JP2000140645A - ビスフェノールa製造用触媒の再生方法 - Google Patents

ビスフェノールa製造用触媒の再生方法

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JP2000140645A JP10325402A JP32540298A JP2000140645A JP 2000140645 A JP2000140645 A JP 2000140645A JP 10325402 A JP10325402 A JP 10325402A JP 32540298 A JP32540298 A JP 32540298A JP 2000140645 A JP2000140645 A JP 2000140645A
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村 一 夫 高
Toshihiro Takai
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Abstract

(57)【要約】 【課題】活性劣化したビスフェノールA製造用触媒であ
るスルホン酸基含有炭化水素基とメルカプト基含有炭化
水素基を有する有機高分子シロキサン触媒を工業的に有
利に再生する方法を提供する。 【解決手段】活性劣化したスルホン酸基含有炭化水素基
とメルカプト基含有炭化水素基を有する有機高分子シロ
キサン触媒を120〜250℃で原料の一つであるフェ
ノールで洗浄することを特徴とする再生方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は2,2‘−ビス(4
−ヒドロキシフェニル)プロパン(以下ビスフェノール
Aと呼称する)製造用触媒であるスルホン酸基含有炭化
水素基とメルカプト基含有炭化水素基を有する有機高分
子シロキサンを反応に使用するに際し、活性劣化した触
媒の再生方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ビスフェノールAは通常、陽イオン交換
樹脂もしくはメルカプトアルキルアミンを部分的に中和
し、メルカプト基を固定化したメルカプト変性陽イオン
交換樹脂等の固体触媒にアセトンとモル比にして8〜1
5倍の過剰のフェノールを通液するいわゆる固定床流通
反応の形態で連続的に製造されている。また、イオン交
換樹脂触媒以外の固体触媒として、特開平8−2085
45号、DE19536363号にスルホン酸基含有炭
化水素基とメルカプト基含有炭化水素基を有する有機高
分子シロキサン触媒が記載されている。有機高分子シロ
キサン触媒はイオン交換樹脂触媒と比較して耐熱性が高
く、触媒活性及び選択性も非常に高い固体触媒であるこ
とが知られている。固体触媒を用いる不均一触媒による
製造法は、その使用に際して徐々に触媒活性が劣化し、
ある期間使用した後には新しい触媒と交換しなければな
らない。そのような触媒交換は多くの手間を要し、また
長期間製造を停止しなければならず、経済的ではない。
従って活性劣化した触媒を工業的に有利に再生する方法
の開発が強く望まれていた。
【0003】そのような触媒再生法として、特開平10
−174880号明細書には活性劣化したイオン交換樹
脂触媒を水/フェノール混合液で洗浄処理することで触
媒活性が完全に再生したことが記載されている。筆者ら
は活性劣化の原因を副生する重質物と考えており、水/
フェノール混合液でそれら重質物を除去することで触媒
活性が回復したと記述している。またこの時、水もしく
はフェノールを単独で用いた場合では、触媒活性は回復
せず、水/フェノール混合液でなければ、完全に触媒活
性を回復させることはできないとも記述してある。
【0004】しかしながら、酸触媒において、水は酸点
に付加して酸強度を低下させ、触媒活性を著しく低下さ
せる被毒物質であり、水/フェノール混合液による洗浄
作業後、ビスフェノールA製造を再開するためには酸点
に付加した多量の水を取り除かなければならない。特に
本反応で通常用いられる芳香族スルホン酸の場合、酸強
度が非常に強いため、水は強く付加しており、取り除く
ためには多大な労力を必要とする。また、芳香族スルホ
ン酸は水により加水分解を受け、スルホン酸が脱離する
ことが良く知られている。したがって、再生処理に用い
るものとして水は不都合な物質であり、水/フェノール
混合液で洗浄処理する方法は工業的な触媒再生方法とは
いえない。工業的には原料の一つでもあるフェノールの
みを用いることが最も有利であるが、イオン交換樹脂は
耐熱性が低く、80〜120℃といったその耐熱温度以
下でのフェノールによる洗浄の効果はほとんどなく、触
媒活性を完全に回復させることは困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スルホン酸
基含有炭化水素基とメルカプト基含有炭化水素基を共に
有する有機高分子シロキサン触媒の存在下、アセトンと
フェノールの脱水縮合によりビスフェノールAを製造す
るに際し、活性劣化した有機高分子シロキサン触媒を水
を用いることなく、工業的に有利に再生する方法を提供
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、スルホン
酸基含有炭化水素基とメルカプト基含有炭化水素基を共
に有する有機高分子シロキサンの存在下、アセトンとフ
ェノールの脱水縮合によりビスフェノールAを製造する
に際し、活性劣化した有機高分子シロキサン触媒を工業
的に有利に再生する方法を鋭意検討した結果、有機高分
子シロキサン触媒の耐熱性の高さに着目し、活性劣化し
た有機高分子シロキサン触媒を、120〜250℃で原
料の一つであるフェノールで洗浄することを特徴とする
触媒の再生方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明で用いるスルホン酸基含有
炭化水素基とメルカプト基含有炭化水素基を有する有機
高分子シロキサン触媒とは、特開平8−208545
号、DE19536363号に記載してある、シロキサ
ン結合からなるシリカマトリックス中に部分的にスルホ
ン酸基を有する炭化水素基とメルカプト基を有する炭化
水素基が直接シリカマトリックス中のケイ素原子と炭素
−ケイ素結合により結合した構造を有する有機高分子シ
ロキサンである。このような有機高分子シロキサン触媒
の調製方法としては例えば以下の方法で調製することが
可能である。しかしながら、本発明で用いるスルホン酸
基含有炭化水素基とメルカプト基含有炭化水素基を有す
る有機高分子シロキサン触媒はこれら調製法のみに限定
されることはない。
【0008】実施しやすい調製方法としては、例えば、
(1)スルホン酸基含有炭化水素基を有するアルコキシ
シランとメルカプト基含有炭化水素基を有するアルコキ
シシランとテトラアルコキシシランとを任意の割合で混
合し、加水分解させて共縮合する調製法、(2)水溶性
のスルホン酸基含有炭化水素基を有するアルコキシシラ
ンの加水分解物とメルカプト基含有炭化水素基を有する
アルコキシシランと希釈剤としてテトラアルコキシシラ
ンとを任意の割合で混合し、加水分解させて共縮合する
調製法といった、いわゆるアルコキシシランのゾル−ゲ
ル法による調製法(1)(2)と、(3)スルホン酸基
含有炭化水素基を有する有機高分子シロキサンに存在す
るシラノール基にメルカプト基含有炭化水素基を有する
アルコキシシランをシリル化し、メルカプト基を固定化
する、いわゆるシリル化による調製法(3)が知られて
いる。本発明はこれらの調製法によって得られたスルホ
ン酸基含有炭化水素基とメルカプト基含有炭化水素基を
有する有機高分子シロキサン触媒をビスフェノールA製
造反応に使用する。
【0009】本発明を実施するには、ビスフェノールA
製造用反応器である有機高分子シロキサン触媒を充填し
た固定床流通反応装置をそのまま用いて行う。活性劣化
した有機高分子シロキサン触媒に原料の一つであるフェ
ノールのみを通液し、昇温する。この場合の滞留時間は
特に限定されないが、通常0.1秒〜30時間、好まし
くは0.5秒〜15時間である。またその温度は120
℃〜250℃、好ましくは140℃から250℃、更に
好ましくは150℃〜230℃で行う。処理温度が極端
に低すぎると触媒活性を反応開始初期レベルまで回復さ
せるには極端に長い処理時間を必要とし、経済的でな
い。また一方、処理温度が極端に高すぎるとメルカプト
基の分解等が起こるために触媒が失活する危険がある。
本再生処理に用いるフェノールの総量は触媒重量に対し
1〜20倍、好ましくは2〜10倍である。再生処理
後、本反応器はそのまま再びビスフェノールA製造用と
して用いることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例により、具体的に説明
する。しかしながら、本発明はこれら実施例のみに限定
されるものではない。 (a)スルホン酸基含有アルコキシシランの合成。 滴下ロートを取り付けた2口の500mlの丸底フラス
コに塩化メチレンを200ml入れ、これにフェニルト
リクロロシラン124.02g(0.585mol)を
加え、氷冷した。これに無水硫酸46.80g(0.5
85mol)を塩化メチレン100mlに溶解させた溶
液を窒素気流下30分かけて滴下した後、氷浴を取り外
し室温で数時間攪拌し、スルホン化を行った。滴下ロー
トを取り外し、窒素気流下、油浴を用いて120℃に加
熱し、塩化メチレン、及び未反応の無水硫酸を留去し
た。放冷後、室温でエタノール161.50gを30分
かけて滴下し、次いで窒素でバブリングしながら数時間
還流して発生する塩化水素を取り除きながらエトキシ化
反応を行った。得られた不純物を含むフェニルスルホン
酸基含有エトキシシランのエタノール溶液238.60
gを以下のスルホン酸基含有炭化水素基とメルカプト基
含有炭化水素基を有する有機高分子シロキサン触媒のゾ
ルゲル調製におけるスルホン酸成分の原料として用い
た。 (b)スルホン酸基含有炭化水素基とメルカプト基含有
炭化水素基を有する有機高分子シロキサンの調製。
【0011】攪拌棒を取り付けた2口の500mlの丸
底フラスコに上記したスルホン酸基含有エトキシシラン
のエタノール溶液26.00g、テトラエトキシシラン
35.50g(170.67mmol)、メルカプトプ
ロピルトリメトキシシラン6.72g(34.28mm
ol)、エタノール30mlを入れて混合した。これに
水7.53g(0.418mol)を30分かけて滴下
した。ついでこれを加熱し、65℃で4時間攪拌した。
放冷後、28%アンモニア水と水75mlを混合した水
溶液を滴下し、室温で4時間攪拌した。さらに65℃で
3日間攪拌し、熟成させた。これをエバポレーターで減
圧留去し、白色の固体を得た。ついで2Nの塩酸200
mlを加え、室温で30分間攪拌し、プロトン型に戻し
た。濾別後、イオン交換水500mlで洗浄する操作を
10回繰り返して塩酸を取り除いた。最後に減圧下、1
00℃で6時間乾燥した。以上の操作によりスルホン酸
基含有炭化水素基とメルカプト基含有炭化水素基を有す
る有機高分子シロキサン30.00gを得た。本触媒の
固体酸量を測定したところ、1.01meq/gであっ
た。
【0012】実施例1 上記した有機高分子シロキサン触媒10.0g(20c
c)を円筒形反応器(直径16mm、長さ100mm)
に充填した。この反応器の下側からモル比が12:1の
フェノール/アセトン混合物を20.00g/hrの速
度で触媒中を通過させた。反応温度は75℃とし、20
時間後に得られた反応生成物を分析した結果、アセトン
の転化率は100%であり、ビスフェノールAの選択率
は95%であった。さらに反応を継続し、1000時間
後に得られた反応液を分析した結果、アセトンの転化率
は80%に低下し、触媒活性の低下が認められた。次に
反応を停止し、反応器の下側からフェノールを10.0
0g/hの速度で触媒中を通過させた。処理温度は15
0℃とし、総フェノール量400gを通液した。(フェ
ノール滞留時間: 2時間) 次に反応を再開するために反応器の温度を下げ、再び反
応器の下側からモル比が12:1のフェノール/アセト
ン混合物を20.00g/hrの速度で触媒中を通過さ
せた。反応温度は75℃とし、反応再開後20時間後に
得られた反応液を分析した結果、アセトンの転化率は1
00%、ビスフェノールAの選択率は95%であった。
上記した触媒再生法により触媒活性は完全に回復したこ
とが示された。
【0013】比較例1 実施例1においてフェノールによる触媒再生の処理温度
を100℃にした。反応再開後20時間後に得られた反
応液を分析した結果、アセトンの転化率は85%であ
り、触媒活性を完全に回復させることはできなかった。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、ビスフェノールA製造
用触媒を充填した反応器に120〜250℃で原料の一
つであるフェノールのみを通液することにより、活性劣
化した有機高分子シロキサン触媒を容易に再生すること
ができる。したがって、触媒交換に見られるような多く
の手間は必要とされず、経済的に触媒再生を行うことが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高 井 敏 浩 山口県玖珂郡和木町和木六丁目1番2号 三井化学株式会社内 Fターム(参考) 4G069 AA10 BE32A CB21 CB25 GA10 4H006 AC21 AC25 BA53 BA84 FC52 FE13 4H039 CA19 CA41 CD10 CD30 CF30

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スルホン酸基含有炭化水素基とメルカプ
    ト基含有炭化水素基を共に有する有機高分子シロキサン
    触媒の存在下、アセトンとフェノールとの脱水縮合によ
    りビスフェノールAを製造するに際し、活性劣化した有
    機高分子シロキサン触媒を120℃〜250℃でフェノ
    ールで洗浄することを特徴とするビスフェノールA製造
    用触媒の再生方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002255879A (ja) * 2001-02-28 2002-09-11 Idemitsu Petrochem Co Ltd ビスフェノールaの製造方法
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