(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノールの生成のための方法であって、
（ａ）硫酸である酸性触媒を利用するプロセスを通してフェノールを合成することと、
（ｂ）ステップ（ａ）の少なくとも７０％完了後、そこに中和組成物を添加することによって前記酸性触媒を中和することと、を含み、
前記中和組成物が、アミノエチルピペラジン（ＡＥＰ）であるエチレンアミン誘導体を含む、方法。
【請求項２】
前記中和組成物が、メチルペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、またはそれらの混合物をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ａ）が、酸性触媒の存在下でクメンヒドロペルオキシドを分解して、フェノール、アセトン、及びα−メチルスチレンを形成することを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ａ）が、
（ｉ）シクロヘキシルベンゼンを含有するフィードの少なくとも一部を酸化して、シクロヘキシル−１−フェニル−１−ヒドロペルオキシドを含有する酸化組成物を生成することと、
（ｉｉ）酸性触媒の存在下で前記酸化組成物を開裂して、前記酸性触媒、フェノール、及びシクロヘキサノンを含む開裂反応混合物を生成することと、を含む、請求項１または２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、フェノールの生成のための改良された方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に使用されるフェノール生成方法は、酸性触媒の存在下でクメンヒドロペルオキシドをフェノール、アセトン、及びα−メチルスチレンに分解することである。フェノールを生成する別の方法は、シクロヘキシルベンゼンを含むフィードの少なくとも一部を酸化して、シクロヘキシル−１−フェニル−１−ヒドロペルオキシドを含む酸化組成物を生成することである。その後、酸化組成物は、酸性触媒の存在下で開裂して、酸性触媒、フェノール、及びシクロヘキサノンを含む開裂反応混合物を生成し得る。
【０００３】
典型的には、フェノール生成プロセスに使用される酸性触媒は、強力であり、硫酸またはリン酸等の比較的低腐食性無機酸である。酸性触媒は、フェノール及び他の生成物を生成する下流精製ステップにおける望ましくない反応を防止するために、除去または中和しなければならない。フェノールの製造のための商業的プロセスは、粗生成物流から酸性度を除去するために、無機塩基、イオン交換樹脂、有機アミン、またはそれらの組み合わせを使用する。
【０００４】
酸性触媒を中和するための水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム等の強塩基の使用は、強酸と強塩基との間の中和反応において正確なｐＨ調整を達成することが困難なため、望ましくない。さらに、金属水酸化物は、熱交換面上に堆積する傾向を有する塩を産生し、汚損を生じさせ、効率を低下させる。イオン交換樹脂は、温度感受性であるため、実質的に樹脂と接触する前に冷却しなければならない。その後、粗生成物流を、下流精製操作の前に再加熱しなければならないため、生成物流を冷却する必要性は、エネルギー費を著しく増加させる。イオン交換樹脂のさらなる欠点は、それらを頻繁に再生しなければならず、大きな労働力を要し、プロセスに費用がかかることであり、これは、大量の水性廃棄物の形成にも繋がる。さらに、イオン交換樹脂は、粗生成物流において高度に可変な最終ｐＨを示し、最終生成物の収率に悪影響を与え、また、機器の汚損を生じさせるアルカリ塩も放出し得る。メチルペンタメチエンジアミン（ＭＰＭＤ）及びヘキサメチレン（ＨＭＤＡ）のような有機アミンは、中和剤として一般的に使用されるが、それらの中和効率は、十分に良好ではない。
【０００５】
本発明によって取り組まれる問題は、上記の中和問題を回避または軽減する、フェノールの生成のための改良された方法の提供である。
【発明の概要】
【０００６】
フェノールの製造において、酸性触媒の中和は、分解反応の実質的な完了後のエチレンアミン化合物の添加によって影響され得ることを見出した。有利に、本発明のプロセスは、副生成物の最小限の形成、より高い中和効率、及び生じる汚損が無いか、または最小限の汚損で、高温でのフェノール生成物流の中和を可能にする。
【０００７】
したがって、フェノールの生成のための方法が提供され、本方法は、（ａ）酸性触媒を利用するプロセスを通してフェノールを合成することと、（ｂ）ステップ（ａ）の実質的な完了後、そこに中和組成物を添加することによって酸性触媒を中和することと、を含み、中和組成物は、エチレンアミン誘導体を含有する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
別途示されない限り、例えば、「２〜１０」のような数値範囲は、範囲を定義する数（例えば、２及び１０）を含む。
【０００９】
別途示されない限り、割合、パーセンテージ、部分等は重量基準である。
【００１０】
本明細書で使用されるとき、別途示されない限り、語句「分子量」は、従来の方法で測定されるような数平均分子量を指す。
【００１１】
本発明で使用されるエチレンアミン誘導体は、フェノール生成物流中の残留酸性触媒を中和するように機能し、副生成物の最小限の形成、より高い中和効率、及び汚損が無いか、または最小限の汚損に繋がる。エチレンアミンは、高温で使用することが可能であり、したがって、中和前に（高温を使用するそれらのプロセスにおいて）プロセス流を冷却し、その後、精製ステップを行う前に再加熱する必要が無いため、さらに有利である。
【００１２】
本発明の方法で使用するためのエチレンアミン誘導体は、概して、少なくとも１つのエチレンアミン単位または反復エチレンアミン単位を有するアミン化合物である。エチレンアミン単位は、−（ＣＲ２−ＣＲ２−ＮＨ−）−であり、式中、Ｒは、Ｈまたはアルキル（直鎖、分岐、または環状）基であり、好ましくは、Ｈである。Ｒがアルキルの場合、好ましくは、Ｃ１−Ｃ１０アルキルであり、より好ましくは、Ｃ１−Ｃ６アルキルである。エチレンアミンは、少なくとも２つのアミン基を有し、それらの基は、一級または二級アミン基であり、三級アミン基も任意に存在する。エチレンアミン誘導体は、例えば、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているか、またはそれらは、文献の方法を用いて当業者によって調製され得る。
【００１３】
本発明のいくつかの実施形態において、エチレンアミン誘導体は、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）アミノエチルピペラジン（ＡＥＰ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、重質ポリアミンＸ（ＨＰＡ−Ｘ）、またはそれらの２つ以上の混合物である。当業者によって理解されるように、重質ポリアミンＸは、直鎖、分岐、及び環状エチレンアミンの複合混合物である。主成分の構造は、１分子当たり６個以上の窒素原子を含有する。その分子量は、約２７５である。生成物は、Ｄｏｗから市販されている。
【００１４】
いくつかの実施形態において、エチレンアミン誘導体は、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、アミノエチルピペラジン、またはそれらの混合物である。いくつかの実施形態において、エチレンアミン誘導体は、エチレンジアミンである。
【００１５】
いくつかの実施形態において、中和組成物は、メチルペンタメチエンジアミン（ＭＰＭＤ）及びヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤＡ）等の、エチレンアミンに加えて他のアミンを含有し得る。
【００１６】
いくつかの実施形態において、中和組成物は、腐食性交換樹脂、アンモニアまたは水酸化アンモニウム、塩基性粘土、活性炭素、及びアニオン性交換樹脂等の、エチレンアミン以外の中和剤を実質的に含まない。いくつかの実施形態において、中和組成物は、エチレンアミン以外の有機アミンを実質的に含まない。いくつかの実施形態において、中和組成物は、ピペラジンを実質的に含まない。「実質的に含まない」とは、中和組成物が、中和組成物の総重量に基づいて、１０重量パーセント未満、あるいは５重量パーセント未満、あるいは１重量パーセント未満、またはあるいは０重量パーセントのそのような他の中和剤またはアミンを含有することを意味する。
【００１７】
本発明の方法の合成ステップ（ａ）は、酸性触媒を利用する何らかの既知のフェノール合成プロセスであり得る。そのような合成は、当業者には既知である。いくつかの実施形態において、合成は、酸性触媒の存在下でクメンヒドロペルオキシドを分解して、フェノール、アセトン、及びα−メチルスチレンを形成することを含む。このプロセスにおいて、クメンヒドロペルオキシドは、典型的には、摂氏約３０〜約１８０℃、あるいは摂氏約６０〜約１６０℃、またはあるいは摂氏約１２０〜１６０℃等の高温で分解される。
【００１８】
いくつかの実施形態において、合成は、（ｉ）シクロヘキシルベンゼンを含むフィードの少なくとも一部を酸化して、シクロヘキシル−１−フェニル−１−ヒドロペルオキシドを含有する酸化組成物を生成することと、（ｉｉ）酸性触媒の存在下で酸化組成物を開裂して、酸性触媒、フェノール、及びシクロヘキサノンを含む開裂反応混合物を生成することと、を含む。
【００１９】
フェノール生成に典型的に使用される酸性触媒の例には、酸性型のカルボン酸塩、硝酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、硫酸塩、及びスルホン酸塩等の、約５未満の水性媒体中のｐＫａ値を有する置換基が含まれる。より具体的な例は、硫酸を含むがこれに限定されない。
【００２０】
本発明において、中和組成物は、典型的には、フェノール合成反応の実質的な完了（例えば、少なくとも７０パーセント完了）後であるが、精製ステップの前に、フェノール生成物及び残留酸性触媒を含有する反応混合物に添加される。パーセント完了は、クメンヒドロペルオキシドまたはシクロヘキシル−１−フェニル−１−ヒドロペルオキシド等のフェノール中に変換される材料の重量パーセント消費として測定され得る。中和組成物は、高温でフェノール合成混合物に添加され得、概して、中和組成物の添加前に混合物を冷却する必要はない。そのような温度は、例えば、室温〜摂氏７０℃、あるいは摂氏３０〜５０℃を含み得る。
【００２１】
典型的には、残留酸性触媒が中和されるように、好ましくは、完全に中和されるように、十分な量の中和組成物が添加される。例として、そのような量は、例えば、処理された総粗フェノールに基づいて、２０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍを含み得る。
【００２２】
酸性触媒の中和後、フェノールは、従来の技術によって単離及び／または精製され得る。
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態を、以下の実施例に詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
１．材料
使用した材料、それらの供給源、及び該当する場合は純度のリストを表１に示す。全ての材料を、さらなる精製なく、入手したまま使用した。全ての製剤を重量測定で調製した。
【００２５】
【表１】
0006453903.tif 000002
【００２６】
２．試験方法−−中和効率試験
あるフェノール生成者からの５０ｇの粗フェノールにおいて酸除去効率試験を行った。マトリックスに３００ｐｐｍのＨ２ＳＯ４を投与して、実験室試験のために望ましい濃度を得た。
【００２７】
選択されたアミンを３００ｐｐｍの濃度でマトリックスに添加した。３８℃で２分間中和反応を行った。酸除去効率を、Ｍｅｔｒｏｈｍ自動滴定装置によって酸性度として判定した。より低い酸性度は、アミンのより良好な中和効率を意味する。ＨＭＤＡ及びＭＰＭＤは、比較実施例である。
【００２８】
３．実施例
中和効率
本物の粗フェノールにおけるＨＭＤＡ、ＭＰＭＤ、及び他のアミンの中和効率を試験する。３００ｐｐｍのＨ２ＳＯ４を添加する前後の粗フェノールの酸性度はそれぞれ、１１９ｍｇ  ＫＯＨ／ｇ及び２９９．９ｍｇ  ＫＯＨ／ｇである。３００ｐｐｍのＨ２ＳＯ４及び３００ｐｐｍのアミンを、粗フェノール基に添加し、２分間加熱した。
【００２９】
ＥＤＡは、試料の中で最も良好な中和効率を示し、続いて、ＴＥＴＡ、ＤＥＴＡ、ＡＥＥＡ、ＨＰＡ−Ｘ、ＴＥＰＡ、ＡＥＰ、ＨＭＤＡ／ＭＰＭＤ、ＭＥＡ、ＭＩＰＡ、ＮＭＥＡ、及びＤＥＡである。ＥＤＡ、ＴＥＴＡ、及びＤＥＴＡは、ベンチマークＨＭＤＡ及びＭＰＭＤより良好な中和効率を有するため、良好な候補である。したがって、ＨＭＤＡ／ＭＰＭＤを置き換えるためにＤＥＴＡまたはＴＥＴＡを使用した場合、生成においてアミンの総投与量レベルを低減することが可能である。
【００３０】
比較及び本発明の実施例の中和効率を、表２に要約する。ＥＤＡ、ＴＥＴＡ、ＤＥＴＡ、ＡＥＥＡ、ＨＰＡ−Ｘ、ＴＥＰＡ、及びＡＥＰのような本発明の実施例は、比較実施例ＨＭＤＡ及びＭＰＭＤより高い中和効率を示す。
【００３１】
【表２】
0006453903.tif 000003
【００３２】
堆積物比較
アミン及び硫酸は、反応によって粗フェノール中に塩または複合体を形成し得る。複合体が、粗フェノールにおいて良好な溶解度を有さない場合、それらは、液相から分離し得、フェノール生成システムに汚損を生じさせ得る。より低い堆積物または汚染物質を有するアミンを選択するために、異なるアミンの堆積物含有量を比較する。
【００３３】
３００ｐｐｍの異なるアミンを、３００ｐｐｍのＨ２ＳＯ４を含有する粗フェノール試料中に別々に添加した。ＡＥＥＡ、ＤＥＴＡ、ＨＭＤＡ、ＴＥＰＡ、及びＨＰＡ−Ｘのようないくつかの試料は、あまり透明ではなく、他はクリアである。濁った試料中の小粒子は、しばらくの間静置した後、底に沈殿し得る。
【００３４】
粗試料を遠心分離して、溶液から堆積物を分離した。まず、沈降物を、４０〜５０℃の真空オーブン中で一晩加熱して、洗浄後に残留フェノール及びアセトンを除去した。異なる試料の堆積物含有量を秤量した。ＴＥＴＡ、ＭＰＭＤ、ＭＥＡ、ＡＥＰ、ＤＥＡ、及びＭＩＰＡでは、堆積物は検出されなかった。ＨＭＤＡ及びＤＥＴＡを含む他のアミンは、粗フェノール中に堆積物を示す。ＤＥＴＡの堆積物の重量は、ＨＭＤＡの堆積物の重量の４分の１だけである。
【００３５】
比較及び本発明の実施例の堆積物含有量を、表３に要約する。ＥＤＡ、ＴＥＴＡ、ＤＥＴＡ、ＡＥＥＡ、ＨＰＡ−Ｘ、ＴＥＰＡ、及びＡＥＰのような本発明の実施例は、ＨＭＤＡ及びＭＰＭＤのような比較実施例より高い中和効率を示す。
【００３６】
【表３】
0006453903.tif 000004
【００３７】
４．結論
中和効率及び汚損リスクの両方を考慮すると、本発明の実施例ＥＤＡ、ＤＥＴＡ、ＴＥＴＡ、ＡＥＥＡ、及びＡＥＰは、ＨＭＤＡ及びＭＰＭＤのような比較実施例より良好な性能を有する。
（態様）
（態様１）
フェノールの生成のための方法であって、
（ａ）酸性触媒を利用するプロセスを通してフェノールを合成することと、
（ｂ）ステップ（ａ）の実質的な完了後、そこに中和組成物を添加することによって前記酸性触媒を中和することと、を含み、
前記中和組成物が、エチレンアミン誘導体を含む、方法。
（態様２）
前記エチレンアミン誘導体が、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）アミノエチルピペラジン（ＡＥＰ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、重質ポリアミンＸ（ＨＰＡ−Ｘ）、及びそれらの２つ以上の混合物から成る群から選択される、態様１〜２のいずれか１項に記載の方法。
（態様３）
前記エチレンアミン誘導体が、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、及びそれらの２つ以上の混合物から成る群から選択される、態様１〜３のいずれか１項に記載の方法。
（態様４）
前記中和組成物が、エチレンアミン以外のアミン化合物を実質的に含まない、態様１〜４のいずれか１項に記載の方法。
（態様５）
前記中和組成物が、メチルペンタメチエンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、またはそれらの混合物をさらに含む、態様１〜４のいずれか１項に記載の方法。
（態様６）
ステップ（ａ）が、酸性触媒の存在下でクメンヒドロペルオキシドを分解して、フェノール、アセトン、及びα−メチルスチレンを形成することを含む、態様１〜５のいずれか１項に記載の方法。
（態様７）
ステップ（ａ）が、
（ｉ）シクロヘキシルベンゼンを含有するフィードの少なくとも一部を酸化して、シクロヘキシル−１−フェニル−１−ヒドロペルオキシドを含有する酸化組成物を生成することと、
（ｉｉ）酸性触媒の存在下で前記酸化組成物を開裂して、前記酸性触媒、フェノール、及びシクロヘキサノンを含む開裂反応混合物を生成することと、を含む、態様１〜５のいずれか１項に記載の方法。