(57)【要約】  反応帯域からの反応の水の除去を向上する試剤の存在下で向流及び固体酸触媒との多段接触によって、フェノール及びアセトンからビスフェノール−Ａ（ＢＰＡ）は効果的に製造される。好ましい接触装置は、触媒が蒸留物質移動構造体内部に含まれる蒸留塔である。好ましい水除去剤は、Ｃ６炭化水素、例えばｎ−ヘキサンである。塔は、リボイラー、還流冷却器、及び還流ドラムとしてのデカンターを用いて構成される。フェノール（反応化学量論を超える）を触媒帯域よりも上で塔に及びアセトンを触媒帯域の底部へ向かって供給する。ヘキサンをリボイラー中に直接に供給する。沸騰は主にヘキサン蒸気であり、これが上昇するにつれて塔は反応帯域から蒸気流れ中に水を除去し、一方、アセトンは、下降するフェノールに富んだ液体流れ中に溶解することによって反応帯域内部に維持される。水は系から傾瀉液体として除去され、一方、ヘキサンは塔に還流される。本発明によれば、アセトンのほぼ１００％転化が実現され、フェノール／ＢＰＡ／ヘキサン塔ボトムス生成物は水を含まない。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリッピング媒質は反応から水を除去し、アセトンはフェノール中に溶解する、反応条件下で不活性であり、縮合の圧力の条件で５０〜９０℃の範囲内で沸騰している前記ストリッピング媒質の存在下で向流及び固体酸触媒との多段接触でビスフェノール−Ａ及び水の生成を有するフェノール及びアセトンの反応によるビスフェノール−Ａの製造方法。
【請求項２】
前記ストリッピング媒質は不活性炭化水素類を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ストリッピング媒質は脂肪族炭化水素類を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ストリッピング媒質はノルマルヘキサンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記触媒は、蒸留物質移動構造体内部に含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ビスフェノール−Ａの製造方法であって：
（ａ）フェノールを蒸留塔の頂部近くに、及びアセトンを蒸留塔反応器の底部近くに供給し、該蒸留塔反応器は酸性イオン交換樹脂の床を含む工程と；
（ｂ）前記蒸留塔反応器の前記底部に、前記蒸留塔反応器中の温度及び圧力の条件下で沸騰する不活性のストリッピング流れを提供する工程と；
（ｃ）前記蒸留塔反応器中で同時に
（ｉ）前記酸性イオン交換樹脂の存在下で前記アセトン及びフェノールを接触させて、未反応のアセトン、未反応のフェノール、ビスフェノール−Ａ、及び水を含む反応混合物を形成する工程と、
（ｉｉ）前記アセトンを前記フェノールによって前記蒸留塔反応器内部でトラップし、それによって前記アセトンの実質的に全てはビスフェノール−Ａに転化される工程と；
（ｉｉｉ）前記不活性のストリッピング流れを利用して、前記水を前記反応混合物からストリッピングする工程と；
（ｄ）前記未反応のフェノール及びビスフェノール−Ａを前記蒸留塔反応器からボトムスとして除去する工程と；
（ｅ）前記水及び不活性のストリッピング流れを前記蒸留塔反応器からオーバーヘッドとして除去する工程と；を含む方法。
【請求項７】
前記不活性のストリッピング流れは、フェノール及びアセトンの反応温度で沸騰する液体として存在する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ボトムスはフラッシングされて、前記未反応のフェノールを蒸気として前記ビスフェノール−Ａから分離し、分離したフェノールは凝縮し、前記蒸留塔反応器の頂部近くに再循環される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ボトムス内部に含まれる任意の未反応のアセトンは前記未反応のフェノールと共に前記ビスフェノール−Ａから蒸気として分離され、凝縮したフェノールは再度フラッシングされて、前記未反応のアセトンを蒸気として除去し、前記未反応のアセトンは前記蒸留塔反応器に再循環される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ビスフェノール−Ａを製造するためのフェノールとアセトンとの反応の方法であって：
（ａ）蒸留塔反応器中、好ましくは固体酸性触媒の例えばイオン交換樹脂の床を含む触媒帯域に化学量論的過剰のフェノールを供給することと；
（ｂ）アセトンを前記触媒帯域の底部へ向かって供給することと；
（ｃ）反応条件下で不活性であり、前記蒸留塔反応器中の圧力で５０〜９０℃の範囲内で沸騰している炭化水素を提供することと；
（ｄ）前記蒸留塔反応器中で同時に
（ｉ）前記酸性触媒の存在下で、未反応のアセトン、未反応のフェノール、ビスフェノール−Ａ、及び水を含む反応混合物を形成するための温度及び圧力の条件下で前記アセトン及びフェノールを接触させ、それによって前記アセトンは前記フェノール中に溶解し、それによって前記アセトンの実質的に全てはビスフェノール−Ａに転化することと；
（ｉｉ）炭化水素蒸気を利用して、前記水を前記反応混合物からストリッピングすることと；
（ｅ）前記ビスフェノール−Ａ及び未反応のフェノールを前記蒸留塔反応器からボトムスとして除去することと；
（ｆ）前記水及び炭化水素蒸気を前記蒸留塔反応器からオーバーヘッドとして除去することと；を含む方法。
【請求項１１】
（ｇ）前記オーバーヘッドを凝縮し、凝縮した不活性炭化水素を凝縮水から分離することと；
（ｈ）凝縮した炭化水素を前記蒸留塔反応器に再循環することと；
（ｉ）前記ボトムスをフラッシングして、前記未反応のフェノールを前記ビスフェノール−Ａから分離することと；
（ｊ）分離したフェノールを凝縮し、凝縮し分離したフェノールを前記蒸留塔反応器の頂部近くに再循環することと；を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ビスフェノール−Ａの製造方法であって：
（ａ）酸性イオン交換樹脂の床を含み、リボイラーを含む蒸留塔反応器にアセトン及びフェノールを供給する工程と；
（ｂ）Ｃ６流れの一部分を蒸発させるためにＣ６炭化水素を前記リボイラーに供給する工程と；
（ｃ）前記蒸留塔反応器中で同時に
（ｉ）前記酸性イオン交換樹脂の存在下で前記アセトン及びフェノールを接触させて、未反応のアセトン、未反応のフェノール、ビスフェノール−Ａ、及び水を含む反応混合物を形成する工程と、
（ｉｉ）蒸発したＣ６炭化水素を利用して、前記水を前記反応混合物からストリッピングする工程と；
（ｄ）前記未反応のフェノール及びビスフェノール−Ａを前記蒸留塔反応器からボトムスとして除去する工程と；
（ｅ）前記水及び蒸発したＣ６炭化水素を前記蒸留塔反応器からオーバーヘッドとして除去する工程と；を含む方法。
【請求項１３】
前記フェノールは酸性イオン交換樹脂の前記床よりも上で供給され、前記アセトンは酸性イオン交換樹脂の前記床よりも下で供給され、その結果、前記アセトンは前記蒸留塔反応器内部でトラップされ、前記アセトンの実質的に全てはビスフェノール−Ａに転化される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記オーバーヘッドは凝縮し、前記Ｃ６炭化水素は前記水から分離され、分離したＣ６炭化水素は前記蒸留塔反応器の底部近くに再循環される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ボトムスはフラッシングされて、前記未反応のフェノールを蒸気として前記ビスフェノール−Ａから分離し、分離したフェノールは凝縮し、前記蒸留塔反応器の頂部近くに再循環される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ボトムス内部に含まれる任意の未反応のアセトンは前記未反応のフェノールと共に前記ビスフェノール−Ａから蒸気として分離され、凝縮したフェノールは再度フラッシングされて、前記未反応のアセトンを蒸気として除去し、前記未反応のアセトンは前記蒸留塔反応器に再循環される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ビスフェノール−Ａの製造方法であって：
（ａ）フェノールを蒸留塔の頂部近くに、及びアセトンを蒸留塔反応器の底部近くに供給し、該蒸留塔反応器は酸性イオン交換樹脂の床を含み、リボイラーを含む工程と；
（ｂ）Ｃ６流れの一部分を蒸発させるためにＣ６炭化水素を前記リボイラーに提供する工程と；
（ｃ）前記蒸留塔反応器中で同時に
（ｉ）前記酸性イオン交換樹脂の存在下で前記アセトン及びフェノールを接触させて、未反応のアセトン、未反応のフェノール、ビスフェノール−Ａ、及び水を含む反応混合物を形成する工程と、
（ｉｉ）前記アセトンを前記フェノールによって前記蒸留塔反応器内部でトラップし、その結果、前記アセトンの実質的に全てはビスフェノール−Ａに転化される工程と；
（ｉｉｉ）蒸発したＣ６炭化水素を利用して、前記水を前記反応混合物からストリッピングする工程と；
（ｄ）前記未反応のフェノール及びビスフェノール−Ａを前記蒸留塔反応器からボトムスとして除去する工程と；
（ｅ）前記水及び蒸発したＣ６炭化水素を前記蒸留塔反応器からオーバーヘッドとして除去する工程と；
（ｆ）前記オーバーヘッドを凝縮し、凝縮したＣ６炭化水素を凝縮水から分離する工程と；
（ｇ）前記凝縮したＣ６炭化水素を前記蒸留塔反応器の前記底部近くに再循環する工程と；
（ｈ）前記ボトムスをフラッシングして、前記未反応のフェノールを前記ビスフェノール−Ａから分離する工程と；
（ｉ）分離したフェノールを凝縮し、凝縮し分離したフェノールを前記蒸留塔反応器の頂部近くに再循環する工程と；を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェノールとアセトンとの反応によるビスフェノール−Ａの製造に関する。より詳細には、本発明は、反応生成物、特に水は、蒸留塔反応器中で反応と同時に分離される方法に関する。より詳細には、本発明は、蒸留塔反応器のリボイラー中で生成した不活性炭化水素蒸気を用いてストリッピングすることによって反応の水は除去される方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビスフェノール−Ａは、ポリアリーレート類、ポリアミド類、ポリエーテルイミド類、ポリスルホン類及びポリカーボネート類等、エポキシ樹脂類及び変性フェノール−ホルムアルデヒド樹脂類等を含む様々なポリマー類の工業的製造のための基本的な原料または中間生成物である。酸性イオン交換樹脂触媒の存在下でのフェノールとアセトンとの反応からのビスフェノール−Ａの様々な製造方法は、米国特許第4,308,404号、同第4,391,997号、同第4,400,555号、同第4,471,154号、及び同第5,087,767号において開示されている。
【０００３】
反応系の成分は蒸留によって同時に分離可能な、触媒反応を実行する方法は、本発明と共通に譲渡された米国特許第4,215,011号、同第4,232,177号、同第4,242,530号、同第4,250,052号、同第4,302,356号、及び同第4,307,254号において様々に説明されている。簡潔に述べると、触媒部位及び蒸留構造の両方として役立つ構造を蒸留塔反応器中に配置する。この使用のための様々な触媒構造は、本明細書中に取り入れる共通に譲渡された米国特許第4,443,559号、同第4,536,373号、同第5,057,468号、同第5,130,102号、同第5,133,942号、同第5,189,001号、同第5,262,012号、同第5,266,546号、同第5,348,710号、同第5,431,890号、及び同第5,730,843号において開示されている。こうした構造は、酸性イオン交換樹脂類と共に使用するのに特に適合している。方法は一般に、接触蒸留として周知であり、様々な形態で、オレフィン類とアルコール類とのエーテル化（米国特許第4,302,254号）、選択的水素化（米国特許第6,169,218号B1）、水素化脱硫（米国特許第5,779,883号）、異性化（米国特許第6,495,732号）及び芳香族アルキル化（米国特許第4,849,569号）を含む多くの反応に成功裏に適合している。
【０００４】
接触蒸留塔反応は利益であり、第１に、反応は蒸留と同時に起きているので、初期の反応生成物及び他の流れ成分は反応帯域からできる限り迅速に除去されて、副反応の可能性を低減する。第２に、全ての成分が沸騰しているので、反応の温度は、系の圧力での混合物の沸点によって制御される。反応の熱はより多くの沸騰を引き起こすだけで、与えられた圧力での温度の上昇はない。この結果、反応の速度と生成物の分配とに対する多大の制御を、系の圧力を調節することで実現できる。
【０００５】
米国特許第5,679,312号は、スクリーンによってトレイ表面に保持された酸性イオン交換樹脂触媒を有する蒸留塔反応器中、フェノール及びアセトンを同時に下降流で供給することによって反応を実行することによって、ビスフェノール−Ａを製造することを開示している。不活性のストリッピングガス、例えば、窒素またはアルゴンを、蒸留塔反応器の底部において供給して、反応の水を除去するのを助ける。フェノール及びアセトンの同時供給を用いて、特許権者はアセトンの約９６％の転化のみを得ている。特許権者は、接触蒸留及びそのかなりの工業的使用の領域に関する熟練及び知識の欠如並びにビスフェノール−Ａを製造するためのアセトンとフェノールとの反応を実行するために接触蒸留系をどのように使用できるか想像できないことを示した。
【０００６】
接触蒸留系を、その固有の利益と共に、フェノール及びアセトンの縮合反応からのビスフェノール−Ａの製造のために用いることは、本発明の利点である。不活性炭化水素は、反応系から反応の水を除去するのに役立ち、反応系に戻ることによって容易に再使用されることは、さらなる利点である。アセトンの実質的に全てが反応帯域中でトラップされ、ほぼ１００％の転化が得られることは、さらなる利点である。
【発明の開示】
【０００７】
反応条件下で不活性であり、塔中の圧力で５０〜９０℃の範囲内で沸騰しており、好ましくは不活性炭化水素類であり、脂肪族炭化水素類の例えばノルマルヘキサンを含むストリッピング媒質の存在下で、向流及び固体酸触媒との多段接触によって、フェノール及びアセトンの縮合からビスフェノール−Ａは効果的に製造される。好ましい接触系は、触媒が蒸留物質移動構造体内部に含まれる蒸留塔反応器である。好ましい水除去剤は、Ｃ６炭化水素、例えばノルマルヘキサンである。
【０００８】
本発明においては、ストリッピング媒質は、不活性であり、反応器中で液体及び蒸気状態の両方を有する、すなわち、沸騰しているものであり、その結果、蒸気は反応混合物から水をストリッピングし、水と共に凝縮され、これから分離される。好ましくは、ストリッピング媒質はいかなる実質的な程度にも水と可溶ではなく、従って分離は傾瀉によって行うことができる。好ましい実施態様は、反応帯域内部に存在する蒸留状態を特徴とするものである。本発明は、任意の蒸留におけるように蒸気相及び若干の液相を含むと理解できる触媒充填塔中で実行される。蒸留塔反応器は、反応混合物（またはその成分）が塔及び／または触媒の床中で沸騰している（蒸留状態）ような圧力で稼働する。任意の蒸留におけるように、温度プロフィールが塔に沿って存在する。塔または触媒床に沿った幾つかの箇所で反応混合物の成分は液体としてよく、塔中のより高い温度の箇所で蒸気としてよく、従って内部還流を生じるが、塔中の蒸発した材料の若干、例えば水及びストリッピング媒質は蒸気として除去される。
【０００９】
本発明の好適な具体例は、ビスフェノール−Ａを製造するためのフェノールとアセトンとの反応の方法であって：
（ａ）蒸留塔反応器中、好ましくは固体酸性触媒の例えばイオン交換樹脂の床を含む触媒帯域に化学量論的過剰のフェノールを供給することと；
（ｂ）アセトンを前記触媒帯域の底部へ向かって供給することと；
（ｃ）反応条件下で不活性であり、前記蒸留塔反応器内部で蒸気及び液体の両方を含む蒸留の状態で蒸留塔反応器中の圧力で５０〜９０℃の範囲内で沸騰している炭化水素を提供することと；
（ｄ）前記蒸留塔反応器中で同時に
（ｉ）前記酸性触媒の存在下で、未反応のアセトン、未反応のフェノール、ビスフェノール−Ａ、及び水を含む反応混合物を形成するための温度及び圧力の条件下で前記アセトン及びフェノールを接触させ、それによって前記アセトンは前記フェノール中に溶解し、その結果前記アセトンの実質的に全てはビスフェノール−Ａに転化することと；
（ｉｉ）炭化水素蒸気を利用して、前記水を前記反応混合物からストリッピングすることと；
（ｅ）前記ビスフェノール−Ａ及び未反応のフェノールを蒸留塔反応器からボトムスとして除去することと；
（ｆ）前記水及び炭化水素蒸気を蒸留塔反応器からオーバーヘッドとして除去することと；
（ｇ）前記オーバーヘッドを凝縮し、凝縮した不活性炭化水素を凝縮水から分離することと；を含む方法として説明されてよい。
【００１０】
好ましい方法においては、追加の工程は：
（ｈ）凝縮した炭化水素を前記蒸留塔反応器に再循環する工程と；
（ｉ）前記ボトムスをフラッシングして、前記未反応のフェノールを前記ビスフェノール−Ａから分離する工程と；
（ｊ）分離したフェノールを凝縮し、凝縮し分離したフェノールを前記蒸留塔反応器の頂部近くに再循環する工程と；である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
方法
ビスフェノール−Ａは、２モルのフェノールと１モルのアセトンとの反応によって形成される：
２（Ｃ６Ｈ５ＯＨ）＋（ＣＨ３）２（ＣＯ）←→［（Ｃ６Ｈ４ＯＨ）］２Ｃ（ＣＨ３）２＋Ｈ２Ｏ
この反応の平衡定数は小さい（Ｋ＝０．８モル分率ベース）。
【００１２】
反応は一般に酸性イオン交換樹脂類によって触媒され、従来、化学量論的大過剰のフェノールの存在下で実行され、これは、アセトンの転化を向上し、副産物の生成を最小にする。しかしながら、実際的なフェノール／アセトン充填比では、フェノールの単一段転化は小さい。例えば、２０／１モルのフェノール／アセトンの充填組成で、フェノール転化は１２％のみであり、一方、アセトン転化は９２％である。
【００１３】
以前には、ビスフェノール−Ａは、ビスフェノール−Ａ／フェノール付加物の結晶化によって反応混合物から回収された。結晶器への供給物は通常、約２０重量％のビスフェノール−Ａを含む。この濃度は、段間でストリッピングする不活性ガスの真空による水の中間除去を有する１を超える反応段を使用することによって、ビスフェノール−Ａを反応混合物中に蓄積させることによって得られる。このようにする際に、未反応のフェノール及びアセトン並びに水は、オーバーヘッド生成物流れとＢＰＡ生成物を含むボトムス流れとの間に分布する。従来の処理においては、フェノール、アセトン及び水はそれに続いて下流の蒸留塔中で分離される。
【００１４】
本発明は、反応及び分離工程を組み合わせることによって、全処理スキームを簡略化する。これは、触媒を含む構造化充填材を用いて構成され、反応の水を反応帯域から優先的に除去する塔のリボイラーに供給される不活性のストリッピング媒質を用いて稼働する多段蒸留塔反応器中で反応を実行することによって成し遂げられる。水を塔から留出物流れ中に除去する。
【００１５】
本発明の向流供給は、液体フェノールを反応帯域よりも上で塔に供給することによって、アセトンは上昇する蒸気流れから除去され、反応帯域に戻るという点で別の利点を提供する。正味の効果は、アセトンを反応帯域内部で“トラップする”ことであり、ここでこれは事実上完了まで反応する。
【００１６】
ストリッピング媒質（好ましくは不活性炭化水素類）は、リボイラー温度及び好ましくは７０〜８０℃の範囲にある反応帯域の下側部分における温度プロフィールを制御するという追加の機能を有する。不活性炭化水素は、水から留出物流れ中に傾瀉によって容易に分離可能であるという追加の利点を有する。デカンターから生じた不活性炭化水素層は、好ましくは塔に戻る。従って、不活性のストリッピング媒質の一定の供給は必要ではなく、補給は必要に応じて加えることができる。
触媒
ビスフェノール−Ａを製造するためのフェノール及びアセトンの反応は、酸性触媒、好ましくは陽イオン交換樹脂類によって触媒される。適切な酸陽イオン交換樹脂類は、スルホン酸基を含み、芳香族ビニル化合物の重合または共重合、続いてスルホン化によって得てよいものを含む。ポリマー類またはコポリマー類を製造するのに適した芳香族ビニル化合物の例は：スチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ビニルエチルベンゼン、メチルスチレン、ビニルクロロベンゼン及びビニルキシレンである。こうしたポリマー類を製造するために、非常に様々な方法を使用してよい；例えば、単独で若しくは他のモノビニル化合物と混和させての重合、または、ポリビニル化合物と；例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルフェニルエーテル等と架橋することによる。ポリマー類は、溶媒または分散剤の存在下でまたは無い状態で製造してよく、様々な重合開始剤を使用してよく、例えば、無機または有機過酸化物、過硫酸塩類等である。
【００１７】
様々な周知の方法によって；例えば、ポリマー類を濃硫酸及びクロロスルホン酸を用いて硫酸化することによって、またはスルホン酸基を含む芳香族化合物を共重合することによって、スルホン酸基をこうしたビニル芳香族ポリマー類中に導入してよい（例えば、米国特許第2,366,007号を参照されたい）。例えば、発煙硫酸、すなわち、三酸化硫黄を含む硫酸を用いて処理することによって、既にスルホン酸基を含むポリマー類中にさらなるスルホン酸基を導入してよい。発煙硫酸を用いた処理を、好ましくは０〜１５０℃で実行し、反応後に依然として１０〜５０％の遊離三酸化硫黄を含むように、硫酸は十分な三酸化硫黄を含むべきである。得られた生成物は、好ましくは芳香核当り平均１．３〜１．８個のスルホン酸基を含む。特に、スルホン酸基を含む適切なポリマー類は、芳香族モノビニル化合物と芳香族ポリビニル化合物、特に、ジビニル化合物とのコポリマー類であり、ここでポリビニルベンゼン含量は好ましくはコポリマー類の１〜２０重量％である（例えば、ドイツ特許明細書第908,240号を参照されたい）。イオン交換樹脂は一般に約０．２５〜１mmの顆粒サイズで使用されるが、０．１５mm〜最高約２mmまでの粒子を用いてよい。より微細な触媒は高い表面積を提供するが、また、反応器を通して高い圧力低下をもたらす。こうした触媒の巨大網状形態は、ゲル状触媒（gelular catalyst）と比較して、露出するはるかに大きな表面積、及び、こうした樹脂類の全てが非水性炭化水素媒質中で受ける限定された膨潤を有する。
【００１８】
触媒粒子を保持するために用いる容器は、任意の形状、例えば上記の特許において開示されているポケットを有してよく、または、容器は、単一の円筒、球、ドーナツ、立方体、管若しくはその他同様なものとしてよい。
【００１９】
固体触媒材料を含む各容器は、触媒成分を含む。各触媒成分は、少なくとも７０体積％の開放空間〜最高約９５体積％までの開放空間で構成される間隔保持成分と密接に関連する。この成分は、剛性であるかまたは弾性であるまたはこれらの組合せとしてよい。触媒成分及び間隔保持成分の組合せは、接触蒸留構造体を形成する。接触蒸留構造体のための開放空間の総体積は少なくとも１０体積％であるべきであり、好ましくは少なくとも２０体積％〜最高約６５体積％までである。従って、望ましくは、間隔保持成分または材料は、接触蒸留構造体の約３０体積％を占めるべきであり、好ましくは約３０体積％〜７０体積％である。弾性材料は好ましい。１つの適切なこのような材料は、一般にデミスタワイヤとして周知の開口メッシュ編成ステンレスワイヤ、または発泡アルミニウムである。他の弾性成分は、ナイロン、テフロン及びその他同様なものの同様の開口メッシュ編成ポリマーフィラメントである。他の材料の例えば高度開口構造発泡材料、例えば、網状化ポリウレタンフォーム（剛性または弾性）を適所に形成してよく、または触媒成分の周りに適用してよい。
【００２０】
約１／４インチ〜１／２ペレット、球、小球及びその他同様なもののようなより大きな触媒成分の場合には、各このようなより大きな成分は、上記に説明したように、個々に間隔保持成分と密接に関連してよく、または、間隔保持成分によって取り囲まれてよい。
【００２１】
間隔保持成分が触媒成分を完全に被覆することは不可欠ではない。触媒成分と密接に関連する間隔保持成分は、上記に説明したように、様々な触媒成分が互いから間隔を置くのに役立つことのみが必要である。従って、事実上、触媒成分がランダムにしかし実質的に一様に分布する実質的に開放された空間のマトリックスを、間隔保持成分が提供する。
【００２２】
好ましい蒸留構造体は、上記に言及した米国特許第5,730,843号において説明されており、これは、実質的に平行で、隣接し、垂直に整列した列で配列された少なくとも２つのワイヤメッシュ管、及び、垂直に整列したワイヤメッシュ管と隣接して配置され、これから間隔を置かれた少なくとも１つのオフセットワイヤメッシュ管を含む。より好適な具体例においては、塔の垂直に整列した管同士の間の距離は、前記垂直に整列したワイヤメッシュ管が接触することなく、オフセットワイヤメッシュ管が垂直に整列したワイヤメッシュ管に重なり、それによって曲がりくねった流体通路を形成することを可能にするのに十分なものである。
【００２３】
ここから図を参照すると、好ましい反応器系の流れ図が示される。蒸留塔反応器１０は、触媒１２及び１４の床を含むのが分かり、これは、反応帯域よりも上に４つのトレイ及び反応帯域よりも下に４つのトレイを有する５０の平衡段を有する反応帯域を含む。段１は凝縮器２０であり、段６０はリボイラー４０である。フェノールはフローライン１０１を経て段３よりも上で供給され、アセトンはフローライン１０２を経て段４０よりも上で供給される。アセトン及びフェノールは、反応帯域中で反応して、フェノール、アセトン、ビスフェノール−Ａ及び水を含む反応混合物を生成する。Ｎ−ヘキサン再循環物はフローライン１０３を経て供給され、ｎ−ヘキサン再循環物１１４と合わせてフローライン１１６、１１７、及び１１０を通って、リボイラー４０に、最終的にはほぼ段５９で蒸留塔反応器１０の底部に至る。ｎ−ヘキサンは、反応の水をこれが形成されるにつれてストリッピングし、オーバーヘッドとしてフローライン１０４を経て除去する。オーバーヘッドを凝縮器２０中で凝縮し、受け器／デカンター３０中で集め、ここで、水を分離し、フローライン１０６を経て除去する。Ｎ−ヘキサン（少量のアセトンを含む）を受け器／デカンター３０からフローライン１０７を経て取り出し、ほぼ段５６で蒸留塔反応器１０に戻す。水は約２％のアセトンを含み、これは約９９．５％の転化に対応する。フェノール、ビスフェノール−Ａ及び微量の水及びアセトンを含むボトムス生成物を、リボイラー４０からのフローライン１１１を経て蒸留塔反応器１０から除去する。
【００２４】
フローライン１１１を経て除去されたボトムス生成物をフラッシュドラム５０中で３psiにフラッシングして、フローライン１１２中のｎ−ヘキサンに富んだ蒸気流れ及びフローライン１１３中のフェノール／ビスフェノール−Ａ液体流れを生成する。フローライン１１２中のｎ−ヘキサンに富んだ蒸気流れを冷却し（図示せず）、ノックアウトチャンバ６０を通過させ、ここで、いかなる液体も圧縮する（図示せず）前にフローライン１１５を経て除去し、フローライン１１４を経て再循環する。回収区画（図示せず）から生じた再循環流れも、ライン１１６を経てチャンバ６０に供給する。ノックアウトチャンバ６０から生じたフローライン１１５中の液体は本質的にフェノールを含み、段３よりも上で蒸留塔反応器に再循環される。フローライン１１３中のフェノール／ビスフェノール−Ａ液体流れを合わせ、ビスフェノール−Ａ回収系に送り、ここで、ビスフェノール−Ａを結晶化によって回収する。この方法の使用において、ノルマルヘキサンまたは他のストリッピング媒質を回収し、再循環する。塔へのこの成分の唯一の供給は、開始において及び回収の最中に失われたものの補給のためである。
【００２５】
ビスフェノール−Ａの回収を手短に次の通り説明する：
フェノール／ビスフェノール−Ａ流れを、結晶化系から生じた他のフェノールに富んだ再循環流れと合わせ、〜２psiで稼働する蒸発器系に送る。得られた蒸気を部分的に凝縮して、ヘキサンに富んだ再循環物及びフェノールに富んだ液体再循環物を生成する。２９重量％のビスフェノール−Ａを含む蒸発器から生じた液体生成物を結晶化系に供給し、これは、フェノール中のビスフェノール−Ａ／フェノール付加物のスラリーを生じる。スラリーを遠心分離して、蒸発系に循環する母液流れ及び再循環のためにフェノールを回収するためにさらに処理するためのフェノールで湿潤した固体付加物流れにする。
【００２６】
固体付加物流れを正味の供給液体フェノール流れと合わせ、溶解温度に加熱する。得られた溶液流れを第２の結晶化系に送ってスラリー流れを生成し、これは、さらに精製された付加物流れ及び母液流れに分離する。後者は、蒸発器供給タンクに循環する。
【００２７】
フェノール湿潤固体は融解し、付加物及び少量のフェノールを含む生成物ビスフェノール−Ａ融解生成物流れを脱フェノラートするための第２の真空蒸発系に供給される。フェノール蒸気流れを凝縮し、フェノール再循環タンクに送る。合わせたフェノール再循環流れを、流れ１０１を経て接触蒸留塔に供給する。
【００２８】
ビスフェノール−Ａの最終精製は、残留フェノールを除去するためのヘキサンストリッピング及び残留ヘキサンを除去するための水蒸気ストリッピングを経る。回収したヘキサンをＣＤ塔に再循環する。精製したビスフェノール−Ａ融解物をペレット化するかまたはフレークにし、最後に袋に入れる。
【実施例】
【００２９】
以下の実施例は、ビスフェノール−Ａを製造するためにフェノールとアセトンとを反応させるための本発明の使用を証明する。装置及び流れの名称は図に与える。組成及び流れ、及び条件は表にある。
【００３０】
反応器１０中の主反応は、質量交換蒸留構造体（mass exchange distillation structure）中に担持される担持型酸性陽イオン交換樹脂によって触媒される以下の反応である：
２フェノール＋アセトン←→ビスフェノール−Ａ＋水
【００３１】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明において用いる好ましい反応器系の流れ図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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