박 잔류 스트림을 형성하는 단계
를 포함하며, 이때 상기 제 1 부분의 양이 상기 제 2 부분의 양보다 많은,
BPA 폐 스트림으로부터의 폐놀 회수 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 페놀-희박 잔류 스트림의 적어도 일부를 상기 고온 유틸리티로 재순환시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
가열된 컬럼 저부 스트림의 제 1 부분의 제 1 온도 및 유동이, 증류 컬럼 열 부하(heat duty)에 요구되는 열을 제공하도록 제어되는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 페놀-희박 잔류 스트림의 일부가, 상기 고온 유틸리티의 상류에서 상기 컬럼 저부 스트림의 제 2 부분을 예열하기 위해 사용되는 열-교환기에 공급되는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 페놀-풍부 유출 스트림이 상기 증류 컬럼으로 재순환되는, 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉분해 용기에 장착된 정류 유닛에서 상기 페놀-풍부 유출 스트림을 환류시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 BPA 폐 스트림으로부터 환류 스트림을 취하는, 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 페놀-풍부 유출 스트림으로부터 환류 스트림을 취하는, 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 증류 컬럼의 측부 스트림으로부터 환류 스트림을 취하는, 방법. - 제 6 항에 있어서,
환류된 상기 페놀-풍부 유출 스트림이 응축되어 회수되는, 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉분해 용기가 상기 증류 컬럼과 동일한 쉘 내에서 증류 컬럼 밑에 장착되어 있고, 상기 증류 컬럼 및 상기 접촉분해 용기가 트랩-아웃 트레이(trap-out tray)에 의해 분리되어 있고, 상기 컬럼 저부 스트림의 제 2 부분이, 단계 (d) 이전에, 트랩에서 넘쳐서 상기 접촉분해 용기로 떨어지는, 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 BPA 폐 스트림이 BPA 이성체, 미반응된 페놀, 트리스페놀, 하이드록시페닐 크로만, 아이소프로페닐 페놀 이량체 및 인단을 포함하는, 방법. - (a) BPA 이성체, 미반응된 페놀, 트리스페놀, 하이드록시페닐 크로만, 아이소프로페닐 페놀 이량체 및 인단을 포함하는 유출 스트림을 생성하는 조건하에서 촉매의 존재하에서, 아세톤을 과잉 몰량의 페놀로 축합시키는 단계;
(b) 상기 유출 스트림으로부터 BPA 및 미반응된 페놀을 회수하여, BPA 이성체, 미회수된 페놀, 트리스페놀, 하이드록시페닐 크로만, 아이소프로페닐 페놀 이량체, 인단 및 기타 중질 방향족 화합물을 포함하는 BPA 폐 스트림을 잔류시키는 단계;
(c) 상기 BPA 폐 스트림을 증류 컬럼에 공급하는 단계;
(d) 상기 증류 컬럼에서 상기 폐 스트림을 증류하여 페놀-함유 유출 스트림 및 중질 컬럼 저부 스트림을 형성하는 단계;
(e) 상기 컬럼 저부 스트림의 제 1 부분을 저온 유틸리티에 공급하고, 상기 제 1 부분을 제 1 온도로 가열하여 가열된 제 1 부분을 상기 증류 컬럼으로 재순환시키는 단계;
(f) 상기 컬럼 저부 스트림의 제 2 부분을 고온 유틸리티에 공급하고, 상기 제 2 부분을 상기 제 1 온도보다 높은 분해 온도로 가열하는 단계;
(g) 가열된 제 2 부분을 접촉분해 용기에 공급하는 단계; 및
(h) 상기 제 2 부분을 분해하여 페놀-풍부 유출 스트림 및 페놀-희박 잔류 스트림을 형성하는 단계
를 포함하며, 이때 상기 제 1 부분의 양이 상기 제 2 부분의 양보다 많은,
비스페놀-A(BPA)의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 페놀-희박 잔류 스트림의 적어도 일부를 상기 고온 유틸리티로 재순환시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 13 항에 있어서,
가열된 컬럼 저부 스트림의 제 1 부분의 제 1 온도 및 유동이, 증류 컬럼 열 부하에 요구되는 열을 제공하도록 제어되는, 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 페놀-희박 잔류 스트림의 일부가, 상기 고온 유틸리티의 상류에서 상기 컬럼 저부 스트림의 제 2 부분을 예열하기 위해 사용되는 열-교환기에 공급되는, 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 페놀-풍부 유출 스트림이 상기 증류 컬럼으로 재순환되는, 방법. - 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉분해 용기 상에 장착된 정류 유닛에서 상기 페놀-풍부 유출 스트림을 환류시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 BPA 폐 스트림으로부터 환류 스트림을 취하는, 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 페놀-풍부 유출 스트림으로부터 환류 스트림을 취하는, 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 증류 컬럼의 측부 스트림으로부터 환류 스트림을 취하는, 방법. - 제 18 항에 있어서,
환류된 상기 페놀-풍부 유출 스트림이 응축되어 회수되는, 방법. - 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉분해 용기가 상기 증류 컬럼과 동일한 쉘 내에서 증류 컬럼 밑에 장착되어 있고, 상기 증류 컬럼 및 상기 접촉분해 용기가 트랩-아웃 트레이에 의해 분리되어 있고, 상기 컬럼 저부 스트림의 제 2 부분이, 단계 (f) 이전에, 트랩에서 넘쳐서 상기 접촉분해 용기로 떨어지는, 방법.
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