KR20230116773A - 페놀 생성 유닛에서 정제 트레인을 사용하는 비스페놀-a 모액 퍼지의 페놀 회수 - Google Patents
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Abstract
페놀을 회수하기 위한 시스템 및 방법이 개시되었다. 페놀 회수 방법은, 페놀 회수 유닛에서, 페놀 생성 유닛으로부터의 미정제 페놀 스트림, 및 비스페놀-A 생성 유닛으로부터의 비스페놀-A 퍼지 스트림을 동시에 처리하여, 60 내지 95 wt%의 페놀을 포함하는 제1 생성물 스트림을 생성하는 단계를 포함한다. 페놀 회수 유닛은 미정제 페놀 증류 컬럼 및 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼을 포함한다. 상기 처리는, 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼에서, 미정제 페놀 증류 컬럼으로부터의 하단부 스트림을 증류하는 단계를 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 10월 9일에 출원된 미국 임시 특허출원 제63/090,127호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 인용에 의해 본 명세서에 통합된다.
발명의 분야
본 발명은 대체적으로 페놀 회수 방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 페놀 생성 유닛에서 BPA 생성 유닛의 퍼지 스트림으로부터 페놀을 회수하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
페놀은 많은 화학물질 및 재료의 전구체로서 사용되는 방향족 화합물이다. 폴리카보네이트, 에폭시, 베이클라이트, 및 나일론을 포함하는 플라스틱을 생산하는 데에 사용된다. 페놀은 또한 제초제 및 약물 생산에 사용된다. 비스페놀-A(BPA)는 폴리카보네이트, 폴리술폰, 및 에폭시 수지를 포함한 다양한 플라스틱 재료의 전구체이다. 이들 플라스틱 재료는 물병, 식품 용기, 스포츠 장비, 수도관, 등을 제조하는 데 사용된다. 따라서, BPA에 대한 수요가 많다.
전통적으로, 아세톤과 함께 페놀은 큐멘의 산화에 이은 분해 반응에 의해 생성된다. BPA는 통상적으로 축합 반응기에서 아세톤과 페놀 사이의 축합 반응에 의해 생성된다. 그런 후 축합 반응기로부터 생성된 유출물은 탈수, 결정화, 및 프릴화(prilled)되어 정제된 BPA 프릴(purified BPA prills)을 생성한다.
BPA를 생성하는 기존 공정에서, BPA 생성 공장은 건조 모액(dry mother liquor, DML) 퍼지를 페놀 회수를 위한 분해 유닛으로 보낸다. 종래의 페놀 생성 공정에서, 다수의 컬럼들로 이루어진 분해 유닛이 페놀 타르를 분해하는 데 사용되어 페놀을 회수한다. 통상적으로, BPA 및 페놀 생성 유닛 모두에 대한 페놀 회수 단계는 많은 양의 에너지를 소비하므로, BPA 및/또는 페놀에 대한 높은 생산 비용이 발생한다.
전반적으로, BPA 및 페놀 생성 시스템으로부터 페놀을 회수하기 위한 시스템 및 방법이 존재하지만, 적어도 앞에서 언급한 종래 시스템 및 방법의 결점에 비추어 볼 때 이 분야에서의 개선의 필요성은 지속된다.
BPA 생성 시스템으로부터 흐르는 퍼지 스트림으로부터 및/또는 페놀 생성 시스템으로부터 흐르는 미정제 페놀 스트림으로부터 페놀을 회수하기 위한 시스템 및 방법과 관련된 상기 언급된 문제들 중 적어도 일부에 대한 해결책이 발견되었다. 해결책은 페놀 생성 유닛으로부터의 페놀 타르 및 동일한 분해반응기(cracker)에서 비스페놀 생성 유닛으로부터의 비스페놀-A 타르를 처리하는 것을 포함하는 페놀 회수 시스템에서 비스페놀-A 퍼지 스트림(예를 들어, 모액 퍼지 스트림)을 동시에 처리하는 것을 포함하는 페놀 회수 방법에 존재한다. 이는 페놀 타르 및 비스페놀-A에 대해 별도의 분해반응기를 사용하는 기존 방법에 비해 적어도 자본 지출 및 운영 비용을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 개시된 방법은 최적의 페놀 생성을 위해 페놀 생성 시스템과 비스페놀 생성 시스템을 통합함으로써, 비스페놀-A 생성을 위한 전체 페놀 소비를 감소시킨다. 따라서, 본 발명의 개시된 방법 및 시스템은 페놀 생성 공정 및 비스페놀-A 생성 공정으로부터 페놀을 회수하기 위한 종래의 시스템 및 방법을 능가하는 기술적 성과를 제공한다.
본 발명의 구현예들은 페놀 회수 방법을 포함한다. 이 방법은, 페놀 회수 시스템에서, (i) 페놀 및 페놀 타르를 포함하는 미정제 페놀 스트림 및 (ii) 페놀 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 비스페놀-A 퍼지 스트림을 동시에 처리하여, 60 내지 95 wt% 페놀을 포함하는 제1 생성물 스트림을 생성한다. 페놀 회수 시스템은 미정제 페놀 증류 컬럼 및 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼을 포함한다. 상기 처리는 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼의 미정제 페놀 증류 컬럼으로부터의 바닥 스트림을 증류하는 단계를 포함한다.
본 발명의 구현예들은 페놀 회수 방법을 포함한다. 이 방법은, 페놀 회수 시스템에서, (i) 페놀 및 페놀 타르를 포함하는 미정제 페놀 스트림 및 (ii) 페놀 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 비스페놀-A 퍼지 스트림을 동시에 처리하여, 60 내지 95 wt% 페놀을 포함하는 제1 생성물 스트림을 생성한다. 페놀 회수 유닛은 미정제 페놀 증류 컬럼 및 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼을 포함한다. 상기 처리는 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼의 미정제 페놀 증류 컬럼으로부터의 바닥 스트림을 증류하는 단계를 포함한다. 증류 단계는 주로 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 집합적으로(collectively) 포함하는 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼 하단부 스트림을 생성한다. 이 방법은 페놀 타르 및/또는 비스페놀-A 타르를 분해하기에 충분한 반응 조건에 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼 하단부 스트림을 적용(subjecting)하는 단계를 더 포함하여 추가 페놀을 생성한다.
본 발명의 구현예들은 페놀 회수 방법을 포함한다. 이 방법은, 페놀 회수 유닛에서, (i) 페놀 및 페놀 타르를 포함하는 미정제 페놀 스트림 및 (ii) 페놀 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 비스페놀-A 퍼지 스트림을 동시에 처리하여, 60 내지 95 wt% 페놀을 포함하는 제1 생성물 스트림을 생성한다. 상기 처리는 미정제 페놀 스트림과 비스페놀-A 퍼지 스트림을 조합하여 공급물 스트림을 형성하는 단계를 포함한다. 처리는 미정제 페놀 증류 컬럼에서 공급물 스트림을 증류하여, 85 내지 99 wt% 페놀을 포함하는 제1 상단부 스트림, 및 페놀, 및 조합된 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 제1 하단부 스트림을 형성하는 단계를 더 포함한다. 상기 처리는 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼에서 제1 하단부 스트림을 증류하여, 페놀을 포함하는 중간 페놀 스트림 및 조합된 페놀 타르와 비스페놀-A 타르를 포함하는 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림을 생성하는 단계를 더 포함한다. 상기 처리는 미정제 페놀 증류 컬럼에서 중간 페놀 스트림을 증류하여 제1 상단 스트림에서 추가 페놀을 생성하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 페놀 타르 및/또는 비스페놀-A 타르를 분해하기에 충분한 반응 조건에 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림을 적용(subjecting)하여 추가 페놀을 생성하는 단계를 더 포함한다.
다음은 본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 다양한 용어 및 구의 정의를 포함한다.
용어 "약(about)" 또는 "대략(approximately)"은 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이 근접한 것으로 정의된다. 하나의 비제한적 구현예에서, 이 용어는 10% 이내, 바람직하게는 5% 이내, 더 바람직하게는 1% 이내, 및 가장 바람직하게는 0.5% 이내로 정의된다.
"wt%", "vol%" 또는 "mol%"라는 용어는, 각각, 해당 성분을 포함하는 재료의 총 중량, 총 부피 또는 총 몰을 기준으로, 성분의 중량, 부피 또는 몰 백분율을 나타낸다. 비제한적 예에서, 100몰의 재료 중 10몰의 성분은 10 mol%의 성분이다.
용어 "실질적으로" 및 그 변형은 10% 이내, 5% 이내, 1% 이내, 또는 0.5% 이내의 범위를 포함하는 것으로 정의된다.
"억제하는(inhibiting)" 또는 "감소시키는(reducing)" 또는 "방지하는(preventing)" 또는 "회피하는(avoiding)"이라는 용어 또는 이들 용어의 임의의 변형은, 청구범위 및/또는 명세서에서 사용될 때, 목적하는 결과를 달성하기 위한 임의의 측정 가능한 감소 또는 완전한 억제를 포함한다.
명세서 및/또는 청구범위에서 사용되는 용어 "효과적인(effective)"은 목적하는, 예상된, 또는 의도된 결과를 달성하기에 적합한 것을 의미한다.
청구범위 또는 명세서에서 "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "함유하는(containing)" 또는 "갖는(having)"이라는 용어와 함께 사용될 때 단수 단어의 사용은 "하나(one)"를 의미할 수 있지만, 또한, "하나 이상", "적어도 하나" 및 "하나 이상"의 의미와도 일치한다.
단어 "포함하는(comprising)"(및 "포함하다(“comprise” 및 “comprises”)와 같은 "포함하는"의 모든 형태), "갖는(having)"(및 갖다(“have” 및 “has”)와 같은 "갖는"의 모든 형태), "포함하는(including)"(및 포함하다("includes" 및 "include")와 같은 "포함하는"의 모든 형태) 또는 "함유하는(containing)"(및 함유하다(“contains” 및 “contain")와 같은 "함유하는"의 모든 형태)은 포괄적이거나 개방적이며, 추가의 언급되지 않은 요소들 또는 방법 단계들을 배제하지 않는다.
본 발명의 방법은 명세서 전반에 걸쳐 개시된 특정 성분, 구성요소, 조성물, 등을 "포함하거나", 이것으로 "본질적으로 이루어지거나" 또는 이것으로 "이루어질" 수 있다.
명세서 및/또는 청구범위에서 사용되는 용어 "주로(primarily)"는 50 wt%, 50 mol% 및 50 vol% 중 어느 것보다 더 큰 것을 의미한다. 예를 들어, "주로"는 50.1 wt% 내지 100 wt% 및 그 사이의 모든 값들 및 범위들, 또는 50.1 mol% 내지 100 mol% 및 그 사이의 모든 값들 및 범위들, 또는 50.1 vol% 내지 100 vol% 및 그 사이의 모든 값들 및 범위들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 하기 도면, 상세한 설명 및 실시예로부터 명백해질 것이다. 그러나, 이해될 수 있는 바와 같이, 도면, 상세한 설명 및 실시예는 본 발명의 특정 구현예들을 나타내지만, 단지 예시로서 제공되며 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 본 발명의 사상 및 범위 내에서의 변경 및 수정은 이 상세한 설명으로부터 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것으로 생각된다. 추가 구현예들에서, 특정 구현예들의 특징들은 다른 구현예들의 특징들과 조합될 수 있다. 예를 들어, 한 구현예의 특징들은 다른 구현예들 중 어느 한 구현예로부터의 특징들과 조합될 수 있다. 추가 구현예들에서, 추가적인 특징들이 본 명세서에서 기술된 특정 구현예들에 추가될 수 있다.
더 완전한 이해를 위해, 이제 첨부된 도면과 함께 취한 하기의 설명을 참조한다. 여기서:
도 1a 내지 1c는 본 발명의 구현예들에 따른 페놀 회수 시스템의 개략도를 나타낸다; 그리고
도 2a 내지 2c는 본 발명의 구현예들에 따른 페놀 회수 방법에 대한 개략적인 흐름도를 보여준다.
도 3은 페놀 회수를 위한 비통합 시스템(non-integrated system)을 보여준다.
도 1a 내지 1c는 본 발명의 구현예들에 따른 페놀 회수 시스템의 개략도를 나타낸다; 그리고
도 2a 내지 2c는 본 발명의 구현예들에 따른 페놀 회수 방법에 대한 개략적인 흐름도를 보여준다.
도 3은 페놀 회수를 위한 비통합 시스템(non-integrated system)을 보여준다.
현재, 페놀은 비스페놀-A 생성 유닛으로부터의 비스페놀-A 퍼지 스트림의 비스페놀-A 타르를 분해하거나 및/또는 페놀 생성 유닛에서 생성된 페놀 타르를 2개의 개별 분해 유닛에서 분해(cracking)함으로써 회수되므로, 페놀에 대한 높은 에너지 소비 및 높은 생산 비용을 초래한다. 또한, 종래의 페놀 생성 유닛과 비스페놀-A 생성 유닛은 개별적이며, 이들의 일부 작업 유닛들은 유사한 공정을 수행하도록 구성되어, 높은 비용과 운영비를 초래한다. 본 발명은 이들 문제 중 적어도 일 부분에 대한 해결책을 제공한다. 이 해결책은, 동일한 분해반응기에서, 비스페놀-A 타르를 포함하는 비스페놀-A 퍼지 스트림으로부터, 및 페놀 타르를 포함하는 페놀 공정 스트림으로부터, 페놀을 회수함으로써, 자본 지출 및 운영 비용을 줄이기 위한 시스템 및 방법을 전제로 한다. 본 발명의 이들 및 다른 비제한적 양태들은 다음 섹션들에서 더 상세히 논의된다.
A. 페놀 회수 시스템
본 발명의 구현예들에서, 페놀 회수 시스템은 미정제 페놀 증류 컬럼, 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼, 하이드로-추출 유닛(hydro-extraction unit), 및 분해반응기(cracker)를 포함한다. 특히, 이 시스템은 단일 분해반응기에서 조합된 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 처리할 수 있어, 종래 시스템에 비해, 페놀 및 BPA 회수를 위한 자본 지출 및 운영비의 감소를 초래한다. 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 페놀 회수에 사용될 수 있는, 시스템들(100, 200 및 300)에 대한 개략도가 각각 도시되어 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 도 1a, 1b 또는 1c에 도시된 바와 같이, 시스템(100, 200 및/또는 300)은 미정제 페놀 증류 컬럼(101)을 포함한다. 미정제 페놀 증류 컬럼(101)은 페놀 생성 시스템의 미정제 페놀 증류 컬럼일 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 페놀 생성 시스템은 큐멘을 공기와 반응시켜 큐멘 하이드로퍼옥사이드(CHP)를 생성하도록 구성된 산화 반응 유닛, 산화 반응 유닛의 유출물(effluent)로부터 큐멘을 스트리핑(stripping)하도록 구성된 큐멘 스트리핑(stripping) 유닛, 산성 반응 조건하에서 큐멘 하이드로퍼옥사이드를 분해하여 페놀 및 아세톤을 생성하도록 구성된 분해 유닛(cleavage unit), 분해 유닛의 유출물을 중화하여 제1 폐수 스트림과 중화된 페놀 스트림을 생성도록 구성된 중화 유닛을 포함하는 큐멘 기반 페놀 생성 시스템을 포함할 수 있다. 페놀 생성 시스템은, 중화된 페놀 스트림을 분리하여 주로 페놀을 포함하는 미정제 페놀 스트림(11)을 생성하도록 구성된 아세톤 분획 유닛을 더 포함한다. 미정제 페놀 스트림(11)은 큐멘, 알파-메틸스티렌(AMS), 중질 성분들, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)의 출구는 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)의 입구와 유체연통한다. 본 발명의 구현예들에서, 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)은 BPA 생성 시스템의 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼을 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예들에서, BPA 생성 시스템은 아세톤을 페놀과 반응시켜 BPA를 생성하도록 구성된 비스페놀-A 합성 반응기, 페놀 및 물을 포함하는 제2 폐수 스트림을 생성하기 위해 하나 이상의 BPA 합성 반응기들을 포함하는 축합 반응 유닛으로부터의 유출물로부터 물을 제거하도록 구성된 탈수 유닛, 및 BPA를 포함하는 미정제 BPA 스트림을 포함한다. 미정제 BPA 스트림은 5 내지 25 wt% BPA를 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 제2 폐수 스트림은 아세톤 및/또는 소듐 하이드록사이드를 더 포함한다. BPA 생성 시스템은 미정제 BPA 스트림을 농축하도록 구성된 BPA 농축 유닛, 및 농축 유닛으로부터의 유출물의 BPA를 결정화하여 (1) 결정화된 BPA 및 (2) 비스페놀-A 타르, 용매 및 물을 포함하는 모액을 생성하도록 구성된 부가물 결정화 유닛을 더 포함할 수 있다. BPA 생성 시스템은 모액으로부터 용매를 회수하고 건조 모액(DML) 스트림을 생성하도록 구성된 용매 회수 유닛을 더 포함할 수 있다. 건조 모액 스트림은 추가적으로 분할되어 비스페놀-A 타르, 용매, 및 물을 포함하는 건조 모액(DML) 퍼지 스트림을 형성한다. 본 발명의 구현예들에서, BPA 생성 시스템은 페놀 생성 시스템 근처에 위치된다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 도 1a에 도시된 바와 같은 시스템(100)에서, 미정제 페놀 스트림(11) 및 비스페놀-A 퍼지 스트림(12)은 제1 조합된 스트림(13)을 형성할 수 있다. 비스페놀-A 퍼지 스트림(12)은 BPA 생성 시스템으로부터의 모액 퍼지 스트림을 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)은, 제1 조합된 스트림(13)을 증류하여, 주로 페놀을 포함하는 제1 상단부 스트림(14), 및 페놀, 조합된 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 제1 하단부 스트림(15)을 생성하도록 구성된다. 페놀 타르는 아세토페논, 디메틸벤질알코올, o,p-큐밀페놀, 알파메틸스티렌 이량체, 페놀, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 비스페놀-A 타르는 p,p-비스페놀-A, o,p-비스페놀-A, 이소프로페닐 페놀, 크로만(Chroman), BPX, 이소프로페닐페놀 이량체, 스피로비(spirobi), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)의 출구는, 제1 하단부 스트림(15)이 미정제 페놀 증류 컬럼(101)으로부터 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)으로 흐르도록, 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)의 입구와 유체연통한다. 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)은, 제1 하단부 스트림(15)을 증류하여, 페놀을 포함하는 중간 페놀 스트림(16), 및 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(17)을 생성하도록 구성될 수 있다. 중간 페놀 스트림(16)은 알파-메틸 스티렌, 하이드록실 아세톤, 및 2-메틸 벤질 푸란을 더 포함할 수 있다. 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)의 출구는, 중간 페놀 스트림(16)이 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)으로부터 미정제 페놀 증류 컬럼(101)으로 흐르도록, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)의 입구와 유체연통할 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)의 출구는, 제1 상단부 스트림(14)이 미정제 증류 컬럼(101)으로부터 하이드로-추출 유닛(103)으로 흐르도록, 하이드로-유닛(103)과 유체연통한다. 하이드로-유닛(103)은, 제1 상단부 스트림(14)을 분리하여, 주로 페놀을 포함하는 제1 생성물 스트림(19) 및 재순환 스트림(18)을 생성하도록 구성될 수 있다. 재순환 스트림(18)은 0.5 내지 2 wt% 페놀을 포함할 수 있다. 재순환 스트림(18)은 페놀-아세톤 분리 유닛으로 재순환되는 수 있으며, 여기에서 증류 컬럼의 상단부로부터 존재하는 아세톤과 같은, 경질 성분들은 아세톤 정제 트레인(acetone purification train)에서 추가적으로 정제된다. 본 발명의 구현예들에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)의 출구는, 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(17)이 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)으로부터 분해 유닛(cracking unit, 104)으로 흐르도록, 분해 유닛(104)과 유체연통한다. 분해 유닛(104)은, 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(17)에서 페놀 타르 및/또는 비스페놀-A 타르를 분해하여, 이소프로페닐 페놀, 이소프로페닐 페놀 이량체를 포함하는 타르 스트림, 및 페놀 및/또는 알파-메틸스티렌(AMS)을 포함하는 분해반응기 생성물 스트림을 생성하도록, 구성될 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 시스템(200)에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)은, 미정제 페놀 스트림(11)을 증류하여, 주로 페놀을 포함하는 제2 상단부 스트림(24), 및 페놀 타르와 페놀을 포함하는 제2 하단부 스트림(25)을 생성하도록, 구성된다. 도 1b에 도시된 바와 같은 시스템(200)의 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)은, 비스페놀-A 퍼지 스트림(12) 및 제2 하단부 스트림(25)을 증류하여, 페놀을 포함하는 제2 중간 페놀 스트림(26), 및 페놀 타르와 비스페놀-A 타르를 포함하는 제2 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(27)을 생성하도록, 구성된다. 제2 중간 페놀 스트림(26)은 미정제 페놀 스트림(11)과 조합되어, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)의 공급물 스트림으로서 제2 조합된 스트림(23)을 형성할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제2 상단부 스트림(24)은 하이드로-추출 유닛(103) 내로 흘러간다. 하이드로-추출 유닛(103)은, 하이드로-추출을 통해 제2 상단부 스트림(24)을 분리하여, 주로 페놀을 포함하는 제2 생성물 스트림(29) 및 제2 재순환 스트림(28)을 생성하도록, 구성될 수 있다. 제2 재순환 스트림은 0.5 내지 2 wt% 페놀을 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제2 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(27)은 분해 유닛(104)으로 흐른다. 분해 유닛(104)은, 제2 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(27)의 페놀 타르 및/또는 비스페놀-A 타르를 분해하여, 이소프로페닐 페놀, 이소프로페닐 페놀 이량체를 포함하는 타르 스트림, 및 페놀 및/또는 알파-메틸스티렌(AMS)을 포함하는 분해반응기 생성물 스트림을 생성하도록, 구성될 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 시스템(300)에서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)은, 미정제 페놀 스트림(11)을 증류하여, 주로 페놀을 포함하는 제3 상단부 스트림(34), 및 페놀 타르와 페놀을 포함하는 제3 하단부 스트림(35)을 생성하도록, 구성된다. 도 1c에 도시된 바와 같은 시스템(300)의 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)은, 비스페놀-A 퍼지 스트림(12) 및 제3 하단부 스트림(35)을 증류하여, 페놀을 포함하는 제3 중간 페놀 스트림(36), 및 페놀 타르와 비스페놀-A 타르를 포함하는 제3 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(37)을 생성하도록, 구성될 수 있다. 제3 중간 페놀 스트림(36)은 제3 상단부 스트림(34)과 조합되어 제3 조합된 스트림(33)을 형성할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 제3 조합 스트림(33)은 하이드로-추출 유닛(103) 내로 흘러들어간다. 하이드로-추출 유닛(103)은, 제3 조합 스트림(33)을 분리하여, 주로 페놀을 포함하는 제3 생성물 스트림(39), 및 제3 재순환 스트림(38)을 생성하도록, 구성될 수 있다. 제3 재순환 스트림(38)은 0.5 내지 2 wt% 페놀을 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 제3 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(37)은 분해 유닛(104)으로 흘러간다. 분해 유닛(104)은, 제3 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(37)에서 페놀 타르 및/또는 비스페놀-A 타르를 분해하여, 이소프로페닐 페놀, 이소프로페닐 페놀 이량체를 포함하는 타르 스트림, 및 페놀 및/또는 알파-메틸스티렌(AMS)을 포함하는 분해반응기 생성물 스트림을 생성하도록, 구성될 수 있다.
B. 페놀 회수 방법
페놀 생성 시스템의 미정제 페놀 스트림, 및 BPA 생성 시스템으로부터의 DML 퍼지 스트림으로부터 페놀을 회수하는 방법이 발견되었다. 도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구현예들은 페놀을 회수하기 위한 방법들(400, 500 및 600)을 포함한다. 방법들(400, 500, 600)은, 도 1a 내지 1c에 도시된 바와 같이, 각각, 시스템들(100, 200 및 300)에 의해 실행될 수 있다. 방법들(400, 500 및 600)의 각각은, 시스템(100, 200 또는 300)에서, (i) 페놀 및 페놀 타르를 포함하는 미정제 페놀 스트림(11) 및 (ii) 페놀 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 비스페놀-A 퍼지 스트림(12)을 동시에 처리하여 생성물 스트림을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 생성물 스트림은 60 내지 95 wt% 페놀, 및 60 내지 65 wt%, 65 내지 70 wt%, 70 내지 75 wt%, 75 내지 80 wt%, 80 내지 85 wt%, 85 내지 90 wt%, 및 90 내지 95 wt%의 범위를 포함하는, 그들 사이의 모든 범위들 및 값들을 포함한다. 비스페놀-A 퍼지 스트림(12)은 비스페놀-A 생성 시스템으로부터의 모액 퍼지 스트림을 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 방법(400)의 블록(401)에 도시된 바와 같이, 방법(400)의 상기 처리는, 미정제 페놀 스트림(11)과 비스페놀-A 퍼지 스트림(12)을 조합하여, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)으로의 공급물 스트림으로서 제1 조합된 스트림(13)을 형성하는 것을 포함한다. 비스페놀-A 퍼지 스트림(12)은 비스페놀-A 생성 시스템으로부터의 건조 모액 퍼지 스트림을 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(401)에서, 미정제 페놀 스트림(11) 및 비스페놀-A 퍼지 스트림(12)은 1 내지 20 범위의 부피비로 조합될 수 있으며, 1 내지 2, 2 내지 4, 4 내지 6, 6 내지 8, 8 내지 10, 10 내지 12, 12 내지 14, 14 내지 16, 16 내지 18, 및 18 내지 20의 범위들을 포함하는 그 사이의 모든 범위들과 값들의 부피비로 조합될 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(402)에 도시된 바와 같이, 방법(400)의 상기 처리는, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)에서 제1 조합된 스트림(13)을 증류하여, 주로 페놀을 포함하는 제1 상단부 스트림(14), 및 페놀, 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 제1 하단부 스트림(15)을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명의 구현예들에서, 제1 상단부 스트림(14)은 85 내지 99 wt%의 페놀을 포함한다. 제1 하단부 스트림(15)은 2 내지 15 wt%의 페놀, 및 85 내지 98 wt%의 조합된 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(402)에서, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)은 120 내지 150 ℃의 오버헤드 온도 범위 및 180 내지 220 ℃의 하단부 온도 범위에서 작동된다. 미정제 페놀 증류 컬럼(101)은 0.1 내지 0.5 bar 범위의 작동 압력 및 0.1 내지 0.2 bar, 0.2 내지 0.3 bar, 0.3 내지 0.4 bar 및 0.4 내지 0.5 bar 범위를 포함하는 그 사이의 모든 범위들과 값들에서 작동될 수 있다. 미정제 페놀 증류 컬럼(101)은 50 내지 250 ℃ 범위의 온도 및 50 내지 70 ℃, 70 내지 90 ℃, 90 내지 110 ℃, 110 내지 130 ℃, 130 내지 150 ℃, 150 내지 170 ℃, 170 내지 190 ℃의 범위를 포함하는 그 사이의 모든 범위들과 값들에서 작동될 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(403)에 도시된 바와 같이, 방법(400)의 상기 처리는 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)에서 제1 하단부 스트림(15)을 증류하여, 주로 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(17), 및 페놀을 포함하는 중간 페놀 스트림(16)을 생성하는 단계를 포함한다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(403)에서, 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)은 80 내지 120 ℃의 오버헤드 온도, 150 내지 200℃의 하부 온도, 및 0.2 내지 0.8 bar의 작동 압력에서 작동된다. 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(17)은 5 내지 20 wt%의 조합된 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 포함할 수 있다. 중간 페놀 스트림(16)은 60 내지 98 wt% 페놀을 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(404)에 도시된 바와 같이, 방법(400)의 상기 처리는, 분해 유닛(104)에서, 페놀 타르 및/또는 비스페놀-A 타르를 분해하기에 충분한 반응 조건에 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(17)을 적용(subjecting)하여 추가 페놀을 생성하는 단계를 포함한다. 블록(404)에서 적용(subjecting)하는 단계는 타르, 및/또는 AMS를 추가적으로 생성할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(404)에서의 적용(subjecting)은, 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(17)을, 술폰산, 염산, 질산, 또는 이들의 조합을 포함하는 산성 촉매와 접촉하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(404)에서, 분해 유닛(104)은 100 내지 250 ℃의 작동 온도, 및 0.2 내지 1.5 bar의 압력에서 작동된다. 본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(405)에 도시된 바와 같이, 방법(400)의 상기 처리는 중간 페놀 스트림(16)을 미정제 페놀 증류 컬럼(101) 내로 흘러가는 단계를 포함한다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(406)에 도시된 바와 같이, 방법(400)의 상기 처리(processing)는 하이드로-추출 유닛(103)에서 제1 상단부 스트림(14)을 처리하여, 주로 페놀을 포함하는 제1 생성물 스트림(19), 및 페놀, 알파-메틸 스티렌, 및 아세톤을 포함하는 재순환 스트림(18)을 형성하는 단계를 포함한다. 블록(406)에서, 하이드로-추출 유닛(103)은 하이드로-추출 컬럼을 포함할 수 있다. 하이드로-추출 컬럼은 100 내지 250 ℃의 추출 온도 및 0.4 내지 2.0 bar의 추출 압력에서 작동될 수 있다. 블록(406)에서의 하이드로-추출 유닛(103)은 물, 하이드록실 아세톤, 및 2-메틸 벤질 푸란을 포함하는 용매를 사용하여 작동될 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 재순환 스트림(18)은 페놀-아세톤 분리 컬럼으로 흐른다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 방법(500)의 블록(501)에 도시된 바와 같이, 방법(500)의 상기 처리는, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)에서 미정제 페놀 스트림(11)을 증류하여, 주로 페놀을 포함하는 제2 상단부 스트림(24), 및 페놀, 페놀 타르, 및 이들의 조합을 포함하는 제2 하단부 스트림(25)을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명의 구현예들에서, 제2 상단부 스트림(24)은 85 내지 99 wt%의 페놀을 포함한다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(501)에서, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)은 40 내지 150 ℃의 오버헤드 온도 범위 및 80 내지 250 ℃의 하부 온도 범위에서 작동된다. 미정제 페놀 증류 컬럼(101)은 0.2 내지 0.8 bar 범위의 작동 압력 및 0.2 내지 0.3 bar, 0.3 내지 0.4 bar, 0.4 내지 0.5 bar, 0.5 내지 0.6 bar, 0.6 내지 0.7 bar, 및 0.7 내지 0.8 bar의 범위를 포함하는 그 사이의 모든 범위들과 값들에서 작동될 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(502)에 도시된 바와 같이, 방법(500)의 상기 처리는 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)에서 비스페놀-A 퍼지 스트림(12) 및 제2 하단부 스트림(25)을 증류하여, (1) 페놀, 페놀 타르, 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 제2 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(27), 및 (2) 페놀을 포함하는 제2 중간 페놀 스트림(26)을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(502)에서, 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)은 80 내지 120 ℃의 오버헤드 온도, 150 내지 200℃의 하부 온도, 및 0.2 내지 0.8 bar의 작동 압력에서 작동된다. 제2 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(27)은 85 내지 98 wt%의 조합된 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르 및 2 내지 15 wt%의 페놀을 포함할 수 있다. 제2 중간 페놀 스트림(26)은 60 내지 98 wt%의 페놀, 및 60 내지 64 wt%, 68 내지 72 wt%, 72 내지 76 wt%, 76 내지 80 wt%, 80 내지 84 wt%, 84 내지 88 wt%, 88 내지 92 wt%, 92 내지 96 wt%, 및 96 내지 98 wt%의 범위를 포함하는 모든 범위들과 값들을 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(503)에 도시된 바와 같이, 방법(500)의 상기 처리는, 분해 유닛(104)에서, 페놀 타르 및/또는 비스페놀 타르를 분해하여 추가 페놀을 생성하기에 충분한 반응 조건에 제2 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(27)을 적용(subjecting)하는 단계를 포함한다. 블록(503)에서의 적용(subjecting)하는 단계는 타르, 및/또는 AMS를 추가적으로 생성할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(503)에서의 적용(subjecting)하는 단계는 제2 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(27)을, 술폰산, 염산, 질산, 또는 이들의 조합을 포함하는 산성 촉매와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(503)에서의 분해 유닛(104)의 반응 조건은 80 내지 300 ℃의 작동 온도 및 0.5 내지 2 bar의 작동 압력을 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(504)에 도시된 바와 같이, 방법(500)의 상기 처리는 제2 중간 페놀 스트림(26)을 미정제 페놀 스트림(11)과 조합하여 미정제 페놀 증류 컬럼(101) 내로 흘러들어가는 제2 조합된 스트림(23)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(505)에 도시된 바와 같이, 방법(500)의 상기 처리(processing)는 하이드로-추출 유닛(103)에서 제2 상단부 스트림(24)을 처리(treat)하여 주로 페놀을 포함하는 제2 생성물 스트림(29), 및 페놀, 아세톤, 및 알파 메틸 스티렌을 포함하는 제2 재순환 스트림(28)을 형성하는 단계를 포함한다. 블록(505)에서, 하이드로-추출 유닛(103)은 하이드로-추출 컬럼을 포함할 수 있다. 하이드로-추출 컬럼은 100 내지 250 ℃의 추출 온도 및 0.4 내지 2.0 bar의 추출 압력에서 작동될 수 있다. 블록(505)에서의 하이드로-추출 유닛(103)은 물, 하이드록실 아세톤, 및 2-메틸 벤질 푸란을 포함하는 용매를 사용하여 작동될 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 제2 재순환 스트림(28)은 페놀-아세톤 분리 컬럼으로 흘러간다. 제2 생성물 스트림(29)은 65 내지 95 wt% 페놀 및 65 내지 70 wt%, 70 내지 75 wt%, 75 내지 80 wt%, 80 내지 85 wt%, 85 내지 90 wt%, 및 90 내지 95 wt%의 범위를 포함하는 모든 범위들과 값들을 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 방법(600)의 블록(601)에 도시된 바와 같이, 방법(600)의 상기 처리는 미정제 페놀 증류 컬럼(101)에서 미정제 페놀 스트림(11)을 증류하여 주로 페놀을 포함하는 제3 상단부 스트림(34), 및 페놀과 페놀 타르를 포함하는 제3 하단부 스트림(35)을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명의 구현예들에서, 제3 상단부 스트림(34)은 85 내지 99 wt%의 페놀을 포함한다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(601)에서, 미정제 페놀 증류 컬럼(101)은 40 내지 150 ℃의 오버헤드 온도 범위 및 80 내지 250 ℃의 하단부 온도 범위에서 작동된다. 미정제 페놀 증류 컬럼(101)은 0.2 내지 0.8 bar 범위의 작동 압력 및 0.2 내지 0.3 bar, 0.3 내지 0.4 bar, 0.4 내지 0.5 bar, 0.5 내지 0.6 bar, 0.6 내지 0.7 bar, 및 0.7 내지 0.8 bar의 범위를 포함하는 그 사이의 모든 범위들과 값들에서 작동될 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(602)에 도시된 바와 같이, 방법(600)의 상기 처리는 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)에서 비스페놀-A 퍼지 스트림(12) 및 제3 하단부 스트림(35)을 증류하여, 페놀 타르 및/또는 비스페놀-A 타르를 포함하는 제3 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(37), 및 페놀을 포함하는 제3 중간 페놀 스트림(36)을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(602)에서, 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼(102)은 80 내지 120 ℃의 오버헤드 온도, 150 내지 200 ℃의 하단부 온도, 및 0.2 내지 0.8 bar의 작동 압력에서 작동된다. 제3 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(37)은 2 내지 15 wt%의 페놀, 및 85 내지 98 wt%의 조합된 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 포함할 수 있다. 제3 중간 페놀 스트림(36)은 60 내지 98 wt%의 페놀을 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(603)에 도시된 바와 같이, 방법(600)의 상기 처리는 분해 유닛(104)에서, 페놀 타르 및/또는 비스페놀-A 타르를 분해하기에 충분한 반응 조건에 제3 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(37)을 적용(subjecting)하여 추가 페놀을 생성하는 단계를 포함한다. 블록(603)에서 적용(subjecting)하는 단계는 타르 및/또는 AMS를 추가적으로 생성할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(603)에서의 적용(subjecting)은 제3 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림(37)을 술폰산, 염산, 질산, 또는 이들의 조합을 포함하는 산성 촉매와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 블록(603)에서, 분해 유닛(104)은 80 내지 300 ℃의 작동 온도 및 0.5 내지 2 bar의 압력에서 작동된다. 본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(604)에 도시된 바와 같이, 방법(600)의 상기 처리는 제3 중간 페놀 스트림(36)을 제3 상단부 스트림(34)과 조합하여 제3 조합된 스트림(33)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 블록(605)에 도시된 바와 같이, 방법(600)의 상기 처리는 하이드로-추출 유닛(103)에서 제3 조합 스트림(33)을 처리(treat)하여 주로 페놀을 포함하는 제3 생성물 스트림(39), 및 페놀, 아세톤 및 알파-메틸 스티렌을 포함하는 제3 재순환 스트림(38)을 형성하는 단계를 포함한다. 제3 생성물 스트림(39)은 60 내지 95 wt%의 페놀을 포함할 수 있다. 블록(605)에서, 하이드로-추출 유닛(103)은 하이드로-추출 컬럼을 포함할 수 있다. 하이드로-추출 컬럼은 100 내지 250 ℃의 추출 온도 및 0.4 내지 2.0 bar의 추출 압력에서 작동될 수 있다. 블록(605)에서 하이드로-추출 유닛(103)은 물, 하이드록실 아세톤, 및 2-메틸 벤질 푸란을 포함하는 용매를 사용하여 작동될 수 있다. 본 발명의 구현예들에서, 제3 재순환 스트림(38)은 페놀-아세톤 분리 컬럼으로 흘러간다.
본 발명의 구현예들이 도 2a, 2b 및 2c의 블록들을 참조하여 설명되었지만, 이해되어야 하는 바와 같이, 본 발명의 작동이 도 2a, 2b 및 2c에 도시된 특정 블록들 및/또는 이 블록들의 특정 순서에 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명의 구현예들은 도 2a, 2b 및 2c의 순서와는 다른 순서로 다양한 블록들을 사용하여 본 명세서에 기술된 바와 같은 기능을 제공할 수 있다.
본 명세서에 기술된 시스템 및 공정은 또한, 도시되지는 않았지만 화학적 처리 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 다양한 장비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다소의 제어기, 배관, 컴퓨터, 밸브, 펌프, 히터, 열전쌍, 압력 표시기, 혼합기, 열교환기, 등은 도시되지 않을 수 있다.
본 발명의 개시의 일부로서, 구체적인 실시예들이 하기에 포함된다. 실시예들은 단지 예시의 목적을 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 당해 기술분야의 통상의 기술자는 본질적으로 동일한 결과를 산출하도록 변화되거나 수정될 수 있는 파라미터들을 쉽게 인식할 것이다.
<실시예>
도 1a(시스템(100)) 및 도 1b(시스템(200))에 도시된 시스템들의 시뮬레이션들은 ASPEN HYSIS 버전 10 플랫폼에서 실행되었다. 시스템(100)의 작동 파라미터들을 표 1에 나타내었다.
표 1: 시스템(100)의 작동 파라미터들
| 미정제 페놀 증류 컬럼(101) | BPA-페놀 증류 컬럼(102) | 분해반응기 (104) |
|
| 하단부 온도[℃] | 138 | 138 | 150 |
| 상단부 온도[℃] | 205 | 205 | 150 |
| 상단부 압력[psig] | -9.475 | -14.12 | -13.14 |
| 하단부 압력[psig] | -1.74 | -14.02 | -13.14 |
| 트레이 개수 | 45 | 9 | - |
표 2: 시스템(100)의 스트림 조성
| 스트림 | 13 | 15 | 17 | 분해반응기 출구 |
| 총 유량 (lb/hr) | 161771 | 84622 | 8864 | 8864 |
| 페놀 (wt%) | 63.5 | 37.5 | 3 | 35.4 |
| 케톤 (wt%) | 24.3 | 48.0 | 4.0 | 5.8 |
| 카르비놀 (wt%) | 5.1 | 8.9 | 8.3 | 0 |
| 알파-메틸스티렌 (wt%) | 1.2 | 0 | 0 | 33.3 |
| 큐밀페놀 (wt%) | 1.5 | 1.7 | 26.1 | 1.3 |
| 기타 (wt%) | 4.4 | 3.9 | 58.6 | 24.2 |
표 3: 비통합 시스템(non-integrated system)의 작동 파라미터들
| 미정제 페놀 증류 컬럼 (101) |
BPA-페놀 증류 컬럼 (102) |
분해반응기 (104) |
|
| 하단부 온도 (℃) |
138 | 138 | 150 |
| 상단부 온도 (℃) |
205 | 205 | |
| 상단부 압력 [psig] | -9.475 | -14.0 | -13.14 |
| 하단부 압력 [psig] |
-1.74 | -13.14 | |
| 트레이 개수 | 45 | 9 | - |
표 4: 비통합 시스템의 스트림 조성
| 스트림 | 미정제 페놀 증류 컬럼(101) 입구 |
BPA-페놀 증류 컬럼(102) 입구 |
분해반응기(104) 입구 |
분해반응기(104) 출구 |
| 총 유량(lb/hr) | 82975 | 15570 | 9635 | 9635 |
| 페놀 (wt%) | 90.0 | 78.2 | 7.5 | 37.2 |
| 케톤 (wt%) | 0 | 0 | 5.7 | 7.4 |
| 카르비놀 (wt%) | 1.0 | 0 | 8.3 | 0 |
| 알파-메틸스티렌 (wt%) | 2.2 | 0 | 0 | 31.1 |
| 큐밀페놀 (wt%) | 2.8 | 0 | 24 | 1.2 |
| 기타 (wt%) | 4 | 21.8 | 54.5 | 24.3 |
표 1 내지 표 4는 통합 구성(도 1a) 및 비통합 구성(400)(도 3)의 비교 실시예들을 보여준다. 컬럼들(101, 102, 103 및 104)의 동일한 작동 조건하에서, 구성 1a(컬럼(101) 및 컬럼(102))는 페놀 회수에 더 효과적이며, 그에 따라 분해반응기의 입구에서 페놀이 더 적게 된다.
본 발명의 맥락에서, 적어도 다음 20개의 구현예들이 기술된다. 구현예 1은 페놀 회수 방법이다. 상기 방법은, 페놀 회수 시스템에서, (i) 페놀 및 페놀 타르를 함유하는 미정제 페놀 스트림 및 (ii) 페놀 및 비스페놀-A 타르를 함유하는 비스페놀-A 퍼지 스트림을 동시에 처리하여 60 내지 95 wt%의 페놀을 함유하는 제1 생성물 스트림을 생성하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 페놀 회수 시스템은 미정제 페놀 증류 컬럼 및 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼을 포함하며, 상기 처리는 상기 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼에서 상기 미정제 페놀 증류 컬럼으로부터의 하단부 스트림을 증류하는 단계를 포함한다. 구현예 2는 구현예 1의 방법이며, 여기서 상기 미정제 페놀 증류 컬럼으로부터의 하단부 스트림은 2 내지 15 wt%의 페놀, 및 85 내지 98 wt%의 조합된 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 함유한다. 구현예 3은 구현예 2의 방법이며, 여기서 상기 하단부 스트림의 증류는, 주로 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 집합적으로 함유하는 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼 하단부 스트림을 생성한다. 구현예 4는 구현예 3의 방법으로서, 페놀 타르 및/또는 비스페놀-A 타르를 분해하기에 충분한 반응 조건에 상기 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림을 적용하여 추가의 페놀을 생성하는 단계를 더 포함한다. 구현예 5는 구현예 4의 방법이며, 여기서 상기 적용 단계는 α-메틸스티렌을 추가적으로 생성한다. 구현예 6은 구현예 4 또는 5 중 어느 하나의 방법이며, 여기서 상기 적용 단계를 위한 반응 조건은 100 내지 250 ℃의 반응 온도 및 0.2 내지 1.5 bar의 반응 압력을 포함한다. 구현예 7은 구현예 4 내지 6 중 어느 하나의 방법이며, 여기서 상기 적용 단계는, 상기 비스페놀 컬럼 하단부 스트림을, 술폰산, 염산, 질산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 산 촉매와 접촉시키는 단계를 포함한다. 구현예 8은 구현예 1 내지 7 중 어느 하나의 방법이며, 여기서 상기 페놀 타르는 아세토페논, 디메틸벤질알코올, o,p-큐밀페놀, 알파메틸스티렌 이량체, 페놀, 또는 이들의 조합을 함유한다. 구현예 9는 구현예 1 내지 8 중 어느 하나의 방법이며, 여기서 상기 비스페놀-A 타르는, p,p-비스페놀-A, o,p-비스페놀-A, 이소프로페닐 페놀, 크로만, BPX, 이소프로페닐 페놀 이량체, 스피로비, 또는 이들의 조합을 함유한다. 구현예 10은 구현예 1 내지 9 중 어느 하나의 방법이며, 여기서 상기 처리는, 상기 미정제 페놀 스트림과 상기 비스페놀-A 퍼지 스트림을 조합하여 공급물 스트림을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 미정제 페놀 증류 컬럼에서 상기 공급물 스트림을 증류하여 85 내지 99 wt%의 페놀을 함유하는 제1 상단부 스트림, 및 페놀, 조합된 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 함유하는 제1 하단부 스트림을 형성하는 단계를 더 포함하며, 여기서 상기 비스페놀-A 페놀 증류 컬럼에서 상기 하단부 스트림의 1차 증류는 페놀을 함유하는 중간 페놀 스트림을 추가적으로 생성한다. 구현예 11은 구현예 10의 방법이며, 여기서 상기 처리는, 상기 미정제 페놀 증류 컬럼에서 상기 중간 페놀 스트림을 증류하여 상기 제1 상단부 스트림에서 추가 페놀을 생성하는 단계를 더 포함한다. 구현예 12는 구현예 10 또는 11의 방법이며, 여기서 상기 처리는, 하이드로-추출 유닛에서 상기 제1 상단부 스트림을 처리하여 60 내지 95 wt%의 페놀을 함유하는 상기 제1 생성물 스트림 및 0.5 내지 2 wt%의 페놀을 함유하는 재순환 스트림을 생성하는 단계를 더 포함한다. 구현예 13은 구현예 1 내지 9 중 어느 하나의 방법이며, 여기서 상기 처리는, 상기 미정제 페놀 증류 컬럼에서 상기 미정제 페놀 스트림을 증류하여, 85 내지 99 wt%의 페놀을 함유하는 제2 상단부 스트림, 및 페놀, 페놀 타르, 및 비스페놀-A 타르를 함유하는 상기 미정제 페놀 증류 컬럼으로부터의 제2 하단부 스트림을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼에서 상기 비스페놀-A 퍼지 스트림 및 상기 하단부 스트림을 증류하여, 제2 비스페놀 컬럼 하단부 스트림, 및 페놀을 함유하는 제2 중간 페놀 스트림을 형성하는 단계를 더 포함한다. 구현예 14는 구현예 13의 방법이며, 여기서 상기 처리는, 상기 제2 중간 페놀 스트림의 적어도 일 부분을 상기 미정제 페놀 스트림과 조합하여, 제2 조합된 스트림을 형성하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은, 상기 미정제 페놀 증류 컬럼에서 상기 제2 조합된 스트림을 증류하는 단계를 더 포함한다. 구현예 15는 구현예 13 또는 14의 방법이며, 여기서 상기 처리는, 상기 제2 중간 페놀 스트림의 적어도 일 부분을 상기 제2 상단부 스트림과 조합하여, 주로 페놀을 함유하는 제3 조합된 스트림을 형성하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 또한, 하이드로-추출 유닛에서 상기 제3 조합된 스트림을 처리하여 60 내지 95 wt%의 페놀을 함유하는 상기 제1 생성물 스트림 및 0.5 내지 2 wt%의 페놀을 함유하는 재순환 스트림을 형성하는 단계를 포함한다. 구현예 16은 구현예 13 내지 15 중 어느 하나의 방법이며, 여기서 상기 하이드로-추출 유닛은 100 내지 250 ℃의 추출 온도 및 0.4 내지 2 bar의 추출 압력에서 작동된다. 구현예 17은 구현예 13 내지 16 중 어느 하나의 방법이며, 여기서 상기 미정제 페놀 증류 컬럼은 120 내지 150 ℃의 오버헤드 온도 범위, 180 내지 220 ℃의 리보일러 범위, 및 0.1 내지 0.5 bar의 작동 압력에서 작동된다. 구현예 18은 구현예 13 내지 17 중 어느 하나의 방법이며, 여기서 상기 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼은 80 내지 120 ℃의 오버헤드 온도 범위, 150 내지 200 ℃의 리보일러 범위, 및 0.1 내지 0.7 bar의 작동 압력에서 작동된다. 구현예 19는 구현예 1 내지 18 중 어느 하나의 방법이며, 여기서 상기 미정제 페놀 스트림은 큐멘 기반 페놀 생성 공정의 유출물을 분리함으로써 생성된다. 구현예 20은 구현예 1 내지 19 중 어느 하나의 방법이며, 여기서 상기 비스페놀-A 퍼지 스트림은 비스페놀-A 합성 반응기의 유출물로부터의 비스페놀-A의 결정화에 의해 발생된 비스페놀-A 건조 모액 퍼지 스트림을 포함한다.
본 출원의 구현예들 및 그 장점들이 상세히 설명되었지만, 이해되어야 하는 바와 같이, 첨부된 청구범위에 의해 한정된 구현예들의 사상 및 범위를 벗어나지 않은 채, 다양한 변화, 치환 및 변경이 여기에서 이루어질 수 있다. 더욱이, 본 출원의 범위는 본 명세서에 기술된 공정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계의 특정 구현예로 제한되도록 의도되지 않는다. 당해 기술분야의 통상의 기술자가 상기 개시로부터 쉽게 인식할 수 있는 바와 같이, 본 명세서에 기술된 상응하는 구현예들과 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 실질적으로 동일한 결과를 달성하는, 현재 존재하거나 추후 개발될 수 있는, 공정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계가 활용될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는, 그 범위 내에, 그러한 공정, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계를 포함하도록 의도된다.
Claims (20)
- 페놀을 회수하는 방법으로서, 상기 방법은:
페놀 회수 시스템에서, (i) 페놀 및 페놀 타르(phenol tar)를 포함하는 미정제 페놀 스트림(crude phenol stream) 및 (ii) 페놀 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 비스페놀-A 퍼지 스트림(bisphenol-A purge stream)을 동시에 처리하여, 60 내지 95 wt%의 페놀을 포함하는 제1 생성물 스트림을 생성하는 단계;를 포함하고,
상기 페놀 회수 시스템은 미정제 페놀 증류 컬럼 및 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼을 포함하고, 상기 처리는:
상기 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼에서, 상기 미정제 페놀 증류 컬럼으로부터의 하단부 스트림을 증류하는 단계;를 포함하는,
방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 미정제 페놀 증류 컬럼으로부터의 상기 하단부 스트림은, 2 내지 15 wt%의 페놀, 및 85 내지 98 wt%의 조합된 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 포함하는, 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 하단부 스트림의 증류는, 주로 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 집합적으로(collectively) 포함하는 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼 하단부 스트림을 생성하는, 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 방법은, 상기 페놀 타르 및/또는 상기 비스페놀-A 타르를 분해하기에 충분한 반응 조건을, 상기 비스페놀-A 컬럼 하단부 스트림에 적용(subjecting)하여 추가 페놀을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 적용(subjecting) 단계는 α-메틸스티렌을 추가적으로 생성하는, 방법.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 적용 단계를 위한 상기 반응 조건은 100 내지 250 ℃의 반응 온도 및 0.2 내지 1.5 bar의 반응 압력을 포함하는, 방법.
- 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적용 단계는, 상기 비스페놀 컬럼 하단부 스트림을, 술폰산, 염산, 질산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 산 촉매와 접촉시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페놀 타르는, 아세토페논, 디메틸벤질알코올, o,p-큐밀페놀, 알파메틸스티렌 이량체, 페놀, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비스페놀-A 타르는, p,p-비스페놀-A, o,p-비스페놀-A, 이소프로페닐 페놀, 크로만(Chroman), BPX, 이소프로페닐 페놀 이량체, 스피로비(spirobi), 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리는:
상기 미정제 페놀 스트림과 상기 비스페놀-A 퍼지 스트림을 조합하여 공급물 스트림을 형성하는 단계; 및
상기 미정제 페놀 증류 컬럼에서, 상기 공급물 스트림을 증류하여, 85 내지 99 wt%의 페놀을 포함하는 제1 상단부 스트림, 및 페놀, 및 조합된 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 제1 하단부 스트림을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 비스페놀-A 페놀 증류 컬럼에서의 상기 하단부 스트림의 1차 증류는 페놀을 포함하는 중간 페놀 스트림을 추가적으로 생성하는,
방법. - 제 10 항에 있어서, 상기 처리는, 상기 미정제 페놀 증류 컬럼에서 상기 중간 페놀 스트림을 증류하여 상기 제1 상단부 스트림 내에서 추가 페놀을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 처리는, 하이드로-추출 유닛에서 상기 제1 상단부 스트림을 처리하여 60 내지 95 wt%의 페놀을 포함하는 상기 제1 생성물 스트림 및 0.5 내지 2 wt%의 페놀을 포함하는 재순환 스트림을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리는:
상기 미정제 페놀 증류 컬럼에서 상기 미정제 페놀 스트림을 증류하여, 85 내지 99 wt%의 페놀을 포함하는 제2 상단부 스트림, 및 페놀, 페놀 타르 및 비스페놀-A 타르를 포함하는 상기 미정제 페놀 증류 컬럼으로부터의 제2 하단부 스트림을 형성하는 단계; 및
상기 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼에서 상기 비스페놀-A 퍼지 스트림 및 상기 하단부 스트림을 증류하여, 제2 비스페놀 컬럼 하단부 스트림, 및 페놀을 포함하는 제2 중간 페놀 스트림을 형성하는 단계;를 포함하는,
방법. - 제 13 항에 있어서, 상기 처리는:
상기 제2 중간 페놀 스트림의 적어도 일 부분을 상기 미정제 페놀 스트림과 조합하여 제2 조합된 스트림을 형성하는 단계; 및
상기 미정제 페놀 증류 컬럼에서 상기 제2 조합된 스트림을 증류하는 단계;를 더 포함하는,
방법. - 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 처리는:
상기 제2 중간 페놀 스트림의 적어도 일 부분을 상기 제2 상단부 스트림과 조합하여 주로 페놀을 포함하는 제3 조합된 스트림을 형성하는 단계; 및
하이드로-추출 유닛(hydro-extraction unit)에서 상기 제3 조합된 스트림을 처리하여, 60 내지 95 wt%의 페놀을 포함하는 상기 제1 생성물 스트림 및 0.5 내지 2 wt%의 페놀을 포함하는 재순환 스트림을 형성하는 단계;를 더 포함하는,
방법. - 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하이드로-추출 유닛은 100 내지 250 ℃의 추출 온도 및 0.4 내지 2 bar의 추출 압력에서 작동되는, 방법.
- 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미정제 페놀 증류 컬럼은 120 내지 150 ℃의 오버헤드 온도 범위, 180 내지 220 ℃의 리보일러 범위, 및 0.1 내지 0.5 bar의 작동 압력에서 작동되는, 방법.
- 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비스페놀-A-페놀 증류 컬럼은 80 내지 120 ℃의 오버헤드 온도 범위, 150 내지 200 ℃의 리보일러 범위, 및 0.1 내지 0.7 bar의 작동 압력에서 작동되는, 방법.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미정제 페놀 스트림은 큐멘 기반 페놀 생성 공정의 유출물(effluent)을 분리함으로써 생성되는, 방법.
- 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비스페놀-A 퍼지 스트림은 비스페놀-A 합성 반응기의 유출물로부터 비스페놀-A의 결정화에 의해 발생되는 비스페놀-A 건조 모액 퍼지 스트림(bisphenol-A dry mother liquor purge stream)을 포함하는, 방법.
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