KR20040095238A - 비스페놀을 제조하는 방법, 반응기 및 시스템 - Google Patents

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KR20040095238A KR10-2004-7013465A KR20047013465A KR20040095238A KR 20040095238 A KR20040095238 A KR 20040095238A KR 20047013465 A KR20047013465 A KR 20047013465A KR 20040095238 A KR20040095238 A KR 20040095238A
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코알렌와이-이
스질랫마이클디
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

본 발명의 비스페놀의 제조방법은 고정되고 지지된 촉매층(14) 반응기(10) 시스템(50)에 페놀 및 케톤을 하향류 방식으로 도입하는 단계, 페놀과 케톤을 반응시켜 반응 혼합물을 생성하는 단계, 및 반응 혼합물로부터 비스페놀 이성질체를 회수하는 단계를 포함한다. 바람직한 비스페놀 이성질체는 페놀과 아세톤의 반응으로부터 제조되는 비스페놀 A 또는 p,p'-비스페놀 A이다. 페놀과 아세톤의 반응으로부터 비스페놀 A를 제조하는 반응기(10)는 층(14)에 배치된 이온교환수지 촉매 및 상기 이온교환수지 촉매 전체에 걸쳐 불규칙적으로 분포된 패킹 물질을 포함하여 열 전달 효율을 개선하고 촉매 층의 압축을 감소시킨다.

Description

비스페놀을 제조하는 방법, 반응기 및 시스템{PROCESS, REACTOR AND SYSTEM FOR PREPARING A BISPHENOL}
화학 반응기 설계에 있어서 반응 종들이 최적의 물리적 접촉을 달성하도록 확보하는 것은 어려운 문제이다. 부적절하게 설계되는 경우, 목적하지 않은 수많은 부산물 및 많은 미반응 반응물이 시스템의 경제성에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 주어진 반응에 사용하기에 가장 적합한 반응기 시스템을 선택하거나 제작할 때는 반응기 유형, 반응물 및 생성물 확산, 압력 효과, 및 기타 인자를 모두 고려해야 한다.
반응기 체류 시간 및 반응 조건(예를 들어, 온도)은 원자 또는 분자 충돌 비율에 영향을 미치고, 따라서 수율, 처리량(throughput) 및 선택성에 영향을 미친다. 압력차가 구상 촉매 비드를 압축 및 변형시켜 압력 강하를 제한함으로 인해 액체 처리량을 감소시키는 경우, 압력이 중요하게 된다.
패킹된 층을 갖는 반응기에서, 유체 유동성은 종종 현저히 차단되거나 "채널링(channeling)"된다. 이는 상향류(upflow) 방식에서 특히 분명하다. 채널링은 유체가 유동하는 층의 높이에 걸친 부적절한 압력차에 의해 야기될 수 있는 상태이고, 전형적으로 층의 높이에 걸쳐 적용된 너무 작은 압력차와 결부된 층 성분의 침강으로 인해 초래된다. 층을 통해 유체를 불규칙적으로 유동시킬 수 있는 촉매 또는 유사한 미립자 처리제가 층 성분에 포함되는 경우, 층의 일부가 단락되어 유체가 균일하고도 일관된 방식으로 접촉하지 않게 될 수도 있다. 이러한 상태는 충전된 반응물의 불완전한 처리 또는 불완전한 화학 반응을 야기할 수 있다. 이는 이어서 촉매 또는 처리 입자의 조기 폐기를 초래할 수 있고, 그 결과 촉매의 가치가 일부 손실된다.
발생할 수 있는 채널링의 양은 반응기의 기하구조 및 유형; 반응기에서 생성되는 생성물, 중간체 및 반응물의 유체 동력학; 및 기타 인자와 관계가 있을 수 있다. 몇몇 방법에서는, 이들 파라미터를 조절함으로써 생성물의 제조를 최적화하는 것이 쉽게 이해되고 간단하다. 다른 방법에서는, 상기 관계가 다소 불명확하다. 주의해서 선택된 촉매의 사용은 반응기 설계 및 반응 제어를 복잡하게 만든다. 예를 들어, 미국 특허 제 5,395,857 호에는, 하향류 반응기에서의 비스페놀 A(BPA) 제조시, 특정한 이온교환수지 촉매의 가교결합도가 공정의 물리적 성능뿐만 아니라반응의 반응성 및 선택성에 직접적으로 영향을 미치는 것으로 제안되어 있다. 이 특허에서는 촉매 입자 형상에 기인하는 유압 충격 및 압력으로 인한 촉매 층의 압축이 2층 촉매(상기 층 중 하나는 2% 이하의 가교결합도를 나타낸다)를 사용함으로써 감소될 수 있음을 발견하였다. 상기 방법은 고정층 반응기의 부피 및 시간 수율을 증가시키는 것에 관한 것이다. 상기 설계는 반응물 전환의 대부분이 일어나는 상부 부분에서 2%보다 적게 가교결합된 촉매의 중요한 양상을 수득함과 동시에, 층의 강성이 전반적으로 더 크기 때문에 더 많은 처리 및 제조를 가능하게 한다. 미국 특허 제 5,395,857 호에 제안된 조합된 촉매 층은 다른 촉매 층보다 큰 선택성 및 활성을 갖고 바람직할 것인데, 이는 큰 가교결합도를 갖는 수지계 촉매일수록 더 쉽게 비활성화되어 더 쉽게 비활성으로 되기 때문이다. 예를 들어, 하향류 방법에서는, 낮은 가교결합도 때문에 높은 유량에서는 촉매 층이 붕괴될 수 있다는 가능성 및 이러한 촉매 층 붕괴가 촉매의 물리적 성질에 미치는 효과를 고려해야 하고, 이러한 문제를 감소시키거나 제거하는 방법이 유리할 것이다.
또한, 채널링 및 이로 인한 반응물과 촉매의 비효율적인 접촉 때문에, 패킹된 층 반응기의 작동은 종종 상당히 방해를 받는다. 특히, 현저한 양의 채널링이 발생하는 작동은 낮은 생성물 수율, 촉매 층의 조기 대체, 및 반응물의 비효율적인 사용을 초래한다. 이 때문에, 새로운 촉매에 대한 비용이 발생할 뿐만 아니라 작동 정지 동안의 제조 손실, 대체 물류비, 사용된 촉매 폐기 비용, 및 반응물의 회수 및 재생을 초래한다. 또한, 촉매 기술을 개선하기 위한 노력과 관련된 비용 때문에, 상당한 재정상의 부담을 실감할 수도 있다. 상기 비용은 교호 반응기의 기하구조 개발을 수반하지만, 덜 유리한 기하구조적 특징을 갖는 기존 반응기의 문제를 다루지는 못하고 있다.
고정된 촉매 층을 갖는 반응기내로 반응물이 하향류되는 구성에 있어서, 촉매의 선택에 따라서는 촉매 층내의 압력으로 인한 압축이 공정의 물리적 성능뿐만 아니라 반응의 반응성 및 선택성에 현저한 지장을 초래할 수 있다. 촉매 입자의 압축을 최소화하기 위해 더 강한 구조를 갖는 촉매를 사용하려는 시도가 행해져 왔다. 그러나, 이는 종종 덜 활성이거나 덜 선택성이거나 더 짧은 수명을 갖는 촉매를 초래한다.
또한, 촉매 입자의 강성과 촉매 입자의 예상 활성 수명 사이에는 직접적인 관계가 있다. 개방된 효과적 다공 구조(이는 작은 가교결합도를 갖는 촉매의 특징이다)를 갖는 입자, 및 덜 강성인 구조를 갖는 촉매는 활성 산 부위로의 접근을 차단하는 타르상 분자에 의한 수지 촉매의 오염을 감소시키거나 제거하는 것으로 예상될 수 있다. 한편, 덜 개방된 효과적 다공 구조 및 보다 큰 강성을 갖는 입자는 압축에 더 잘 저항할 것이지만, 이들 입자는 오염을 통해 촉매 수지를 조기에 비활성화시켜 비용 상승을 초래할 수 있다.
기존의 반응기 기하구조 및 촉매는 이들의 의도된 목적에는 적합하지만, 특히 하향류 반응기에서의 촉매 자체 및 반응의 효율성에 관해서는 여전히 개선이 요구되고 있다. 따라서, 예를 들어 관련 유압 한계를 완화시킴으로써, 선택된 수지 촉매의 전 잠재성을 이용할 수 있도록 하는 반응기 시스템이 요구되고 있다.
발명의 요약
불연속의 산재된 불활성 요소에 의해 지지된 패킹된 이온교환수지 촉매 층을 사용하는 방법, 반응기 및 시스템이 본원에 개시되어 있다.
제 1 실시태양으로, 이온교환수지 촉매 층 및 상기 층에 불규칙적으로 분포된 패킹 물질을 포함하는 반응기에 페놀 및 케톤을 하향류 방식으로 도입하는 단계; 페놀과 케톤을 반응시켜 반응 혼합물을 생성하는 단계; 및 반응 혼합물로부터 비스페놀을 회수하는 단계를 포함하는 비스페놀의 제조방법이 개시되어 있다.
제 2 실시태양으로, 하향류 화학 반응기 및 상기 반응기에 충전된 고정층 이온교환수지 촉매를 포함하는 반응기 시스템(이 때, 수지 촉매는 수지 촉매를 기준으로 약 2중량% 이하의 가교결합도를 갖는 설폰화된 방향족 수지이다)에 페놀 및 케톤을 하향류 방식으로 도입하는 단계; 반응기에서 케톤과 페놀을 반응시켜 비스페놀을 함유하는 반응 혼합물을 생성하는 단계; 및 반응 혼합물로부터 비스페놀을 회수하는 단계를 포함하는 비스페놀의 제조방법이 개시되어 있다.
제 3 실시태양으로, 반응기 용기, 상기 용기내의 이온교환수지 촉매 층, 및 이온교환수지 촉매 층 전체에 걸쳐 불규칙적으로 분포된 패킹 물질을 포함하는, 하향류 방식으로 도입된 페놀과 아세톤의 반응으로부터 비스페놀 A를 제조하는 반응기가 개시되어 있다.
또 다른 실시태양으로, 반응기 용기; 반응물을 하향류 방식으로 수용하는, 상기 용기내의 이온교환수지 촉매; 및 이온교환수지 촉매 전체에 걸쳐 불규칙적으로 분포된 패킹 물질을 포함하는, 지지된 층 반응기가 개시되어 있다.
또 다른 실시태양으로, 아세톤 공급물 스트림; 아세톤 공급물 스트림과 혼합되어 공급물 스트림 혼합물을 생성하는 선택적으로 재킷팅(jacketing)된 페놀 공급물 스트림; 공급물 스트림 혼합물을 수용하는 냉각 장치; 및 냉각 장치와 유체 연통되어 연결된 반응기를 포함하는, 페놀과 아세톤으로부터 비스페놀 A를 제조하는 시스템이 개시되어 있다. 상기 반응기는 냉각 장치로부터의 공급물 스트림 혼합물을 수용하는 입구를 상단부에 갖고 출구를 하단부에 갖는 반응기 용기; 및 입구와 출구의 중간에 위치한 지지된 촉매 수지 층을 포함한다. 상기 층은 이온교환수지 촉매 수지 및 상기 수지 전체에 걸쳐 불규칙적으로 분포된 불활성 패킹 물질을 포함하고; 온도 감지 수단이 상기 용기와 유체 연통되어 있고, 압력 감지 수단이 상기 용기와 유체 연통되어 있으며, 입구와 출구 사이에 바이패스 스트림을 포함하고; 출구에서 수용될 수 있는 제 2 페놀 공급물 스트림을 포함하고; 생성물 제거 밸브가 반응기의 하단부와 유체 연통되어 배치된다. 생성물 제거 밸브는 바람직하게는 입구와 동일한 높이에 있고, 사이펀 브레이크는 생성물 제거 밸브의 하류에 위치한다.
본 발명은 일반적으로 강성의 패킹 물질(이는 패킹된 촉매 층에 대해 선택된 지지체를 제공한다)을 사용하는 화학 반응기 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 불규칙적으로 분포된 실질적으로 불활성인 패킹 물질이 산재되고 이에 의해 지지된 가교결합된 이온교환수지 촉매의 층을 통해 하향류(downflow) 방식으로 비스페놀을 제조하는 것에 관한 것이다.
도 1은 지지된 이온교환수지 촉매가 배치된 하향류 화학 반응기의 개략도이다.
도 2는 지지된 하향류 촉매 층내의 이온교환수지 촉매를 사용하여 페놀과 아세톤의 반응으로부터 비스페놀 A를 제조하는 시스템의 개략도이다.
도 3은 패킹 물질을 갖는 압축성 수지 층과 패킹 물질을 갖지 않는 압축성 수지 층의 비교를 도시하는 그래프이다.
비스페놀을 제조하는 장치 및 시스템과 비스페놀의 제조에 관한 이의 사용방법이 도 1 및 2를 참조하여 본원에 개시되어 있다. 이하, 이들 도면을 참조하여 설명하는데, 이는 예시적인 실시태양이고 동일한 요소에는 동일한 부호가 매겨져 있다.
도 1은 반응기의 유형, 방식 및 구성을 예시한다.
도 2는 비스페놀 A, 또는 필요에 따라 다른 페놀 이성질체를 제조하기 위해 상기 반응기와 함께 사용하기 위한 시스템을 예시한다.
반응기는 지지된 촉매 층을 포함하고, 이를 통해 반응물이 유동하여 최종 비스페놀을 촉매적으로 제조한다. 바람직하게 사용되는 유동은 반응 물질들이 층을 통해 높은 높이에서 낮은 높이로 병류 유동하여 화학 반응을 촉진시켜 비스페놀 생성물을 제조하는 하향류 방식이다. 이 방법은 비스페놀의 임의의 이성질체의 제조에 적용할 수 있지만, 바람직한 이성질체는 이온교환수지 촉매(이는, 필요에 따라, 예를 들어 머캅탄 화합물과 같은 선택된 촉진제로 선택적으로 개질될 수 있다)의 존재하에 페놀과 아세톤(다이메틸 케톤)의 반응에 의해 제조되는 p,p'-비스페놀 A이다. 반응기는 도 1에 10으로 도시되어 있고, 이온교환수지 촉매 및 불규칙적으로 분산된 패킹 물질을 함유하는 층(14)을 포함한다. 상기 층은 반응물의 병류 하향류 스트림을 수용한다. 이온교환수지 촉매가 패킹 물질 주위에 분포되기 때문에 촉매가 층내에 지지되어 채널링 및 압축력을 최소화할 뿐만 아니라 반응기의 유압 성능을 최적화하게 된다. 고정된 촉매의 존재하에 반응물을 반응시키는데 사용되는 임의의 유형의 반응기 용기가 본 발명을 실시하는데 일반적으로 부합될 수 있다. 그러나, 실린더형 반응기가 간편성 때문에 바람직하다.
입구(20)는 튜브, 파이프, 제트, 또는 반응물을 반응기의 반응 대역에 도입하기 위한 다른 통상적인 수단을 포함할 수 있다. 전형적으로, 반응물은 천공된 파이프, 스파징 아암, 또는 유체를 분포시키기 위한 다른 유사한 수단 또는 종래의 수단에 의해 반응 대역에 분포된다. 바람직하게는, 반응기(42)의 저부는 골재로 채워진다. 이러한 골재의 양은 본 발명에 중요하지 않다. 그러나, 반응기 내부를 지지하기에 충분한 골재가 존재해야 한다. 상기 골재는 반응물, 및 반응기에서 생성되는 생성물에 대해 본질적으로 불활성인 임의의 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 골재는 규사, 실리카계 자갈, 세라믹 볼 또는 이들의 조합물로 구성된다.
반응기 셸(shell, 16)은 그의 상단부에 입구(20)를 갖고 그의 하단부에 출구(24)를 갖는다. 셸의 내부는 배기 라인(도시안됨)을 통해 대기압까지 배기될 수 있고, 상기 배기 라인은 통상적으로는 닫힌 상태로 작동된다. 셸(16)은 또한, 필요에 따라, 반응물의 발열 반응에 의해 발생된 열을 제거하기 위해 냉각 스트림을 수용하는 재킷을 포함할 수도 있다. 냉각 스트림에 사용될 수 있는 유체로는 물, 염수 및 냉매를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
작동시, 입구(20)는 반응물을 수용하여 이를 수지 촉매 층의 하면에 분포시킨다. 이어서, 반응물은 지지된 층을 통과하여 하향 이동하면서 반응하여 최종 생성물을 형성한다. 출구(24)는 층 및 생성물 제거 라인(30)과 유체 연통되고, 상기 라인은 반응기가 오버플로우(overflow) 방식으로 작동하며 전부 액체로 충전되어 있도록 확보하기 위해 입구와 실질적으로 동일한 높이에 위치한다. 압력 측정용 센서 수단(34) 및 온도 측정용 센서 수단(36)은 입구 및 출구에 위치할 수 있고, 추가의 센서(35, 37)가 셸(16)을 따라 선택된 위치에 위치하여 반응과 관련된 조건을 감지하고 적절한 반응 프로파일을 수득할 수도 있다. 입구 및 출구 압력 전달장치는 상기 개발 반응기에서 동일한 높이에 설치되어, 엔지니어링 및 설계 데이터(촉매 수지 및 층 지지체에 기인하는 △P 만을 나타내는 데이터) 수집시의 정확성을 위해, 패킹되고 지지된 층 전후에서 정적 액체 헤드가 동일하도록 확보한다. △P 대 유동 관계는 압축성인 촉매에 대해 기하급수적이다. 이들 센서 수단으로부터의 정보는 선택된 파라미터, 예를 들어 공급 속도 및 재킷이 사용되는 경우 재킷으로의 냉각 스트림 유동을 조절하는 제어 유니트(도시안됨)에 전달된다.
셸내 패킹 물질의 불규칙적인 배열은 수지 촉매를 지지하고, 압축을 최소화한다. 촉매의 "침강"은 촉매 층내의 공극 공간을 확실히 완전하게 충전시키기 위해 필수적이며 바람직하다. 또한, 패킹 물질은 축적된 압축력(이는 중력에 의해 생성된 힘과 반응물의 하향류로 인한 점성 견인력의 합계이다)을 확실히 차단하는데, 즉 수지 촉매에 의해 높은 전환율, 높은 선택성 및 긴 수명이 실현될 수 있을 정도로 차단한다. 압축력의 최소화는 패킹 요소의 "벽 효과(wall effect)"가 현미경적 규모로 층을 통해 확산되는 정도이면 충분하다.
일반적으로, 구상 촉매 비드는 인접 비드에 의해 형성된 공극 공간"내"(곡선내 곡선)에 끼워짐으로써, 유동이 발생할 수 있는 특정한 공극 분율을 초래한다. 그러나, 이들 구상 비드가 그 대신 표면, 즉 "벽" 또는 배플, 프로브 또는 다른 편평한 표면에 인접하여 위치하는 경우, 이들 두 표면(편평한 표면 대 만곡된 표면)의 상대적 기하형태는 공극 분율을 더 크게 하며, 그 결과 일반적으로 층의 대표적인 부분보다 "벽"에서 약간 많은 양의 유동이 발생하게 된다.
층(14)은 셸내에 위치하여 표면(반응 물질의 하향류 유동을 위한 완곡된 경로를 제공하는 표면)을 불규칙적으로 배열시키는 복수의 불연속적 불활성 요소를 포함한다. 이들 불연속 물체는 반응 물질이 층을 통해 유동할 때 최적으로 접촉할 수 있도록 하면서 수지를 여전히 지지하는 임의의 강성, 화학적 불활성 및 열안정성 물질로부터 제조될 수 있다. 일반적으로, 최적의 접촉은 큰 공극 분율을 갖는 물체(예를 들어, 부피가 현저히 작고 큰 표면적을 나타내는 물체)에 의해 수행된다. 사용되는 불규칙적 패킹 요소는 0.6 이상, 예를 들어 0.8의 공극 분율을 가질 수 있다. 특히 바람직한 요소는 0.98 이상까지의 공극 분율을 갖는다. 공극 분율이 높을수록, 층을 여전히 충분히 지지하면서 수지 촉매의 충전량이 높아진다. 상기 요소의 강성, 상기 요소가 하중하에서 변형에 저항하는 능력 및 링의 전체 "압축성"(따라서 층 전체의 압축성) 사이에는 상관관계가 있는 것으로 이론화된다.
상기와 같은 유형의 불활성의 불규칙적 패킹 물질은 구상 수지 입자의 패킹 구조를 차단하여 유효 공극 분율을 더 크게 한다. 수지 층 단독은 일반적으로 약0.36의 공극 분율을 갖고, 이것이 조금만 증가해도 압력 강하가 극적으로 감소되는 것으로 예상된다. 공극 분율의 증가에 기인한 압력 강하의 감소는 압축 방지에 기인한 압력 강하의 감소보다 덜 바람직한데, 이는 공극 분율의 증가는 반응물과 촉매의 접촉 시간을 감소시키는 "채널링" 또는 단락" 경로를 나타내기 때문이다.
바람직하게는, 패킹 물질은 캔사스주 위치토 소재의 코치-글리치 인코포레이티드(Koch-Glitsch, Inc.)로부터 구입가능한 캐스케이드 미니-링(등록상표, CASCADE MINI-RINGS)과 같은 금속성 캐스케이드 링을 포함한다. 이러한 케스케이드 링은 약 0.97의 공극 분율을 갖는다. 사용될 수 있는 다른 물체로는 전형적인 타워형 패킹 요소, 예를 들어 폴(Pall) 링, 텔레레트(Tellerette) 링, 라싱(Raschig) 링, 베를 새들(Berl saddle), 인탈록스(Intalox) 새들, 및 필요에 따라 이들의 조합물을 포함한다. 이들 중 몇몇의 예는 미국 특허 제 4,041,113 호 및 제 4,086,307 호에 개시되어 있다. 양호한 유압 특성 이외에, 바람직한 금속성 캐스케이드 링 패킹 물질은 반응기내의 온도차를 개선시킨다. 이는 동일한 입구 온도에서 작동되어 더 낮은 출구 온도를 제공하거나 더 높은 입구 온도에서 작동되어 동일한 순도로 더 많은 제조물을 수득하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 이들 요소로 패킹된 반응기의 입구와 출구 사이의 온도차는 패킹되지 않은 반응기의 입구와 출구 사이의 온도차보다 작게 되는 반면, 각 반응기에서의 반응물 전환율은 실질적으로 동일하다.
충분한 반응기 패킹 물질이 촉매 층 전체에 걸쳐 불규칙적으로 분포된다. 비스페놀 A를 제조하는 바람직한 실시태양에서, 촉매 층 높이의 최소 약 25%(반응물 유입 전에 페놀-습윤 수지 촉매 조건하에 측정시), 가장 바람직하게는 약 30% 이상은 불규칙적으로 분포된 패킹 물질이 점유한다. 유사하게, 패킹 물질의 높이는 시간이 지나서 수지가 팽윤될 때 수지 층의 높이보다 높게 유지되기에 충분한 것이 바람직하다. 이 높이는 촉매 층 높이의 약 110%, 가장 바람직하게는 120%일 수 있다. 패킹 물질은 수지의 높이에 가까워야 하고, 바람직하게는 패킹 물질이 약간 더 높아서(약 20% 이상까지) 시간 경과에 따른 수지의 팽윤을 가능하게 해야 한다. 패킹 물질은 수지보다 짧을 수도 있는데, 이는 축적된 압축력이 층의 상부보다 저부에서 더 클 것이기 때문이다.
패킹 물질을 불규칙적으로 분포시키는 임의의 방법이 사용될 수 있다. 가장 쉽고 가장 바람직한 방법은 단순히 패킹 물질을 반응기에 넣고 촉매를 반응기에 첨가하여 패킹 공극 부피내에 분포시키는 방법이다.
임의의 일반적으로 공지된 산성 이온교환수지 촉매가 산성 촉매로서 사용될 수 있고, 상기 수지는 특별히 제한되지는 않지만 통상적으로 약 8% 이하, 바람직하게는 약 6% 이하, 가장 바람직하게는 약 4% 이하의 가교결합도를 갖는 설폰산형 양이온교환수지이다. 또한, 약 1% 이상의 가교결합도가 바람직하고, 약 2% 이상의 가교결합도가 더욱 바람직하다. 수지 촉매는 적어도 부분적으로 가교결합된 이온교환수지 촉매인 것이 바람직하며, 일정한 정도의 다이비닐벤젠 가교결합도를 갖고 일정한 정도의 설폰산 작용기를 함유하는 설폰화된 방향족 수지, 예를 들어 미국 특허 제 5,233,096 호에 개시된 것이 바람직하다.
산성 이온교환수지는 또한 페놀의 알킬화에 사용된다(미국 특허 제4,470,809 호). 양이온교환수지 촉매의 존재하에, α-메틸 스티렌은 페놀과 반응하여 파라큐밀 페놀을 생성하고(미국 특허 제 5,185,475 호), 메시틸 옥사이드는 페놀과 반응하여 크로만을 생성한다. 사용시, 수지 촉매의 개개 입자는 유압 부하로 인해 압축력을 받고, 낮은 가교결합도에서는 입자가 덜 강성이며 더 쉽게 유압 변형된다. 이온교환수지 촉매의 가교결합도는 약 4% 이하일 수 있지만, 촉매 수명을 개선하기 위해 약 2% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 반응기 시스템에서, 촉매제는 복수의 펜던트(pendant) 설폰산기를 갖는 탄화수소 중합체를 포함하는 설폰화된 방향족 수지인 것이 가장 바람직하다. 이들 촉매제는 전형적으로는 2 또는 4%의 다이비닐 벤젠이 가교결합되어 있다. 2% 이하의 가교결합도를 갖는 촉매가 가장 바람직하다. 이러한 관점에서 폴리(스티렌다이비닐벤젠) 공중합체 및 설폰화된 페놀포름알데하이드 수지가 사용될 수 있다. 이러한 적합한 촉매의 예는 롬 앤드 하스 케미칼 캄파니 인코포레이티드(Rohm and Haas Chemical Company, Inc.)로부터 상표 "앰버라이트(AMBERLITE) A-32" 및 "앰버라이스트(AMBERLYST) A-121)"의 촉매로서 시판중이고 바이엘 케미칼 캄파니(Bayer Chemical Company)로부터 상표 "K1131"의 촉매로서 시판중인 설폰화된 수지 촉매이다. 산성 수지의 교환능은 바람직하게는 약 2.0meq.H.+/g(건조 수지) 이상이다. 3.0 내지 약 5.5meq.H.+/g(건조 수지)의 범위가 가장 바람직하다. 선택적으로, 조촉매 또는 촉매 촉진제도 또한 사용될 수 있다. 벌크 또는 부착된 촉매 촉진제가 사용될 수 있다. 이들 중 다수는 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다.
본 발명의 방법 및 반응기는 비스페놀 A(이하, BPA로서 약기함)의 제조에 특히 적합하다. 반응기가 비스페놀 A를 제조하는데 사용되는 경우, 페놀은 통상적으로 아세톤에 대해 과잉량으로 사용되며, 이 때 페놀 대 아세톤(페놀/아세톤)의 몰비는 통상적으로 페놀 약 6몰 대 아세톤 1몰 이상, 바람직하게는 페놀 약 12몰 대 아세톤 1몰 이상이고, 또한 바람직하게는 페놀 약 20몰 대 아세톤 1몰 이하, 더욱 바람직하게는 페놀 약 16몰 대 아세톤 1몰 이하이다.
페놀과 아세톤의 반응은 통상적으로 반응기의 공급물이 액체로 남아 있도록 하기에 충분한 온도, 바람직하게는 약 55℃ 이상의 온도에서 수행된다. 또한, 110℃ 이하의 온도가 바람직하고, 90℃ 이하의 온도가 더욱 바람직하며, 약 85℃가 가장 바람직하다. 입구 압력과 출구 압력을 동등한 높이에서 측정할 때 층 전후의 압력차는 바람직하게는 약 0.1psig 이상, 더욱 바람직하게는 약 3psig 이상이다. 또한, 약 35 psig 이하의 압력차가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 약 26psig 이하이다.
상기 페놀과 아세톤의 반응에서, 비스페놀 A를 함유하는 액체 반응 혼합물 이외에 일반적으로 미반응 페놀, 미반응 아세톤 및 물과 같은 반응 부산물도 반응 혼합물의 일부이다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 페놀이라는 용어는 이하에서 보다 상세히 기술되는 하기 화학식의 페놀 및 선택된 치환 페놀을 나타낸다:
비스페놀 A, 및 페놀과 케톤을 반응시켜 수득되는 비스페놀은 하기 화학식을 가질 수 있다:
상기 식에서,
Ra및 Rb는 할로겐 또는 1가 탄화수소기이며, 동일하거나 상이할 수 있고,
p 및 q는 0 내지 4의 정수이고,
X는또는이고,
Rc및 Rd는 수소원자 또는 1가 탄화수소기이거나, Rc및 Rd가 함께 고리 구조를 형성할 수 있고,
Re는 2가 탄화수소 기이다.
상기 화학식의 비스페놀의 구체적인 예로는 비스(하이드록시아릴)알칸, 예를 들어 1,1-비스(4-하이드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)에탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판(이하, 비스페놀 A라 지칭함), 2,2-비스(4-하이드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)옥탄, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시페닐)부탄, 비스(4-하이드록시페닐)페닐메탄, 2,2-비스(4-하이드록시-1-메틸페닐)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시-t-부틸페닐)프로판 및 2,2-비스(4-하이드록시-3-브로모페닐)프로판, 및 비스(하이드록시아릴)사이클로알칸, 예를 들어 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로펜탄 및 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로헥산, 6,6'-다이하이드록시-3,3,3'3'-테트라메틸-1,1'-스피로(비스)인단, 1,3-비스하이드록시페닐 메탄, 4,4'-다이하이드록시-2,2,2-트라이페닐에탄, 1,1'-비스(4-하이드록시페닐)-메타-다이아이소프로필벤젠, 1,1'-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트라이메틸사이클로헥산을 포함한다.
또한, 비스페놀은 상기 화학식에서 -O-, -S-, -SO- 또는 SO2-가 되도록 제조될 수도 있고, 제조될 수 있는 화합물의 예로는 4,4'-다이하이드록시다이페닐 에테르 및 4,4'-다이하이드록시-3,3'-다이메틸페닐 에테르와 같은 비스(하이드록시아릴) 에테르, 4,4'-다이하이드록시다이페닐 설파이드 및 4,4'-다이하이드록시-3,3'-다이메틸다이페닐 설파이드와 같은 비스(하이드록시다이아릴) 설파이드, 4,4'-다이하이드록시페닐 설폭사이드 및 4,4'-다이하이드록시-3,3'-다이메틸다이페닐 설폭사이드와 같은 비스(하이드록시다이아릴) 설폭사이드, 및 4,4'-다이하이드록시다이페닐 설폰 및 4,4'-다이하이드록시-3,3'-다이메틸다이페닐 설폰과 같은 비스(하이드록시다이아릴) 설폰을 포함한다. 이들 물질 중에서 비스페놀 A의 제조가 특히 바람직하다.
상기한 바와 같은 비스페놀은 적절히 치환된 페놀과 케톤을 산성 촉매의 존재하에 축합시키는 일반적으로 공지된 비스페놀 합성 방법에 의해 수득될 수 있다. 상기 화학식에서 X와의 결합이 존재하지 않는 구조를 갖는 페놀이 사용될 수도 있다. 또한, 상기 비스페놀이 수득될 수 있다면, 페놀과 포름알데하이드, 설폰산 등의 축합을 수행할 수도 있다.
반응기(10)내의 반응물은 반응하여 비스페놀(반응물이 아세톤 및 페놀인 경우에는 BPA)을 생성하고, 비스페놀, 미반응 반응물, 선택적인 조촉매, 및 미량의 기타 물질을 포함하는 생성물 스트림으로서 반응기를 떠난다.
생성물 스트림은 이러한 물질을 분리하기 위한 임의의 종래 방법일 수 있는 분리기에 공급될 수 있다. 증류가 일반적으로 가장 간편하고 가장 바람직한 방법이다. 그러나, 다른 널리 공지된 방법을 증류와 독립적으로 또는 조합하여 사용하여 상기 분리 공정을 구성할 수도 있다.
비스페놀 생성물, 비스페놀 이성질체, 페놀 및 소량의 다양한 불순물은 저부 생성물로서 분리기로부터 제거된다. 이러한 저부 생성물은 추가의 분리기에 공급된다.
결정화가 바람직한 비스페놀 분리 방법이지만, 비스페놀 생성물의 목적하는 순도에 따라, 모액으로부터 비스페놀을 분리하는데 사용될 수 있는 임의의 방법이사용될 수 있다. 분리된 후, 페놀 및 비스페놀 이성질체를 포함하는 탈수된 모액은 반응물로서 반응기(10)로 복귀된다.
이어서, 분리기에서 모액으로부터 분리된 비스페놀은 비스페놀 회수 공정에서 또 다른 추가의 분리기 및 정제기로 보내질 수 있다. 이는 폴리카보네이트의 후속 제조에 사용하기 위한 BPA를 제조하는 경우와 같이 매우 순수한 생성물이 요구되는 경우에 특히 중요할 수 있다. 일반적으로, 이러한 추가의 분리는 재결정화와 같은 기법을 사용하여 유리하게 수행될 수 있다.
이온교환수지 촉매의 압축과 관련된 문제를 완화시키기 위해, 수지 촉매 층은 또한 상이하게 가교결합 및 개질된 촉매의 층 또는 이들의 조합물의 층을 포함할 수도 있다. 특히, 촉매 층은 높은 가교결합도를 갖는, 층 하단부의 이온교환수지 촉매 및 낮은 가교결합도를 갖는, 층 상단부의 이온교환수지 촉매의 조합물로부터 제조될 수도 있다. 층 상단부 근처의 이온교환수지 촉매는 바람직하게는 약 2% 이하로 가교결합되고, 층 하단부의 이온교환수지 촉매는 바람직하게는 약 2%보다 크게 가교결합된다.
작동시, 셸 또는 실린더(16)는 이를 패킹 물질 및 수지 촉매로 교대로 충전시킴으로써 패킹 물질 및 수지 촉매로 패킹된다. 촉매는 물로 습윤되고 "예비" 또는 부분 건조된 비드일 수 있다. 바람직하게는, 우선 지지체 및/또는 필터로서의 샌드를 셸의 저부에 충전시킨다. 바람직한 실시태양에서, 반응기는 그의 높이의 약 1/4이 물로 충전되고 그의 높이의 1/4이 패킹 요소로 충전된다. 이어서, 컬럼은 물로 습윤된 수지로 충전되고 밀폐되며, 페놀이 통과하여 수지를 탈수시켜 패킹요소가 점유하는 면적내로 수지를 수축시킨다. 나머지 컬럼 높이에 대해 이러한 과정이 반복된다. 반응 동안의 팽윤을 위해 추가의 패킹 요소를 층의 상부에 첨가한다. 촉매가 예비 건조된 경우, 이러한 과정은 페놀을 사용하여 수행될 것이다.
페놀과 아세톤으로부터 비스페놀 A를 제조하는 방법은 페놀 및 아세톤을 이온교환수지 촉매 층에 도입하여 수지 촉매의 존재하에 페놀과 아세톤을 반응시키는 단계, 및 이어서 반응 혼합물로부터 비스페놀 A를 회수하는 단계를 포함한다. 페놀 및 아세톤의 도입은 반응을 소정의 수율 및 선택성으로 진행시키기에 충분한 속도로 층의 상단부에서 수행된다(반응물의 병류 하향류 유동을 용이하게 하기 위해). 통상적으로, 페놀과 아세톤의 반응은 반응기의 공급물이 액체 상태로 남아 있도록 하기에 충분한 온도, 바람직하게는 약 55℃ 이상의 온도에서 수행된다. 또한, 바람직하게는 상기 온도는 약 110℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 약 90℃ 이하이다. 반응물의 도입은 일반적으로 건조 촉매 1파운드당 시간당 공급물 약 0.1파운드(0.1lb 공급물/시간/lb 촉매) 이상, 바람직하게는 약 1.0lb 공급물/시간/lb 촉매 이상의 중량 시공간 속도(WHSV)로 수행된다. 또한, 약 20lb 공급물/시간/lb 촉매 이하가 바람직하고, 약 2.0lb 공급물/시간/lb 건조 촉매 이하가 더욱 바람직하다. 반응물의 도입은 또한 일반적으로 층 단면적 1ft2당 약 0.1gpm(gpm/ft2) 이상, 바람직하게는 약 0.1gpm/ft2이상의 유속(flux rate)에서 수행된다. 또한, 약 2.0gpm/ft2이하의 양이 바람직하고, 약 0.5gpm/ft2이하가 가장 바람직하다. 반응 온도는 재킷을 통해 냉각 스트림을 유동시켜 반응열을 제거함으로써 부분적으로 제어될 수 있다. 그러나, 플러그 유동 패킹된 층에서는 반경방향의 열전달이 적어 반응기가 대개 단열적으로 작용한다. 패킹 물질은 열전달을 개선시켜 단열성을 감소시키는데 도움이 됨으로써 온도 제어를 개선할 수 있다. 반응 온도는 약 110℃ 이하일 수 있지만, 바람직하게는 약 85℃로 제한된다. 반응기의 정상 상태 작동 동안, 입구(20)와 출구(24) 사이의 압력차는 약 0.1psig 이상, 바람직하게는 약 3psig 이상이다. 또한, 약 30psig 이하가 바람직하고, 약 24psig 이하가 더욱 바람직하다.
도 2를 참조하면, 페놀과 아세톤으로부터 비스페놀 A를 제조하는 시스템이 일반적으로 50으로 도시되어 있다. 시스템(50)은 페놀, 아세톤 및 탈수되고 재순화된 모액을 함유하는 예비혼합된 공급물 스트림(54)을 포함하고, 상기 공급물 스트림은 우선 냉각 장치(58)에 공급된다. 이어서, 냉각된 공급물 혼합물은 입구 라인(59)을 통해 반응기(10)에 도입된다. 이어서, 상기 혼합물은 반응기의 패킹된 촉매 층(14)을 통해 하향 유동되어 비스페놀 A인 생성물을 형성한다. 목적하는 비스페놀 A 뿐만 아니라 미반응 물질 및 몇몇 부산물을 포함하는 생성물 스트림은 반응기 출구 라인(63)을 통해 유동한다. 제 2 페놀 공급물 스트림(62)이 출구 라인(63)에 연결되어 반응기 충전시에 사용될 수도 있다. 출구 라인(63)은 생성물 제거 라인(30)에 연결된다. 도 1과 관련하여 상기 기술한 바와 같이, 반응기(10)는 반응기의 셸을 따라 다양한 위치에서 압력 감지 수단(35) 및 온도 감지 수단(37)을 포함한다. 냉각 장치(58)로부터의 복귀 라인(64)에는 스트림 트레이싱(tracing) 라인(72)이 장착되는 것이 바람직하다(처리되는 물질이 주위 온도에서 고체이므로,제어된 열을 파이프, 반응기(들) 및 필요에 따라 장치에 가하여 목적하는 유체 온도를 유지한다. 이는 파이프 및 장치에 대한 "트레이싱" 또는 "재킷팅"으로 공지되어 있다). 시스템(50)은 생성물 제거 라인(30)의 하류에 배치된 사이펀 브레이크(70)를 추가로 포함할 수 있다. 반응기는 라인(65)을 통해 배기된다. 페놀의 공급물 스트림 및 아세톤의 공급물 스트림 중 어느 하나 또는 둘 다는 초기 반응으로부터 재순환되어 온 불순물을 포함할 수 있다. 페놀과 아세톤의 반응으로부터 유래하는 불순물은 재순환 스트림에서 이성질화될 수 있다.
실시예 1
약 21인치의 내부 직경, 2.377ft2의 단면적 및 5ft의 높이를 갖는 반응기 셸을 15.3lb/ft3의 벌크 밀도를 갖는 다량의 패킹 물질(캐스케이드 미니-링(등록상표)) 및 2% 가교결합된 습윤 이온교환수지 촉매 A-121(롬 앤 하스 제품)로 단계적으로 충전하였다. 충전과 충전 사이에, 반응기를 밀폐하고, 0.5% 미만의 물을 함유하는 페놀의 스트림을 수지 촉매 층을 통해 유동시켜 수지 촉매를 탈수시켰다. 촉매 층의 높이가 10.5ft가 될 때까지 단계적 충전 및 탈수 조작을 반복하였다. 총 329.6lb의 패킹 물질 및 3,166lb의 습윤 수지 촉매를 첨가하였다. 수지 촉매의 물 습윤 밀도는 습윤 촉매 45.8lb/ft3("건조" 촉매 약 8.5lb/ft3)이고, 동일한 수지 촉매의 페놀 탈수된 밀도는 건조 촉매 24.9lb/ft3이었다. 수지 촉매의 탈수 후, 592lb의 "건조" 촉매가 잔류하였다.
수지 촉매 층의 수직 높이에 걸친 압력차를 다양한 반응기 공급물 속도에서 측정하였다. 공급물 조성은 표 III의 컬럼 A에 기재된 값과 유사하다. 사용된 촉진제는 약 800ppm 양의 3-머캅토프로피온산이다. 하기에 제공된 표 I은 수지 촉매 층의 수직 치수에 걸쳐 관찰된 압력차에 대해 측정된 유량을 예시한다.
평균값이 표에 나타나 있고, 유량이 증가함에 따라 압력이 증가하지만 이러한 증가는 지지체에 의해 완화됨이 명백하다.
실시예 2
패킹 물질을 갖지 않는 동일한 유형의 수지를 사용하여 실시예 1의 실험 조건 및 공급물 조성을 대조 실험으로서 반복하였다. 하기에 제공된 표 II는 수지 촉매 층의 수직 치수에 걸쳐 관찰된 압력차에 대해 측정된 유량을 예시한다.
불규칙적 패킹 물질에 의해 제공된 지지체가 없는 경우, 증가된 유량하에서의 지지되지 않은 촉매 층의 압축이 크고, 그 결과 처리량 및 따라서 생산량이 크게 제한된다. 평균값이 표에 나타나 있다.
도 3은 실시예 1의 패킹 물질을 갖는 수지와 실시예 2의 패킹 물질을 갖지 않는 수지를 동일한 조건하에 비교한 것이다. 이 도면으로부터, 동일한 수지 시스템 및 실험 조건에서 패킹 물질에 의해 압축성 수지 층을 통한 압력차의 증가가 완화됨을 알 수 있다.
실시예 3
상이한 전형적인 공정 조건에서 몇가지 실험을 실시하고, 반응기의 입구와 출구 사이의 온도차 및 반응물의 전환율을 측정하였다. 이들 조건 및 측정값의 평균이 하기 표 III에 기록되어 있다.
따라서, 상기 데이터로부터, 광범위하게 변화되는 조건에서도 전환율은 대략 동일하게 유지되지만 링을 갖는 패킹된 반응기의 입구와 출구 사이의 온도차는 패킹 물질을 갖지 않는 반응기의 입구와 출구 사이의 온도차보다 작음을 알 수 있다. 작은 온도차는 균일한 전환율에 이롭지 못하다는 점에서 이는 유다른 것이다.
본 발명을 바람직한 실시태양을 참조하여 기술하였지만, 당해 기술분야의 숙련자는 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고 다양한 변화가 이루어질 수 있고 발명의 구성요소가 균등물로 치환될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범주로부터 벗어나지 않고 특정한 상황 또는 물질을 본 발명의 개시내용에 적합화하기 위해 많은 변형이 이루어질 수도 있다. 따라서, 본 발명은 이를 실시하기 위해 고려된 최상의 형태로서 개시된 특정한 실시태양에 제한되지 않고, 첨부된 청구범위의 범주내에 속하는 모든 실시태양을 포함하고자 한다.

Claims (21)

  1. 불규칙적으로 분포된 패킹 물질을 갖고 선택적으로 황 함유 화합물의 촉매 촉진제를 포함하는 이온교환수지 촉매 층(14)을 포함하는 반응기(10)에 페놀 및 케톤을 하향류(downflow) 방식으로 도입하는 단계;
    페놀과 케톤을 반응시켜 반응 혼합물을 생성하는 단계; 및
    반응 혼합물로부터 비스페놀을 회수하는 단계
    를 포함하는 비스페놀의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    층(14)내의 이온교환수지 촉매가 가교결합된 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    이온교환수지 촉매의 가교결합도가 수지의 약 4중량% 이하인 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    수지의 가교결합도가 2중량%보다 큰 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    수지의 가교결합도가 2% 이하인 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    이온교환수지 촉매의 가교결합도가 약 2%인 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    이온교환수지 촉매가 설폰화된 방향족 수지인 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    부착된 촉진제가, 황 함유 화합물에 의한 중화로 개질된 설폰화 방향족 수지의 설폰산기의 일부를 포함하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    벌크 촉진제가, 반응 혼합물내에 자유롭게 분산된 황 함유 화합물을 포함하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    패킹 물질이 약 0.6 내지 약 0.98의 공극 부피를 갖는 불활성 물체를 포함하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    패킹 물질이 폴(Pall) 링, 베를 새들(Berl saddle), 인탈록스(Intalox) 충전 물질, 텔레레트(Tellerette) 패킹 물질, 하이퍼필(Hyperfill) 패킹 물질, 스테드만(Stedman) 패킹 물질, 슐처(Sulzer) 패킹 물질, 라싱(Raschig) 링 및 코치-글리치 캐스케이드 미니 링(등록상표, Koch-Glitsch Cascade Mini Rings) 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    패킹 물질이 코치-글리치 캐스케이드 미니 링(등록상표)을 주로 포함하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    촉진제가 존재하는 경우 상기 촉진제가 3-머캅토프로피온산인 방법.
  14. 하향류 화학 반응기(10), 및
    상기 반응기(10)에 충전되고, 불규칙적으로 분포된 패킹 물질을 갖는 고정층(14) 이온교환수지 촉매(이 때, 상기 수지 촉매는 상기 수지 촉매를 기준으로 약 2중량% 이하의 가교결합도를 갖는 설폰화된 방향족 수지이다)
    를 포함하는 반응기 시스템(50)에 페놀 및 케톤을 하향류 방식으로 도입하는 단계;
    반응기(10)내에서 케톤과 페놀을 반응시켜 비스페놀을 함유하는 반응 혼합물을 생성하는 단계; 및
    혼합물로부터 비스페놀을 회수하는 단계
    를 포함하는 비스페놀의 제조방법.
  15. 반응기 용기(10);
    선택적으로 촉진제를 포함하는, 상기 용기(10)내의 이온교환수지 촉매 층(14); 및
    상기 이온교환수지 촉매 층(14) 전체에 걸쳐 불규칙적으로 분포된 패킹 물질
    을 포함하는, 하향류 방식으로 도입된 페놀과 아세톤의 반응으로부터 비스페놀 A를 제조하는 반응기(10).
  16. 제 15 항에 있어서,
    층(14)내의 이온교환수지 촉매의 적어도 일부가 가교결합된 반응기(10).
  17. 아세톤 공급물 스트림;
    상기 아세톤 공급물 스트림과 혼합되어 공급물 스트림 혼합물(54)을 생성하는 페놀 공급물 스트림;
    상기 공급물 스트림 혼합물(54)을 수용하는 냉각 장치(58);
    상기 냉각 장치(58)와 유체 연통되어 연결된 반응기(10)로서, 상기 공급물 스트림 혼합물(54)을 수용하는 입구를 상단부에 갖고 출구를 하단부에 갖는 반응기 용기(10); 및 상기 입구와 출구의 중간에 위치하며, 이온교환 촉매 수지 및 상기 수지 전체에 걸쳐 불규칙적으로 배치된 불활성 패킹 물질을 포함하는 지지된 촉매 수지 층(14)을 포함하는 반응기(10);
    상기 반응기 용기(10)와 연통된 온도 감지 수단(36);
    상기 반응기 용기(10)와 연통된 압력 감지 수단(34);
    상기 입구와 출구 사이의 바이패스 스트림;
    상기 출구에서 수용될 수 있는 제 2 페놀 공급물 스트림(62);
    상기 반응기의 하단부와 유체 연통되어 배치되고, 반응기(10)가 오버플로우(overflow) 방식으로 작동하며 반응기(10)가 완전히 액체로 충전된 상태로 유지되도록 확보하기 위해 상기 입구와 동일한 높이에 있는 생성물 제거 라인(30); 및
    상기 생성물 제거 밸브의 하류에 위치한 사이펀 브레이크(70)
    를 포함하는, 페놀과 아세톤으로부터 비스페놀 A를 제조하는 시스템(50).
  18. 제 17 항에 있어서,
    촉매 수지가 입구와 출구 사이의 층의 수직 치수에 걸쳐 실질적으로 균일한 공극 분율을 형성하는 시스템(50).
  19. 제 18 항에 있어서,
    반응기가 비스페놀 A의 제조 동안 약 65 내지 약 85℃의 온도로 유지되는 시스템(50).
  20. 제 1 항에 따른 방법에 의해 제조된 비스페놀 A.
  21. 불규칙적으로 분포된 패킹 물질 및 촉진제를 갖는 이온교환수지 촉매 층(14)을 포함하는 반응기(10)에 페놀 및 아세톤을 하향류 방식으로 도입하는 단계;
    페놀과 아세톤을 반응시켜 반응 혼합물을 생성하는 단계; 및
    반응 혼합물로부터 비스페놀을 회수하는 단계
    를 포함하는 방법에 의해 제조된 비스페놀 A.
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