KR20230097041A

KR20230097041A - 페놀의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230097041A
Application number: KR1020237014867A
Authority: KR
Inventors: 마크 에릭 넬슨; 안드레이 유레비치 소콜로프; 알렉세이 안드레예비치 소콜로프
Original assignee: 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2023-06-30
Also published as: CN117561231A; RU2020135296A; EP4237397A1; US20240010588A1; WO2022093692A1

Abstract

페놀의 분리 방법은 하기 단계를 포함할 수 있다: 증발기 유닛에서 생성물 스트림으로부터 아세톤의 제1 부분을 분리하는 단계로서, 상기 아세톤의 제1 부분은 재순환 아세톤 및 우회 아세톤을 포함하는, 단계; 상기 재순환 아세톤을 재순환시키는 단계; 상기 증발기 유닛으로부터 하부 분획을 인출하는 단계; 상기 하기 분획을 중화시켜, 증류 컬럼으로 향하는 증류 공급물 스트림을 형성하는 단계; 상기 증류 공급물 스트림을 하부 스트림 및 오버헤드 스트림으로 분리하는 단계로서, 상기 하부 스트림은 미정제 페놀 분획을 포함하는, 단계; 상기 오버헤드 스트림을 응축기를 통해 통과시켜 미정제 아세톤 분획으로서의 증류물을 제조하는 단계로서, 상기 증류 컬럼의 환류비는 0.40 이하이며, 상기 환류비는 환류물 중량 대 증류물 중량의 비인, 단계; 및 상기 우회 아세톤을 상기 증류 컬럼 주위로 향하게 하는 단계.

Description

페놀의 제조 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본원은 2020년 10월 27일에 출원된 러시아 특허 출원 2020135296의 우선권을 주장하는 국제 출원이며, 상기 러시아 특허 출원은 그 전문이 본원에 통합된다.

쿠멘 히드로퍼옥시드 (CHP)의 산-촉매화된 절단(cleavage)/분해에 의해 산업적 규모로 제조되는 페놀은, 절단 혼합물의 점점 더 무거운 성분이 하부 스트림으로서 분리되는 일련의 증류를 통해 정제될 수 있다. 분해 생성물은 페놀 및 아세톤의 생성물, 부산물 및 재순환을 위한 미반응 쿠멘 (CUM)으로 분리되기 전에 중화된다. 중화된 쿠멘 히드로퍼옥시드 절단 생성물은 컬럼 (이는 또한 증류 컬럼으로서 알려져 있음)을 통해 미정제(crude) 아세톤 분획 (오버헤드(overhead) 스트림) 및 미정제 페놀 분획 (하부 스트림)으로 분리될 수 있다. 불순물, 예컨대 히드록시아세톤 (HA) 및 알파-메틸스티렌 (AMS)은 오버헤드 스트림에서 제거될 수 있으며, 일부 AMS는 하부 스트림에서 회수된다.

다수의 페놀 제조 플랜트는, 컬럼의 산출량을 증가시키기 위한 시도로, 중화된 쿠멘 히드로퍼옥시드 절단 생성물을 미정제 아세톤 분획 (오버헤드 스트림) 및 미정제 페놀 분획 (하부 스트림)으로 분리하는 제1 컬럼 (예를 들어, 증류 컬럼)에 과부하를 가할 것이다. 그러나, 이러한 실시는 제1 컬럼의 물질 수지(mass balance) 및 효율성을 방해하여, 미정제 페놀 생성물 스트림에서 원치 않는 히드록시아세톤 및 알파-메틸스티렌 불순물의 증가를 낳을 수 있다. 제1 컬럼 후, 여러 개 (예를 들어, 3개)의 추가 컬럼이 있을 수 있다. 제조된 페놀은 비스-페놀 A (BPA)의 제조에 사용될 수 있다. 바람직하게는, BPA 제조는 매우 낮은 불순물을 갖는 반응물을 사용한다. HA는 BPA의 색상 및 품질에 불리한 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 이는 불량한 폴리카보네이트 (PC) 색상을 낳을 수 있다.

따라서, 증류 컬럼에 과부하를 가하는 것의 실시는 최종 페놀 생성물의 품질 및 상업적 가치를 상당히 감소시킬 수 있다. 불순물은 또한 제조 후에도 페놀 생성물에서 계속해서 형성될 수 있다. 예를 들어, 불순물 2-메틸베노푸란 (2-MBF)은 히드록시아세톤과 페놀의 상호작용을 통해 형성되며, 제거하기에 매우 어렵다.

히드록시아세톤 제거 방법은 물리적 (예를 들어, 정류) 및 화학적 (예를 들어, 화학 시약 첨가) 방법 둘 모두를 포함할 수 있으며, 이들 둘 모두 비용이 크고, 페놀 정제 시스템의 복잡성을 증가시킨다. 따라서, 이러한 제거 방법은 가능한 경우 피해야 한다. 히드록시아세톤 제거의 품질은 또한 다수의 요인, 예를 들어 미정제 페놀 조성, 공정 기술적 파라미터, 장비, 또는 물질 전달 장치의 효율성에 따라 달라질 수 있다.

미국 특허 번호 3,405,038은 공비혼합물 정류를 사용한 중화된 쿠멘 히드로퍼옥시드 절단 혼합물로부터의 히드록시아세톤 제거 방법을 기술한다. 히드록시아세톤은 쿠멘과의 최소의 공비혼합물을 형성한다. 미국 특허 번호 3,405,038의 방법에 따르면, 미정제 페놀 스트림으로부터의 효과적인 히드록시아세톤 제거는 적어도 0.28 중량부의 쿠멘 대 1 중량부의 페놀의 공급물 비(ratio)를 요구한다. 초기 공급물 질량비가 더 낮은 경우, 추가적인 쿠멘이 요구된다. 또한, 공급 지점 위에서, 온도는 110℃ 내지 쿠멘 비점에서 유지된다. 예에서, 하부에서의 히드록시아세톤 함량은 30 내지 65 ppm에서 달라진다. 그러나, 이러한 수준의 히드록시아세톤은 일반적으로 현대식 페놀 제조에서 허용불가능하다. 또한, 이 공정은 상당한 양의 쿠멘의 지속적인 재순환을 요구하며; 이는 자본 및 유용성 둘 모두에 대해 비용이 크다.

미국 특허 번호 4,251,325는, 페놀 분획으로부터 아세톤 및 물이 분리되는 증류 컬럼에서 중화된 절단 쿠멘 히드로퍼옥시드 혼합물이 분리된 후 미정제 페놀 분획으로부터 30 ppm 미만의 히드록시아세톤을 함유하는 페놀이 제조될 수 있음을 개시하고 있다. 추가적인 후속 증류 컬럼에서, 쿠멘 및/또는 알파-메틸스티렌의 조합물이 최대 22.0 중량%인 상태로 정류가 유지된다. AMS 및/또는 쿠멘을 함유하는 조합물 공급물은 후속 증류 컬럼 내 중간 지점으로 공급되고; 쿠멘 및 알파-메틸스티렌을 함유하는 오버헤드 분획, 및 공급물 중에 존재하는 히드록시아세톤의 상당 분획이 오버헤드 생성물로서 제거된다. 30 ppm 미만의 히드록시아세톤을 함유하는 페놀 분획은 컬럼 하부로부터 제거된다. 온도 및 압력을 조정함으로써, 쿠멘 및/또는 알파-메틸스티렌이 스트리핑(stripping) 섹션에서 트레이(tray)의 최상부 15 내지 70% 상에서 조성물의 55 내지 80 중량%를 형성하고 페놀이 스트리핑 섹션에서 트레이의 최하부 10 내지 50% 상에서 조성물의 50 중량% 초과를 형성하도록 컬럼이 제어된다. 이 방법은 미국 특허 번호 3,405,038과 비교하여 한 단계 발전된 것이지만, 이는 다수의 단점을 갖는다. 예를 들어, 이 방법의 구현은, 높은 자본 및 높은 운영 비용 둘 모두에 해당하는 매우 높은 환류비 (예를 들어, 17 내지 29)를 사용하는 추가 컬럼을 요구한다.

러시아 (RU) 특허 번호 2,323,202에서, 중화된 쿠멘 히드로퍼옥시드 절단 생성물이 미정제 아세톤 분획 및 미정제 페놀 분획으로 분리된 후, 회수되는 미정제 페놀 분획으로부터의 히드록시아세톤의 제거는 분리제(separating agent)를 사용한 공비-추출 정류를 사용하는 것으로 기술되어 있다. 분리제는 탄화수소 (쿠멘 및/또는 알파-메틸스티렌)를 1성분으로서 포함하고, 물을 제2 성분으로서 포함한다. 러시아 특허 번호 2,323,202는, 미정제 페놀과 함께 분리제 또는 분리제들을 컬럼에 공급하는 단계 및 탄화수소 및 물의 질량비가 상응하는 공비혼합물에서의 탄화수소 및 물의 질량비 이상이도록 유지하는 단계를 포함한다. 히드록시아세톤 분리제는 증류물과 함께 제거되고; 증류물 유기상(organic phase)은 환류에 사용된다. 이 방법의 큰 단점은, 2 내지 3에서 달라지는 높은 환류 비 및 이에 상응하는 높은 에너지 소비, 및 수상(aqueous phase) 중 최대 3%의 증가된 페놀 함량을 포함한다. 이 페놀의 제거는 플랜트의 페놀제거 영역에 부하를 가할 것이다. 또한, 이 방법은 매우 효율적이지 않다.

히드록시아세톤을 감소시키기 위해 이용되는 다른 방법은 정도는 다르지만 자본 집약적이며, 상승된 운영 비용을 갖는다.

본 개시의 다양한 구현예에서, 페놀을 제조하는 시스템 및 방법, 및 페놀 생성물 스트림으로부터 페놀을 분리하는 시스템 및 방법이 개시된다.

증류 컬럼 (예를 들어, 미정제 아세톤 증류 컬럼)의 과부하 문제점을 피할 수 있으며, 따라서 증류 컬럼의 효율을 유지하고, 페놀 생성물 중 불순물 수준을 크게 감소시키는 페놀 제조 방법에 대한 필요성이 있다.

페놀의 분리 방법은 하기 단계를 포함할 수 있다: 증발기 유닛에서 생성물 스트림으로부터 아세톤의 제1 부분을 분리하는 단계로서, 상기 아세톤의 제1 부분은 재순환 아세톤 및 우회(bypass) 아세톤을 포함하는, 단계; 상기 재순환 아세톤을 재순환시키는 단계; 상기 증발기 유닛으로부터 하부 분획을 인출하는 단계; 상기 하부 분획을 중화시켜, 증류 컬럼으로 향하는 증류 공급물 스트림을 형성하는 단계; 상기 증류 공급물 스트림을 하부 스트림 및 오버헤드 스트림으로 분리하는 단계로서, 상기 하부 스트림은 미정제 페놀 분획을 포함하는, 단계; 상기 오버헤드 스트림을 응축기를 통해 통과시켜 미정제 아세톤 분획으로서의 증류물을 제조하는 단계로서, 상기 증류 컬럼의 환류비는 0.40 이하이고, 상기 환류비는 환류물 중량 대 증류물 중량의 비인, 단계; 및 상기 우회 아세톤을 상기 증류 컬럼 주위로 향하게 하는 단계.

상술한 특징 및 다른 특징은 하기 도면 및 상세한 설명에 의해 예시된다.

구현예의 임의의 조합 또는 순열이 구상된다. 본 개시의 개시된 시스템 및 방법의 추가적인 유리한 특징, 기능 및 적용은, 특히 첨부된 도면과 함께 읽을 때 하기 설명으로부터 명백할 것이다. 본 개시에 열거된 모든 참조문헌은 그 전문이 본원에 참조로 통합된다.

하기는 도면의 간단한 설명이며, 여기서 유사한 요소는 유사하게 번호가 매겨지고, 이 설명은 본원에 개시된 예시적인 구현예를 예시하기 위한 목적으로 제공되며, 이를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 개시의 예시적인 구현예는 첨부된 도면을 참조하여 추가로 설명된다. 하기에 기술되고 도면에 예시된 다양한 단계, 특징 및 단계/특징의 조합은, 여전히 본 개시의 범위 내에 있는 구현예를 생성하기 위해 상이하게 배열 및 구성될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 개시된 시스템 및 방법을 수행하고 사용하는 데 있어서 당업계의 통상의 기술자를 돕기 위해, 첨부된 도면을 참조한다:
도 1은, 페놀을 제조하고 및/또는 생성물 스트림으로부터 페놀을 분리하기 위한 방법에 사용하기 위한 시스템 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 페놀을 제조하고 및/또는 생성물 스트림으로부터 페놀을 분리하기 위한 방법에 사용하기 위한 컬럼으로부터의 온도 프로파일 데이터를 나타내는 플롯팅(plotting)된 라인 그래프이고; 도 2는 100℃의 공급 온도, 0.80 내지 1.20 (라인 1, 4), 1.20 내지 1.45 (라인 2, 5) 및 1.45 내지 1.70 (라인 3, 6)의 쿠멘 대 물 중량비에서의 히드록시아세톤 제거 (라인 1 내지 3) 및 히드록시아세톤 및 알파-메틸스티렌 제거 (라인 4 내지 6)에 대한 결정된 온도 프로파일을 예시한다.

본 개시는 페놀을 제조하기 위한 유리한 시스템 및 방법, 및 생성물 스트림으로부터 (예를 들어, 페놀 생성물 스트림으로부터) 페놀을 분리하기 위한 개선된 시스템 및 방법을 제공한다.

언급된 바와 같이, 중화된 쿠멘 히드로퍼옥시드 절단 생성물은 컬럼 (예를 들어, 증류 컬럼)을 통해 미정제 아세톤 분획 (오버헤드 스트림) 및 미정제 페놀 분획 (하부 스트림)으로 분리될 수 있다. 일반적으로, 증류 컬럼의 용량 또는 처리량은 주로, 컬럼에서 상향으로 이동하는 설계된 증기 스트림 (부하) 또는 오버헤드 (OVHD)에 의해 결정되며, 컬럼의 상부에서 휘발성 성분이 풍부하다 (예를 들어, 최대로 풍부하다). 응축기에서 응축 후 증류 컬럼의 상부에서 나오는 오버헤드 스트림은, 오버헤드 생성물 (예를 들어, 미정제 아세톤 분획)로서 얻어지는 증류물 및 환류물 (이는 증류 컬럼 내로 다시 복귀할 수 있고, 증류물과 동일한 일반 조성을 가짐)로 나뉠 수 있다. 환류물 대 증류물의 비는 환류비 (R)로 지칭된다. 환류물의 감소는 환류비 (R)의 감소를 낳는다. 따라서, 일정한 증류 공급물 스트림 공급 속도 (용량)에서 환류물 및 증류물의 감소는 오버헤드 체적 감소 (체적 유량 감소), 및 공정의 에너지 소비의 상응하는 감소 (리보일러 듀티(reboiler duty))를 낳는다. 다른 컬럼 조건은 동일한 상태로 일정한 오버헤드에서 환류물 또는 환류비 (R)를 감소시키는 것은 증류 컬럼의 공급 속도 (용량)의 증가를 허용한다. 증류 컬럼의 공급 속도 (용량)의 이러한 증가는, 증류 컬럼의 총 물질수지(total material balance)에 따라 공급물이 증류물로서 선택된 오버헤드 생성물 및 하부 스트림으로서 선택된 하부 생성물로 나뉘기 때문에 일어나며, 이에 의해 동시에 증류물 (미정제 아세톤 분획) 및 하부 생성물 (미정제 페놀 분획)의 양을 증가시킨다. 따라서, 환류물 (R)의 현저한 감소는 오버헤드의 현저한 감소를 낳고, 할당된 작업에 따라 공정의 에너지 소비를 현저하게 감소시키고 및/또는 증류 컬럼의 용량을 증가시키는 것 (예를 들어, 페놀 및/또는 아세톤 생성물의 제조를 증가시키거나 또는 동시에 어느 정도까지는 이러한 문제점 둘 모두를 해결하는 것)을 허용한다.

페놀 생성물 스트림으로부터 페놀을 분리하기 위한, 본원에 개시된 방법은 증류 컬럼의 과부하 문제점을 피할 수 있으며, 따라서 증류 컬럼의 효율을 유지하고, 페놀 생성물 중 불순물 수준을 크게 감소시킬 수 있다. 본 발명의 방법은 증류 컬럼에 대한 부하를 감소시킬 수 있고, 미정제 페놀 분획으로부터의 히드록시아세톤 제거 효율을 증가시킬 수 있다. 이를 달성하기 위해, 두 가지 주요 요인이 이용될 수 있다. 먼저, 페놀 생성물 스트림 (예를 들어, 페놀 제조의 쿠멘 히드로퍼옥시드 분해 단계로부터)이 증발기 유닛으로 도입되며, 여기서 아세톤이 증발되고 (예를 들어, 플래쉬(flash) 증발기 유닛을 통해 플래쉬 증발됨), 이에 의해 페놀 생성물 스트림으로부터 제거된다. 제거된 아세톤의 일부는 재순환된 아세톤으로서 쿠멘 히드로퍼옥시드 분해 단계로 다시 재순환될 수 있다. 제거된 아세톤의 나머지는 증류 컬럼을 우회하여 아세톤 정제 단계 (예를 들어, 아세톤 정제 트레인(train))로 향할 수 있고, 및/또는 증류 컬럼을 빠져나가는 아세톤 (미정제 아세톤 분획)과 조합될 수 있다. 조합된 스트림은 아세톤 정제 단계로 향할 수 있다. 원료 공급물에서 주로 아세톤 함량을 감소시키는 것으로 인하여 우회 아세톤 스트림을 이용하는 (예를 들어, 모든 다른 조건은 동일함) 이 공정은 증류 컬럼으로부터의 오버헤드 스트림에서 8 내지 17%의 체적 유량 감소 및/또는 증류 컬럼으로의 6 내지 13%의 증류 컬럼 체적 공급 유량 감소를 허용할 뿐만 아니라, (컬럼에서 쿠멘 대 물 중량비의 증가로 인하여) 미정제 페놀 분획으로부터의 히드록시아세톤 제거 효율을 증가시킨다. 둘째, 증류 컬럼에서 (예를 들어, 증류 컬럼의 섹션을 따라) 결정된 온도 프로파일을 유지하는 것은 0.5 내지 0.8 범위에서 0.5 미만으로 (예를 들어, 0.40 이하로; 0 내지 0.1로)의 환류비의 뚜렷한 감소를 허용한다. 종래의 페놀 플랜트에서 중화된 절단 혼합물을 분리하기 위한 증류 컬럼의 시뮬레이션 물질 수지(simulation mass balance)는, 증류 컬럼 주위의 증발기 유닛으로부터 아세톤 정제 트레인으로 바로 향하는 재순환 (우회) 아세톤을 사용하여 유발된 주(main) 스트림, 예를 들어 예컨대 오버헤드 (OVHD) 및 공급물에서의 변화를 계산하는 것을 허용한다. 시뮬레이션은 설정 지점 재순환의 사용에 의해 유발된 공급 속도 감소 및 재순환이 없는 경우 및 있는 경우 둘 모두의 환류비의 일정성을 고려하여 수행되었다. 시뮬레이션 (계산 결과)에 따르면, 우회 형태의 25% 아세톤 재순환 (증발 유닛으로부터의 총 아세톤 재순환으로부터)의 사용은 적어도 8.5%, 및 증발기 유닛으로부터의 50% 아세톤 재순환을 사용하는 경우 적어도 17%만큼의 오버헤드 스트림의 감소를 허용하였다. 결정된 온도 프로파일은, 증류 컬럼의 하부 (미정제 페놀 분획)로부터의 히드록시아세톤 제거를 증가시키는 (예를 들어, 98% 초과) 컬럼 높이를 따른 온도 프로파일이다.

따라서, (i) 증발기 유닛으로부터의 우회 아세톤 (예를 들어, 경질 아세톤 분획)의 우회에 따른 감소된 환류비; 및 (ii) 다른 조건은 동일한 (예를 들어, 변경되지 않은) 상태로, 증류 컬럼에서 결정된 온도 프로파일을 유지하는 것인 이들 요인 둘 모두를 동시에 사용하는 것은 적어도 30 내지 40%만큼의 감소된 오버헤드 스트림 체적 유량 및/또는 증류 컬럼의 증가된 체적 공급 속도 (용량)를 허용한다. 하기 표 3에서 보여질 바와 같이, (재순환을 사용하지 않고) 환류비만을 0.5에서 0.1로 및 약 0으로 낮추는 것은 오버헤드 스트림을 각각 적어도 24% 및 30%만큼 감소시키는 것을 허용한다. 동시적인 환류비의 감소 및 50%의 재순환 (우회)의 사용은 각각 적어도 30% 및 40%로의 오버헤드 스트림의 추가적인 감소를 허용한다. 약 0.6 내지 0.8 (일반적으로 산업에서의 일부 페놀 플랜트에 의해 허용됨)에서 0.1 내지 0으로의 환류비의 초기 값에서의 감소는 오버헤드 스트림을 감소시키는 훨씬 더 큰 효과를 낳는다. 예를 들어 그리고 하기에 추가로 논의되는 바와 같이, 본 개시의 증류 컬럼의 오버헤드 스트림의 체적 유량은, 0.5 이상의 환류비를 갖는 증류 컬럼 및/또는 증발 유닛으로부터의 우회 스트림의 적어도 25 부피%의 선택/우회가 없는 경우와 비교하여 25% 초과, 예컨대 35% 초과만큼 감소될 수 있다. 하기 표 3에서 보여질 바와 같이, (재순환을 사용하지 않고) 환류비만을 0.5에서 0.1로 및 약 0으로 낮추는 것은 오버헤드 스트림을 각각 적어도 24% 및 30%만큼 감소시키는 것을 허용한다. 동시적인 환류비의 감소 및 25%의 재순환 (우회)의 사용은 각각 적어도 25% 및 35%로의 오버헤드 스트림의 추가적인 감소를 허용한다. 또한, 본 개시의 증류 컬럼의 증류 공급물 스트림의 체적 유량은, 0.5 이상의 환류비를 갖는 증류 컬럼 및/또는 증발기 유닛으로부터의 우회 스트림의 적어도 50 부피%의 선택/우회가 없는 경우와 비교하여 30% 초과, 예컨대 40% 초과만큼 증가될 수 있다.

또한, 결정된 온도 프로파일을 사용하는 것은 0.8 내지 1.7에서 달라지는 쿠멘 대 물 중량비에 관계없이, 하부 스트림으로부터의 (예를 들어, 미정제 페놀 스트림/분획으로부터의) 개선된 히드록시아세톤 제거를 낳는다.

이 공정/방법으로, 미정제 페놀 스트림/분획 (예를 들어, 증류 컬럼을 빠져나오는)은 25 ppm 이하, 예를 들어 10 ppm 이하, 보다 더 특히 5 ppm 이하의 히드록시아세톤을 포함할 수 있다. 또한, 하부 스트림에서 (예를 들어, 특히 증류 컬럼의 하부 부분에서) 온도를 증가시킴으로써, 미정제 페놀 스트림/분획은 0.20 중량% 이하, 예를 들어 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하, 또는 0.01 중량% 이하의 알파-메틸스티렌을 포함할 수 있다.

증발기 플래시 유닛의 상부로부터의 아세톤의 25 부피% 이상, 예컨대 증발기 플래시 장치의 상부로부터의 아세톤의 50 부피% 이상이 증류 컬럼 주위의 우회 아세톤으로서 바로 아세톤 정제로 (예를 들어, 아세톤 정제 단계/트레인으로) 향할 수 있고, 및/또는 미정제 아세톤 분획과 조합될 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 증류 컬럼의 오버헤드 스트림의 체적 유량은, 0.25 이상의 환류비를 갖는 증류 컬럼 및 증발기 유닛으로부터의 우회 스트림의 적어도 25 부피%의 선택/우회가 없는 경우와 비교하여 15% 이상, 예컨대 25% 이상만큼 감소될 수 있다. 증류 컬럼의 오버헤드 스트림의 체적 유량은, 0.5 이상의 환류비를 갖는 증류 컬럼 및 증발기 유닛으로부터의 우회 스트림의 적어도 25 부피%의 선택/우회가 없는 경우와 비교하여 25% 초과, 예컨대 35% 초과만큼 감소될 수 있다.

본 발명의 방법에 따르면, 증발기 유닛 공급물 스트림 (예를 들어, 페놀 생성물 스트림)은 증발기 유닛을 통해 통과할 수 있다. 증발기 유닛 공급물 스트림 (예를 들어, 페놀 생성물 스트림)은 절단된/분해된 쿠멘 히드로퍼옥시드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 증발기 유닛 공급물 스트림 (예를 들어, 페놀 생성물 스트림)은 페놀, 아세톤, 물, 쿠멘, 알파-메틸스티렌, 히드록시아세톤, 2-메틸베노푸란 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 증발기 유닛은 플래시 증발기 유닛, 예를 들어 용도가 변경된 쿠멘 히드로퍼옥시드 분해 반응기, 짧은 컬럼 또는 또 다른 유형의 증발기일 수 있다. 아세톤을 포함하는 우회 스트림은 우회/재순환 아세톤으로서 증발기 유닛의 상부 부분으로부터 인출될 수 있다.

아세톤 및 페놀을 포함하는 하부 분획은 증발기 유닛의 하부 부분으로부터 인출될 수 있다. 하부 분획은, 예를 들어 염기 시약, 예컨대 가성(caustic)을 갖는 염기 시약을 사용하거나 또는 알칼리 수산화물 중에서 중화되어 증류 공급물 스트림을 형성할 수 있다. 예를 들어, 증류 공급물 스트림은 10 중량% 내지 20 중량%, 예를 들어 11 중량% 내지 16 중량%, 또는 12 중량% 내지 15 중량%의 쿠멘 및/또는 알파-메틸스티렌을 포함할 수 있다. 증류 공급물 스트림은 또한 2,200 ppm 이하, 예를 들어 500 내지 1,700 ppm, 또는 1,000 내지 1,400 ppm의 히드록시아세톤을 포함할 수 있다. 증류 공급물 스트림은 0.5 대 2, 예를 들어 0.8 대 1.7, 또는 1.3 대 1.6의 쿠멘 대 물 중량비를 추가로 포함할 수 있다. 증류 공급물 스트림의 온도는 60℃ 내지 120℃, 예를 들어 75℃ 내지 110℃, 또는 95℃ 내지 110℃, 예를 들어 100℃일 수 있다.

증류 공급물 스트림은 증류 컬럼을 통해 통과할 수 있다. 증류 컬럼은, 예를 들어 충전층(packed bed) 컬럼 또는 내부 트레이를 갖는 컬럼일 수 있다. 증류 컬럼은 정류 섹션 및 스트리핑 섹션을 포함한다. 비제한적인 예에서, 증류 공급물 스트림은 정류 섹션 및 스트리핑 섹션 사이의 증류 컬럼으로 공급될 수 있다.

증류 컬럼은 응축기, 환류 드럼(drum), 리보일러, 가스 분배기, 환류 액체 분배기, 공급 트레이, 진공 재킷(vacuum jacket), 증류 컬럼의 높이를 따라 위치한 내부 열전대, 나선형 프리즘 패킹(spiral-prismatic packing), 자동 유량 제어부, 자동 온도 제어부, 자동 압력 제어부, 자동 레벨(level) 제어부, 자동 조성 제어부 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 증류 컬럼에서 트레이의 수 및 이들의 위치를 조절하기 위해 패킹 층의 높이가 조정될 수 있다. 증류 컬럼은 컴퓨터-제어된 펌프를 포함할 수 있다. 이들 펌프는 증류 컬럼 파라미터, 예를 들어 증류 컬럼으로 들어가고 빠져나가는 스트림의 유량을 제어할 수 있다. 증류 컬럼 및 관련 스트림은, 예를 들어 비례-적분-미분 (Proportional-Integral-Derivative; PID) 제어된 전자 히터, 및/또는 리보일러(들) (예를 들어, 증기, 오일 및/또는 전기)를 사용하여 가열될 수 있다.

증류 컬럼은 증류 공급물 스트림을 분리하기 위해 설계된 양의 물질 전달 장치 (예를 들어, 패킹 및/또는 트레이)를 포함한다. 증류 컬럼은 다수의 물질 전달 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 증류 컬럼은 54 내지 75개의 총 실제 물질 전달 장치 (예를 들어, 트레이)와 동등한 40 내지 55개의 총 평형단(equilibrium stage) 또는 이론적 트레이를 포함할 수 있다. 총 평형단 또는 이론적 트레이 중 5 내지 18개 (10 내지 25개의 실제 트레이)가 증류 컬럼의 정류 섹션에서 증류 공급물 스트림 위에 위치할 수 있다는 것이 주목된다.

증류 컬럼의 환류비는 1 이하, 예를 들어 0.8 이하, 예를 들어 0.5 이하일 수 있다. 본 공정으로 인하여, 0.40 이하, 예를 들어 0.2 이하, 또는 0.1 이하, 예컨대 0 내지 0.1의 환류비가 가능하다. 증류 컬럼에 대한 환류 온도는 45℃ 내지 75℃, 예를 들어 49℃ 내지 50℃일 수 있다. 증류 컬럼은 대기압에서 작동될 수 있다. 증류 컬럼은 또한 감압 하에 작동될 수 있다. 선택적으로(optionally), 증류 컬럼은 상승된 압력에서 작동될 수 있다.

증류 컬럼 (예를 들어, 충전층 증류 컬럼)은 증류 컬럼의 최상부 평형단 또는 이론적 트레이 (또는 다른 물질 전달 장치)의 상부 부분으로부터 증류 컬럼의 최하부 평형단 또는 이론적 트레이 (또는 다른 물질 전달 장치)의 하부 부분까지 측정된 총 평형단 또는 이론적 트레이의 높이 "H"를 포함할 수 있다. 증류 컬럼은 H의 백분율에서 증류 컬럼 상에 위치된 온도 제어 지점을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 제어 지점의 위치는, "% H_i"에 의해 표시되며 하기 식 (1)에 의해 결정되는 H의 백분율일 수 있다:

% H_i = (TT)_i / ∑ TT (1)

상기 식에서, "(TT)_i"는 증류 컬럼에서 평형단 또는 이론적 트레이 (또는 이와 동등한 다른 물질 전달 장치)이고, "∑ TT"는 증류 컬럼에서의 평형단 또는 이론적 트레이의 총 수 +1이다.

임의의 온도 제어 지점 (임의의 평형단 또는 이론적 또는 실제 트레이 또는 이와 동등한 다른 물질 전달 장치)에 대한 온도 프로파일은 하기 식 (2)를 사용하여 계산될 수 있다:

T(H) = C₁H³ + C₂H² + C₃H + C₄(2)

상기 식은 간격 [0; 100] 상에서의 구간적 다항 함수(piecewise-polynomial function)이고, "C"는 큐빅 에르미트 보간법(Cubic Hermite interpolant) (T(H)의 각각의 하위간격에 대해, 큐빅 에르미트 보간법은 하기 표 5에 제공됨)이다. 온도 제어 지점에서의 온도는, 증류 공급물 스트림의 온도, 증류 컬럼의 환류 온도, 증류 컬럼의 환류비, 증류 컬럼의 하부 부분에 가해지는 열 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 조정함으로써 제어될 수 있다.

증류 컬럼은 하나 이상의 제어 지점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 식 (1) 및 식 (2)에 따르면, 제1 온도 제어 지점은 H의 15% 내지 25%의 높이에서, 증류 컬럼의 정류 섹션에서 증류 공급물 스트림 유입구 위의 증류 컬럼 상에 위치할 수 있으며, 상기 제1 온도 제어 지점에서의 온도는 80℃ 내지 125℃이다. 제2 온도 제어 지점은 H의 25% 내지 35%의 높이에서, 증류 컬럼의 스트리핑 섹션에서 증류 공급물 스트림 유입구 아래의 증류 컬럼 상에 위치할 수 있으며, 상기 제2 온도 제저 지점에서의 온도는 150℃ 내지 165℃이다. 제3 온도 제어 지점은 H의 40% 내지 60%의 높이에서, 증류 컬럼의 스트리핑 섹션에서 증류 공급물 스트림 유입구 아래의 증류 컬럼 상에 위치할 수 있으며, 상기 제3 온도 제어 지점에서의 온도는 150℃ 내지 175℃, 예를 들어 165℃ 내지 170℃이다. 제4 온도 제어 지점은 H의 65% 내지 90%의 높이에서, 증류 컬럼의 스트리핑 섹션에서 증류 공급물 스트림 유입구 아래의 증류 컬럼 상에 위치할 수 있으며, 상기 제4 온도 제어 지점에서의 온도는 160℃ 내지 180℃, 예를 들어 165℃ 내지 175℃이다. 대기압이 아닌 상태에서 증류 컬럼을 작동시키는 경우, 상기 온도는 조정될 수 있다.

증류 컬럼은 증류 공급물 스트림을 페놀 및 아세톤의 생성물, 부산물 및 재순환을 위한 미반응 쿠멘으로 분리할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법은, 미정제 아세톤 분획을 증류 컬럼의 상부 부분으로 분배하는 단계 및 미정제 페놀 분획을 증류 컬럼의 하부 부분으로 분배하는 단계를 포함할 수 있다. 미정제 아세톤 분획은 증류 컬럼의 상부 부분으로부터 인출될 수 있다. 선택적으로, 미정제 아세톤 분획의 적어도 일부분은 증발기 유닛으로부터의 우회 아세톤과 조합되어, 조합된 미정제 아세톤 분획을 형성할 수 있다. 증류 컬럼으로부터의 미정제 아세톤 분획은 0.20 중량% 이하, 예를 들어 0.10 중량% 이하, 예를 들어 0.05 중량% 이하, 예를 들어 0.01 중량% 이하의 페놀을 포함할 수 있다.

미정제 페놀 분획은 증류 컬럼의 하부 부분으로부터 인출될 수 있다. 미정제 페놀 분획은 25 ppm 이하, 예를 들어 10 ppm 이하, 예를 들어 5 ppm 이하의 히드록시아세톤을 포함할 수 있다. 미정제 페놀 분획 (예를 들어, 히드록시아세톤의 거의 완전한 부재로 인함)은 10 ppm 이하의 2-메틸베노푸란, 예를 들어 5 ppm 이하의 2-메틸베노푸란, 예를 들어 0 ppm의 2-메틸베노푸란을 포함할 수 있다.

미정제 페놀 분획의 온도는 181℃ 내지 190℃, 예를 들어 182℃ 내지 187℃, 또는 183℃ 내지 185℃일 수 있다. 미정제 페놀 분획은 추가 하류 가공, 예를 들어 고품질 페놀 및 이어서 폴리카보네이트의 제조에 가해질 수 있다.

본원에 개시된 성분, 공정 및 장치에 대한 보다 완전한 이해는 첨부된 도면을 참조하여 얻어질 수 있다. 이들 도면 (이는 또한 본원에서 "도"로서 지칭됨)은 본 개시를 입증하는 편의성 및 용이성을 기반으로 한 개략적인 표현일 뿐이며, 따라서 장치 또는 이의 성분의 상대적인 크기 및 치수를 나타내고 및/또는 예시적인 구현예의 범위를 한정하거나 또는 제한하도록 의도되지 않는다. 명확성을 위해 하기 설명에서 특정 용어가 사용되지만, 이러한 용어는 도면에서 예시를 위해 선택된 구현예의 특정한 구조만을 지칭하도록 의도되며, 본 개시의 범위를 한정하거나 또는 제한하도록 의도되지 않는다. 도면 및 하기 설명에서, 유사한 숫자 지정은 유사한 기능의 성분을 지칭한다는 것이 이해되어야 한다.

이제 도 1을 참조하면, 이 개략도는, 페놀을 제조하고 및/또는 생성물 스트림으로부터 페놀을 분리하기 위한 방법에 사용되는 예시적인 시스템 구성(10)을 나타낸다. 시스템 구성(10)은 페놀 및 아세톤을 포함하는 증발기 유닛 공급물 스트림(12) (예를 들어, 페놀 생성물 스트림(12))을 증발기 유닛(14)을 통해 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.

우회 스트림 또는 우회 아세톤(16) (예를 들어, 총 경질 아세톤 분획의 일부를 포함함)은 증발기 유닛(14)의 상부 부분(18)으로부터 인출될 수 있다. 아세톤 분획(42)의 잔류물 부분 (예를 들어, 총 경질 아세톤 분획의 일부를 포함하는 경질 아세톤 분획(42))은 절단 단계로 다시 재순환될 수 있다.

시스템 구성(10)은 증발 유닛(14)으로부터 하부 분획(22)을 인출하는 단계, 중화 유닛(38) 내 하부 분획을 중화시켜, 아세톤 및 페놀을 포함하는 증류 공급물 스트림(20)을 형성하는 단계, 및 증류 공급물 스트림(20)을 증류 컬럼(24)을 통해 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 시스템 구성(10)은, 미정제 아세톤 분획을 증류 컬럼(24)의 상부 부분(28)으로 분배하는 단계 및 미정제 페놀 분획을 증류 컬럼(24)의 하부 부분(32)으로 분배하는 단계를 포함할 수 있다.

증류 컬럼(24)은 증류 컬럼(24)의 최상부 물질 전달 장치의 상부 부분으로부터 증류 컬럼(24)의 최하부 물질 전달 장치의 하부 부분까지 측정된 물질 전달 장치 (예를 들어, 평형단 또는 이론적 트레이 또는 트레이 또는 구조화된 패킹)의 높이 "H"를 포함할 수 있다. 증류 컬럼(24)은 H의 백분율에서 증류 컬럼(24) 상에 위치한 온도 제어 지점(36)을 추가로 포함할 수 있다.

응축기(40)에서의 응축 후 증류 컬럼(24)의 상부(28)로부터 나오는 오버헤드 스트림은, 오버헤드 생성물 (예를 들어, 미정제 아세톤 분획(26))으로서 얻어지는 증류물(26), 및 증류 컬럼(24) 내로 다시 복귀할 수 있으며 증류물(26)과 동일한 일반 조성을 갖는 환류물 (미도시됨)로 나뉠 수 있다.

증류물/미정제 아세톤 분획(26)은 응축기(40)로부터 인출될 수 있고, 페놀 생성물 스트림(30) (예를 들어, 미정제 페놀 분획(30))은 증류 컬럼(24)의 하부 부분(32)으로부터 인출될 수 있다. 미정제 아세톤 분획(26, 34)은 아세톤 정제 트레인/유닛(44)으로 향하고, 미정제 페놀 분획(30)은 페놀 정제 트레인/유닛(46)으로 도입된다. 시스템 구성(10)은, 우회 스트림(16) 및 증류 컬럼(24)으로부터의 미정제 아세톤 분획(26)을 조합하여, 아세톤 정제 트레인(44)으로 바로 향할 수 있는 조합된 아세톤 스트림(34)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 우회 스트림(16)의 전부 또는 일부는 이의 조성과 독립적으로 미정제 아세톤 분획(26)으로부터 아세톤 정제 트레인(44)의 목적하는 지점 내로 개별적으로 향할 수 있다는 것이 주목된다.

하기 실시예는 본원에 개시된 페놀의 제조 방법의 예시일 뿐이며, 본원의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.

실시예

페놀을 제조하고 및/또는 생성물 스트림으로부터 페놀을 분리하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같은 일반 시스템 구성(10)에 따른 연속 모드, 실험실 규모의 충전층 증류 컬럼을 사용하여 실험적 시험을 수행하였다. 증류 컬럼에 진공 재킷, 증류 컬럼의 높이를 따라 위치한 5개의 내부 열전대 및 나선형-프리즘 패킹이 장착되었다. 증류 컬럼에서 트레이의 수 및 이들의 위치를 조절하기 위해 패킹 층의 높이를 조정하였다. 증류 컬럼에 또한 5개의 자동 컴퓨터-제어된 펌프가 장착되었다. 이들 펌프를 사용하여 증류 컬럼 파라미터, 예를 들어 증류 컬럼으로 들어가고 빠져나오는 스트림의 유량을 제어하였다. 증류 컬럼 및 관련 스트림을 샌드 배스(sand bath) 및 PID 제어된 전자 히터를 사용하여 가열하였다. 정상 상태 (일정한 스트림 유량, 안정한 온도 프로파일)의 달성 후, 파라미터를 변경하고, 사전결정된 시간 간격에서 다중 샘플을 취하였다. HP-5890 시리즈 II 크로마토그래프를 사용하여 샘플을 분석하였다.

하기 표 1은 증류 컬럼에 대한 주 작동 파라미터, 및 공급물 스트림 (공급물), 미정제 아세톤 스트림 및 미정제 페놀 분획 (하부 분획 (BTM))에 대한 스트림 조성을 제공한다. 표 1에서, 80 (#49), 51 (#31), 31 (#18) 및 17 (#9)은 증류 컬럼 상에서의 온도 제어 지점의 위치 (높이 H의 백분율 및 괄호 안의 해당 트레이 번호)이다. 이어서, 해당 온도가 아래에 열거되어 있다. 미정제 페놀 분획의 온도는 외부 온도 제어기에 의해 제어하였다. 하기 표 2는 공급물 조성을 제공한다. 표 1 및 표 2에서, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 5는 전체 규모 페놀 제조 플랜트로부터 취한 원료 공급물 재료를 이용하였다. 실시예 7 내지 26, 및 비교예 6 및 7은, 쿠멘 대 물 중량비가 0.8 내지 1.2 (실시예 7 내지 17, 25, 26, 비교예 6 및 7), 1.20 내지 1.45 (실시예 18 내지 21), 및 1.45 내지 1.70 (실시예 22 내지 24)에서 달라지는 인공 혼합물을 이용하였다. 실시예 18 내지 21 및 실시예 22 내지 24에서의 인공 혼합물은, 각각 증발기 플래시 유닛으로부터의 총 재순환 아세톤 스트림으로부터의 아세톤 우회의 25% 이상 및 50% 이상의 예비 선택을 고려하여 제조되었다.

원료 공급물 재료를 이용한 실시예, 및 쿠멘 대 물 중량비가 0.8 내지 1.2에서 달라진 실시예는 실험실 설정에서 비교적 불안정하였다. 예를 들어, 실시예 1 및 2에서, 약 400 밀리리터/시간 (ml/hr)과 동일한 공급 속도로, 바람직한 소위 "결정된" 온도 프로파일 (예를 들어, 이는 개선된 결과를 제공함)이 유지되었고, 미정제 페놀 분획 중 히드록시아세톤 함량은 5.3 내지 13.5 백만분율 (ppm)이었다. 비교예 1 및 2에서는, 결정된 온도 프로파일이 유지되지 않았고, 비교예 1에서는, 증류 컬럼이 침수되었다. 실시예 3 내지 6 (공급 속도는 시간당 466 내지 484 밀리리터로 증가되었고, 0 내지 0.1의 환류비가 유지됨)에서, 히드록시아세톤 제거에 대한 결정된 온도 프로파일이 유지되었고, 미정제 페놀 분획 중 히드록시아세톤 함량은 2 내지 18 ppm으로 감소되었다. 0.55 및 0의 환류비 (예를 들어, 외부 환류 없음)를 갖는 비교예 3 내지 5에서, 결정된 온도 프로파일은 유지되지 않았고, 목적하는 것보다 더 낮았으며, 미정제 페놀 분획 중 히드록시아세톤 함량은 65 내지 614 ppm으로 증가하였다.

실시예 1 내지 26은, 결정된 온도 프로파일이 유지된 경우, 미정제 페놀 분획 중 히드록시아세톤 함량이 일반적으로 20 ppm을 초과하지 않으며, 예컨대 10 ppm 미만, 보다 특히 5 ppm 미만임을 나타낸다. 미정제 페놀 분획 (하부 스트림) 온도가, 스트리핑 섹션의 하부에 있는 트레이 #49 상의 온도를 약간 증가시킴으로써 183.7℃ 이상으로 증가되는 경우, 미정제 페놀 분획 중 알파-메틸스티렌 함량을 0.20 중량% 미만 (실시예 16 및 19), 예컨대 0.10 중량% 미만 (실시예 7, 9, 11 및 17)으로 감소시키는 것이 가능하다. 동시에, 증류물 중 페놀 함량은, 쿠멘 대 물 중량비가 0.80 내지 1.20에서 달라지는 경우 0.10 중량% (실시예 3, 7 및 8)를 초과하지 않으며, 예컨대 0.05 중량% 미만 (실시예 1, 2, 4 내지 6, 및 9 내지 17)이다.

또한, 미정제 페놀 분획 온도를 알파-메틸스티렌 제거를 증가시키기 위한 온도보다 더 낮게 감소시키는 것은, 나머지 제어 지점에서의 온도가 결정된 온도 프로파일과 일치하는 경우 (실시예 1 내지 6, 8, 10, 12 내지 15, 18, 및 20 내지 26), 히드록시아세톤 제거의 효율에 영향을 미치지 않지만, 알파-메틸스티렌 제거 효율을 감소시켰다. 미정제 페놀 분획과 상이한 다른 제어 지점에서의 온도 프로파일을 감소시키는 것 (비교예 1 내지 6)뿐만 아니라 온도를 증가시키는 것 (비교예 7)은 히드록시아세톤 제거 효율의 감소를 낳는다.

표 1의 데이터는 또한, 동시적인 HA 및 AMS 제거에 대한 결정된 온도 프로파일이 유지된 실시예 7, 9, 11, 16, 17 및 19에서, 미정제 페놀 스트림 중 HA 함량은 5.5 ppm을 초과하지 않았으며, AMS 함량은 0.2 중량% 미만, 예컨대 0.1 중량% 이하였음을 나타낸다. HA 제거에 대한 결정된 온도 프로파일 및 동시적인 HA 및 AMS 제거에 대한 결정된 온도 프로파일 사이의 주요 차이점은, HA 및 AMS의 동시 제거를 위해 하부 스트림 및 스트리핑 섹션 (예를 들어, 트레이 # 49 상)의 하부에서의 온도를 상승시키는 것이 적합할 수 있다는 것이다. 그러나, 트레이 # 49 및 트레이 # 31 상에서의 온도의 상당한 증가는 AMS의 거의 완전한 제거에도 불구하고, 하부 스트림 내로의 HA (447 ppm의 HA)의 적하(drop-down)를 낳는다 (비교예 7).

<표 1>

<표 2>

아세톤 우회 스트림 또는 우회 아세톤(16; 도 1)의 사용은 증류 컬럼(24; 도 1)의 오버헤드 스트림의 체적 유량을 감소시켰을 뿐만 아니라, 쿠멘 대 물 중량비, 공급물 스트림의 아세톤 및 물 함량의 감소, 및 미정제 페놀 분획으로부터의 히드록시아세톤 제거 효율의 증가를 허용하였다. 일부 페놀 플랜트에서, CHP의 분해 단계에서, 반응 열을 제거하기 위해 아세톤의 재순환물이 사용되며, 이의 증발 동안, 열의 필요한 제거가 제공된다. 이 재순환물은 증발 유닛에서 형성되며, 주로 아세톤을 함유하는 응축된 증기 분획이다. 증발 유닛으로부터의 하부 생성물은 중화 단계로 보내진 다음, 증류 컬럼으로의 공급물로서 사용되어 이를 분획으로 분리한다. 결과적으로, 컬럼 공급물의 준정적(quasi-stationary) 조성물이 시스템에서 확립된다. 재순환물의 일부만 취해져 (총 재순환에서 분해 단계까지), 증류 컬럼 주위의 우회에 의해 이 컬럼의 공급물에서 아세톤 정제 트레인으로 바로 향하는 경우, 우선, 아세톤 및 물의 함량은 감소하고, 페놀 및 쿠멘의 함량은 증가하며, 나머지 성분은 미미하게 변한다 (하기 표 2 참조). 즉, 재순환 (우회)을 사용하는 것은 히드록시아세톤의 제거 효율에 영향을 미치는 공급물의 중요한 파라미터인 쿠멘 대 물의 중량비의 증가를 낳는다. 예를 들어, 초기 공급물 (재순환 우회 없음)에서 쿠멘 대 물 중량비가 평균적으로 약 1.0인 경우, 25% 및 50% 재순환 (우회)의 사용으로 이 비는 각각 평균적으로 약 1.3 및 1.6으로 증가한다. 증발기 플래시 유닛(14; 도 1)으로부터의 총 재순환/우회 아세톤 스트림으로부터의 25 부피% 이상 및 50 부피% 이상의 아세톤 우회 스트림의 사용은 주로 증류 컬럼(24; 도 1)의 원료 공급물(20; 도 1) 중 아세톤 함량을 감소시키는 것으로 인하여, 증류 컬럼(24; 도 1)의 오버헤드 스트림의 체적 유량을 8% 및 17%만큼 감소시켰거나, 또는 증류 공급물 스트림의 체적 유량을 각각 적어도 6% 및 적어도 13% 감소시켰다. 종래의 페놀 플랜트에서 중화된 절단 혼합물을 분리하기 위한 증류 컬럼의 시뮬레이션 물질 수지는 증류 컬럼 주위의 증발기 유닛으로부터 아세톤 정제 트레인으로 바로 향하는 재순환 (우회) 아세톤을 사용하여 유발된 주 스트림, 예를 들어 예컨대 오버헤드 (OVHD) 및 공급물에서의 변화를 계산하는 것을 허용할 수 있다. 설정 지점 재순환의 사용에 의해 유발된 공급 속도 감소 및 재순환이 없는 경우 및 있는 경우 둘 모두의 환류비의 일정성을 고려하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 (계산 결과)에 따르면, 우회 형태의 25% 아세톤 재순환 (증발 유닛으로부터의 총 아세톤 재순환으로부터)의 사용은 오버헤드 스트림을 적어도 8.5%, 및 증발기 유닛으로부터의 50% 아세톤 재순환을 사용하는 경우 적어도 17%만큼 감소시키는 것을 허용한다.

또한, 쿠멘 대 물 중량비는 각각 평균적으로 1.05에서 1.3 및 1.6으로 증가하였다. 결정된 온도 프로파일의 유지는 또한, 넓은 범위의 공급 온도 (예를 들어, 80 내지 110℃) 및 조성 (예를 들어, 0.8 내지 1.7의 쿠멘 대 물 중량비)에 걸쳐 더 낮은 환류비가 사용되는 것을 허용하였다.

하기 표 3 및 4는, 증류 컬럼의 공급물 유량 (여기서, 쿠멘 대 물 중량비는 0.8 내지 1.20에서 달라짐) 및 환류비에 대한 오버헤드 미정제 아세톤 분획 (OVHD)의 종속성을 나타낸다. 증류 컬럼의 증류 공급물 유량 및 증류 공급물 스트림의 조성은 오버헤드 분획에 상당한 영향을 미치지 않은 반면, 환류비는 오버헤드 분획 (OVHD)에 상당한 영향을 미쳤다. 본 발명의 구성은 44% 이상의 오버헤드 스트림/분획의 체적 유량의 감소를 허용하였다. 하기 표 3 및 4의 데이터는 또한, 미정제 아세톤 스트림 (OVHD)의 유량 및 결정된 온도 프로파일이 유지되는 동안 환류비 ("R")가 감소되는 경우, 체적 공급 유량 (F)은 30% 이상만큼 증가하여 증류 컬럼의 용량의 상당한 증가를 허용할 수 있음을 입증한다. 평균 데이터가 하기 표 3에 제공되어 있다.

<표 3>

환류비를 0.5 (예를 들어, 예시적인 전체 규모 페놀 제조 플랜트에서 사용되는 바와 같음)에서 0.1 및 0 (예를 들어, 외부 환류 없음)으로 감소시키면, 오버헤드 스트림 (OVHD)의 체적 유량은 각각 평균적으로 24% 및 30%만큼 감소되었다. 환류비를 0.8 (예를 들어, 예시적인 전체 규모 페놀 제조 플랜트에서 사용되는 바와 같음)에서 0으로 감소시키면, 오버헤드 스트림 (OVHD)의 체적 유량은 훨씬 더, 최대 44% 감소되었다. 또한, 환류비를 0.25에서 0.1 및 0으로 감소시킴으로써, 이는 오버헤드 스트림 (OVHD)의 체적 유량을 각각 평균적으로 8% 및 17%만큼 감소시켰다.

표 4의 데이터는, 0.5에서 0.1로 또는 0으로의 R의 동시적인 감소와 함께 400 ml/hr (R = 0.5)에서 480 ml/hr로 및 530 ml/hr로 증가하는 공급 속도가 334.8 ml/hr (400 ml/hr, R = 0.5)에서 286.4 ml/hr (480 ml/hr, R = 0) 및 308 ml/hr (480 ml/hr, R = 0.1)로 및 또한 317.8 ml/hr (530 ml/hr, R = 0) 및 329.9 ml/hr (530 ml/hr, R = 0.1)로의 OVHD의 감소 (예를 들어, 각각 8 내지 14.5% (480 ml/hr)만큼 및 1.5 내지 5.1% (530 ml/hr)만큼 OVHD를 감소시키기 위해)를 허용한다는 것을 확인시켜준다. 따라서, 일정한 부하 (OVHD 유량)로 환류비를 0.5에서 0.1 및 0으로 감소시키는 것은 약 400 ml/hr에서 약 480 ml/hr (20%의 증가) 및 심지어 최대 약 530 ml/hr (30%의 증가)로의 공급 속도의 증가를 허용할 것이지만, 이는 히드록시아세톤 제거의 증가된 효율을 위해 증류 컬럼에서 결정된 온도 프로파일을 유지하는 것과 관련이 있다.

<표 4>

또한, 증발기 플래시 유닛(14; 도 1)으로부터의 우회 아세톤의 일부 (예를 들어, 경질 아세톤 분획(16))의 사전선택, 및 증류 컬럼에서 결정된 온도 프로파일을 유지하면서 환류비를 0.8 내지 0.5에서 0.1로 및 심지어 0 (외부 환류 없음)으로 감소시키는 것을 고려할 때, 이는 30% 이상, 예를 들어 40% 이상의 증류 컬럼의 용량 (공급 유량)의 증가를 허용하였으며, 이는 페놀 및 아세톤 생성물의 제조를 상당히 증가시켰다.

표 1 내지 4에서 얻어진 데이터를 다시 참조하면, 결정된 온도 프로파일은 하기를 포함할 수 있다: (i) H (증류 컬럼의 상부 부분으로부터 증류 컬럼의 하부 부분까지 측정된 총 높이 "H")의 15% 내지 19% 범위의 높이에서, 증류 컬럼의 정류 섹션에서 증류 공급물 스트림 유입구 위의 증류 컬럼 상에 위치한 제1 온도 제어 지점으로서, 상기 제1 온도 제어 지점에서의 온도는 84℃ 내지 118℃인, 제1 온도 제어 지점; 및 (ii) H의 28% 내지 34%의 높이에서, 증류 컬럼의 스트리핑 섹션에서 증류 공급물 스트림 유입구 아래의 증류 컬럼 상에 위치한 제2 온도 제어 지점으로서, 상기 제2 온도 제어 지점에서의 온도는 155℃ 내지 165℃인, 제2 온도 제어 지점; 및 (iii) H의 46% 내지 56%의 높이에서, 증류 컬럼의 스트리핑 섹션에서 증류 공급물 스트림 유입구 아래의 증류 컬럼 상에 위치한 제3 온도 제어 지점으로서, 상기 제3 온도 제어 지점에서의 온도는 160℃ 내지 168℃인, 제3 온도 제어 지점; 및 (iv) H의 75% 내지 85%의 높이에서, 증류 컬럼의 스트리핑 섹션에서 증류 공급물 스트림 유입구 아래의 증류 컬럼 상에 위치한 제4 온도 제어 지점으로서, 상기 제4 온도 제어 지점에서의 온도는 165℃ 내지 173℃인, 제4 온도 제어 지점. 증류 컬럼은 100℃의 공급 온도로 대기압 하에 작동될 수 있다.

히드록시아세톤 및 알파-메틸스티렌의 동시 제거를 위해, 결정된 온도 프로파일은, 하부 온도가 최대 183.7 내지 185℃로 증가되었고 제4 온도 제어 지점에서의 온도가 또한 증가되었다는 것을 제외하고 유사하다는 것이 주목된다.

또한, 증류 컬럼에서 물질 전달 장치의 총량이 증가함에 따라 제어 지점의 위치는 증류 컬럼에 대해 하향으로 이동하고 있으며; 증류 컬럼에서 물질 전달 장치의 총량이 감소함에 따라 제어 지점의 위치는 증류 컬럼에 대해 상향으로 이동하고 있다는 것이 주목된다.

또한, 공급물 스트림 온도가 110℃에서 85℃로 감소하고, 쿠멘 대 물 중량비가 0.8 내지 1.2에서 달라진 경우, 하부 스트림 및 모든 제어 지점에서의 결정된 온도 프로파일은 임의의 큰 변화를 겪지 않았고 약간의 감소만 나타냈다는 것이 주목된다. 오버헤드 스트림 (증류물) 중 페놀 함량은 0.10 중량%를 초과하지 않았으며, 예컨대 0.05 중량% 미만, 보다 특히 약 0%이었다. 공급물 스트림 중 쿠멘 대 물 중량비가 1.2 내지 1.45에서 달라진 경우, 하부 스트림 및 스트리핑 섹션 내의 제어 지점에서의 결정된 온도 프로파일은 본질적으로 변하지 않은 반면, 정제 섹션 내의 제어 지점 온도는 평균적으로 116 내지 126℃로 약간 상승하였다. 증류물 중 페놀 함량은 0.10 중량%를 초과하지 않았으며, 예컨대 0.06 중량% 이하였다. 공급물 스트림 중 쿠멘 대 물 중량비가 1.45 내지 1.70에서 달라진 경우, 결정된 온도 프로파일은 증류 컬럼의 정제 섹션 (증류 컬럼의 정류 섹션에서 증류 공급물 스트림 유입구 위)에서만 변하였고; 15% 내지 19% H에서의 제어 지점은 121℃ 내지 139℃로 증가하였다. 오버헤드 스트림 중 페놀 함량은 크게 증가하지 않았고, 0.20 중량%를 초과하지 않았으며, 예컨대 0.15 중량% 미만이었다.

도 2는, 페놀을 제조하고 및/또는 생성물 스트림으로부터 페놀을 분리하기 위한 방법에 사용하기 위한 컬럼(24) (도 1)으로부터의 결정된 온도 프로파일 데이터를 나타내는 플롯팅된 라인 그래프이다. 6개의 데이터 세트를 100℃의 공급 온도에서 조사하였다. 따라서, 상기 컬럼 상의 임의의 온도 제어 지점에서의 결정된 온도 프로파일의 계산을 허용하는 실험식이 얻어졌다. 데이터 세트는 하기 표 5에 제공되어 있다. 히드록시아세톤의 제거에 대한 결정된 온도 프로파일은 데이터 세트 1 내지 3에 제시되어 있다. 히드록시아세톤 및 알파-메틸스티렌 둘 모두의 제거에 대한 결정된 온도 프로파일은 데이터 세트 4 내지 6에 제시되어 있다. 쿠멘 대 물 중량비는 0.80 내지 1.20에서 (데이터 세트 1, 4), 1.20 내지 1.45에서 (데이터 세트 2, 5), 및 1.45 내지 1.70에서 (데이터 세트 3, 6)로 달라졌다. 따라서, 임의의 온도 제어 지점 (임의의 평형단 또는 이론적 또는 실제 트레이)에 대한 결정된 온도 프로파일은 식 T(H) = C₁H³ + C₂H² + C₃H + C₄를 사용하여 계산될 수 있으며, 여기서 상기 식은 간격 [0; 100] 상에서의 구간적 다항 함수이고, "C"는 큐빅 에르미트 보간법이다. "H"는 증류 컬럼의 상부 부분으로부터 증류 컬럼의 하부 부분까지 측정된 총 높이이다. T(H)의 각각의 하위간격 상에서, 큐빅 에르미트 보간법이 하기 표 5에 제공되어 있다.

<표 5>

본원에 개시된 방법 및 공정은 적어도 하기 측면 및/또는 구현예를 포함한다:

측면 1: 페놀의 분리 방법으로서, 상기 분리 방법은, 증발기 유닛에서 생성물 스트림으로부터 아세톤의 제1 부분을 분리하는 단계로서, 상기 아세톤의 제1 부분은 재순환 아세톤 및 우회 아세톤을 포함하는, 단계; 상기 재순환 아세톤을 재순환시키는 단계; 상기 증발기 유닛으로부터 하부 분획을 인출하는 단계; 상기 하부 분획을 중화시켜, 증류 컬럼으로 향하는 증류 공급물 스트림을 형성하는 단계; 상기 증류 공급물 스트림을 하부 스트림 및 오버헤드 스트림으로 분리하는 단계로서, 상기 하부 스트림은 미정제 페놀 분획을 포함하는, 단계; 상기 오버헤드 스트림을 응축기를 통해 통과시켜 미정제 아세톤 분획으로서의 증류물을 제조하는 단계로서, 상기 증류 컬럼의 환류비는 0.4 이하이고, 상기 환류비는 환류물 중량 대 증류물 중량의 비인, 단계; 및 상기 우회 아세톤을 상기 증류 컬럼 주위로 향하게 하는 단계를 포함하는, 분리 방법.

측면 2: 측면 1에 있어서, 상기 미정제 아세톤 분획을 상기 우회 아세톤과 조합하여, 조합된 스트림을 형성하는 단계; 상기 조합된 스트림을 정제하여 아세톤 생성물을 제조하는 단계; 및 상기 미정제 페놀 분획을 정제하여 페놀을 제조하는 단계를 추가로 포함하는 분리 방법.

측면 3: 측면 1 또는 2에 있어서, 상기 우회 아세톤이, 상기 생성물 스트림으로부터 분리된 상기 아세톤의 제1 부분의 25 부피% 이상, 예컨대 35 부피% 이상, 보다 특히 50 부피% 이상을 차지하는, 분리 방법.

측면 4: 측면 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 증류 컬럼의 상기 환류비가 0.2 이하, 예컨대 0.1 이하, 보다 특히 0 내지 0.1인, 분리 방법.

측면 5: 측면 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 증류 공급물 스트림이 10 중량% 내지 20 중량%의 쿠멘 또는 알파-메틸스티렌 또는 이들의 조합, 예컨대 11 중량% 내지 16 중량%의 쿠멘 또는 알파-메틸스티렌 또는 이들의 조합을 포함하며; 상기 증류 공급물 스트림이 500 내지 2,000 ppm의 히드록시아세톤, 예컨대 1,000 내지 1,400 ppm의 히드록시아세톤을 포함하는, 분리 방법.

측면 6: 측면 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 증류 공급물 스트림의 온도가 60℃ 내지 120℃, 예컨대 75℃ 내지 110℃, 보다 특히 100℃인, 분리 방법.

측면 7: 측면 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 증류 공급물 스트림이 0.5 내지 2.0, 예컨대 0.8 내지 1.7, 보다 특히 1.3 내지 1.6의 쿠멘 대 물 중량비를 포함하는, 분리 방법.

측면 8: 측면 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 미정제 아세톤 분획이 0.20 중량% 이하의 페놀, 예컨대 0.10 중량% 이하의 페놀, 보다 특히 0.05 중량% 이하의 페놀, 보다 더 특히 0.01 중량% 이하의 페놀을 포함하는, 분리 방법.

측면 9: 측면 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 증류 컬럼에 대한 환류물이 45℃ 내지 75℃, 예컨대 49℃ 내지 50℃의 온도를 갖는, 분리 방법.

측면 10: 측면 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 미정제 페놀 분획이 25 ppm 이하의 히드록시아세톤, 예컨대 10 ppm 이하, 보다 특히 5 ppm 이하의 히드록시아세톤을 포함하며; 상기 미정제 페놀 분획이 0.20 중량% 이하의 알파-메틸스티렌, 예컨대 0.10 중량% 이하의 알파-메틸스티렌, 보다 특히 0.05 중량% 이하의 알파-메틸스티렌, 보다 더 특히 0.01 중량% 이하의 알파-메틸스티렌을 포함하는, 분리 방법.

측면 11: 측면 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 미정제 페놀 분획의 온도가 181℃ 내지 190℃, 예컨대 182℃ 내지 187℃, 보다 특히 183℃ 내지 185℃인, 분리 방법.

측면 12: 측면 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 증류 컬럼의 상기 오버헤드 스트림의 체적 유량이, 0.50 이상의 환류비를 갖는 증류 컬럼과 비교하여 25% 이상, 예컨대 35% 이상 감소되며; 상기 증류 컬럼의 상기 증류 공급물 스트림의 체적 유량이, 0.50 이상의 환류비를 갖는 증류 컬럼과 비교하여 30% 이상, 예컨대 40% 이상 증가되는, 분리 방법.

측면 13: 측면 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 생성물 스트림이 쿠멘 히드로퍼옥시드 절단 생성물 스트림이고; 상기 재순환 아세톤이 쿠멘 히드로퍼옥시드 절단 단계로 재순환되는, 분리 방법.

측면 14: 측면 1에 있어서, 상기 우회 아세톤을 아세톤 정제 단계로 바로 향하게 하는 단계를 추가로 포함하는 분리 방법.

측면 15: 측면 1 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 증류 컬럼이, 55 내지 75개의 총 실제 트레이와 동등한 40 내지 55개의 총 평형단 또는 이론적 트레이를 추가로 포함하며, 여기서 10 내지 25개의 실제 트레이와 동등한 상기 총 평형단 또는 이론적 트레이 중 5 내지 20개는 정류 섹션에서 상기 증류 공급물 스트림의 유입구 위에 위치한, 분리 방법.

측면 16: 측면 1 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 증류 컬럼이, 상기 증류 컬럼의 상부 부분으로부터 상기 증류 컬럼의 하부 부분까지 측정된 총 높이 "H"; H의 15% 내지 25%의 높이에서 상기 증류 공급물 스트림을 위한 유입구 위에 위치한 제1 온도 제어 지점으로서, 상기 제1 온도 제어 지점에서의 온도는 80℃ 내지 125℃인, 제1 온도 제어 지점; H의 25% 내지 35%의 높이에서 상기 유입구 아래에 위치한 제2 온도 제어 지점으로서, 상기 제2 온도 제어 지점에서의 온도는 150℃ 내지 165℃인, 제2 온도 제어 지점; H의 40% 내지 60%의 높이에서 상기 유입구 아래에 위치한 제3 온도 제어 지점으로서, 상기 제3 온도 제어 지점에서의 온도는 150℃ 내지 175℃, 예컨대 165℃ 내지 170℃인, 제3 온도 제어 지점; 및 H의 65% 내지 90%의 높이에서 상기 유입구 아래에 위치한 제4 온도 제어 지점으로서, 상기 제4 온도 제어 지점에서의 온도는 160℃ 내지 180℃, 예컨대 165℃ 내지 175℃인, 제4 온도 제어 지점을 추가로 포함하는, 분리 방법.

측면 17: 측면 1 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 증류 컬럼의 섹션을 따라 결정된 온도 프로파일을 유지하는 단계를 추가로 포함하는 분리 방법.

측면 18: 측면 17에 있어서, 상기 결정된 온도 프로파일이 하기 단계 중 적어도 하나에 의해 조정되는, 분리 방법: 상기 증류 공급물 스트림의 조성을 조정하는 단계로서, 예컨대 상기 증류 공급물 스트림의 조성을 1.1 내지 1.6의 쿠멘 대 물 중량비로 조정하는 단계; 상기 증류 공급물 스트림의 온도를, 예컨대 95에서 105℃로 조정하는 단계; 상기 환류물의 온도를, 예컨대 49에서 51℃로 조정하는 단계; 환류비를, 예컨대 0.1 이하로 조정하는 단계; 또는 상기 증류 컬럼 하부에 가해지는 열을 조정하는 단계.

측면 19: 측면 1에 있어서, 상기 증류 공급물 스트림의 온도가 90 내지 110℃이고; 상기 증류 공급물 스트림이 0.8 내지 1.7의 쿠멘 대 물 중량비를 포함하고; 상기 분리 방법은, 상기 증류 컬럼의 섹션을 따라 결정된 온도 프로파일을 유지하는 단계로서, 상기 증류 컬럼에 대한 온도 제어 지점의 온도는 간격 [0; 100] 상에서 및 각각의 하위간격 상에서의 구간적 다항 함수 T(H)에 의해 표시되며, "T(H)"는 하기 입방 에르미트 보간법인, 단계를 추가로 포함하는, 분리 방법:

T(H) = C₁H³ + C₂H² + C₃H + C₄

여기서, "C₁" 및 "C₂" 및 "C₃" 및 "C₄"는 각각의 하위간격에 대한 계수이다.

측면 20: 측면 1에 있어서, 상기 증류 컬럼이 온도 제어 지점, 및 상기 증류 컬럼의 최상부 평형단의 상부 부분으로부터 상기 증류 컬럼의 최하부 평형단의 하부 부분까지 측정된 총 평형단의 높이 "H"를 포함하며, 상기 온도 제어 지점의 위치는, "% Hi"에 의해 표시되며 하기 식에 의해 결정되는 H의 백분율인, 분리 방법:

% H_i = (TT)_i / ∑ TT

상기 식에서, "(TT)i"는 평형단이고, "∑ TT"는 상기 증류 컬럼에서의 평형단의 총 수 +1이다.

측면 21: 측면 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 증류 컬럼이 54 내지 75개의 트레이를 추가로 포함하며, 여기서 10 내지 25개의 트레이는 (i) 상기 증류 공급물 스트림의 유입구 위 및 (ii) 정류 섹션에 위치하는, 분리 방법.

측면 22: 측면 1 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 증류 컬럼이 대기압에서 작동되는, 분리 방법.

측면 23: 고품질 페놀의 제조 방법으로서, 상기 제조 방법은, 쿠멘 히드로퍼옥시드 절단 단계에서 플래시 증발기 유닛으로부터 상부 분획으로서 경질 아세톤 분획을 분리하는 단계; 상기 증류 컬럼 주위의 우회 아세톤으로서 상기 경질 아세톤 분획의 제1 부분을 아세톤 정제 트레인으로 바로 향하게 하는 단계; 재순환 아세톤 분획으로서 상기 경질 아세톤 분획의 잔류물 부분을 상기 쿠멘 히드로퍼옥시드 절단 단계로 복귀시키는 단계; 상기 플래시 증발기 유닛으로부터 하부 분획을 인출하는 단계; 상기 하부 분획을 중화시키는 단계; 상기 중화된 하부 분획을 증류 공급물 스트림으로서 증류 컬럼으로 향하게 하는 단계; 상기 증류 컬럼에서 상기 증류 공급물 스트림을 오버헤드 스트림 및 하부 스트림으로 분리하는 단계로서, 상기 오버헤드 스트림은 미정제 아세톤 분획을 포함하고, 상기 하부 스트림은 미정제 페놀 분획을 포함하는, 단계; 아세톤 생성물을 제조하기 위해 상기 미정제 아세톤 분획을 아세톤 정제 트레인으로 향하게 하는 단계; 고품질 페놀을 제조하기 위해 상기 미정제 페놀 분획을 페놀 정제 트레인으로 향하게 하는 단계; 상기 증류 컬럼을 0.4 이하, 예컨대 0.1 이하의 환류비로 작동시키는 단계로서, 상기 환류비는 환류물 중량 대 증류물 중량의 비인, 단계; 상기 증류 컬럼을 결정된 온도 프로파일로 작동시키는 단계로서, 상기 증류 컬럼은 온도 제어 지점, 및 상기 증류 컬럼의 최상부 평형단의 상부 부분으로부터 상기 증류 컬럼의 최하부 평형단의 하부 부분까지 측정된 총 평형단의 높이 "H"를 포함하며, 여기서 온도 제어 지점의 온도는 간격 [0; 100] 상에서 및 각각의 하위간격 상에서 구간적 다항 함수 T(H)에 의해 표시되며, "T(H)"는 하기 입방 에르미트 보간법인, 단계를 포함하며;

T(H) = C₁H³ + C₂H² + C₃H + C₄,

여기서, "C"는 각각의 하위간격에 대한 대한 계수이고;

상기 미정제 페놀 분획은 25 ppm 이하의 히드록시아세톤, 예컨대 10 ppm 이하, 보다 특히 5 ppm 이하의 히드록시아세톤을 포함하고; 상기 미정제 페놀 분획은 0.20 중량% 이하의 알파-메틸스티렌, 예컨대 0.10 중량% 이하의 알파-메틸스티렌, 보다 특히 0.05 중량% 이하의 알파-메틸스티렌, 보다 더 특히 0.01 중량% 이하의 알파-메틸스티렌을 포함하는, 제조 방법.

측면 24: 측면 23에 있어서, 상기 결정된 온도 프로파일이 상기 환류비의 개선된 감소 및 히드록시아세톤의 개선된 제거 또는 동시적인 히드록시아세톤 및 알파-메틸스티렌의 제거를 허용하고, 상기 제거는 상기 증류 공급물 스트림 및/또는 환류 온도에 의해 및/또는 상기 환류비에 의해 및/또는 상기 증류 컬럼의 하부에 가해지는 열에 의해 조정되는, 제조 방법.

일반적으로, 본 개시는 본원에 개시된 임의의 적합한 성분을 택일적으로 포함하거나, 이로 이루어지거나 또는 본질적으로 이로 이루어질 수 있다. 본 개시는 추가로 또는 대안적으로, 선행기술의 조성물에 사용되거나 또는 본 개시의 기능 및/또는 목적의 달성에 달리 필요하지 않는 임의의 성분, 재료, 구성성분, 아주반트(adjuvant) 또는 종이 없거나 또는 이를 실질적으로 함유하지 않도록 제제화될 수 있다. 동일한 성분 또는 성질에 관한 모든 범위의 종점이 포함되고, 상기 종점은 독립적으로 조합가능하다 (예를 들어, "25 중량% 이하, 또는 5 중량% 내지 20 중량%"의 범위는 각 종점을 포함하며, "5 중량% 내지 25 중량%" 등의 범위의 모든 중간 값을 포함함). 더 넓은 범위에 더하여 더 좁은 범위 또는 보다 특정한 그룹의 개시는 상기 더 넓은 범위 또는 더 큰 그룹에 대한 포기가 아니다. "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다. 또한, 본원의 용어 "제1", "제2" 등은 임의의 순서, 수량 또는 중요도를 나타내는 것이 아니라, 하나의 요소를 또 다른 요소로부터 구별하기 위해 사용된다. 본원의 용어 단수 형태 및 "상기"는 수량의 한정을 나타내는 것이 아니고, 본원에서 달리 명시하거나 또는 문맥에 의해 명백히 모순되지 않는 한 단수형 및 복수형 둘 모두를 포함하는 것으로 해석하여야 한다. "또는"은 "및/또는"을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같은 접미사 "(들)"은 이것이 수식하는 해당 용어의 단수형 및 복수형 둘 모두를 포함하여 해당 용어의 하나 이상을 포함하도록 의도된다 (예를 들어, 필름(들)은 하나 이상의 필름을 포함한다). 본 명세서 전체에 걸쳐 "일 구현예", "또 다른 구현예", "구현예" 등에 대한 지칭은 해당 구현예와 관련하여 기술된 특정한 요소 (예를 들어, 특징, 구조 및/또는 특성)가 본원에 기술된 적어도 하나의 구현예에 포함되며 다른 구현예에는 존재하거나 존재하지 않을 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 기술된 요소는 다양한 구현예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있는 것이 이해되어야 한다.

양과 관련하여 사용되는 수식어 "약"은 언급된 값을 포함하고, 문맥에 의해 지시된 의미를 갖는다 (예를 들어, 특정한 양의 측정과 관련된 오류 정도를 포함한다). 표기 "± 10%"는, 표시된 측정값이 언급된 값의 마이너스 10%에서 언급된 값의 플러스 10%의 양까지 가능함을 의미한다. 본원에서 용어 "전면", "후면", "하부" 및/또는 "상부"는 달리 언급되지 않는 한, 단지 설명의 편의성을 위해 사용되며, 임의의 하나의 위치 또는 공간적 배향에 제한되지 않는다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 기술 및 과학 용어는 본 개시가 속하는 당업계의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물 등을 포함한다.

모든 인용된 특허, 특허 출원 및 다른 참조문헌은 그 전문이 본원에 참조로 통합된다. 그러나, 본원에서의 용어가 상기 통합된 참조문헌에서의 용어에 모순되거나 또는 상충하는 경우, 본원으로부터의 용어가 상기 통합된 참조문헌으로부터의 상충하는 용어보다 우선순위를 갖는다.

특정한 구현예가 기술되었지만, 현재 예상되지 않거나 예상되지 않을 수 있는 대안, 수정, 변경, 개선 및 실질적인 균등물이 출원인 또는 다른 통상의 기술자에게 떠오를 수 있다. 따라서, 출원되고 보정될 수 있는 첨부된 청구범위는 이러한 모든 대안, 수정, 변경, 개선 및 실질적인 균등물을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

페놀의 분리 방법으로서, 상기 분리 방법은
증발기 유닛에서 생성물 스트림으로부터 아세톤의 제1 부분을 분리하는 단계로서, 상기 아세톤의 제1 부분은 재순환 아세톤 및 우회(bypass) 아세톤을 포함하는, 단계;
상기 재순환 아세톤을 재순환시키는 단계;
상기 증발기 유닛으로부터 하부 분획을 인출하는 단계;
상기 하부 분획을 중화시켜, 증류 컬럼으로 향하는 증류 공급물 스트림을 형성하는 단계;
상기 증류 공급물 스트림을 하부 스트림 및 오버헤드(overhead) 스트림으로 분리하는 단계로서, 상기 하부 스트림은 조(crude) 페놀 분획을 포함하는, 단계;
상기 오버헤드 스트림을 응축기를 통해 통과시켜 미정제 아세톤 분획으로서의 증류물을 제조하는 단계로서, 상기 증류 컬럼의 환류비는 0.4 이하이며, 상기 환류비는 환류물 중량 대 증류물 중량의 비인, 단계; 및
상기 우회 아세톤을 상기 증류 컬럼 주위로 향하게 하는 단계를 포함하는, 분리 방법.
제1항에 있어서,
상기 미정제 아세톤 분획을 상기 우회 아세톤과 조합하여, 조합된 스트림을 형성하는 단계;
상기 조합된 스트림을 정제하여 아세톤 생성물을 제조하는 단계; 및
상기 미정제 페놀 분획을 정제하여 페놀을 제조하는 단계
를 추가로 포함하는 분리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 우회 아세톤이, 상기 생성물 스트림으로부터 분리된 상기 아세톤의 제1 부분의 25 부피% 이상, 예컨대 35 부피% 이상, 보다 특히 50 부피% 이상을 차지하는, 분리 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 컬럼의 상기 환류비가 0.2 이하, 예컨대 0.1 이하, 보다 특히 0 내지 0.1인, 분리 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 공급물 스트림이 10 중량% 내지 20 중량%의 쿠멘 또는 알파-메틸스티렌 또는 이들의 조합, 예컨대 11 중량% 내지 16 중량%의 쿠멘 또는 알파-메틸스티렌 또는 이들의 조합을 포함하며;
상기 증류 공급물 스트림이 500 내지 2,000 ppm의 히드록시아세톤, 예컨대 1,000 내지 1,400 ppm의 히드록시아세톤을 포함하는, 분리 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 공급물 스트림의 온도가 60℃ 내지 120℃, 예컨대 75℃ 내지 110℃, 보다 특히 100℃인, 분리 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 공급물 스트림이 0.5 내지 2.0, 예컨대 0.8 내지 1.7, 보다 특히 1.3 내지 1.6의 쿠멘 대 물 중량비를 포함하는, 분리 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미정제 아세톤 분획이 0.20 중량% 이하의 페놀, 예컨대 0.10 중량% 이하의 페놀, 보다 특히 0.05 중량% 이하의 페놀, 보다 더 특히 0.01 중량% 이하의 페놀을 포함하는, 분리 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 컬럼에 대한 환류물이 45℃ 내지 75℃, 예컨대 49℃ 내지 50℃의 온도를 갖는, 분리 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미정제 페놀 분획이 25 ppm 이하의 히드록시아세톤, 예컨대 10 ppm 이하의 히드록시아세톤, 보다 특히 5 ppm 이하의 히드록시아세톤을 포함하고;
상기 미정제 페놀 분획이 0.20 중량% 이하의 알파-메틸스티렌, 예컨대 0.10 중량% 이하의 알파-메틸스티렌, 보다 특히 0.05 중량% 이하의 알파-메틸스티렌, 보다 더 특히 0.01 중량% 이하의 알파-메틸스티렌을 포함하는, 분리 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미정제 페놀 분획의 온도가 181℃ 내지 190℃, 예컨대 182℃ 내지 187℃, 보다 특히 183℃ 내지 185℃인, 분리 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 컬럼의 상기 오버헤드 스트림의 체적 유량이, 0.50 이상의 환류비를 갖는 증류 컬럼과 비교하여 25% 이상, 예컨대 35% 이상 감소되고;
상기 증류 컬럼의 상기 증류 공급물 스트림의 체적 유량이, 0.50 이상의 환류비를 갖는 증류 컬럼과 비교하여 30% 이상, 예컨대 40% 이상 증가되는, 분리 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생성물 스트림이 쿠멘 히드로퍼옥시드 절단(cleavage) 생성물 스트림이고;
상기 재순환 아세톤이 쿠멘 히드로퍼옥시드 절단 단계로 재순환되는, 분리 방법.
제1항에 있어서, 상기 우회 아세톤을 아세톤 정제 단계로 바로 향하게 하는 단계를 추가로 포함하는 분리 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 컬럼이, 55 내지 75개의 총 실제 트레이(tray)와 동등한 40 내지 55개의 총 평형단(equilibrium stage) 또는 이론적 트레이를 추가로 포함하며, 여기서 10 내지 25개의 실제 트레이와 동등한 상기 총 평형단 또는 이론적 트레이 중 5 내지 20개는 정류 섹션에서 상기 증류 공급물 스트림의 유입구 위에 위치하는, 분리 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 컬럼이 하기를 추가로 포함하는, 분리 방법:
상기 증류 컬럼의 상부 부분으로부터 상기 증류 컬럼의 하부 부분까지 측정된 총 높이 "H";
H의 높이 15% 내지 25%에서 상기 증류 공급물 스트림을 위한 유입구 위에 위치한 제1 온도 제어 지점으로서, 상기 제1 온도 제어 지점에서의 온도는 80℃ 내지 125℃인, 제1 온도 제어 지점;
H의 높이 25% 내지 35%에서 상기 유입구 아래에 위치한 제2 온도 제어 지점으로서, 상기 제2 온도 제어 지점에서의 온도는 150℃ 내지 165℃인, 제2 온도 제어 지점;
H의 높이 40% 내지 60%에서 상기 유입구 아래에 위치한 제3 온도 제어 지점으로서, 상기 제3 온도 제어 지점에서의 온도는 150℃ 내지 175℃, 예컨대 165℃ 내지 170℃인, 제3 온도 제어 지점; 및
H의 높이 65% 내지 90% 높이에서 상기 유입구 아래에 위치한 제4 온도 제어 지점으로서, 상기 제4 온도 제어 지점에서의 온도는 160℃ 내지 180℃, 예컨대 165℃ 내지 175℃인, 제4 온도 제어 지점.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 컬럼의 섹션을 따라 결정된 온도 프로파일을 유지하는 단계를 추가로 포함하는 분리 방법.
제17항에 있어서, 상기 결정된 온도 프로파일이 하기 단계 중 적어도 하나에 의해 조정되는, 분리 방법:
상기 증류 공급물 스트림의 조성을 조정하는 단계로서, 예컨대 상기 증류 공급물 스트림의 조성을 1.1 내지 1.6의 쿠멘 대 물 중량비로 조정하는 단계;
상기 증류 공급물 스트림의 온도를, 예컨대 95에서 105℃로 조정하는 단계;
상기 환류물의 온도를, 예컨대 49에서 51℃로 조정하는 단계;
환류비를, 예컨대 0.1 이하로 조정하는 단계; 또는
상기 증류 컬럼의 하부에 가해지는 열을 조정하는 단계.
제1항에 있어서, 상기 증류 공급물 스트림의 온도가 90 내지 110℃이고;
상기 증류 공급물 스트림이 0.8 내지 1.7의 쿠멘 대 물 중량비를 포함하고; 상기 분리 방법은
상기 증류 컬럼의 섹션을 따라 결정된 온도 프로파일을 유지하는 단계로서, 상기 증류 컬럼에 대한 온도 제어 지점의 온도는 간격 [0; 100] 상에서 및 각각의 하위간격 상에서 구간적 다항 함수(piecewise polynomial function) T(H)에 의해 표시되고, "T(H)"는 하기 입방 에르미트 보간법(Cubic Hermite interpolant)인, 단계
를 추가로 포함하는, 분리 방법:
T(H) = C₁H³ + C₂H² + C₃H + C₄
여기서, "C₁" 및 "C₂" 및 "C₃" 및 "C₄"는 각각의 하위간격에 대한 계수이다.
제1항에 있어서, 상기 증류 컬럼이 온도 제어 지점, 및 상기 증류 컬럼의 최상부 평형단의 상부 부분으로부터 상기 증류 컬럼의 최하부 평형단의 하부 부분까지 측정된 총 평형단의 높이 "H"를 포함하며, 상기 온도 제어 지점의 위치는, "% Hi"에 의해 표시되며 하기 식에 의해 결정되는 H의 백분율인, 분리 방법:
% H_i = (TT)_i / ∑ TT
상기 식에서, "(TT)i"는 평형단이고, "∑ TT"는 상기 증류 컬럼에서 평형단의 총 수 +1이다.