(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール生成流を精製することを含む方法であって、該フェノール生成流は、クメンとｓｅｃ−ブチルベンゼンの混合供給原料から誘導されるフェノール製造プロセスのフェノールと第１の濃度の１−ヒドロキシ−２−ブタノン夾雑副生成物とを含み、適当な反応条件下において当該フェノール生成流を、アルミナ上に担持されたＶＩＡ族金属を含む酸性触媒と接触させ、それによって前記１−ヒドロキシ−２−ブタノン夾雑副生成物の少なくとも一部分をある反応生成物に転換することによってフェノール生成流を精製することを含む方法。
【請求項２】
前記夾雑副生成物の第１の濃度が、３〜１０，０００重量ｐｐｍの範囲であり、前記フェノール生成流中のフェノールの量が、フェノール生成流の９５重量％〜１００重量％の範囲である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記夾雑副生成物の前記第１の濃度よりも低い前記夾雑副生成物の第２の濃度を有する処理されたフェノール生成流をもたらすことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記夾雑副生成物の前記第２の濃度が、３重量ｐｐｍ未満である請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記適当な反応条件が、５０℃〜２５０℃の範囲の接触温度、および７００ｋＰａ以下の接触圧力を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記フェノール生成流が、このフェノール生成流の９９重量％を超える量のフェノールを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
高純度フェノール生成物を製造する方法であって、該方法は、クメンおよびｓｅｃ−ブチルベンゼンを含む混合供給原料を酸化条件にさらして、ｓｅｃ−ブチルベンゼンヒドロペルオキシドおよびクメンヒドロペルオキシドを含む酸化反応生成物をもたらすことと、
前記酸化反応生成物のｓｅｃ−ブチルベンゼンヒドロペルオキシドおよびクメンヒドロペルオキシドの少なくとも一部分を分解反応条件にさらして、フェノール、アセトン、およびメチルエチルケトンを含む開裂反応生成物をもたらすこと、
前記開裂反応生成物を、前記開裂反応生成物の前記フェノールの少なくとも一部分および１−ヒドロキシ−２−ブタノン夾雑副生成物を含む少なくともフェノール生成流と、他の生成流とに分離すること、ならびに
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法に従って前記フェノール生成流を適当な精製反応条件下において精製すること
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度のフェノールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェノールを製造する知られている方法には、クメンを酸化してクメンヒドロペルオキシドを生成させ、続いてこのクメンヒドロペルオキシドを分解してフェノールおよびアセトンを生成させる２段階法が含まれる。この２段階法を用いるフェノールの製造においては、蒸留やその他の方法では除去し難い不純物が生成することが分かっている。これらの不純物が望ましくないのは、これらは、フェノールの塩素化またはスルホン化を含む下流工程においてこのフェノールを使用する際に着色生成物が形成される原因となるからである。
【０００３】
この２段階法において、クメン単独で供給するのではなく、クメンおよびｓｅｃ−ブチルベンゼンの混合供給原料を用いることに利益があり得ることが見出されている。フェノールおよびアセトン生成物が製造されるだけでなく、望ましくかつ価値のあるメチルエチルケトンの生成物が製造される。混合供給原料を使用すると、２段階法の反応動力学および最終生成物化合物の混合にも有益な影響を与え得る。
【０００４】
混合供給原料を用いる２段階プロセスによるフェノール、アセトンおよびメチルエチルケトンの製造には確かに利益があるが、ある種の、ｓｅｃ−ブチルベンゼンに由来するものおよびその他の不純物が形成されてフェノール生成物中に入ってくる。これらの望ましくない不純物の例には、ヒドロキシプロパノン、ヒドロキシブタノンやメチルシクロペンタノンなどの脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物、およびメチルベンゾフラン、エチルベンゾフラン、ジメチルベンゾフランなどの置換ベンゾフラン化合物などのベンゾフラン類が含まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クメンおよびｓｅｃ−ブチルベンゼンの混合供給原料から高純度のフェノール生成物を製造する方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
意外にも、ｓｅｃ−ブチルベンゼンから誘導され、酸性触媒を用いて処理されたフェノールから、高純度のフェノールが得られることが見出された。
【０００７】
したがって、本発明は、フェノール生成流を精製することを含む方法であって、該フェノール生成流は、ｓｅｃ−ブチルベンゼンから誘導されるフェノール製造プロセスのフェノールと第１の濃度の夾雑副生成物とを含み、適当な反応条件下において当該フェノール生成流を酸性触媒と接触させ、それによって前記夾雑副生成物の少なくとも一部分をある反応生成物に転換することによってフェノール生成流を精製することを含む方法を提供する。
【０００８】
このフェノール生成物は、フェノールおよびある濃度のヒドロキシカルボニル化合物などの夾雑物を含む。このフェノール生成物を、適当な反応条件下において酸性触媒と接触させ、それによって夾雑物の一部分をある反応生成物に転換する。
【０００９】
夾雑副生成物濃度が低いｓｅｃ−ブチルベンゼンから誘導されたフェノールを含む組成物は、もう１つの発明に係る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、クメンとｓｅｃ−ブチルベンゼンの混合供給原料から出発し、酸化ステップとそれに続く酸化段階のある種の反応生成物を分解するステップの２つの反応ステップを用いてフェノール、アセトン、およびメチルエチルケトンを製造するプロセスを示す略図である。このプロセスはフェノール精製ステップも含んでいる。
【００１１】
このクメンとｓｅｃ−ブチルベンゼンの混合供給原料から出発し、まず混合供給原料を酸化してクメンヒドロペルオキシドおよびｓｅｃ−ブチルベンゼンヒドロペルオキシドの酸化生成物を生成させ、続いて酸化生成物を分解する、フェノール、アセトンおよびメチルエチルケトンの２段階製造プロセスにおいては、望ましくない反応副生成物が生成し、フェノール最終生成流中に入り込む。これらの夾雑副生成物の中には、脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物など形成されたある種のカルボニル化合物がある。これらの脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物の中には、ヒドロキシプロパノンおよびヒドロキシブタノンがある。許容し得る高純度のフェノール生成物をもたらすために、夾雑物である脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物の十分な部分を、２段階プロセスから得られたフェノール生成物から除去することは本発明の重要な一面である。
【００１２】
本発明の一実施形態においては、ある濃度の夾雑物である脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物を含むフェノール生成流を酸性触媒と接触させる。この接触ステップは、フェノール生成流中に含まれる脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物の一部分を、フェノール生成流から好ましくはより容易に除去できる反応生成物に適切に転換できる工程条件下で行う。この転換反応は、脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物と選択的に反応して反応生成物とし、脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物の濃度がフェノール生成流中におけるその濃度よりも減少した精製フェノール生成物の生成をもたらすことが好ましい。
【００１３】
本発明の方法において有用な酸性触媒は、フェノール生成流中に含まれる脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物の反応を適切にもたらし、通常の蒸留または他の方法などの分離手段によって容易にフェノール生成流から除去できる反応生成物とするものである。ゼオライト、イオン交換樹脂、アルミナなどある種の材料、アルミナについては好ましくは第ＶＩＡ族（Ｃｒ、Ｃｏ、Ｗ）金属を組み込んだアルミナが、フェノール生成流中の脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物の選択的反応を適切にもたらす酸性触媒として使用できることが分かった。
【００１４】
どのゼオライト材料も、そのゼオライト材料が、含まれる脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物の濃度の少なくとも一部分を除去または転換することによって、フェノールの処理を有効にもたらすならば、本発明の方法において酸性触媒として使用できる。典型的なゼオライトおよびそれらの特性は、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第四版、１６巻、８８８〜９２３頁に記載されており、その開示を参照により本明細書に組み込む。ゼオライトの例には、国際ゼオライト協会コード名ＦＡＵ（Ｘ、Ｙ型ゼオライト）、ＭＦＩ（シリカライト、ＺＳＭ−５）、ＭＯＲ（モルデナイト）、ＭＡＺ（オメガ）、ＢＥＡ（ベータ）、ＦＥＲ（フェリエライト）、ＬＴＡ（Ａ型ゼオライト）、ＧＩＳ（Ｂ型ゼオライト）を有するものおよびその他のものが含まれる。
【００１５】
ゼオライトは、０．４〜１２、好ましくは２〜９の範囲の拘束指数（参照により本明細書に組み込まれた米国特許第４，０９７，３６７号で定義されている）を有することが望ましいことがある。一般に、ゼオライトの結晶構造中のＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３のモル比は少なくとも５：１〜無限大であるが、好ましくはゼオライト構造中のＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３のモル比は８：１〜２００：１、より好ましくは１２：１〜１００：１の範囲である。
【００１６】
好ましいゼオライトは、一般に直径が４Å（オングストローム）（０．０００４μｍ）を超える中ないし大の細孔を有するものである。最も好ましいゼオライトは、たとえば直径６Å（０．０００６μｍ）を超える大細孔径を有するものであり、たとえばＹ型ゼオライトおよびモルデナイトが含まれる。適当なゼオライトは、幅広い種類および範囲のゼオライト製品を販売しているＺｅｏｌｙｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌなどの会社から市販されている。
【００１７】
イオン交換樹脂は、そのイオン交換樹脂が、含まれる脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物濃度の少なくとも一部分を除去または転換することによって、フェノール生成流の処理を有効にもたらすならば、本発明の方法において酸性触媒として使用できる。典型的なイオン交換樹脂およびそれらの特性は、Ｋｉｒｋ  Ｏｔｈｍｅｒ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第四版、１４巻、７３７〜７８３頁に記載されており、その開示を参照により本明細書に組み込む。
【００１８】
イオン交換樹脂が、酸性イオン交換樹脂あるいはカチオン交換樹脂を提供するために官能化された、スチレンおよびジビニルベンゼンのコポリマーであることが特に望ましい。カチオン交換樹脂は、強酸性カチオン交換樹脂でも弱酸性カチオン交換樹脂でもよいが、本発明のフェノール処理法において使用するのに好ましいイオン交換樹脂は強酸性カチオン交換樹脂である。強酸性カチオン交換樹脂の一例は、スルホン酸基で官能化された、スチレンとジビニルベンゼンのスルホン化コポリマーである。
【００１９】
一般的には、スチレン／ジビニルベンゼンコポリマーの主成分はスチレンであり、副成分はジビニルベンゼンであって、スチレンがコポリマーの７５〜９８重量％以上を占め、ジビニルベンゼンはスチレン／ジビニルベンゼンコポリマーの２重量％未満〜２５重量％を占める。適当な市販されている酸性カチオン交換樹脂の例は、三菱化学またはその関連会社から販売され、ダイヤイオン（登録商標）イオン交換樹脂と名付けられているもので、ダイヤイオン（登録商標）ＳＫグレード樹脂およびＰＫグレード樹脂、およびそれより好ましくないがダイヤイオン（登録商標）ＷＫグレード樹脂およびＷＡグレード樹脂などがある。
【００２０】
どの適当なアルミナまたはアルミナを含む材料も、その材料が、含まれている脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物濃度の少なくとも一部分を除去または転換することによって、フェノール生成流を有効に処理するならば、本発明の方法の酸性触媒として使用できる。
【００２１】
一般的には、アルミナは、たとえばαアルミナ、βアルミナ、γアルミナ、δアルミナ、ηアルミナ、θアルミナおよび水和アルミナ（ベーマイト、擬似ベーマイトおよびバイエナイトなど）から選択した型のものであることが望ましい。アルミナは、活性化されたアルミナであることが好ましく、γアルミナ、δアルミナ、θアルミナおよびαアルミナから選択したものであることが好ましい。最も好ましいアルミナはγアルミナである。アルミナ材料は一般に、表面積（Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ，およびＴｅｌｌｅｒのＢＥＴ法により窒素を用いて測定）が１００〜６００ｍ２／ｇ、細孔容積（窒素貫入多孔性測定法により測定）が０．２〜１．０ｃｍ３／ｇ、粒子サイズが８〜２００メッシュであり、あるいは押出成型ペレットの場合は、たとえば直径が１ｍｍ（１／１６インチ）〜２５ｍｍ（１インチ）以上の範囲の適当な任意のサイズのものである。
【００２２】
アルミナにフェノール生成流中の脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物を除去または転換する能力を持たせる助けとして、ＶＩＡ族金属すなわちクロム、モリブデン、タングステンなどの促進化合物または触媒的化合物をアルミナ材料に組み込んで、アルミナに担持されたＶＩＡ族金属を含む酸性触媒を得ることができる。ＶＩＡ族金属から選択した金属は、当業界で知られている適当な任意の方法でもアルミナ中へ組み込むことができる。得られた触媒組成物はアルミナ上に担持されたＶＩＡ族金属を含み、０．１重量％〜２５重量％の範囲の量の金属を含むことができる。好ましい金属成分はモリブデンである。
【００２３】
本発明のプロセスは、ある濃度の夾雑物を含むフェノール生成流を、好ましくは夾雑物の少なくとも一部分の除去を適当にもたらす工程条件あるいは精製条件下において、本明細書に記載した酸性触媒と接触させることによって処理することを含む。精製条件は、フェノール生成流に含まれる特定の夾雑物およびフェノール生成流を処理するために用いる特定の酸性触媒に応じて変わる。処理酸性触媒としてゼオライト系またはアルミナ含有材料を使用する場合には、接触温度は、５０℃〜２５０℃、好ましくは９０度〜２３０℃、最も好ましくは１００℃〜２１０℃の範囲になり得る。しかし、イオン交換樹脂は温度の影響を受けやすいので、それらを本発明の方法の酸性触媒として使用する場合には、接触温度は、より低い５０℃〜１２０℃の範囲になる傾向がある。
【００２４】
フェノール生成流が酸性触媒と接触する際に液状であることは本発明の必須の特徴ではないが、これが実質的に液相にあることが望ましい可能性がある。したがって、接触圧力は，フェノール生成流が実質的に液体であるような圧力であり、７００ｋＰａ（１００ｐｓｉｇ）以下であり得る。好ましくは、接触圧力は、６８．９ｋＰａ（１０ｐｓｉｇ）〜４１３．７ｋＰａ（６０ｐｓｉｇ）の範囲である。
【００２５】
フェノール生成流は、当業界で知られている適当な任意の方法によって酸性触媒と接触させられる。しかし、好ましくは、接触は反応領域内で行われる。接触はバッチプロセスステップとしてもよく、好ましくは、連続プロセスステップとしてもよい。後者の操作法においては、酸性触媒の固定床、または酸性触媒の移動床、または酸性触媒の流動床を用いることができる。しかし、接触ステップは、反応領域を画定し、酸性触媒の固定床を包含する反応容器で実施することが好ましい。したがって、反応容器は、フェノール生成流をたとえば本明細書に記載した適当な接触条件あるいは精製条件下において酸性触媒と接触させる手段を提供し、かつ、フェノール生成流中の夾雑物濃度よりも低い夾雑物濃度を有する、処理されたあるいは精製されたフェノール生成流をもたらす手段を提供する。
【００２６】
フェノール生成流を反応領域へ送り込む流速は、ゼロより大きく１０００ｈ−１以下の範囲の毎時重量空間速度（「ＷＨＳＶ」）をもたらすようなものである。ここで用いる「毎時重量空間速度」の語はフェノール生成流を反応領域へ送り込む流速（単位ｋｇ（ポンド）／ｈ）をフェノール生成流が送り込まれる反応領域内に含まれる触媒量（単位（ポンド））で割った比を意味する。反応領域へのフェノール生成流の好ましいＷＨＳＶは、０．１ｈ−１〜２５０ｈ−１、好ましくは０．２ｈ−１〜１００ｈ−１、最も好ましくは０．２５ｈ−１〜２５ｈ−１の範囲である。
【００２７】
本発明のプロセスの重要な特徴は、特にフェノール、ならびにアセトンおよびメチルエチルケトンなどの他の生成物の製造のための供給前駆体としてｓｅｃ−ブチルベンゼンを用いることから生じる夾雑副生成物をある濃度で含むフェノール生成流の精製に関する、以前には取り組まれていなかった問題を解決することである。したがって、本発明の方法は、ｓｅｃ−ブチルベンゼンから誘導されるフェノール製造プロセスの副生成物であり得るある濃度の夾雑物を含むフェノール生成流を、処理または精製するためにある種の酸性触媒を用いる。この精製されたフェノール生成物は、精製フェノール生成物の９９重量％を超える濃度のフェノールを含み、好ましくは９９．５重量％を超え、最も好ましくは９９．８重量％を超えるフェノール濃度のフェノールを含む。加えてこの精製フェノール生成物は、１０重量ｐｐｍ未満であり得るより少ない脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物の夾雑物を含む。好ましくは、精製フェノール中の脂肪族ヒドロキシカルボニル化合物濃度は５重量ｐｐｍ未満、最も好ましくは３重量ｐｐｍ未満であり、さらには１重量ｐｐｍのことさえあり、あるいは検出不能な濃度のこともある。
【００２８】
フェノール製造プロセスは、ｓｅｃ−ブチルベンゼンを酸化して酸化反応生成物を得るステップと、それに続いて酸化反応生成物のある種の成分を分解するステップの、２つの反応ステップを含むタイプでよい。出発供給原料としてのｓｅｃ−ブチルベンゼンから誘導されるフェノールの製造から生じる可能性のある反応副生成物が数多くあり得ることは認識されているが、特に関心のある夾雑物は、クメンなど従来の他の供給原料を使用する場合とは違って、ｓｅｃ−ブチルベンゼンを供給原料として使用することから生じるヒドロキシカルボニル化合物である。フェノール製造の供給原料源としてｓｅｃ−ブチルベンゼンを使用することから生じる特定のヒドロキシカルボニル化合物の１つは、ヒドロキシブタノンである。
【００２９】
酸性触媒を用いて処理または精製すべき本発明のプロセスのフェノール生成流は、ｓｅｃ−ブチルベンゼンからまたはｓｅｃ−ブチルベンゼンとクメンの両方を含む混合供給原料から生じるフェノール製造プロセスの夾雑副生成物などの夾雑物を夾雑濃度で含んでいる。フェノール生成流は、その９５重量％〜１００重量％の範囲の量、好ましくは９８重量％を超える量、最も好ましくは９９重量％を超える量のフェノールを含み得る。
【００３０】
夾雑物の夾雑物濃度は、夾雑物濃度から、処理すべきフェノール生成流の１重量％まで、より典型的には３重量ｐｐｍ〜１０，０００重量ｐｐｍ、または５重量ｐｐｍ〜５０００重量ｐｐｍの範囲である。しかし、夾雑物濃度は、フェノール生成流中に夾雑物として存在する特定の化合物に応じて変わり得るが、ヒドロキシブタノンの場合は、夾雑物濃度は、３重量ｐｐｍ前後、または３重量ｐｐｍ〜１０，０００重量ｐｐｍの範囲である。より典型的には、フェノール生成流中のヒドロキシブタノンの夾雑物濃度は、５重量ｐｐｍ〜５０００重量ｐｐｍ、最も典型的には１０重量ｐｐｍ〜２０００重量ｐｐｍの範囲であろう。
【００３１】
精製フェノール生成物あるいは処理されたフェノール生成流は、本発明にしたがって処理すべきフェノール生成流中の夾雑物濃度よりも低い夾雑物濃度を有することができる。フェノール生成流中に含まれる夾雑物の少なくとも一部分、好ましくは大部分が、フェノール生成流から除去され、あるいは反応によって反応生成物として他の化合物に転換される。この反応生成物は、好ましくは通常の蒸留法によって夾雑物よりも容易にフェノールから分離できるものである。精製または処理されたフェノール生成物における夾雑物濃度は、夾雑とならない濃度、一般に１０重量ｐｐｍ以下、まで低下している。ただし、精製あるいは処理されたフェノール生成物の夾雑物濃度は、５重量ｐｐｍ以下であることが望ましく、好ましくは３重量ｐｐｍ未満である。精製あるいは処理されたフェノール生成物中の夾雑物濃度は、最も好ましくは１重量ｐｐｍ未満であり、さらには検出できない濃度のことさえある。
【００３２】
フェノールおよび他の生成物を製造するための２段階プロセスにおいて、供給原料が、ｓｅｃ−ブチルベンゼンを含むか、またはｓｅｃ−ブチルベンゼンとクメンの両方を混合物としてまたは他の何らかの組合せ方で含むことが、２段階プロセスの利益を活かすためには重要である。２段階プロセスの酸化段階への混合供給原料は、所望する特定の生成物配合および求める利益に応じて、各成分について広い範囲の濃度を有し得る。一般に、混合供給原料のクメン濃度は２重量％〜９８重量％の範囲でよく、ｓｅｃ−ブチルベンゼンは、混合供給原料の２重量％〜９８重量％の範囲でよい。混合供給原料中のクメンの好ましい濃度範囲は、全混合供給原料の１０重量％〜９０重量％であり、ｓｅｃ−ブチルベンゼンの好ましい濃度は、混合供給原料の１０重量％〜９０重量％である。２段階プロセスに仕込むｓｅｃ−ブチルベンゼンとクメンの重量比は５０：１〜０．０２：１の範囲である。
【００３３】
２段階プロセスの第１反応段階においては、ｓｅｃ−ブチルベンゼンまたは混合供給原料を酸化反応領域を画定する酸化反応器中に導入する。この最初の反応段階には、当業界で知られている適当な、どの反応器システムも使用できる。この酸化反応は典型的には、触媒を使用せずに行える。供給原料は、ｓｅｃ−ブチルベンゼンまたはｓｅｃ−ブチルベンゼンとクメンの両方の少なくとも一部分を、適切に対応するｓｅｃ−ブチルベンゼンヒドロペルオキシドおよびクメンヒドロペルオキシドに転換する条件下で酸素含有ガスと接触させる。酸化反応温度は、８５℃〜１５０℃、好ましくは９０℃〜１４５℃、最も好ましくは１００℃〜１４０℃の範囲でよい。酸化反応圧力は、１００ｋＰａ（１４．５ｐｓｉ）〜２０００ｋＰａ（２９０ｐｓｉ）の範囲でよい。酸化反応時間は、０．５〜１０時間、好ましくは１〜５時間の範囲でよい。
【００３４】
第１反応段階からの酸化反応流出物は、場合によっては、分離段階にかけ、それによって酸化反応生成物中の未反応ｓｅｃ−ブチルベンゼンおよびもしあればクメンの一部を、ｓｅｃ−ブチルベンゼンヒドロペルオキシドおよびもしあればクメンヒドロペルオキシドの酸化反応生成物から分離する。この選択できる分離ステップは、当業者には知られているどの適当な分離方法または手段によっても実施できる。
【００３５】
第１段階の酸化反応生成物は、次に第２段階の分解あるいは開裂反応ステップにかける。この第２段階の分解反応ステップにおいては、ｓｅｃ−ブチルベンゼンヒドロペルオキシドはフェノールおよびメチルエチルケトンに転換され、クメンヒドロペルオキシドはフェノールおよびアセトンに転換される。この分解ステップは当業者には知られているどの適当な方法によっても行われる。分解あるいは開裂反応は、開裂反応領域を画定する開裂反応器内で行うことが好ましく、その中で酸化反応生成物を適当な分解あるいは開裂反応条件下においてフッ化水素、フッ化ホウ素、硝酸、塩酸および硫酸またはイオン交換固形触媒などの酸性触媒と接触させる。好ましい開裂反応触媒は硫酸である。
【００３６】
２段階プロセスへの供給原料がｓｅｃ−ブチルベンゼンだけを含む場合は、開裂反応生成物はフェノールおよびメチルエチルケトンを含む。混合供給原料の場合は、開裂反応生成物は、フェノール、アセトンおよびメチルエチルケトンを含む。開裂反応生成物は分離ステップにかけられ、そこでフェノール生成流およびメチルエチルケトン生成流またはアセトン生成流、あるいはその両方が得られる。開裂反応生成物の成分を分離するためには、当業者には知られているどの適当な手段も使用できるが、好ましくは、通常の蒸留法を用いて開裂反応生成物の成分を分離する。得られたフェノール生成流は、本明細書に記載したように酸化とそれに続く分解によってｓｅｃ−ブチルベンゼン出発供給原料の反応から生じた夾雑副生成物をある濃度で含み得る。
【００３７】
ここで、クメンとｓｅｃ−ブチルベンゼンの混合供給原料からフェノール及びその他の生成物を製造する２段階プロセス１０の略図である図１を参照する。フェノール精製システム１２も示されている。２段階プロセス１０においては、クメンとｓｅｃ−ブチルベンゼンを含む混合供給原料を、導管１４を通して酸化反応システム１６へ導入する。たとえば空気でよい、酸素を含む酸素含有供給原料を導管１８を通して酸化反応システム１６中に導入する。
【００３８】
酸化反応システム１６は、酸化反応領域を画定し、混合供給原料のｓｅｃ−ブチルベンゼンの少なくとも一部分のｓｅｃ−ブチルベンゼンヒドロペルオキシドへの酸化および混合供給原料のクメンの少なくとも一部分のクメンヒドロペルオキシドへの酸化によって酸化反応生成物をもたらすのに適した酸化反応条件下において、混合供給原料を酸素含有供給原料と共に収容する手段を提供する。酸化反応生成物は、ｓｅｃ−ブチルベンゼンヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、未反応の混合供給原料成分および二次的な副生成物を含み得る。
【００３９】
酸化反応生成物を、酸化反応システム１６から導管１８を通して第１分離システム２０中に導入する。第１分離システム２０は、分離領域を画定し、未反応の混合供給原料成分とｓｅｃ−ブチルベンゼンヒドロペルオキシドおよびクメンヒドロペルオキシドを含む酸化反応生成物を分離するための手段を提供する。未反応の混合供給原料成分は、循環して導管２１を経て酸化反応システム１６に戻り、こうして循環した流は供給原料として導管中に導入される。
【００４０】
分離したｓｅｃ−ブチルベンゼンヒドロペルオキシドおよびクメンヒドロペルオキシドは、第１分離システム２０から導管２２を通過して分解あるいは開裂反応システム２４中に導入される。分解（開裂）反応システム２４は、分解領域を画定し、この分解領域は、適当な分解反応条件下において、硫酸などの無機酸触媒とｓｅｃ−ブチルベンゼンヒドロペルオキシドおよびクメンヒドロペルオキシドとの接触をもたらし、それによってフェノール、夾雑副生成物、および、場合によっては、アセトンまたはメチルエチルケトンあるいはその両方を含む開裂反応生成物をもたらす。無機酸触媒は、導管２６を通して分解反応システム２４中に導入される。
【００４１】
開裂反応生成物は、分解反応システム２４から導管２８を通して第２分離システム３０中に導入される。第２分離システム３０は、分離領域を画定し、開裂反応生成物を少なくとも２つの生成流に分離するための手段を提供し、その一方はフェノールおよびある濃度の夾雑副生成物を含むフェノール生成流であり、もう一方はアセトン生成流、またはメチルエチルケトン生成流、またはアセトンとメチルエチルケトン、あるいはそれらのどんな組合せを含む組合せ流であり得る１つまたは複数の生成流である。この他方の生成流は、導管３２を通って第２分離システムから出る。
【００４２】
フェノールおよび夾雑副生成物を含むフェノール生成流あるいは粗製フェノール流は、導管３４を通って第２分離システム３０から出て、フェノール精製システム１２に導入されあるいは仕込まれる。フェノール精製システム１２は、１つまたは複数の蒸留塔などの分離装置、および１つまたは複数の反応器を、すべて適当な任意の配置で配列して含むことができる。しかし、図１に示すように、ただ１つのフェノール精製反応器３６が示されている。したがって、フェノール精製システム１２は、フェノール精製反応器３６を含んでいる。フェノール精製反応器３６は、入り口３８および出口４０を備えており、フェノール精製反応領域を画定する。フェノール精製反応領域内には、フェノール生成流中に含まれる夾雑副生成物の少なくとも一部分をある反応生成物に転換するための適当な酸触媒が含まれている。導管３４は、第２分離システム３０とフェノール精製システム１２の間に流体連通によって接続されている。フェノール精製反応器３６は、フェノール生成流中に含まれる夾雑物の少なくとも一部分をある反応生成物に転換させ、それによって夾雑物の濃度が低下した精製フェノール生成流をもたらすのに適した反応あるいは精製条件下で、フェノール生成流と酸触媒を接触させる手段を提供する。この精製フェノール生成物は、フェノール精製反応器３６の出口４０と流体連通によって接続された導管４４を通して、フェノール精製反応器３６からの流出流として得られる。
【００４３】
(実施例)
実施例１〜６は、夾雑物濃度のヒドロキシケトンを含むフェノール生成物の処理における種々の材料の有効性を測定するために使用した実験手順を記述する。これらの実施例は、ゼオライト、カチオン交換樹脂およびアルミナが、フェノール生成物中のヒドロキシケトンを転換するために有効に使用できることを示している。
【００４４】
以下の実施例１〜６においては、クメンからフェノールを製造する商業プロセスのフェノール蒸留塔のサイド抜出し生成流から採った純粋で無水のフェノールを使用した。各実施例のための供給原料は、入手可能な試薬を用いて少量のヒドロキシケトン不純物を添加することによって調製した。次に、フェノール供給原料を、液相においてフェノールの重量に対し２％の量の触媒と共に撹拌することによって、５０〜１５０℃の範囲の温度である時間接触させた。次に、反応生成物混合物を、冷却し、ろ過してから個々のヒドロキシケトンおよび対応するベンゾフラン誘導体についてガスクロマトグラフィーで分析した。
【実施例１】
【００４５】
（カチオン樹脂）
純粋なフェノールからヒドロキシアセトン（ＨＡまたはアセトール）を１４５０ｐｐｍ、１−ヒドロキシ−２−ブタノン（１ＨＢ）を５２０ｐｐｍ、および３−ヒドロキシ−２−ブタノン（３ＨＢまたはアセトイン）を５４０ｐｐｍ含む供給原料を調製した。供給原料を、あらかじめ水洗し真空乾燥したＡｍｂｅｒｌｙｓｔ  １５（商標）カチオン交換樹脂ビーズと共に８０℃で２時間撹拌した。ヒドロキシケトンの転換率は、ＨＡが９４％、１ＨＢが７４％、３ＨＢが８０％であった。およそ、ＨＡの６％が２−ＭＢＦ（２−メチルベンゾフラン）に転換し、１ＨＢの３％がＥＢＦ（２−エチルベンゾフラン）に転換し、３ＨＢの２４％がＤＭＢＦ（１，３−ジメチルベンゾフラン）に転換した。
【実施例２】
【００４６】
（ゼオライト）
純粋なフェノールからＨＡを１０００ｐｐｍ、１ＨＢを５３００ｐｐｍ、３ＨＢを１０５０ｐｐｍ含む供給原料を調製して、あらかじめ活性化し乾燥したＹ型ゼオライト触媒と１５０℃で２時間接触させた。ヒドロキシケトンの転換率は、ＨＡが９３％、１ＨＢが８４％、３ＨＢが８９％であった。対応するベンゾフランの選択性は、３３、１８および６８％であった。
【実施例３】
【００４７】
（分散シリカ１〜２％を含む８％Ｍｏ担持γアルミナ）
純粋なフェノールからＨＡを９９０ｐｐｍ、１ＨＢを５２０ｐｐｍ、３ＨＢを４９０ｐｐｍ含む供給原料を調製して、約８％のモリブデンを含むアルミナ触媒と１４５℃で２時間接触させた。触媒は、あらかじめ活性化し乾燥した。別々の３回の実験でヒドロキシケトンの転換率の平均は、ＨＡ，１ＨＢ，および３ＨＢについてそれぞれ９８、９８、および１００％であった。対応するべンゾフランの選択性は、平均で約６、３、および３％であった。
【実施例４】
【００４８】
（分散シリカ１〜２％を含む４％Ｍｏ担持γアルミナ）
純粋なフェノールからＨＡを９９０ｐｐｍ、１ＨＢを５２０ｐｐｍ、３ＨＢを４９０ｐｐｍ含む供給原料を調製して、約４％のモリブデンを含むアルミナ触媒と１４５℃で２時間接触させた。触媒は、あらかじめ活性化し乾燥した。ヒドロキシケトンの転換率は、ＨＡ、１ＨＢ，および３ＨＢについてそれぞれ８４、８７、および９８％であった。対応するベンゾフランの選択性は、平均で約６、３、および２．５％であった。
【実施例５】
【００４９】
（アルミナ単独）
純粋なフェノールからＨＡを９９０ｐｐｍ、１ＨＢを５２０ｐｐｍ、３ＨＢを４９０ｐｐｍ含む供給原料を調製して、モリブデンを含まないあらかじめ活性化し乾燥したアルミナ触媒と１４５℃で２時間接触させた。別々の３回の実験でヒドロキシケトンの転換率は平均で、ＨＡ、１ＨＢ、および３ＨＢについてそれぞれ１８、１５、および８％であった。対応するベンゾフランの選択性は、約２、０．５、および２％であった。
【実施例６】
【００５０】
（ブランク−加熱ただし無触媒）
純粋なフェノールからＨＡを９９０ｐｐｍ、１ＨＢを５２０ｐｐｍ、３ＨＢを４９０ｐｐｍ含む供給原料を調製して、触媒は添加せずに１４５℃で２時間加熱した。別々の３回の実験でヒドロキシケトンの転換率は平均で、ＨＡ、１ＨＢ、および３ＨＢについてそれぞれ５、５、および７％であった。対応するベンゾフランの選択性は、平均で約３、０．１、および３％であった。
【００５１】
下記の表に、上記の試験の結果をまとめて示す。
【００５２】
【表１】
0004651612.tif 000002
【００５３】
上記表１に示した転換率のデータは、ある濃度のヒドロキシケトンを含んでいるフェノール生成物の処理においては、アルミナの使用または処理触媒なしと比較して、ゼオライト、カチオン交換樹脂またはモリブデン担持アルミナのいずれかを用いるのが有利であることを示している。観てわかるように、ゼオライト、カチオン交換樹脂またはモリブデン担持アルミナ触媒を使用するヒドロキシケトンの転換率は、すべて８０％を超え、さらには９０％さえも超えた。アルミナ単独触媒は、２０％未満の転換率しかもたらさなかった。触媒を使用しないときのヒドロキシケトンの転換率は１０％未満であった。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】クメンとｓｅｃ−ブチルベンゼンの混合供給原料から出発し、酸化ステップとそれに続く酸化段階のある種の反応生成物を分解するステップの２つの反応ステップを用いてフェノール、アセトン、およびメチルエチルケトンを製造するプロセスを示す略図である。
【図１】
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