(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール及びアセトンの製造工程で発生するフェノール副産物を反応器と蒸留塔が一体となったタイプの反応蒸留塔に供給して分解反応を実施するステップと、
前記反応蒸留塔の下部からタールを回収するステップと、
前記反応蒸留塔の中間からアセトフェノンを回収するステップと、
前記反応蒸留塔の上部から有効成分を回収するステップと、
前記分離及び回収されたアセトフェノンをタールと混合してタールとアセトフェノンの混合ストリームを回収するステップと、を含む、フェノール副産物の分解方法。
【請求項２】
前記タールとアセトフェノンの混合ストリームが２５℃以上で移送される、請求項１に記載のフェノール副産物の分解方法。
【請求項３】
前記タールとアセトフェノンの混合ストリームの粘度が８０℃で６０Ｐａ．ｓ以下である、請求項１または２に記載のフェノール副産物の分解方法。
【請求項４】
前記タールとアセトフェノンの混合比が１：０．１〜１：１である、請求項１〜３のいずれかに記載のフェノール副産物の分解方法。
【請求項５】
前記有効成分は、フェノール、α−メチルスチレン及びクメンを含む、請求項１〜４のいずれかに記載のフェノール副産物の分解方法。
【請求項６】
フェノール及びアセトンの製造工程で発生するフェノール副産物を分解する反応器と蒸留塔が一体となった形態の反応蒸留塔と、
前記反応蒸留塔の下部に具備されたタール回収部と、
前記タール回収部から回収されたタールを移送するタール移送ラインと、
前記反応蒸留塔の側面の中間部に具備され、前記フェノール副産物に含まれたアセトフェノンを回収するアセトフェノン回収部と、
前記アセトフェノン回収部から回収されたアセトフェノンを前記回収されたタールと混合するために前記タール移送ラインと連結されたアセトフェノン移送ラインと、
前記反応蒸留塔の上部に具備され、前記フェノール副産物に含まれたフェノール、α−メチルスチレン及びクメン成分を含む有効成分を回収する有効成分回収部と、を具備する、フェノール副産物分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年１１月２０日付で出願された韓国特許出願第１０−２０１７−０１５４９７０号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
【０００２】
本発明は、フェノール製造工程で発生する副産物の分解方法に関し、より詳細には、副産物から分離されたタールの移送及び貯蔵性を向上させることができる方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
全世界で使用されるフェノールの約９５％は、一般的に３ステップＨｏｃｋ工程により生産される。３ステップＨｏｃｋ工程は、（１）ベンゼンをプロピレンにアルキル化してクメンを形成するステップ、（２）クメンを酸素と結合させてクメンヒドロペルオキシド（ＣＨＰ）に酸化させるステップ、（３）ＣＨＰを硫酸触媒の下でフェノールとアセトンに分解させるステップで構成される。クメン酸化ステップでは、ＣＨＰの他にアセトフェノン（ＡＰ）、ジメチルベンジルアルコール（ＤＭＢＡ）、ジクミルペルオキシド（ＤＣＰ）、ジクミル（ＤＣ）などの副産物が生成され、ＣＨＰ分解ステップでは、ヒドロキシアセトン（ＨＡ）、２−メチルベンゾフラン（２ＭＢＦ）、α−メチルスチレン（ＡＭＳ）、メシチルオキシド（ＭＯ）、α−メチルスチレンダイマー（ＡＭＳ  ｄｉｍｍｅｒ）、クミルフェノール（ＣＰ）などが副産物として生成される。
【０００４】
前記反応工程を通じて生成されたフェノールとアセトン及び多様な副産物が混合されたストリームのうち未反応クメン、アセトン、ＡＭＳ、ＨＡなどはアセトンカラムで塔上に分離され、フェノールと一部のＡＭＳ、２ＭＢＦ、その他の不純物などは塔底に分離される。塔底に分離されたフェノール混合物はフェノールカラムに投入されて、ＤＣＰ、ＣＰ、ＡＭＳダイマー、タール（ｔａｒｓ）のような不純物が塔底に分離除去される。
【０００５】
前記不純物のうちタールの回収ステップにおいて、不純物に含まれた有用な生成物の収率及び純度を増加させるための多くの研究が進められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、フェノール製造工程で発生する副産物のうちタールの粘度を減少させることができる方法を提供することである。
【０００７】
本発明が解決しようとする他の課題は、前記フェノール製造工程の副産物を効果的に分解させることができる分解装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の課題を解決するために、
フェノール及びアセトンの製造工程で発生するフェノール副産物を分解反応器に供給して分解反応を実施するステップと、
前記分解反応を通じてタールを回収するステップと、
前記分解反応産物から有効成分とアセトフェノンをそれぞれ分離するステップと、
前記分離されたアセトフェノンを前記タールと混合してタール−アセトフェノンの混合ストリームを形成するステップと、を含むフェノール副産物の分解方法を提供する。
【０００９】
一実施例によれば、前記分解反応を通じて分解反応器の下部からタールを回収するステップと、
上部から有効成分とアセトフェノンを含む上部分画を回収するステップと、
前記上部分画を蒸留塔へ送って有効成分とアセトフェノンを分離するステップと、
前記分離されたアセトフェノンをタールと混合してタールとアセトフェノンの混合ストリームを回収するステップと、を含むことができる。
【００１０】
一実施例によれば、前記分解反応器は、反応器と蒸留塔が一体となったタイプの反応蒸留塔であり、
前記反応蒸留塔の下部からタールを回収するステップと、
前記反応蒸留塔の中間からアセトフェノンを回収するステップと、
前記反応蒸留塔の上部から有効成分を回収するステップと、
前記分離及び回収されたアセトフェノンをタールと混合してタールとアセトフェノンの混合ストリームを回収するステップと、を含むことができる。
【００１１】
前記分解反応器は、反応器と蒸留塔が一体となったタイプの反応蒸留塔であり、
前記反応蒸留塔の下部からタールを回収するステップと、
前記反応蒸留塔の内部に加圧条件を加えて反応蒸留塔の下部からアセトフェノンを回収するステップと、
前記反応蒸留塔の上部から有効成分を回収するステップと、
前記反応蒸留塔の下部からタールとアセトフェノンが混合された混合ストリームを回収するステップと、を含むことができる。
【００１２】
一実施例によれば、前記タールとアセトフェノンの混合ストリームが２５℃以上で移送されることができる。
【００１３】
一実施例によれば、前記タールとアセトフェノンの混合ストリームの粘度が８０℃で６０Ｐａ．ｓ以下であってもよい。
【００１４】
一実施例によれば、前記タールとアセトフェノンの混合比が１：０．１〜１：１であってもよい。
【００１５】
一実施例によれば、前記蒸留塔で分離されたアセトフェノンは、蒸留塔の下部から回収されることができる。
【００１６】
一実施例によれば、前記分解方法により回収された有効成分はフェノール、α−メチルスチレン及びクメンを含むことができる。
【００１７】
本発明の他の課題を解決するために、
フェノール及びアセトンの製造工程で発生するフェノール副産物を分解する分解反応器と、
前記分解反応器の下部から回収されたタールをタール貯蔵装置へ移送させるタール移送管と、
前記フェノール副産物に含まれたフェノール、ＡＭＳ及びクメン成分を含む有効成分を回収する有効成分回収部と、
前記フェノール副産物に含まれたアセトフェノンを回収するアセトフェノン回収部と、を具備し、前記タール移送管と前記アセトフェノン回収部が連結されているものであるフェノール副産物分解装置を提供する。
【００１８】
一実施例によれば、前記分解反応器の上部に具備され、有効成分及びアセトフェノンを含む上部分画を回収する上部分画回収部と、
前記上部分画回収部と連結され、前記上部分画からアセトフェノンと有効成分を分離する蒸留塔と、
前記蒸留塔の上部に具備された有効成分回収部と、
前記蒸留塔の下部に具備され、前記タール回収部から回収されたタール移送管と連結されたアセトフェノン回収部を具備するものであってもよい。
【００１９】
一実施例によれば、前記分解反応器は、反応器と蒸留塔が一体となった形態の反応蒸留塔であって、
前記反応蒸留塔の下部に具備されたタール回収部と、
前記タール回収部から回収されたタールを移送するタール移送ラインと、
前記反応蒸留塔の下部に具備されたアセトフェノン回収部と、
前記アセトフェノン回収部から回収されたアセトフェノンを前記回収されたタールと混合するために前記タール移送ラインと連結されたアセトフェノン移送ラインと、
前記反応蒸留塔の上部に具備された有効成分回収部と、を具備し、前記反応蒸留塔の内部は加圧条件が加えられるものであってもよい。
【００２０】
一実施例によれば、前記分解反応器は、反応器と蒸留塔が一体となった形態の反応蒸留塔であって、
前記反応蒸留塔の下部に具備されたタール回収部と、
前記タール回収部から回収されたタールを移送するタール移送ラインと、
前記反応蒸留塔の側面の中間部に具備されたアセトフェノン回収部と、
前記アセトフェノン回収部から回収されたアセトフェノンを前記回収されたタールと混合するために前記タール移送ラインと連結されたアセトフェノン移送ラインと、
前記反応蒸留塔の上部に具備された有効成分回収部と、を具備するものであってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、蒸留塔で分離されたアセトフェノンをタールと混合することにより、タールの粘度を著しく減少させることができ、常温でもタールが流動性に十分な粘度を示すことができ、タールの移送において別途の加熱装置を使用しなくても、タールの移送及び貯蔵がより円滑となることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のフェノール副産物分解装置を示した図である。
【図２】一実施例によるフェノール副産物分解装置（反応器蒸留塔分離型）を示した図である。
【図３】一実施例によるフェノール副産物分解装置（反応器蒸留塔一体型）を示した図である。
【図４】一実施例によるフェノール副産物分解装置（反応器蒸留塔一体型）を示した図である。
【図５】タール、フェノール副産物及びタールとＡＰ混合物の温度変化による粘度変化を示したグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるところ、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明に詳細に説明しようとする。しかしながら、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変換、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。本発明の説明において、関連する公知技術に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００２４】
百分率は、特に断らない限り、重量％を意味するものとする。
【００２５】
一般的に、フェノール及びアセトンの製造工程で発生したフェノール副産物の分解は、フェノール副産物を分解反応器及び蒸留塔に投入して有効成分（Ａｌｐｈａ  ｍｅｔｈｙｌ  ｓｔｙｒｅｎｅ、Ｐｈｅｎｏｌ、Ｃｕｍｅｎｅなど）、アセトフェノン（ＡＰ）及びタールに分離して回収される。前記分解反応器で分解されたタールは分離及び回収されて燃料として使用されることができる。この時、分解反応器で分離されたタールの場合、温度が低くなると、粘度が高くなって円滑な移送及び貯蔵が難しいという問題があった。
【００２６】
かかる従来の問題を解決するために、本発明は、
フェノール製造工程で発生するフェノール副産物を分解反応器に供給して分解反応を実施するステップと、
前記分解反応を通じて分解反応器の下部からタールを回収するステップと、
前記分解反応産物から有効成分及びアセトフェノンをそれぞれ分離及び回収するステップと、
前記分離されたアセトフェノンを前記タールと混合してタール−アセトフェノンの混合ストリームを形成するステップと、を含むフェノール副産物の分解方法を提供する。
【００２７】
本発明において、「フェノール副産物」は、フェノール製造工程で生成される副産物を指す。
【００２８】
本発明において、前記タールは反応後、有効成分回収部から分離される成分を除いたその他の副産物をさらに含むものであってもよく、前記上部から回収される有効成分はフェノール副産物が分解されながら得られる生成物のうちフェノール、ＡＭＳ及びクメンを含むものであってもよい。
【００２９】
従来は図１に示したように、フェノール副産物から回収される有効成分の回収率を増加させるために、蒸留塔で分画される有効成分以外にアセトフェノン及びその他の副産物は、分解反応器へ供給されるフェノール副産物として再び再供給する方法を使用してきており、アセトフェノンは蒸留塔で最終的に分離及び除去された。
【００３０】
本発明は、既存に蒸留塔で分離されて除去されたアセトフェノンを分解反応器で分離されたタールと混合して移送させることにより、タールの粘度を著しく減少させることができるだけでなく、前記混合ストリームは常温でも低い粘度を保持することができ、回収されたタールの移送及び貯蔵がより円滑となることができる。
【００３１】
従来のフェノール副産物の分離工程において、前記反応器の下部に分離されたタールの場合、温度が低くなると、粘度が著しく高くなって円滑な移送及び貯蔵が難しいという問題があった。
【００３２】
一般的に、移送パイプ内の流動可能な流体の粘性度は８０℃で約６０Ｐａ．ｓであってもよく、常温でのタールの粘性は約１０００Ｐａ．ｓ水準であってもよい。したがって、一般的な工程で使用される移送パイプを用いてタールを移送するためには、タールの粘度を６０Ｐａ．ｓ以下に下げなければならない。一般的に、タールを移送するためには、温度を高めるか、特定の物質との混合が必要である。
【００３３】
本発明は、フェノール副産物内に存在しているアセトフェノンをタールと混合してタールの粘度を下げることができるという点を利用して、常温でのタールの移送及び貯蔵問題を解決するために、前記反応器から分離されたアセトフェノンをタールと共に混合してタールの粘度を著しく下げることにより、常温の条件でもタールの移送及び貯蔵を円滑にすることができ、工程上において必要なエネルギーを減少させることができる。
【００３４】
また、前記のように分離回収されたタール−アセトフェノン混合物は、それ自体として燃料として使用されるため、前記タールに含まれたアセトフェノンを再分離する別途の工程が必要なく、他の物質を別途に混合することに比べて工程上の効率を高めることができる。
【００３５】
前記タールとアセトフェノンの混合ストリームの粘度は２５℃で３０Ｐａ．ｓ以下であってもよく、好ましくは２０Ｐａ．ｓ以下であってもよく、より好ましくは１０Ｐａ．ｓ以下であってもよく、タールとアセトフェノンの混合比率及び運転温度に応じて１Ｐａ．ｓ以下、または０．５Ｐａ．ｓ以下であってもよく、０．３Ｐａ．ｓ以下まで著しく粘度が低下してもよい。したがって、本発明は、タールとアセトフェノンを混合して移送させることにより、温度を高くせずにタールを常温の温度条件（約２５℃）でも円滑に移送させることができる。また、前記粘度は温度が上昇するにつれて粘度が１０倍以上減少することができる。
【００３６】
また、前記タールとアセトフェノンの混合比率は任意に選定することができ、フェノール副産物の組成（既存のフェノール副産物内のＡＰ含有量）または蒸留塔において有効成分からのＡＰ分離の程度に応じて異なることができ、例えば、１：０．１〜１：１の重量比で混合されることができ、アセトフェノンの混合比が増加するにつれて混合ストリームの粘度が減少することができ、常温での十分な流動性を示すために、タールとアセトフェノンの混合比率は重量比で１：０．３以上、または１：０．４以上であってもよく、１：０．９以下、または１：０．８以下の比率で混合されることが好ましい。
【００３７】
一実施例によれば、前記分解方法は、
分解反応器の下部からタールを回収し、上部から有効成分とアセトフェノンを含む上部分画を回収するステップと、
前記上部分画を蒸留塔へ送って有効成分とアセトフェノンを分離するステップと、前記分離されたアセトフェノンをタールと混合してタールとアセトフェノンの混合ストリームを回収するステップと、を含むものであってもよい。
【００３８】
または、一実施例によれば、前記分解反応器は、反応器と蒸留塔が一体となったタイプの反応蒸留塔であり、
前記反応蒸留塔の下部からタールを回収するステップと、
前記反応蒸留塔の内部に加圧条件を加えてアセトフェノンの沸点を高めて反応器の下部からアセトフェノンを回収するステップと、
前記反応蒸留塔の上部から有効成分を回収するステップと、
前記分離されたアセトフェノンをタールと混合してタールとアセトフェノンの混合ストリームを回収するステップと、を含むことができる。
【００３９】
または、分解反応器は、反応器と蒸留塔が一体となったタイプの反応蒸留塔において、
前記反応蒸留塔の下部からタールを回収するステップと、
前記反応蒸留塔の中間からアセトフェノンを回収するステップと、
前記反応蒸留塔の上部から有効成分を回収するステップと、
前記分離及び回収されたアセトフェノンをタールと混合してタールとアセトフェノンの混合ストリームを回収するステップと、を含むことができる。
【００４０】
ここで、前記「反応蒸留塔」は、反応器と蒸留器が一体化した形態の蒸留塔を意味する。
【００４１】
前記蒸留塔の上部から回収された有効成分は、フェノール、α−メチルスチレン（ＡＭＳ）及びクメンを含むことができ、前記蒸留塔は、有効成分回収部及びアセトフェノン回収部以外に副産物を回収するその他の副産物の回収部がさらに具備されることができ、前記副産物は、分解反応器へ供給されるフェノール副産物供給部と連結されて分解反応器へ再供給されることができる。
【００４２】
また、本発明は、フェノール及びアセトンの製造工程で発生するフェノール副産物を分解する分解反応器と、
前記分解反応器の下部に具備されたタール回収部と、
前記タール回収部から回収されたタールをタール貯蔵装置へ移送させるタール移送管と、
前記フェノール副産物に含まれたフェノール、ＡＭＳ及びクメン成分を含む有効成分を回収する有効成分回収部と、
前記フェノール副産物に含まれたアセトフェノンを回収するアセトフェノン回収部と、を具備し、前記タール移送管と前記アセトフェノン回収部が連結されているものであるフェノール副産物分解装置を提供する。
【００４３】
例えば、本発明は、図２に示したように分解反応器と蒸留塔が連結された分解装置からフェノール副産物を分解することができ、より具体的に、
フェノール及びアセトンの製造工程で発生するフェノール副産物を分解する分解反応器と、
前記分解反応器の下部に具備されたタール回収部と、
前記タール回収部から回収されたタールをタール貯蔵装置へ移送させるタール移送管と、
前記分解反応器の上部に具備され、有効成分及びアセトフェノンを含む上部分画を回収する上部分画回収部と、
前記上部分画回収部と連結され、前記上部分画からアセトフェノンと有効成分を分離する蒸留塔と、
前記蒸留塔の上部に具備された有効成分回収部と、
前記蒸留塔の下部に具備され、前記タール回収部から回収されたタール移送管と連結されたアセトフェノン回収部を具備するフェノール副産物分解装置を提供する。
【００４４】
または、前記分解反応器は、図３のように反応器と蒸留塔が一体となった形態の反応蒸留塔であってもよく、
前記反応蒸留塔の下部に具備されたタール回収部と、
前記タール回収部から回収されたタールを移送するタール移送ラインと、
前記反応蒸留塔の下部に具備されたアセトフェノン回収部と、
前記アセトフェノン回収部から回収されたアセトフェノンを前記回収されたタールと混合するために前記タール移送ラインと連結されたアセトフェノン移送ラインと、
前記反応蒸留塔の上部に具備された有効成分回収部と、を具備し、前記反応蒸留塔の内部は加圧条件が加えられるものであってもよい。
【００４５】
一実施例によれば、前記加圧条件で分離されるアセトフェノンは、沸点が上昇して反応器の下部から分離されることにより別途の分離ラインを具備せず、タールと共に分離されることができる。
【００４６】
または、図４のように反応器と蒸留塔が一体となった形態の反応蒸留塔において、
前記反応蒸留塔の下部に具備されたタール回収部と、
前記タール回収部から回収されたタールを移送するタール移送ラインと、
前記反応蒸留塔の側面の中間部に具備されたアセトフェノン回収部と、
前記アセトフェノン回収部から回収されたアセトフェノンを前記回収されたタールと混合するために前記タール移送ラインと連結されたアセトフェノン移送ラインと、
前記反応蒸留塔の上部に具備された有効成分回収部と、を具備するものであってもよい。
【００４７】
本発明は、蒸留塔で分離されたアセトフェノンをタールと混合することにより、タールの粘度を著しく減少させることができ、常温でもタールが流動性に十分な粘度を示すことができ、タールの移送において別途の加熱装置を使用しなくても、タールの移送及び貯蔵がより円滑となることができる。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施例について詳細に説明する。しかしながら、本発明は様々な異なる形態で具現されることができ、ここで説明する実施例に限定されない。
【００４９】
フェノール及びアセトンの製造工程から発生したフェノール副産物の成分を、下記表１に示しており、前記フェノール副産物及びフェノール副産物から回収されたタール、タール−アセトフェノン混合物の粘度を表２及び図５に示した。
【００５０】
【表１】
0006845949.tif 000002
【００５１】
【表２】
0006845949.tif 000003
【００５２】
前記表２で示すように、混合されていないタール（比較例１）の場合、常温では流動性がなく、８０℃以上の温度で次第にその粘度が減少することが分かるが、実施例１及び実施例２のタールとアセトフェノンの混合ストリームの場合、常温でも粘度が８０℃以上の温度でのタールに比べて著しく低く示されるだけでなく、実施例２の場合には、常温でもフェノール副産物とほぼ類似した粘度を有し、常温でも十分な流動性を示すことができる。
【００５３】
以上から、本発明の内容の特定の部分を詳細に述べたところ、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって、かかる具体的記述は単なる好ましい実施形態に過ぎず、これにより本発明の範囲が制限されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の実質的な範囲は、添付の請求項とそれらの等価物により定義されると言える。
【図１】
0006845949.tif 000004
【図２】
0006845949.tif 000005
【図３】
0006845949.tif 000006
【図４】
0006845949.tif 000007
【図５】
0006845949.tif 000008