(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸触媒の存在下にフェノールおよびアセトンを反応させることによってビスフェノールＡを製造すること、
反応の残渣を結晶化させてビスフェノールＡ／フェノール結晶スラリーにすること、および
真空にするための真空ポンプ中に液体リングシールを利用する回転真空ポンプを装備するろ過器中にスラリーを通すことによってビスフェノールＡ／フェノールスラリーからビスフェノールＡ／フェノール結晶を分離すること
を含み、
前記真空ポンプ中の液体リングシールとして液体フェノールを使用し、
前記液体リングシールとして使用する前記フェノールが、操作条件の下で華氏１５０度（６５℃）〜華氏１７５度（８０℃）の温度であり、前記酸触媒に由来する酸汚染を吸収し、
この方法で製造されるビスフェノールＡ中に存在するナトリウムの量が、１０億分の１の単位で検出されない、
ビスフェノールＡの製造方法（但し、前記液体リングシールとして使用する前記フェノールが、操作条件の下で水を６０％以上含むことになる場合を除外する）。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、その方法がさらに、液体シールフェノールを新たなフェノールで置換するステップと、置換されたフェノールが吸収した前記酸触媒に由来する酸汚染を除去するステップと、置換されたフェノールをフェノールおよびアセトンを反応させる反応ステップに再循環してビスフェノールＡを製造するステップとを含む方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、その方法がさらに、液体リングシールとして使用される液体フェノールを新たなフェノールで連続的に置換するステップと、置換されたフェノールが吸収した前記酸触媒に由来する酸汚染を除去するステップと、置換されたフェノールをフェノールおよびアセトンを反応させる反応ステップに再循環してビスフェノールＡを製造するステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、二価フェノール、特にポリマー、特に芳香族カーボネートポリマーを合成するためにかなりの量で使用されるビスフェノールＡを製造する際の不純物混入を排除するために特定のポンプシール液を用いる回転真空ポンプに関する。本発明の新規な特徴は、以下に述べるように真空ポンプシール液として液体フェノールを用いることである。
【０００２】
（発明の背景）
ビスフェノールＡは、数十年間にわたって極めて有用な化学薬品とされてきた。二官能性モノマーとして多くのポリマーの調製に使用されてきた。例えば、ビスフェノールＡ（２，２′−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン）は、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミド、ポリアリーレート、特にポリカーボネートなどの材料を製造する際に利用されてきた。これらのポリマー系のある種のもの、具体的にはエポキシ系では、ポリマー反応に用いられるビスフェノールＡ（以下ＢＰＡという）の純度はそれほど高い必要はない。エポキシ樹脂は、純度約９５％のＢＰＡを必要とするに過ぎない。このような系で最も大量に存在する不純物は通常、オルトパラＢＰＡである。しかしながら、他のポリマー系、特にポリカーボネートについては、ＢＰＡの純度はかなり高くなくてはならない。約９９．５０％以上、好ましくは９９．８０または９９．９０％以上のＢＰＡ純度が望ましく、多くの場合、ＢＰＡポリカーボネートの製造にとって必要である。したがって、ＢＰＡの製造および精製にかなりの注意が向けられてきた。
【０００３】
当技術分野には、ＢＰＡの調製を対象とする参考文献が十分にある。製造は通常、触媒系の存在下、フェノールとアセトンとの縮合によって行われる。一般的に、触媒は酸触媒である。長年にわたり、特許技術で特に有用な触媒系で商業的に用いられるものの一つは塩酸であった。反応剤のＢＰＡへの変換に関しては、この方法の経済性が当初は優れていたが、機器の維持には費用がかかる。塩酸は極めて腐食性であり、通常の金属製反応器および配管をたびたび交換しなければならない。ガラスライニングの反応器またはある種の合金を用いることができることは当然であるが、これらはかなり高価である。後年においては、酸性触媒作用が触媒表面で生じ、触媒に結合する不均一酸触媒系を使用する傾向にあると思われる。この方法では、「酸」は未利用反応剤およびＢＰＡと一緒に流れることはない。このような触媒系は一般に、アンバーライトおよび類似の材料などのかなり架橋されたスルホン化ポリスチレンである。しかしながら、このようなスルホン化ポリスチレンは、スルホン酸ペンダント基を含むためスルホン酸を生成することがある。塩酸と同様に、触媒系の一部または触媒系における汚染物質として用いられる場合のスルホン酸、およびその他の酸は、装置、特に回転真空ポンプに対して極めて腐食性である。その結果、一般にＢＰＡ、フェノール、および水および他の材料からなるＢＰＡ縮合反応生成物中の酸を中和するために回転真空ポンプ中の液体真空シールとして水性カセイが使用されてきた。反応生成物は晶析装置系に送られ、ＢＰＡ／フェノール結晶スラリーが生成される。このスラリーを、ろ過器ドラム中にスラリーを通す真空ポンプが装備された回転真空ろ過器に送る。ドラム上にケーキ（ＢＰＡ／フェノール付加物）が生成し、しばしば母液と呼ばれるろ液は反応器に再循環されＢＰＡが生成される。母液をもとの反応器に再循環する前に、反応の水および他の不要な材料を除去するために母液を脱水することもある。任意選択で、ＢＰＡ付加物をフェノールに再び溶かし、さらに精製するための真空プル（ｐｕｌｌ）を装備した第二の回転ろ過器（第二段階）に送ることもある。
【０００４】
ＢＰＡを調製した後は、様々な単離および精製手順が知られている。これらの多くは、比較的多くの特許技術分野に見られる。一般に、フェノールの大部分は蒸留により除かれ、かつ／またはＢＰＡ／フェノール付加物の付加物結晶化によって精製される。ＢＰＡ自体の蒸留も用いることができる。次いで、ＢＰＡの精製は、ＢＰＡから様々な不純物を除去できるように、トルエンまたは塩化メチレンなどの様々な有機溶媒の添加によってさらに行うことができる。さらに、水ならびにエチレングリコールおよびグリセリンなどの様々なグリコールを単独または一緒に使用し、ＢＰＡから不純物を分離し、さらに精製することができる。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、ＢＰＡ中にナトリウムイオンが導入されない方法を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、回転真空ポンプ中のシール液として液体フェノールを用いることである。
【０００７】
本発明の前記およびその他の目的を、以下の説明および添付の請求の範囲から明らかにする。
【０００８】
（発明の概要）
本発明によれば、付加物スラリーおよび母液を分離することによってＢＰＡ中の不純物を減らす方法が存在する。母液から付加物スラリーを分離する方法では、回転真空ろ過器を用いることができる。回転真空ろ過器は、圧力を大気圧以下のレベルに制御する真空中で操作し、絶対圧力５０ｍｍＨｇから約２５０ｍｍＨｇの範囲で操作する。回転真空ろ過器を用いるシステムでは、回転ろ過器は、真空源を提供する機械的液体リングポンプとすることができる。このようなシステムでは、これらのポンプ用の液体シールをするために水性カセイ（水酸化ナトリウム／水）が使用されてきた。ポンプのファンまたは羽根は、摩耗が極めてはなはだしいことから、ポンプ軸受箱の内部に接触してはならない。真空ポンプシール液は、ポンプが操作レベルまで真空（減圧）を生む能力にとって不可欠である。前述のようにＢＰＡを製造する場合には、このようなポンプ中の液体シールとして水酸化ナトリウム溶液が使用されてきた。しかしながら、少量の酸性および／またはナトリウムなどの塩基性イオン混入が触媒となって、ＢＰＡおよび／またはそれをもって製造された芳香族カーボネートのようなポリマに望ましくない反応を引き起こす。
【０００９】
ポンプシール液として水性水酸化ナトリウム溶液を使用すると、ナトリウムによる直接の工程汚染源となることも明らかとなっている。
【００１０】
今回、回転ポンプ用の液体リングシールとしてフェノールを用いることにより、水酸化ナトリウム溶液による望ましくない不純物混入が完全に排除されることを発見した。
【００１１】
（発明の詳細な説明）
ＢＰＡは一般に、ＨＣｌまたはイオン交換樹脂などの酸触媒の存在下、フェノールおよびアセトンの反応で製造される。反応中に、多少の望ましからぬ副生物および色が生成し、収率および品質に影響を及ぼす。一般に液体（母液の呼ばれることが多い）、ＢＰＡおよびフェノールを含むＢＰＡ／フェノール付加物スラリーのろ過においても、ＢＰＡおよびフェノールを含む付加物スラリーは、真空ろ過によって脱液される。母液は、前述のようにＢＰＡを製造するため、原則的にもとの反応に再循環される。
【００１２】
ろ過システムにおいては、回転真空ろ過器を使用して母液から付加物ケーキを分離する。ＢＰＡを製造する方法は、どのような方法であってもよく、本発明の実施にとって重要ではない。重要な特徴は、液体リングシール回転ポンプ中の液体としてフェノールを使用することである。これらのポンプを用い、付加物スラリーから母液を除去または分離するための真空源を提供する。前述のように、回転真空ポンプ中の液体リングシールとして水酸化ナトリウムを使用すると、ＢＰＡを汚染する。フェノールの使用は、ＢＰＡの望ましからぬナトリウム混入を原則的に排除する。さらに意外にも、水性カセイに由来し、環境目的で回収しなければならない一定量の廃水の排除にもつながることも発見した。このことはまた、これらの排水源を排除することによる工程投資および操作コストの減少をもたらす。
【００１３】
他の利点は、フェノールに混入する水性カセイ流出液を中和するのに必要な硫酸の使用を止められることである。
【００１４】
フェノールは室温で固体であるため、液体シールとして使用するフェノールは、液態であるようにその融点以上の温度、好ましくは少なくとも約１５０℃の温度、より好ましくは華氏約１５０から約１７５度（約８０℃）に保つ。
【００１５】
本発明の別の実施形態では、少量の新たなフェノールを回転ポンプへ連続的に供給することができる。次いで、置換されまたは使用されたフェノールは、ＢＰＡを製造するためのもとの反応器に置換されたフェノールを再循環する前に、汚染を除去するために処理することができる。前述のように水性カセイを用いた場合のようには、フェノールの場合は酸汚染物質を中和しないため、酸汚染物質は回転真空ポンプへ新たなフェノールを連続的に供給することによって除去することができる。置換されまたは使用されたフェノールは酸汚染物質を運び去るはずである。
【００１６】
以下の実施例は、本発明を例示することを意図するもので、本発明を限定することを意図していない。
【００１７】
実施例１
二段階回転真空ポンプシステムを用い、ＢＰＡ／フェノールケーキを得る。それぞれの段階後、ＢＰＡ／フェノール付加物（スラリー）を結晶化および真空ろ過することにより、ＢＰＡ／フェノールケーキを得る。第一段階後、ケーキをフェノールに溶かし、次いで、液体系を第二段階または第二の回転真空ポンプに送る。それぞれの段階で、回転真空ポンプは水酸化ナトリウム（カセイ）液体真空ポンプシールを有する。３種の異なる流速を評価し、それぞれの場合に第二段階後のＢＰＡ／フェノールケーキを、ＢＰＡ／フェノールケーキ中のナトリウム（Ｎａ）汚染について分析する。得られた結果を以下に示す。
表１
カセイシール液の流速      ＢＰＡ／フェノールケーキ中のＮａ
５Ｋｇ／ｈｒ．            ３０ｐｐｂ
１０〜１１Ｋｇ／ｈｒ．    ５０〜６０ｐｐｂ
１５Ｋｇ／ｈｒ．          ９０ｐｐｂ
Ｋｇ−キログラム
Ｐｐｂ−１０億分の１
液体シールとして用いる水酸化ナトリウム溶液は、６．０重量％の水性水酸化ナトリウムである。
【００１８】
実施例２
カセイ液体シールリングの代わりに本明細書の液体フェノールを用いた以外は実施例１を繰り返す。液体フェノールは華氏約１６０度（約７１℃）の温度とする。
【００１９】
ＢＰＡ／フェノールケーキ中のナトリウムを分析すると、１０億分の１単位ではナトリウムが検出されないことが分かった。
【００２０】
特許請求の範囲は、本出願に添付する請求の範囲に示す。添付の請求の範囲を逸脱することなく本発明の変形形態を実施することができる。