KR20000053661A - 하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 하이드록시아세톤을제거하는 방법 - Google Patents

Abstract

하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 하이드록시아세톤을 제거하는 통상적인 방법에서는, 비교적 높은 에너지 투입이 요구되고/되거나 페놀이 손실된다.

따라서, 본 발명은 하이드록시아세톤-함유 페놀을 염기로 처리함으로써, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드의 산-촉매 분리에서 형성된 하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 하이드록시아세톤을 제거하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법에서, 증류 단계 및 반응 단계는 증류탑의 상부에서 제거된(taken off) 증기상을 그 내부에서 이러한 상이 증기로서 염기와 반응하는 반응기로 도입되거나, 증류될 하이드록시아세톤-함유 페놀뿐 아니라 염기가 도입되는 증류탑에서 반응이 발생하도록 하는 방식으로 조합된다.

공지된 방법으로 수행된 방법에 비해 본 발명에 따른 방법의 장점은 하이드록시아세톤을 분리시키기 위해 요구되는 에너지 투입이 더 적다는 것이다. 게다가, 기타 방법에서 흔히 고려될 수 있는 페놀 손실을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 그 중에서 특히 호크 페놀 합성에서 생산된 조 페놀의 후처리에 사용된다.

Description

하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 하이드록시아세톤을 제거하는 방법{Process for removing hydroxyacetone from hydroxyacetone-containing phenol}

본 발명은 하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 하이드록시아세톤을 제거하는 방법에 관한 것이다.

혹크(Hock) 방법에 따라 쿠멘을 산화시킴으로써 수득되는 쿠멘 하이드로퍼옥사이드의 산 촉매 분리에서, 하이드록시아세톤이 원하지 않는 부산물로서 생성된다. 하이드록시아세톤의 농도는 쿠멘 하이드로퍼옥사이드의 비균질 분리에서는 약 400 내지 700ppm이고, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드의 균질 분리에서는 약 1000 내지 2000ppm이다. 하이드록시아세톤은 단순 증류에 의해서는 페놀로부터 분리시킬 수 없는데, 이는 두 화합물이 37℃ 만큼의 비점 차이를 가짐에도 불구하고, 극성 상호작용이 하이드록시아세톤과 페놀간에 발생하기 때문이다. 조 페놀의 후처리에서 보통 사용되는 조건하에서 하이드록시아세톤은 혹크 방법에 의한 페놀의 합성시 형성될 수 있는 것과 같은 이런저런 부산물, 예를 들어 α-메틸스티렌, 메시틸 옥사이드 또는 아세토페논과 반응하므로, 하이드록시아세톤은 페놀의 최종 정제 전에 분리되어야 한다.

EP 0 505 146에는 하이드록시아세톤을 포함하는 불순물을 수 추출 증류법(water extractive distillation)에 의해 페놀로부터 제거하는 방법에 대해 기술되어 있다.

US 4 251 325에는 분별 증류의 특정한 절차에 의해 페놀로부터 하이드록시아세톤을 제거함에 대해 기술되어 있다.

BP 883 746에는 염기를 하이드록시아세톤-오염된 액체 페놀상에 첨가하는 방법에 대해 기술되어 있다. 염기에 의해 결정화시키고, 하이드록시아세톤이 반응하여 단순 증류에 의해 페놀로부터 분리될 수 있을 만큼 충분한 비점 차이를 갖는 생성물을 형성하는 방법에 대해 기술되어 있다.

BP 920 905에는 하이드록시아세톤-함유 페놀을 정제하기 위해 우선 염기 및, 증류에 의한 후처리 후에, 염화철을 액체 페놀상에 첨가하는 방법에 대해 기술되어 있다.

US 2 971 893에는 염기성 과산화수소 용액을 액체 페놀 상에 첨가하고, 혼합물을 후속적으로 증류시킴으로써 페놀을 정제하는 방법에 대해 기술되어 있다.

US 4 298 765에는 염기를 액체 상에서 페놀에 첨가하여 정제하는 방법에 대해 교시되어 있다. 제2단계에서, 산을 이러한 혼합물에 첨가한 다음, 증기 증류를 수행한다. 기저상에 잔류하는 페놀을 진공 증류에 의해 추가로 정제하고, 고순도 페놀을 수득한다.

US 4 634 796에는 염기를 페놀에 첨가하여 정제하는 방법에 대해 기술되어 있다. 이러한 경우에, 혼합물을 증기 증류에 직접 도입시킨다. 우선 주로 페놀로 구성되어 있는 기저상을 산으로 처리하고, 혼합물을 추가의 증류에 도입하여 고순도 페놀을 분리시킨다.

염기 페놀 처리를 포함하는 상기 방법들 모두는 고순도 페놀을 생산하기 위해 매우 높은 에너지 투입이 요구되는데, 이는 처리될 페놀의 액체상내에서 염기와의 반응 후에 페놀을 항상 증류에 의해 분리시켜야 하기 때문이다.

US 5 414 154에는 산성 이온 교환기 및/또는 과도산(superacid) 촉매를 사용하여 페놀로부터 메틸벤조푸란을 분리시키기 위해 사용되는 방법에 대해 기술되어 있다. 이러한 방법에서, 추가의 페놀 분자를 도입시킴으로써 페놀메틸벤조푸란을 증류에 의해 쉽게 페놀로부터 분리시킬 수 있는 화합물로 전환시킨다. 또한, 유사하게 산 촉매 작용하에 하이드록시아세톤이 페놀과 반응하여 메틸벤조푸란을 형성하고, 이어서, 추가의 페놀 분자를 도입시킴으로써 이를 증류에 의해 쉽게 페놀로부터 분리시킬 수 있는 화합물로 전환시킬 수 있을 경우, 이러한 방법은 페놀로부터 하이드록시아세톤을 제거하기 위해 사용될 수 있다.

하지만, 이러한 방법에서, 반응 기작으로 인해, 불순물로서의 하이드록시아세톤 1mol당 페놀 2mol이 손실된다.

따라서, 본 발명의 기초가 되는 목적은 매우 적은 에너지 투입이 요구되고 동시에 페놀 손실을 최소화하는, 하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 하이드록시아세톤을 제거하는 간단한 방법을 제공하는 것이다.

도1은 예를 통하여, 이에 제한하지 않으면서, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 한 형태를 보여준다.

도2는 예를 통하여, 이에 제한하지 않으면서, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 또 다른 형태를 보여준다.

도3은 예를 통하여, 이에 제한하지 않으면서, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 또 다른 형태를 보여준다.

놀랍게도 증기상의 하이드록시아세톤-함유 페놀에 하나 이상의 염기를 첨가함으로써 하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 하이드록시아세톤을 제거함이 상당히 단순화되고, 요구되는 에너지 투입 및 페놀 손실이 현저히 감소함이 밝혀졌다.

따라서, 본 발명은 증기상의 하이드록시아세톤-함유 페놀을 하나 이상의 염기로 처리함을 포함하는 하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 하이드록시아세톤을 제거하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 방법을 사용하여, 놀랍게도 하이드록시아세톤을 하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 간단하게 제거할 수 있다. 공지된 방법에 비해 근본적인 장점은 증기상의 하이드록시아세톤-함유 페놀에 염기를 첨가함으로써 페놀의 열에너지를 사용하여 동시에 현저히 적은 에너지 투입 -열 손실을 보충하기 위해 공급될 필요가 있는 만큼만- 으로 증류를 수행할 수 있다. 공지된 방법에서는, 선행되는 증류 처리 단계로부터 상부 생성물로서 생성된 하이드록시아세톤-함유 페놀을 우선 응축시킨 다음, 염기와 혼합시키고, 1회 더 증류시킨다. 페놀의 응축 동안에 발생하는 응축열은 공지된 방법에서와 같이 본 발명의 방법에 따른 방법에서 사용하되, 본 발명에 따른 페놀은 응축되지 않는다, 즉 하이드록시아세톤을 제거하기 위한 반응탑 또는 증류탑을 떠난 후까지 1회만 응축된다는 차이점이 있다. 게다가, 본 발명에 따른 방법의 사용은 페놀이 하이드록시아세톤과의 반응으로 인해 손실되는 것을 방지한다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 수율 및 에너지 투입과 관련하여 상당히 경제적으로 페놀을 생산할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 방법은 실시예로서의 호크(Hock) 합성에 의해 제조되는 조 생성물의 정제를 참조하여 아래에 보다 상세히 기술된다.

공지된 방법에서 수행되는 이러한 합성에서, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드는 쿠멘 및 산소로부터 제조된다. 이러한 쿠멘-하이드로퍼옥사이드는 수행되는 분리 반응에서, 예를 들어 균질상으로 산 촉매에 의해 페놀 및 아세톤으로 분리된다. 전체 공정에서, 아세톤 및 페놀이 형성될 뿐 아니라, 분리 생성물 혼합물은 쿠멘, 메틸벤조푸란, 하이드록시아세톤, α-메틸스티렌 및 기타 부산물을 추가로 포함한다.

아세톤 및 쿠멘은 보통 증류에 의해서 분리 생성물 혼합물로부터 분리된다. 아세톤은 우선 증류탑에서 분리된다. 기저상내의 조 페놀은, 쿠멘을 분리시키기 위해, 일반적으로 추가의 증류탑으로 도입시킨다. 이러한 경우에, 쿠멘은 상부로 제거된다. 기저로부터 제거된 조 페놀을 증류에 의해 추가로 정제시킨다.

이러한 후속적인 정제 단계에서, 조 페놀은 보통 증류탑으로 도입되고, 상부에서 제거된다. 고비점 불순물, 예를 들어 중합 α-메틸스티렌이 기저에 잔류하고, 후처리 단계, 예를 들어 크랙킹에 도입되어 페놀 및/또는 쿠멘을 회수할 수 있다.

통상적인 방법에서는, 응축열을 이용하는 조 페놀의 응축 및 증류에 의한 추가의 후처리가 이어진다.

본 발명의 방법에 따라서, 그런 다음, 하이드록시아세톤-함유 페놀 이외에 페놀보다 낮은 비점을 갖는 화합물을 포함하는, 증기 상태로 상부로부터 제거된 혼합물을 본 발명에 따른 방법에 도입시킨다. 이러한 목적을 위해, 본 실시예에서는 혼합물을 증기 상태로, 즉 응축 없이 반응탑으로 도입시킨다. 본 발명에 따라서 상기 혼합물에 하나 이상의 염기, 바람직하게는 페놀레이트 알칼리액(lye), 임의의 필요한 유기 염기 또는 알칼리 금속 수산화물 용액을 증기 혼합물에 역류하도록 하는 방식으로 반응탑에 도입시킨다.

증기상의 하이드록시아세톤-함유 페놀 및 저비점의 화합물-함유 혼합물에 역류하는 염기는 놀랍게도 하이드록시아세톤의 염기-촉매 응축 반응을 초래한다. 수지 형태이며 염기내에 용해된 상태인 이러한 응축 반응으로부터의 생성물은 페놀보다 높은 비점을 갖으며, 결과적으로 탑의 기저에 축적된다.

반응탑의 기저에 축적되며 하이드록시아세톤의 응축 생성물을 부분적으로 포함하는 충분한 염기는 반응탑의 기저에 남아있는 액체 용적이 대략적으로 일정하게 유지되도록 연속적으로 또는 뱃치식으로, 바람직하게는 연속적으로 제거된다. 제거된 염기를, 전체적으로 또는 부분적으로, 탑으로, 바람직하게는 혼합물 공급으로 다시 도입시키거나, 전체적으로 또는 부분적으로, 후처리 또는 폐기, 염기가 페놀레이트 알칼리액인 경우에, 바람직하게는 산에 의해 공지된 방법으로 수행되는 페놀레이트 알칼리액 분해에 도입시킨다.

반응탑내의 염기의 반응성을 유지시키기 위해, 본 발명에 따라서 충분한 염기, 바람직하게는 페놀레이트 알칼리액, 유기 염기 또는 알칼리 금속 수산화물 용액을 연속적으로 또는 뱃치식으로, 바람직하게는 연속적으로 혼합물 공급의 상부로 또는 하부로, 바람직하게는 상부로 도입시켜 반응에 의해 소비되는 염기의 양을 보충한다.

하이드록시아세톤으로부터 정제된 저비점 물질 및 페놀을 포함하는 혼합물을 반응탑의 상부에서 제거할 수 있기 위해서, 반응탑에, 증기상 투입의 열손실을 보충하기 위해, 소량의 열을 추가하여, 혼합물을 반응 구역내에서 전체 체류 시간 동안 증기 상태로 존재하도록 해야 한다. 반응탑의 온도는 본 발명에 따라서 100 내지 300℃, 바람직하게는 150 내지 250℃, 특히 바람직하게는 170 내지 190℃이다. 반응탑은 공지된 방법, 예를 들어 가열 캐리어 또는 과열된 증기에 의해 가열될 수 있다.

반응탑의 상부에서 제거되고, 하이드록시아세톤을 포함하지 않은 혼합물을 응축열을 사용하여 응축시키고, 추가의 후처리, 예를 들어 페놀로부터의 저비점 화합물을 증류에 의해 제거할 수 있다.

반응탑으로서, 기체상과 액체상간에 반응을 위해 가능한 넓은 접촉 표면적을 제공하는, 기체와 액체간에 반응을 위해 통상적으로 사용되는 장치, 예를 들어 증류탑이 사용될 수 있는데, 이의 크기는 예를 들어 염기로서 알칼리 금속 수산화물 또는 페놀레이트 알칼리액을 사용함으로써 반응탑에 도입되는 어떠한 알칼리도 하이드록시아세톤으로부터 정제된 혼합물과 함께 반응탑을 떠나지 않도록 고안되어야 하는데, 이는 이것이 추가의 후처리 단계의 효율성을, 예를 들어 이온 교환기의 사용을 방해하기 때문이다. 탑 치수는 간단한 예비 실험에 의해 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 방법을 수행하는 특별한 형태로, 반응탑으로서 그 내부에 반응 구역이 집적된 종래의 증류탑을 사용함으로써 반응탑을 생략할 수 있다.

이어서, 출발 물질은 이미 고비점 물질들이 제거되고, 페놀보다 낮은 비점을 갖는 불순물을 포함하는 하이드록시아세톤-함유 페놀이다. 이들이 후속적으로 제거되지 않지만, 하이드록시아세톤과의 단일 공정 단계에서 조 페놀로부터 제거될 경우, 혼합물을 액체 또는 증기 상태로 탑의 하부, 바람직하게는 기저로부터 제1판 내지 제5판에서 증류탑에 도입시킨다. 혼합물 공급시 증류탑내의 온도는 반응 구역내에서 주로 증기 혼합물이 염기와 반응할 수 있도록 선택되어야 한다.

본 발명에 따른 방법을 수행하는 이러한 특정한 형태에서 하나 이상의 염기, 바람직하게는 페놀레이트 알칼리액, 유기 염기 또는 알칼리 금속 수산화물을 염기가 하이드록시아세톤-함유 증기 혼합물에 역류하도록 혼합물 공급위로 탑에 도입된다. 혼합물 공급과 염기 공급간의 거리는 충분히 많은 이론적 판이 그들 사이에 존재하도록 하여 반응 구역이 효율적일 수 있도록 하는 크기로 선택된다.

하이드록시아세톤으로부터 정제된 페놀은 염기 공급 위의 측면으로 탑으로부터 액체 상태로 제거될 수 있다. 염기 공급과 정제된 페놀의 제거 지점간의 이론적인 판 수는 정제된 페놀과 함께 알칼리의 배출을, 예를 들어 페놀레이트 알칼리액의 형태로, 확실히 방지할 수 있도록 하는 방식으로 선택되어야 한다.

탑의 상부에서, 혼합물이 증기 상태로 제거되고, 이러한 혼합물은 페놀의 비점 미만의 온도에서 끓는 화합물을 주로 포함한다. 이러한 혼합물의 일부를 탑의 상부로 응축된 상태로 환류로서 재순환시킬 수 있다. 또한, 기타 적당한 물질, 예를 들어 물이 단독으로 또는 탑의 상부에서 제거된 응축된 혼합물에의 첨가물로서 탑의 상부로 환류로서 도입될 수 있다.

염기-촉매 응축에 의한 하이드록시아세톤으로부터 형성되고, 염기에 용해된 상태인 수지-형태 응축 생성물은 탑의 기저에 축적된다. 응축 생성물은 유사하게 탑의 기저에 수집된 염기와 함께 탑의 기저로부터 연속적으로 또는 뱃치식으로, 바람직하게는 연속적으로 제거되어 증류탑의 기제에서 액체 용적이 실질적으로 일정하도록 할 수 있다. 하이드록시아세톤 응축 생성물을 포함하는 제거된 염기의 일부를 페놀 공급 위쪽에서 증류탑으로 피드백시킬 수 있다. 페놀레이트 알칼리액이 염기로서 사용될 경우, 제거된 염기의 다른 부분을 페놀레이트 알칼리액을 분해하는 폐기 또는 후처리에 도입시킬 수 있다.

증류탑내의 염기의 반응성을 유지시키기 위해, 본 발명에 따라서 충분한 염기, 바람직하게는 페놀레이트 알칼리액, 유기 염기 또는 알칼리 금속 수산화물을 연속적으로 또는 뱃치식으로, 바람직하게는 연속적으로 혼합물 공급 위쪽에서 증류탑으로 도입시켜 반응에 의해 소비된 염기의 양을 보충시킬 수 있다.

증류탑의 온도는 하이드록시아세톤-함유 혼합물이 그 내부에서 염기와 반응하게 되는 반응 구역내에서 주로 증기상으로 존재하도록 선택되어야 한다. 증류탑의 온도는 본 발명에 따라서 100 내지 300℃, 바람직하게는 150 내지 250℃, 특히 바람직하게는 170 내지 190℃이다. 증류탑은 공지된 방법, 예를 들어 가열 캐리어 또는 과열된 증기를 사용하여 가열될 수 있다.

증류탑으로서, 통상적으로 사용되는 탑이 사용될 수 있는데, 이의 크기는 어떠한 알칼리도 하이드록시아세톤으로부터 정제된 페놀과 함께 증류탑을 떠나지 않도록 고안되어야 하는데, 이는 이것이 추가의 후처리 단계의 효율성을, 예를 들어 이온 교환기가 사용될 경우, 방해하기 때문이다. 탑 치수 및 공급 지점과 제거 지점간의 이론적 판 수는 간단한 예비 실험으로 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 방법을 수행하는 상기의 특정한 형태에서, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 처음 언급된 형태와 비교해서 별개의 반응탑을 필요로 하지 않는다.

반응탑과 증류탑을 조합하여 사용하는 본 발명에 따른 방법을 수행하는 또 다른 특정한 형태는, 페놀을 하이드록시아세톤으로부터 및 저비점 화합물로부터 한 단계로 분리하고자 할 경우, 사용될 수 있다.

이러한 방법에서, 조 페놀은 상부 아래쪽, 바람직하게는 기저 바로 위쪽에서 증류탑으로 도입된다. 탑의 온도 프로파일로 인해, 조 페놀은 페놀보다 높은 비점을 갖는 화합물은 탑의 기저에 축적되고, 페놀보다 낮은 비점을 갖는 화합물은 주로 증류탑의 상부에 축적되고, 정제된 페놀은 측면으로 액체 상태로 제거되는 방식으로 분별된다. 정제된 페놀은 증류탑으로부터 측면, 예를 들어 제거 지점 상부 대 하부 탑의 이론적 판 비율이 1 내지 3, 바람직하게는 1 내지 3.5, 특히 바람직하게는 1 내지 4가 되는 지점에서 측면으로 제거된다. 페놀보다 높은 비점을 갖는 불순물을 주로 포함하는 혼합물이 축적된 증류탑의 기저로부터, 이러한 혼합물을 연속적으로 또는 뱃치식으로, 바람직하게는 연속적으로 제거할 수 있다. 제거된 불순물은 후처리로 도입된다. 증류탑의 상부에서 하이드록시아세톤 및 페놀뿐 아니라, 주로 저비점 불순물을 포함하는 혼합물이 제거된다.

이러한 증기상 혼합물을 본 발명에 따라서 반응탑에 직접 도입시킨다. 염기, 바람직하게는 페놀레이트 알칼리액, 임의의 목적하는 유기 염기 또는 알칼리 금속 수산화물, 특히 바람직하게는 페놀레이트 알칼리액을 이러한 혼합물 위로 반응탑에, 염기가 정제될 증기상 혼합물에 역류하도록 도입시킨다.

염기는 하이드록시아세톤 응축 반응을 촉매화하고, 기저에 수집되고, 염기내에 용해된 상태로 존재하는 고비점 수지-형태 응축 생성물이 형성된다. 반응탑의 상부에서 제거되는 하이드록시아세톤에 소모된 증기의 일부를 증류탑의 상부에서 응축된 상태로 재순환시킬 수 있다. 경우에 따라, 추가의 부분을, 저비점 함량으로 인해, 기타 후처리 단계, 예를 들어 전체 페놀 제조 방법에서 초기의 증류 단계에 도입시킬 수 있다. 경우에 따라, 반응탑의 상부에 응축된 증기의 세 번째 부분을 반응탑에 재순환시킬 수 있다. 당업자에게 공지된 구조적 조치에 의해 응축된 상부 생성물의 부분적 스트림의 속도를 제어하여 보다 응축된 증기를, 부분적 스트림의 조성에 따라서, 반응탑의 상부로, 증류탑의 상부로 또는 후처리로 공급할 수 있도록 하는 방식으로 이들을 설정할 수 있다는 장점이 있다. 구조적 조치에 의해, 부분적 스트림이 전체, 바람직하게는 응축된 증기의 0 내지 100%에 달할 수 있도록 하는 방식으로 방법을 수행할 수 있다.

하이드록시아세톤 응축 생성물 및 염기가 수집되어 있는 반응탑의 기저로부터, 충분한 응축-생성물-함유 염기를 연속적으로 또는 뱃치식으로, 바람직하게는 연속적으로 제거하여 반응탑내의 액체 수위가 실질적으로 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 제거된 염기는, 오염 정도 및 잔류 반응성에 의존하여, 후처리 단계, 페놀레이트 알칼리액이 염기로서 사용된 경우, 페놀레이트 알칼리액 분해에 도입시키거나, 증류탑의 상부에서 제거된 혼합물이 증기 상태로 공급되는 혼합물 공급 위쪽으로 반응탑에 피드백시킬 수 있다.

반응탑내의 염기의 반응성을 유지시키기 위해, 본 발명에 따라서, 충분한 염기, 바람직하게는 페놀레이트 알칼리액, 임의의 목적하는 유기 염기 또는 알칼리 금속 수산화물 용액을 혼합물 공급 상부 또는 하부, 바람직하게는 상부로 반응탑에 연속적으로 또는 뱃치식으로, 바람직하게는 연속적으로 도입하여 반응에 의해 소모된 염기의 양을 보충할 수 있다.

증류탑으로서, 이의 크기가 본 발명에 따른 저비점 및 고비점 화합물로부터의 페놀 분리가 달성되도록 하는 방식으로 선택되어야 하는 증류탑으로 통상적으로 사용되는 탑이 사용될 수 있다. 반응탑으로서, 기체와 액체간의 반응을 위해 통상적으로 사용되는 장치, 예를 들어 증류탑이 사용될 수 있는데, 이의 크기는 어떠한 알칼리도 하이드록시아세톤으로부터 정제된 페놀과 함께 반응탑을 떠나지 않도록 고안되어야 하는데, 이는 추가의 후처리 단계의 효율성을, 예를 들어 이온 교환기가 사용될 경우에, 방해하기 때문이다. 탑의 크기 및 공급 지점과 제거 지점간의 이론적 판 수는 예비 실험에 의해 결정될 수 있다.

저비점 물질 및 하이드록시아세톤으로부터 정제된 페놀을 포함하는 혼합물을 반응탑의 상부에서 제거할 수 있기 위해서, 반응탑은, 증기상 투입의 열 손실을 보충하기 위해, 약간의 추가 가열을 해서 혼합물이 반응 구역내에서 전체 체류 시간 동안에 증기상으로 존재하도록 해야 한다.

본 발명에 따라서 반응탑 및 증류탑의 온도는 100 내지 300℃, 바람직하게는 150 내지 250℃, 특히 바람직하게는 170 내지 190℃이다. 반응탑은 공지된 방법, 예를 들어 가열 캐리어 또는 과열된 증기를 사용하여 가열될 수 있다.

본 발명에 따른 방법이 수행될 경우, 하이드록시아세톤 응축 생성물의 자체끼리 또는 하이드록시아세톤과의 추가의 응축 반응에 의해 형성될 수 있는 고체의 생성을 방지하기 위해서 반응탑 또는 증류탑의 기저에 수집되며 염기에 용해된 상태로 존재하는 응축 생성물의 일부를 염기와 함께 연속적으로 또는 뱃치식으로 배출시키는 것이 유리하다. 이들이 응축하여 고체를 생성하고, 더 이상 염기에 용해되지 않을 때까지 공정내에서 응축 생성물의 평균 최대 체류 시간은 예비 실험에 의해 결정될 수 있다.

유사하게, 이들이 자체끼리 또는 하이드록시아세톤과의 추가의 응축 반응에 의해 더 이상 염기에 용해되지 않는 고체를 형성할 때까지 공정내에 응축 생성물을 체류시키는 것이 유리할 수 있다. 이러한 고체는 액체상으로부터 고체를 분리하기 위해 적당한 하나 이상의 장치, 예를 들어 여과기에 의해 분리시킬 수 있는데, 이는 기저로부터 제거된 염기를 포함하고 있는 배선에 설치될 수 있으므로, 공정으로부터 제거될 수 있다. 분리된 고체를 후처리, 예를 들어 열중성자 이용에 도입시킬 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 대기압, 승압 또는 감압 상태, 바람직하게는 대기압에서 수행될 수 있다.

하이드록시아세톤-함유 페놀 또는 페놀내에 존재하는 기타 불순물로부터 하이드록시아세톤을 제거하는데 분리 효율을 증가시키기 위해, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 하나 이상의 형태를 연속적으로 조합 또는 연결하는 것이 사용될 수 있다.

탑에 도입되는 및 이탈하는 주된 스트림을 제어하기 위해 및 부분적 스트림을 제어하기 위해, 주(mass)스트림 또는 부(partial)스트림을 포함하는 배선내에 당업자에게 공지된 가능한 제어 방법, 예를 들어 밸브 또는 스탑콕을 제공하는 것이 유리할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 연속적으로 또는 뱃치식으로 수행될 수 있다.

도 1은 예를 통하여, 이에 제한하지 않으면서, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 한 형태를 보여준다.

처리될 페놀 1을 증류탑 D에 도입시킨다. 페놀보다 높은 비점을 갖는 화합물을 포함하는 잔류물 2를 증류탑의 기저로부터 제거한다. 증류탑의 상부에서, 증기상 하이드록시아세톤-함유 페놀 3을 제거하고, 반응탑 R에 도입시킨다. 반응탑의 기저로부터 하이드록시아세톤 응축 생성물을 포함하는 염기를 후처리 단계, 예를 들어 페놀레이트 알칼리액 분해(배선 6)에 도입시키거나 페놀 공급(배선 5) 위쪽으로 반응탑에 피드백시킨다. 배선 6으로 제거된 염기를 보충하기 위해, 신선한 염기 4를 페놀 공급 위쪽으로 반응탑에 도입시킨다. 반응탑의 상부에서, 하이드록시아세톤-소모된 페놀이 제거되고(배선 7), 이는 응축열을 사용하여 응축된다. 이러한 목적을 위해 상부 생성물을 열교환기 K를 통과시켜 응축시킨다. 응축된 혼합물을 증류탑(배선 9)에, 반응탑(배선 10)에 또는 후처리 단계, 예를 들어 추가의 증류(배선 11)에 다시 도입시킨다.

도 2는 예를 통하여, 이에 제한하지 않으면서, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 또 다른 형태를 보여준다.

처리될 페놀 1을 증류탑 D에 도입시킨다. 페놀보다 높은 비점을 갖는 화합물을 포함하는 잔류물 2를 증류탑의 기저로부터 제거한다. 증류탑의 상부에서, 하이드록시아세톤, 저비점 불순물 및 소량의 페놀을 포함하는 증기상 혼합물을 제거하고, 반응탑 R에 도입시킨다(배선 3). 반응탑의 기저로부터 하이드록시아세톤 응축 생성물을 포함하는 염기를 후처리 단계, 예를 들어 페놀레이트 알칼리액 분해(배선 6)에 도입시키거나 페놀 공급(배선 5) 위쪽으로 반응탑에 피드백시킨다. 배선 6으로 제거된 염기를 보충하기 위해, 신선한 염기 4를 페놀 공급 위쪽으로 반응탑에 도입시킨다. 반응탑의 상부에서, 하이드록시아세톤-소모된 저비점 물질 및 소량의 페놀의 혼합물이 제거된다(배선 7). 이를 열교환기 K를 통과시켜 응축시킨다. 응축된 혼합물을 증류탑(배선 9)에, 반응탑(배선 10)에 또는 후처리 단계, 예를 들어 추가의 증류(배선 11)에 다시 도입시킨다. 실질적으로 하이드록시아세톤이 제거된 페놀 8을 측면으로 증류탑으로부터 제거하고, 후처리 단계 또는 가공 단계로 도입시킨다.

도 3은 예를 통하여, 이에 제한하지 않으면서, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 또 다른 형태를 보여준다.

예비탑내에서 고비점 물질이 제거된 페놀을 1'를 통해서 반응탑 R'의 하부로 도입시킨다. 페놀내에 존재하는 방해 화합물, 예를 들어 하이드록시아세톤을 5'를 통해 도입되는 염기성 기저 생성물과 반응한다. 부스트림을 2'를 통해 제거하고, 염기의 손실을 4'를 통해 보충한다. 3'를 통해 저비점 물질을 탑으로부터 제거하고, 6'를 통해 적당한 물질, 예를 들어 물을 환류로서 도입시키거나, 배선 8'를 통해 저비점 물질의 일부를 환류로서 도입시킨다. 배선 8'내에 열교환기 K를 제공하여 저비점 물질들을 응축시킬 수 있다. 7'에서 실질적으로 하이드록시아세톤 및 저비점 물질들이 제거된 페놀이 제거되고, 추가의 가공 단계로 공급된다.

본 발명에 따른 방법을 다음의 실시예에 의해, 이에 제한하지 않으면서, 보다 상세히 설명한다.

실시예 1

50% 농도 수산화나트륨 용액 8g을 증류탑내의 페놀 80g에 첨가한다. 수산화나트륨 용액에 의해 도입된 물을 짧은 경로를 통해 증류시킨다. 물을 제거한 다음, 1000 내지 1200ppm의 하이드록시아세톤 함량을 갖는 조 페놀 400g/h를 5시간 동안 적가한다. 동시에, 상부 생성물 400g/h를 증류탑의 상부로부터 증류시킨다. 탑의 상부로부터 증류된 페놀은 30 내지 65ppm의 하이드록시아세톤 함량을 갖는다.

본 실시예는 하이드록시아세톤-함유 페놀에 수산화나트륨 용액을 첨가함으로써 하이드록시아세톤을 실질적으로 페놀로부터 제거할 수 있음을 보여주는데, 이는 탑의 기저에 축적되는 응축 생성물이 형성되기 때문이다.

실시예 2

50% 농도 수산화나트륨 용액 8g을 증류탑내의 페놀 40g에 첨가한다. 8시간 동안 2.5% 하이드록시아세톤을 함유하는 조 페놀 200g/h를 적가한다. 동일한 양의 페놀을 짧은 경로를 통해 증류시킨다. 그런 다음, 4시간 동안 50% 농도 수산화나트륨 용액 200ppm 및 1,000 내지 2,000ppm의 하이드록시아세톤을 함유하는 페놀 200g/h를 적가한다. 동일한 시간 동안, 상부 생성물 250g/h를 상부로부터 증류시킨다. 상부 생성물은 60ppm의 하이드록시아세톤 함량을 갖는다.

증류를 완성한 다음, 탑의 기저에 남아있는 용액을 10% 농도 황산으로 중화시킨다. 이러한 혼합물을 하이드록시아세톤이 제거된 순수한 페놀 250g/h를 적가하면서 4시간 동안 증류시킨다.

동시에, 페놀 250g/h를 상부로 증류시킨다. 상부 생성물의 하이드록시아세톤 함량은 70ppm이다.

본 실시예는 증류탑의 기저에 남아있는 응축 생성물이 안정해서 탑의 기저에 위치한 혼합물을 황산으로 중화한 후에 및 후속적인 가열 작용으로, 실질적으로 어떠한 하이드록시아세톤을 방출시키지 않음을 보여준다.

실시예 3

50% 농도 수산화나트륨 용액 1g을 증류탑내의 페놀 50g에 첨가한다. 4시간 동안 1% 하이드록시아세톤을 함유하는 페놀 500g을 적가한다. 동시에, 충분한 페놀을 상부에서 증류시켜 증류 동안에 기저 생성물의 양을 50g으로 유지시킨다. 상부 생성물은 100ppm의 하이드록시아세톤 함량을 갖는다.

이러한 실험을 반복한다. 하지만, 하이드록시아세톤-함유 페놀의 공급 위쪽으로, 선행된 실험으로부터의 기저 생성물 혼합물 50g을 공급한다. 그런 다음, 상부 생성물은 40ppm의 하이드록시아세톤 함량을 갖는다.

하이드록시아세톤 응축 생성물 및 수산화나트륨 용액을 함유하는 기저 생성물 혼합물을 하이드록시아세톤-함유 페놀 위쪽으로 도입하는 것이 하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 하이드록시아세톤을 분리시키는 효율 면에서 유리하다는 것을 이러한 실시예로부터 매우 분명하게 알 수 있다.

본 발명의 방법에 따라서 증기상의 하이드록시아세톤-함유 페놀에 하나 이상의 염기를 첨가함으로써, 하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 하이드록시아세톤을 제거함이 상당히 단순화되고, 요구되는 에너지 투입 및 페놀 손실을 현저히 감소시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 증기상의 하이드록시아세톤-함유 페놀을 하나 이상의 염기로 처리함을 포함하는, 하이드록시아세톤-함유 페놀로부터 하이드록시아세톤을 제거하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 하이드록시아세톤-함유 페놀이 증류탑내에서 염기로 처리되는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하이드록시아세톤을 염기 촉매 작용하에서 페놀보다 높은 비점을 갖는 화합물로 전환시키는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용된 염기가 알칼리 금속 수산화물인 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용된 염기가 유기 염기인 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용된 염기가 페놀레이트 알칼리액인 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 기저에서 생성된 염기를 하이드록시아세톤-함유 페놀의 공급 위쪽으로 증류탑에 또는 반응탑에 피드백시키는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 온도가 100 내지 300℃인 방법.
9. 제8항에 있어서, 온도가 150 내지 250℃인 방법.
10. 제9항에 있어서, 온도가 170 내지 190℃인 방법.