Способ получения бисфенола-а

Способ получения бисфенола-а

Реферат

 

Для получения высокочистого и сверхчистого бисфенола-А 4 - 12 моль фенола реагируют с 1 моль ацетона в многосекционной со взвешенным слоем катализатора реакторной колонне, включающей ряд перфорированных тарелок и переточных (сливных) трубок, причем и те, и другие имеют экраны, на которых расположены частицы ионообменной смолы в кислотной форме. Весь фенол загружается до самой верхней тарелки, а весь требуемый ацетон вводится в колонну через несколько вводов вдоль стенки колонны. Инертный газ, поднимающийся через тарелки и каталитические частицы на них, перемешивают реакционную маску (жидкость) и частицы катализатора с образованием суспензии и при этом также отгоняет воду, образующуюся в процессе реакции фенола и ацетона. Затем реакционная смесь поступает в кристаллизатор, где охлаждается с образованием кристаллов аддукта бисфенола-А с фенолом и маточного раствора. Кристаллы аддукта отделяются от маточного раствора, и фенол удаляется из кристаллов аддукта. В результате отгонки воды из реакционной смеси получают бисфенол-А высокого качества, исключая стадию его концентрирования перед кристаллизацией. 2 с. и 23 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение касается способа получения бисфенола-A высокой чистоты или поликарбонатного сорта и сверхчистого бисфенола-А. В частности, настоящее изобретение касается упрощенного способа получения высокочистого и сверхчистого 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропана (бисфенол-A, в дальнейшем иногда обозначается как "4,4-ВРА" или "п,п-ВРА" или просто идентифицируется как "ВРА") с высокой конверсией исходных продуктов (фенол и ацетон) и с высокой селективностью по бисфенолу-A реакцией конденсации фенола и ацетона в присутствии катализатора, модифицированной ионообменной смолы, при использовании нового многосекционного со взвешенным слоем реакционного отгонного аппарата с последующей разгрузкой реактора без проведения промежуточного концентрирования конденсата или жидкой реакционной смеси конденсации, затем при использовании новой методики разрушения мелких кристаллов на стадии кристаллизации и новой методики дефенолизации в системе пар - твердое вещество на стадии удаления фенола. В дополнительном аспекте настоящего изобретения дается новое устройство многосекционного со взвешенным слоем реакционного отгонного аппарата (стриппинг-реактор), вытекающий поток из которого направляется прямо на стадию кристаллизации без проведения промежуточного концентрирования полученной реакционной смеси конденсации, так как поток содержит концентрацию бисфенола-А, уже достаточную для образования немедленно при охлаждении кристаллов аддукта бисфенола-А и фенола с молярным соотношением 1 : 1.

Бисфенол-A является исходным или промежуточным продуктом для коммерческого производства различных полимеров, включая полиарилаты, полиамиды, полиэфироимиды, полисульфоны и поликарбонаты, эпоксидные смолы и модифицированные фенолоформальдегидные смолы. Бесцветный и высокочистый бисфенол-A используется для получения высококачественных поликарбонатов.

Поликарбонаты в свою очередь являются важными пластмассами. Они обладают превосходной устойчивостью к высоким температурам, высокой ударной прочностью и хорошей изоляционной прочностью. Эти полимеры имеют большое и очень важное значение в различных отраслях промышленности, таких как химическая, технические, электротехническая и электронная. За последнее время лазерные диски хранения информации нашли широкое промышленное применение, например, в компьютерной промышленности и в производстве видео- и аудио-техники, так как оптическая методика хранения информации имеет ряд огромных преимуществ. Сырьем для производства оптического субстрата хранения информации может быть поликарбонат, который получают из почти бесцветного и сверхчистого бисфенола-A (содержание бисфенола-A выше 99.99 мас.%). Сверхчистый бисфенол-A имеет не только очень высокую степень чистоты, но и должен также удовлетворять крайне строгим стандартам относительно цвета, проницаемости и содержания золы и железа или другим подобным. Это повышает высокие требования к синтезу и очистке бисфенола-A в сравнении с получением обычного поликарбонатной чистоты бисфенола-A.

Бисфенол-A получают реакцией конденсации фенола и ацетона при использовании избытка фенола в присутствии кислотного катализатора, и необязательно промотора.

Реакционная смесь продукта содержит, кроме бисфенола-A, непрореагировавшие фенол и ацетон, образующуюся в реакции воду и побочные продукты.

Побочные продукты, образующиеся при реакции конденсации фенола и ацетона, включают преимущественно 2-(2-гидроксифенил)-2-(4-гидроксифенил)пропан (в дальнейшем иногда также идентифицируется просто как "2,4-ВРА" или "о,п-ВРА") и соединение Дианина. Дополнительно в реакционной смеси присутствуют небольшие количества 2,4-бис-[2-(4-гидроксифенил)изопропил] фенола (далее также иногда обозначается как "трифенол"), полифенола и некоторого нежелательного красящего вещества. Присутствие таких побочных продуктов и примесей в продукте бисфенол-A приводит в результате к снижению качества или рабочих характеристик, например, смол, которые получают затем при использовании бисфенола-A.

Вообще способ получения бисфенола-A включает две отдельные стадии, а именно синтез бисфенола-A реакцией конденсации фенола и ацетона и последующую очистку результирующей смеси, содержащей бисфенол-A.

Методы, обычно используемые для синтеза бисфенола-A, включают преимущественно "метод с использованием в качестве катализатора соляной кислоты" и "метод с использованием в качестве катализатора ионообменной смолы".

В методе с использованием в качестве катализатора соляной кислоты соляная кислота в качестве катализатора является высоко активной и используется в небольшом количестве. Скорость реакции, катализируемой соляной кислотой, и степень превращения исходных материалов, в частности ацетона, высокие. Однако метод с использованием в качестве катализатора соляной кислоты страдает такими недостатками, как, например, сильное коррозионное действие кислотного реакционного раствора на оборудование, использующееся при проведении реакции конденсации фенола и ацетона. Поэтому этот процесс требует, чтобы оборудование для проведения реакции конденсации и последующих обработок выполнялось из особых типов материалов. Дополнительно присутствию кислотного вещества при отгонке приписывают низкую селективность реакции по требуемому продукту и разложение полученного бисфенола-A. Кроме того, требуется усложненная установка очистки для восстановления соляной кислоты для последующей реакции и для очистки полученного продукта реакции.

Кроме того, требуемый продукт ВРА чувствителен к загрязнению. Очень важно, чтобы все оборудование, находящееся в контакте с кислотным веществом, было бы сделано из специальных коррозионно-устойчивых материалов.

В некоторых случаях для улучшения в некоторых аспектах метода с использованием в качестве катализатора соляной кислоты используют в качестве сокатализатора или промотора серную кислоту, соединение серы или другие вещества, но это не преодолевает вообще недостатки метода получения бисфенола-A при использовании кислоты в качестве катализатора.

Метод с использованием в качестве катализатора ионообменной смолы использует некоррозионную реакционную систему. Поэтому этот метод позволяет использовать различные материалы для производства оборудования для реакции и последующей обработки и сократить в свою очередь в большей степени капитальные затраты на оборудование. Кроме того, так как ионообменная смола, используемая в качестве катализатора, обычно нерастворима в реакционной смеси, она легко выделяется после реакции конденсации и таким образом может быть получен качественный бисфенол-A. В последние годы конверсия исходных материалов и селективность по требуемому бисфенолу-A значительно улучшены, так как технология катализа, которая тесно связана с методом, использующим в качестве катализатора ионообменную смолу, непрерывно совершенствуется. И как результат этот метод все более и более широко используется для синтеза бисфенола-A. Большое количество патентов, заявок и других публикаций описывают метод, использующий в качестве катализатора ионообменную смолу, и, в частности, некоторые стадии, специфические смолы и оборудование, используемые для этого. Например, пат. США NN 3073868, 3153001, 3172916, 3234221, 3873275, 3936507, 4054611, 4156089, 4209646, 4212997, 42150011, 4294994, 4308404, 4346247, 4354046, 4391997, 440555, 4445409, 4471154, 4487430, 4492807, 4590303, 4740634, 4798654, 4847433, 4918245, 4950806, 4954661, 5087767 [также пат. Японии N 64-332, 802 (Kokai)], 5105026 и 5124265, GB 159668, 1183564, 1340869 и 2053019; DE 2733537, EP 0144735A, 0268318A, 0319326A3 [CN 1034361A и также пат. Японии N 62-304941 (Kokai)] 0324080, 0320075, 0330146, 0332877, 0343349 и 0442122A; пат. Японии N 36-23335 (Kokoku), 38-1368 (Kokoku), 40-7186 (Kokoku), 47-43937 (Kokoku), 49-48319 (Kokoku), 50-13334 (Kokai), 54-159378 (Kokai), 55-27108 (Kokai), 56-46831 (Kokai), 57-88137 (Kokai), 60-122004 (Kokai), 61-78741 (Kokai), 62-148441 (Kokai), 62-178532 (Kokai), 63-56335 (Kokai) и 63-60227 (также CN 1002560C); SU 715100 и CN 1034360A, 1035282A, 1036559A, 1048987A, 1059480A и 1069961 касаются более или менее методов, использующих в качестве катализатора ионообменные смолы, или некоторых стадий, так же как и оборудования, и катализатора-смолы, используемых при этом.

Большинство способов, предложенных для получения высокочистого бисфенола-A, включают удаление примесей или побочных продуктов, которые образуются при реакции конденсации.

Для того чтобы синтезировать бисфенол-A по методу, использующему в качестве катализатора ионообменную смолу, обычно применяют следующий способ очистки: удаление с помощью дробной перегонки в вакууме воды, непрореагировавших ацетона и фенола из жидкой реакционной смеси конденсации, затем охлаждение оставшейся жидкой смеси до выпадения бисфенола-A в виде кристаллического аддукта бисфенола-A с фенолом с последующим отделением результирующих кристаллов аддукта из смеси, содержащей побочные продукты и примеси, и, наконец, удаление фенола из кристаллов аддукта для получения высокочистого бисфенола-A. Кроме того, много способов уже предложено для обработки маточной жидкости, из которой выделяются кристаллы аддукта.

Одним из методов отделения фенола от кристаллов аддукта бисфенола-A и фенола является метод перегонки, когда фенол отгоняют в вакууме. Однако с помощью использования метода перегонки невозможно удалить весь фенол, присутствующий в кристаллах аддукта. Поэтому необходимо осуществлять стадию отгонки фракций по следующей методике, описанной в пат. Японии N 47-43, 937 (Kokoku) или 40-7, 186 (Kokoku) или проводить стадию перекристаллизации с горячей водой, как описано в пат. Японии N 57-88 137 (Kokai).

Более конкретно пат. США N 3049569 Francis N. ApeI et al. описывает способ получения сверхчистого бисфенола-A, включающий стадии непрерывного контактирования смеси ацетона и избытка фенола с в основном нерастворимой катионообменной смолой, катализатором, выделение эффлюента из реакционной зоны в два потока, выделение побочных продуктов реакции и бисфенола-A из первого потока, дегидратирование второго потока и рецикл побочных продуктов, ацетона и фенола, которые выделены, в реакционную зону. Согласно ApeI наиболее желательна конверсия примерно 50 мас.%, так как это обеспечивает выход примерно 99% теоретического выхода бисфенола-A. Результирующая реакционная смесь содержит только примерно 15 мас.%.бисфенола-A. Поэтому смесь должна концентрироваться и количество рецикла очень большое. Кроме того, получена чистота порядка примерно 99% (примерно 99,7% получено в примере).

Пат. США N 3873275 Richard C. Bennett описывает вообще аппаратуру кристаллизации и метод, где скорость рециркуляции маточной жидкости и размер частиц кристаллов, удаляемых через цикл разрушения мелких кристаллов, независимо регулируются так, чтобы нежелательные мелкие кристаллы удалялись из суспензии, подвергающейся кристаллизации, и регулируется время присутствия для получения продукта в основном с улучшенной однородностью размера. Однако аппарат Bennett достаточно сложный и работа аппарата затруднена для регулирования или контролирования.

Пат. США N 4209646 Caluire R. Gac et al. описывает способ очистки дифенилолпропана (бисфенил-A) путем приготовления жидкости из от примерно 10% до примерно 50 мас. % дифенилолпропана, фенола и менее примерно 15 мас.% воды при температуре от примерно 70^oC до примерно 100^oC, затем применения вакуума, такого как от примерно 20 до примерно 120 мм Hg, который соответствует давлению паров смеси с одновременным охлаждением дает выпадение почти чистого дифенилолпропана в виде кристаллов. Однако полученный дифенилолпропан все же содержит вплоть до примерно 2 мас.% примесей и окрашивание кристаллов дифенилолпропана соответствует 30АРНА после расплавления.

Пат. США N 4215011 Lawrence A. Smith, Jr. представляет каталитическую систему для использования в перегонной колонке-реакторе, содержащей множество закрытых тканевых полостей, включающих частицы каталитического материала, которые располагаются и поддерживаются в вышеназванном колонном реакторе с помощью проволочной сетки, тесно связанной с вышеназванными закрытыми тканевыми пространствами. Это сложное устройство каталитических частиц особенно пригодно для использования для выделения изоолефинов из потоков, содержащих смеси по крайней мере одного изоолефина и соответствующего нормального олефина. Этот патент особенно полезен при выделении изобутена из потока, содержащего нормальные бутены. Неизвестно использование патента для получения бисфенола-A.

Пат. США N 4294994 Ming K. Li описывает метод удаления фенола из аддукта бисфенола-A и фенола, подвергая аддукт при температуре от примерно 50^o до примерно 150^oC высушиванию распылением в условиях, таких как при температуре от примерно 150 до примерно 250^oC, с небольшим количеством жидкого носителя, имеющего температуру кипения ниже температуры кипения фенола, извлекая бисфенол-A из освобожденного фенола. Чистота полученного бисфенола-A, как показано в примере 2, приведенном Li, составляет вплоть до примерно 99 мас.%, хотя очевидны недостатки: аддукт бисфенола-A и фенола выдерживает высокие температуры вплоть до примерно 250^o, после чего разлагается или обычно имеют место нежелательные реакции.

Пат. СССР N 4308404 Arien Kwantes et al. предлагает улучшенный непрерывный процесс получения бисфенолов, таких как бисфенол-A, из фенола и ацетона в присутствии катализатора, кислотной ионообменной смолы, в реакционной зоне, которая состоит из серии реакторов, где часть эффлюента из по крайней мере одного реактора, за исключением последнего реактора, рециркулирует в предшествующий реактор, предпочтительно в первый реактор, и соотношение рециркулированного потока к потоку, питающему следующий реактор (коэффициент рециркуляции), находится в интервале от примерно 0.1:1 до примерно 10:1. Кроме того, способ Kwantes несомненно приводит к значительному сокращению скорости реакции, когда реакция конденсации происходит.

Пат. США N 4351966 John W. Flock касается способа извлечения фенола из смолистого остатка, полученного при производстве бисфенола-A. Согласно Flock бисфенольная смола обрабатывается при температуре от примерно 200^oC до примерно 500^oC и при атмосферном давлении для извлечения всех уловленных (захваченных) фенолов и фенолов, выделенных из множества фенольных соединений. Flock использует в качестве катализатора так называемые молекулярные сита, которые представляют собой кристаллический гидратированный двуоксид кремния - оксид алюминия катализатор.

Пат. США N 4354046 Glem R. Ladewig et al. касается способа повышения чистоты и выхода бисфенола-A, включающего подачу сырого бисфенола-A, содержащего любой непрореагировавший фенол и ацетон, так же как и воду, образующуюся при реакции конденсации, из реактора конденсации в кристаллизатор, добавление органического растворителя, такого как толуол, и воды, нагревание результирующей смеси с образованием одной жидкой фазы, охлаждение жидкой фазы до получения кристаллов бисфенола-A, отделение растворителя и воды из результирующей маточной жидкости, смешение фенола с маточной жидкостью, контактирование смеси с катализатором, катионнобменной смолой или соляной кислотой, до превращения примесей в бисфенол-A, удаление фенола из смеси, и рецикл остатка и отделенного фенола в кристаллизатор и реактор конденсации соответственно. Можно очевидно увидеть, что выход продукта п,п-бисфенола и конверсия общих примесей составляет соответственно примерно 95%.

Пат. США N 4391997 Ashok K. Mendiratta описывает способ получения бисфенола-A, включающий реакцию фенола и ацетона в присутствии катионообменной смолы в качестве катализатора в системе реактора непрерывного действия, в которой температура реакции увеличивается вдоль длины реактора, или альтернативно реакция происходит в серии реакторов, работающих при постепенно повышающихся температурах до получения реакционной смеси конденсации из бисфенола-A, фенола, ацетона, воды и побочных продуктов реакции конденсации фенол/ацетон, которые затем могут обрабатываться любым обычным способом с образованием бисфенол-A продукта, имеющего ограниченное количество окрашивающих веществ и побочных продуктов реакции конденсации или примесей. Согласно работе Mendiratta сделана попытка снизить количество побочных продуктов или примесей и потерь веществ, тем самым улучшая употребление веществ и качества ВРА в используемой системе. Однако конверсия и селективность реакции ацетона также заметно ограничены. Действительно, при молярном соотношении фенола к ацетону примерно 10.7:1 и температуре примерно 90^oC конверсия ацетона остается постоянной при примерно 69%. При установившихся условиях работы п,п-бисфенол-A образуется с выходом примерно 94+%, и п,п-ВРА плюс о, п-ВРА образуются в комбинации с выходами от примерно 98+ до примерно 99+% (по п, п-ВРА, о, п-ВРА и другим незначительным побочным продуктам). Селективность п, п-ВРА достигает вероятно величины примерно 96% (по п,п-ВРА, о, п-ВРА и другим незначительным побочным продуктам).

Пат. США N 4400555 Ashok K. Mendiratta предлагает улучшенную систему реактора для синтеза бисфенола-A при использовании техники многократного введения ацетона в процесс получения бисфенола-A, катализируемого катионобменной смолой. Ashok K. Mendiratta имеет в виду получение высокого употребление материалов и улучшение цвета или оттенка продукта бисфенола-A, также как и снижение капитальных затрат на оборудование, включая извлечение и рецикл избытка фенола для того же общего соотношения фенола к ацетону, как при загрузке реактора. При работе 25-75% загружаемого ацетона вводится в первый реактор или в начало реактора, и остаток ацетона вводится в последующие реакторы или вдоль длины реактора, а весь фенол загружается в первый реактор или в начало реактора. Полагают, что эта методика позволяет сохранять относительно высокую концентрацию фенола в течение почти всей реакции конденсации, в то время как общее молярное отношение фенола к ацетону уменьшается до как можно более низкого значения. Согласно Mendiratta конверсия и селективность по п, п-ВРА реакции ацетона значительно ограничены [выход п, п-ВРА составляет примерно 94+% и выход п,п-ВРА и о,п-ВРА в комбинации составляет только от примерно 98+ до примерно 99+% (по п,п-ВРА, о,п-ВРА и другим незначительным побочным продуктам)] посредством системы многократного введения ацетона.

Пат. США N 4471154 Frederick C. Framklin предлагает реактор для перегонки с каскадным псевдоожиженным слоем, включающий реакционный сосуд, содержащий ряд тарелок, вертикально расположенных относительно друг друга и соединенных посредством соответствующих переточных трубок для проведения реакционной жидкости, спускающейся вниз от тарелки к тарелке, по крайней мере некоторые из вышеназванных тарелок дополнительно содержат количество частиц катализатора, которые удерживаются внутри содержащегося объема экраном, связанным с каждой тарелкой и псевдоожижаются действием паров. Когда процесс начинается, поток пара и поток жидкости проходит через соответствующие тарелки, содержащие катализатор, вверх и вниз соответственно. Низко и высоко кипящие вещества удаляются из верхней и нижней частей реактора для перегонки соответственно. С точки зрения методики Frederick C. Franklin очевидно, что этот патент сосредоточен на проведении реакции реагентов A и B с помощью реактора для перегонки с каскадным псевдоожиженным слоем в большей степени, чем на улучшении чистоты и оттенка или окраски продукта бисфенола-A, и в то же время на упрощение способа получения бисфенола-A.

Пат. США N 4492807 Viney P. Aneja предлагает, что к смеси, содержащей неочищенный бисфенол-A и фенол одновременно добавляют вплоть до примерно 15 мас.% воды и вплоть до примерно 15 мас.% органической жидкости. Органическая жидкость не должна реагировать с бисфенолом-A или фенолом, а должна растворять значительную часть примесей или побочных продуктов, образующихся при синтезе бисфенола-A. Предпочтительными органическими жидкостями являются толуол и ацетон. Изобретение Aneja полезно тем, что заявленное повышение степени извлечения бисфенола-A такое, как вплоть до примерно 90%, получено без существенного ущерба для чистоты продукта. Очевидно, степень извлечения и чистота улучшены не настолько, насколько ожидалось.

Пат. США N 4590303 Ashock K. Mendiratta касается метода получения бисфенола-A из фенола и ацетона, по которому от примерно 5% до примерно 70 мас.% ацетона, расходуемого в час, от общего веса ацетона, загружаемого в реактор конденсации в час, предпочтительно от примерно 10 до примерно 40 мас.%, отклоняется и направляется в реактор перегруппировки так, что распределение продукта эффлюента реактора конденсации в основном сохраняется. Сообщается, что в результате отклонения общего ацетона в реактор перегруппировки улучшается конверсия ацетона и повышается продуктивность ВРА. Однако более высокая полная конверсия ацетона составляет примерно 65 мас.%, хотя может быть повышение примерно в 35% в конверсии ацетона.

Пат. США n 4740634 Isabel M. Gonesde Matos et al. описывает специальный аспект способа получения бисфенола-A, в котором к смеси, содержащей бисфенол-A, от примерно 0.5 до примерно 15 мас.% изомерных дифенолов и других примесей, но по существу без фенола, добавляют воду. Результирующую смесь доводят до температуры, достаточной для расплавления присутствующего твердого вещества, затем охлаждают до температуры ниже примерно 90^oC с образованием кристаллов бисфенола-A, которые после этого отделяют, промывают и сушат для получения продукта бисфенола-A. Однако полученный таким образом бисфенол-A имеет начальную абсорбционную способность 0.111 и содержит только менее примерно 99.5 мас.% п,п-ВРА даже, если его дополнительно очищают контактированием с органическим растворителем.

Пат. США N 4798654 Shigeru Iimuro et al. предлагает способ получения бисфенола-A, включающий перегонку промежуточного аддукта бисфенола-A и фенола при температуре в интервале от примерно 160^oC до примерно 200^oC на колонне дефенолизации с извлечением фенола из верхней части перегонной колонны и бисфенола-A из нижней части колонны и с рециклом части жидкости из нижней части колонны к аддукту бисфенола-A и фенола. В этом описании сказано, что засорение перегонной колонны предупреждается и возможна непрерывная работа в течение длительного периода, например одного года. Однако содержание фенола в продукте бисфеноле-A, выходящем из нижней части колонны дефенолизации, все еще составляет вплоть до 2%.

Пат. N 4847433 Gaylord M. Kissinger предлагает способ получения фенолов, содержащих в молекуле два подвижных атома водорода, таких как бисфенол-A. Способ основан на данных, что в потоке, который удаляется из катализатора, присутствуют значительные количества кислотных примесей, полученных из кислотной ионообменной смолы, катализатора. Эти примеси вызывают разложение бисфенола-A. Поэтому Kissinger предлагает для нейтрализации кислоты добавлять эффективное количество карбоната металла группы II или карбоната переходного металла со степенью окисления +2, особенно предпочтителен карбонат бария. В описании Kissinger не найдены данные по чистоте, в частности, бисфенола-A и конверсии ацетона.

Пат. США N 4918245 Shigeru Iimuro et al. описывает способ получения бисфенола-A. Согласно этому патенту (I) один моль ацетона реагирует с 4 - 12 моль фенола в присутствии катализатора, катионообменной смолы типа сульфокислоты, модифицированной соединениями, содержащими меркапто-группу, такими как меркаптоэтиламин, с превращением от примерно 20 до примерно 60% ацетона и (2) реакционная смесь, содержащая непрореагировавший ацетон, успешно реагирует в присутствии соляной кислоты в качестве катализатора. Однако недостатком патента '245 является использование соляной кислоты в качестве катализатора, но даже при этом чистота полученного таким образом продукта п,п-ВРА составляет только примерно 98.3%, как показано только в одном примере этого изобретения.

Пат. США N 4950806 Shigeru Iimuro et al. описывает способ кристаллизации аддукта бисфенола-A с фенолом из фенольного раствора бисфенола-A в присутствии воды. Вышеназванный способ включает стадии: контролирования концентрации бисфенола-A в вышеназванном растворе удалением части фенола из вышеназванного раствора или добавлением фенола к вышеназванному раствору в зависимости от измерения плотности раствора для того, чтобы получить точно выверенный раствор, содержащий от 20 до 50 мас.% бисфенола-A, подачи выверенного раствора в кристаллизатор для получения раствора, имеющего температуру от примерно 35^oC до примерно 70^oC, с сохранением внутренних стенок кристаллизатора при температуре, более высокой, чем температура раствора, обеспечивая разницу температур менее 5^oC. Этот патент также имеет недостатки: в качестве катализатора используется соляная кислота и реакционная смесь, выходящая из реактора, должна концентрироваться.

Пат. США 4954661 Shigeru Iimuro et al. описывает способ получения высокочистого или высококачественного бисфенола-A с помощью извлечения с высоким выходом бисфенола-A из маточной жидкости, из которой отделяют аддукт бисфенола-A с фенолом и удаляют окрашивающие вещества и другие примеси. Согласно первому аспекту изобретения Iimuro часть побочных продуктов, которые не выделяются как бисфенол-A, удаляются из реакционной системы, предупреждая их рецикл в любой процесс или доводя рецикл в каждом процессе до минимума, и поэтому бисфенол-A не может загрязняться такими побочными продуктами вследствие их накопления. Кроме того, поскольку удаляемые части побочных продуктов, которые могут выделяться для получения бисфенола-A, могут возвращаться в основной реакционный процесс, возможно повысить продуктивность каждого процесса до максимального уровня. Этот патент предлагает только общий процесс, который включает операции, такие как концентрирование, кристаллизация и расщепление и т.д., которые следуют за реакцией конденсации фенола и ацетона.

Пат. США N 5087767 Kenichi Okamoto et al. предлагает метод получения 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропана, включающий реакцию ацетона и фенола в присутствии кислотной ионообменной смолы в качестве катализатора, причем реакция ацетона и фенола выполняется при удалении части воды, образующейся в процессе реакции из смешанного раствора, содержащего ацетон и фенол, методом диффузионного испарения через проницаемую перегородку с селективно пропускающей воду мембраной, такой как пористое стекло, двуокись кремния, оксид алюминия и керамические мембраны. Согласно методу, описанному в этом патенте, образующаяся в реакции вода быстро удаляется одновременно с реакцией или попеременно с ней с помощью диффузионного испарения и поэтому каталитическая активность ионообменной смолы не ухудшается совсем. Кроме того, не требуются сложные операции, связанные с дегидратацией. Таким образом, кислотный ионообменный катализатор может непрерывно использоваться в течение длительного периода без какой-либо обработки для его регенерации. Кроме того, согласно методу этого патента бисфенол-A может быть экономично получен из ацетона и фенола с высокой степенью конверсии и с хорошим выходом. Однако, как показано в иллюстрирующих примерах, способность удаления воды небольшая, так что после примерно 8 ч реакции конденсации в реакторе с перемешиванием периодического действия конверсия ацетона или выход п,п-бисфенола-A доходит до примерно 75% для неорганических-органических сложных мембран, примерно 80% для органических мембран и примерно 90% для неорганических мембран.

Пат. США N 5105026 Joseph B. Powell касается улучшения чистоты бисфенола с помощью изомеризации побочных продуктов бисфенола, причем изомеры бисфенола изомеризуются до требуемого бисфенола. В процессе изомеризации мельчайшие частицы кислотной смолы извлекаются из катализатора изомеризации, кислотной ионообменной смолы, в реакционный эффлюент. Эти частицы смолы могут эффективно и без загрязнения отфильтровываться через слой твердых частиц, таких как оксид алюминия или уголь. Удаление частиц смолы улучшает качество и выход продукта с помощью удаления частиц смолы и сокращения разрушения бисфенола, катализируемое кислотой, в процессе очистки и на конечных стадиях.

Пат. США N 5133942 Edward M. Jones предлагает установку для одновременно проводимых химических реакций в перегонном колонном реакторе с выделением дробной перегонкой реагентов и продуктов реакции при удалении катализатора реакции из перегонного колонного реактора с заменой использованного катализатора свежим и/или регенерированным катализатором. Перегонная колонна содержит ряд пригодных тарелок для контакта жидкость-пар. Каждая из вышеназванных тарелок имеет переточную трубку и слив, связанный с ней, причем переточная трубка связывает каждую названную тарелку с тарелкой, расположенной ниже каждой названной тарелки. Частицы твердого катализатора наносят на по крайней мере часть названных тарелок и удерживают с помощью проволочной сетки или решетки или фильтрующей среды и погружают примерно на глубину жидкости на названных тарелках. Пары, поднимающиеся через жидкость на тарелках, стремятся удержать частицы катализатора в виде суспензии в жидкости. Очевидно, что ряд химических реакций может не происходить, так как температура реакции реагентов и температура перегонки компонентов или продукта, разделяемых дробной перегонкой, не совместимы одна с другой или так как между ними существует большая разница.

Пат. EP 0319326A3 Shigeru Iimuro et al. предлагает способ получения 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропана (также бисфенола-A) высокой чистоты. Действительно, Shigeru Iimuro et al. просто предлагает стадию предварительной обработки перед разложением аддукта бисфенола-A с фенолом, в частности, продукт, полученный реакцией конденсации ацетона и фенола с последующей обработкой, такой как, например, перегонка или концентрирование и кристаллизация результирующей реакционной смеси, подвергают операции дефенолизации. Согласно изобретению Iimuro аддукт промывают фенолом, который сам получен как побочный продукт при разложении аддукта бисфенола-A и фенола с получением продукта бисфенола-A. В описании Iimuro сообщается, что оттенок бисфенола-A, полученного разложением промытого аддукта, составляет примерно 10 АРНА и чистота продукта бисфенола-A удовлетворительная в качестве материала для использования при производстве поликарбонатов для оптического хранения информации. Однако чистота бисфенола-A в описании Iimuro особенно не рассматривается.

Пат. JP N 61-78741 Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. описывает способ получения 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропана (ВРА), где смешанный раствор реакционной смеси, содержащий фенол и ацетон, контактирует с ионообменной смолой и дегидратирующим агентом одновременно или попеременно. Приведенные примеры в результате сообщают, что после проведения 8-часовой реакции конденсации этим способом, конверсия составляет по крайней мере примерно 95% и чистота полученного бисфенола-A не превышает примерно 97.5%.

Заявка CN 1069961A описывает получение и очистку кристаллов аддукта бисфенола-A и фенола, кристаллизацией и способ получения высококачественного бисфенола-A. Согласно этой заявке реакционную смесь после реакции конденсации ацетона и избытка фенола пропускают через ряд стадий кристаллизации и аддукт бисфенола-A и фенола, который тем временем кристаллизируется и выделяется в соответствующих стадиях кристаллизации, тесно контактирует с фенольным продуктом, который вполне уже очищен согласно специальному способу промывки и очистки кристаллов аддукта. Затем фенол удаляют из кристаллов аддукта, например, испарением, экстракцией и отгонкой с паром. В описании этой заявки доказывается, что может быть получен бисфенол-A с высокой чистотой, хорошим оттенком (менее 15 АРНА), хорошей стабильностью при хранении и устойчивостью к окрашиванию при расплавлении. Очевидно, что режим операции кристаллизации уже образованных кристаллов аддукта бисфенола-A и фенола лучше, чем при увеличении чистоты полученного бисфенола-A посредством улучшения различных стадий с упрощенным реактором и последующим способом обработки.

Хотя бисфенол-A, полученный после очистки методом, катализируемым ионообменной смолой, может удовлетворять требованиям к качеству бисфенола-A, пригодного для производства обычных поликарбонатов, до этого неизвестен сверхчистый бисфенол-A со степенью чистоты такой, как, например, более примерно 99.95% или равной примерно 99.99%, необходимой для использования при производстве, например, оптических материалов для хранения информации, Так как способы синтеза высокочистого бисфенола-A по методу с использованием в качестве катализатора ионообменной смолы, до сих пор предлагаемые в литературе, такой как вышеприведенные патенты и заявки, используют высокие молярные соотношения фенола к ацетону, которые обычно выше примерно 8:1, и в то же самое время имеют некоторые ограничения по температуре реакции и времени присутствия и т.д., то концентрация бисфенола-A в результирующей жидкой реакционной смеси реакции конденсации очень низкая, обычно ниже примерно 15%. Поэтому жидкая реакционная смесь должна концентрироваться перед проведением охлаждения для осаждения аддукта бисфенола-A и фенола в виде кристаллов. До этого не было предложений не включать стадию концентрирования, хотя прямая кристаллизация сильно разбавленного раствора реакции конденсации несомненно дает в результате очень низкий выход бисфенола-A и полностью неприемлемый цвет или оттенок более 15 АРНА, тем самым значительно снижая чистоту таким образом полученного бисфенола-A. Проведение концентрирования реакционной смеси означает, что поток продукта подвергается сильному термическому действию еще раз, тем самым приводя возможно к разложению или вторичным реакциям нужного продукта реакции с образованием окрашенного вещества, так как жидкая реакционная смесь конденсации из реактора содержит слабо кислотные примеси.

Кроме того, методы, использующие в качестве катализатора ионообменные смолы и описанные, например, в вышеприведенных патентах и заявках, все же имеют недостатки: скорость реакции конденсации низкая и время присутствия исходных веществ в реакторе - длительное, последующая обработка сложная и сильно загруженная вследствие высокого соотношения фенола к ацетону и большого количества рецикла непрореагировавшего фенола. В некоторых случаях используемая система реакторов сложна в сборке или разборке. В случае применения мягких резервуаров, описанных в пат. США N 4487430, некоторые жидкости могут протекать через пространства между резервуарами.

Поэтому всегда требуется дальнейшее улучшение обычных способов или некоторых их стадий в различных аспектах или, кроме того, разработка новых способов получения бисфенола-A высокого и сверхвысокого качества (чистота и окрашивание и т.д.), хорошо отвечающего требованиям промышленного применения, хотя уже имеется большое количество способов получения бисфенола-A (ВРА), которые показывают отдельно некоторые преимущества над их соответствующими предшествующими способами и которые описаны в ряде приведенных ранее патентов и других публикаций.

Описание изобретения Найдено, что бисфенол-A может быть просто и более экономично получен способом, который включает использование специально сконструированного многосекционного реакционного отгоночного аппарата (стриппинг-реактор) с взвешенным сло