BRPI0415552B1 - Processo para a produção de bisfenol a - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de invenção para "PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE BISFENOL A".

Campo Técnico A presente invenção refere-se a um processo para preparação de bisfenol A. Particularmente, ele refere-se a um processo de produção de bisfenol A que possibilita inibir a deterioração do catalisador da resina troca- dora de cátion, usado na etapa de reação para prolongar a vida do catalisa- dor, reduzindo os álcoois mais baixos tais como metanol contidos como im- purezas em acetona que é usada como uma das matérias- primas.

Antecedentes da Técnica Bisfenol A é produzido usualmente por reação de um fenol e a- cetona na presença de um catalisador ácido tal como uma resina trocadora de cátion. A mistura de reação obtida contém, além do bisfenol A objetivado, o fenol não-reagido, acetona não-reagida, água gerada por reação e outros subprodutos, tais como materiais de tingimento. Usualmente, um método de destilação é usado para separar o bisfenol A objetivado da mistura de rea- ção. De acordo com este método, a destilação é realizada em uma coluna de destilação a uma temperatura mais baixa do que a do ponto de ebulição do fenol, recuperando as matérias-primas de baixo ponto de ebulição tais como a acetona não-reagida, água gerada por reação e parte do fenol não reagido do topo da coluna. A solução míxta encontrada do fundo da coluna é resfriada para cristalizar bisfenol A como um aduto cristalino com o fenol, depois este aduto cristalino é separado do licor mãe contendo os subprodu- tos da reação, e o fenol é removido do aduto de cristal para recuperar bisfe- nol A.

Acetona não reagida é incluída nas matérias-primas de baixo ponto de ebulição obtidos no topo da coluna. Usualmente, esta acetona é separada e recuperada por meio de um tratamento tal como destilação usan- do uma coluna de separação de acetona, e é retornada à etapa de reação juntamente com uma acetona recentemente fornecida (que pode ser referida aqui como uma acetona fresca).

Uma pequena quantidade de metanol está contida como uma impureza na acetona fresca. Já que este metanol não afeta a reação de pro- dução de bisfenol A, ele é acumulado na acetona separada e recuperada não reagida (que pode ser referida aqui como acetona recuperada). Quando esta acetona recuperada é refornecida à etapa de reação com acetona fres- ca, a concentração de metanol na mistura de reação se eleva.

Resinas trocadoras de cátion fortemente ácidas são geralmente usadas como o catalisador ácido, para a reação acima, mas estas resinas trocadoras de cátion fortemente ácidas têm o problema de que elas são submetidas à deterioração por ação de metanol contido como uma impureza na acetona fornecida à etapa de reação, resultando na sua vida útil abrevia- da como um catalisador, Como uma solução para este problema, foi proposto um método no qual a concentração de metanol na acetona fornecida na etapa de reação é monitorada, e quando a concentração de metanol se eleva acima de um certo nível prescrito, a acetona rica em metanol é propriamente desprendida da coluna de separação de acetona, de sua porção média, e o fornecimento de acetona fresca é correspondentemente aumentado para ajustar a con- centração de metanol no fornecimento de acetona, à etapa de reação, para manter abaixo de 10.000 ppm em peso (ver, por exemplo, o pedido de pa- tente japonês aberto à inspeção pública (KOKAI) n- 6-92889).

Entretanto, quando a concentração de metanol na acetona fres- ca é alta, a concentração de metanol não pode ser reduzida como desejado por ajuste da quantidade de acetona recuperada, permitindo assim facilmen- te a deterioração da resina trocadora de cátion fortemente ácida usada como catalisador. Tal deterioração do catalisador por metanol é séria, particular- mente quando uma resina trocadora de íons ácida, parcialmente neutraliza- da com um composto de amina contendo enxofre é empregada como catali- sador. Também dificilmente é possível evitar a deterioração do catalisador de resina trocadora de cátion fortemente ácida meramente pelo controle da concentração de metanol na acetona fornecida à etapa de reação para per- manecer em um tal nível como abaixo de 10 000 ppm em peso"; é necessá- rio controlar a concentração de metanol na alimentação de acetona mais estritamente a um nível mais baixo.

Também são conhecidos métodos para o controle da concentra- ção do metanol nas matérias-primas fornecidas na etapa de reação (ver, por exemplo, a tradução do japonês do pedido de patente internacional PCT (KOHIO) n-2001-503377). Nesses métodos, entretanto, não é dada atenção à reutilização da acetona não reagida incluída nas matérias-primas de baixo ponto de ebulição.

Descrição da Invenção Problema a ser Solucionado pela Invenção A presente invenção, tendo em vista as circunstâncias acima, teve êxito e seu objetivo é o de fornecer um processo para a produção de bisfenol A que permite uma produção de longo-prazo, estabilizada, de bisfe- nol A inibindo a deterioração do catalisador da resina trocadora de cátion empregada na reação.

Meios de Solucionar o Problema Como um resultado do presente estudo sério da invenção para solucionar este problema, verificou-se que o problema acima pode ser solu- cionado reduzindo-se a concentração do metanol contido como uma impure- za na acetona fornecida à etapa de reação abaixo de um certo nível especi- ficado, e completando a presente invenção com base nas verificações acima.

No primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um pro- cesso para produção de bisfenol A por reação das matérias-primas acetona e fenol na presença de um catalisador, sendo que a baixa concentração de álcool na quantidade total de acetona fornecida à etapa de reação é ajustada para ser não mais do que 100 ppm em peso, quando do fornecimento à eta- pa de reação das matérias-primas em bruto e da acetona recuperada da e- tapa de produção.

No segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um pro- cesso para produção de bisfenol A reagindo as matérias-primas acetona e fenol na presença de um catalisador, sendo que a baixa concentração de álcool na solução de reação descarreagada da etapa de reação é ajustada para ter não mais do que de 30 ppm em peso, quando no fornecimento à etapa de reação das referidas matérias-primas e aquelas recuperadas da etapa de reação.

No terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um pro- cesso para a produção de bisfenol A, por reação das matérias-primas aceto- na e fenol na presença de um catalisador, sendo que pelo menos a acetona recuperada da etapa de reação, no fornecimento total de acetona para a e- tapa de reação, é refinada antes do fornecimento à etapa de reação para remover os álcoois mais baixos contidos como impurezas, quando do forne- cimento à etapa de reação das referidas matérias-primas e da acetona recu- perada da etapa de reação.

Efeito da Invenção De acordo com o processo de produção de bisfenol A da presen- te invenção, é possível inibir a deterioração do catalisador da resina trocado- ra de íons usada na reação, já que a concentração de metanol contido como uma impureza na acetona fornecida à etapa de reação é reduzida. O efeito inibidor da deterioração é particularmente ressaltado quando uma resina tro- cadora de íons ácida, parcialmente modificada com um composto de amina contendo enxofre, é usada como catalisador. Também é permitida a produ- ção estabilizada de bisfenol A com uma determinada qualidade quando as quantidades de acetona e fenol presentes na etapa de reação e suas pro- porções são estabilizadas.

Breve Descrição do Desenho A FIG. 1 é um fluxograma que mostra o processo de produção de bisfenol A da presente invenção quando o método (i) foi usado para a etapa de separação.

Melhor Modo para Realizara Invenção É dada abaixo uma descrição detalhada da presente invenção.

No processo de produção de bisfenol A, nos aspectos primeiro até terceiro da presente invenção, as matérias- primas acetona e fenol são reagidas na presença de um catalisador para produzir bisfenol A. O processo de produ- ção da presente invenção usualmente compreende, além da referida etapa de reação, uma etapa de separação na qual a mistura de reação obtida na etapa de reação é separada em um componente contendo bisfenol A e um componente de baixo ponto de ebulição contendo acetona não-reagida, uma etapa de circulação de acetona para separar e recuperar acetona não- reagida do componente de baixo ponto de ebulição e reciclá-la para a etapa de reação, uma etapa de cristalização, uma etapa de recuperação de bisfe- nol A, uma etapa de reciclagem do licor mãe.

Primeiro, para facilitar a compreensão da presente invenção, o esboço do processo de produção de bisfenol A é explicado com referência à FIG. 1, mas o processo de produção de acordo com a presente invenção pode ser incorporado de várias maneiras. O fluxograma da FIG. 1 mostra um modo de execução onde o método (i) foi usado na etapa de separação des- crita mais tarde.

Acetona e fenol, que são as matérias-primas, são fornecidos ao reator 2 através da tubulação 1. A mistura de reação do reator 2 é levada à coluna de destilação 4 através da tubulação 3. O componente de baixo ponto de ebulição contendo acetona, água e fenol desprendidos do topo da coluna é remetido a um sistema de separação 20 e separado em acetona, água e fenol por destilação ou outros meios. Acetona é transferida a um dispositivo 1 removedor de metanol como um refinador descrito mais tarde através da tubulação 21 e da tubulação A. Água é descarregada para fora do equipa- mento do sistema de separação 20. Fenol é levado para dentro de um refi- nador 20a do sistema de separação 20 e, depois de refinado, transferido a um tanque de armazenamento de fenol 22.

Os produtos do fundo na coluna de destilação 4 são transferidos a um cristalizador 5, onde um aduto cristalino de bisfenol A e fenol é cristali- zado. Este aduto cristalino é separado do licor mãe por um separador sóli- do/líquido 6, depois é redissolvido em um redissolvedor 7, recristalizado em um recristalizador 8, submetido a uma separação sólido/líquido por uma cen- trífuga ou outro meio, e tratado por um sistema de enxágüe 9. O enxágue do aduto cristalino é conduzido com um fenol purificado fornecido de um tanque 22. O rejeito do enxágüe é levado ao re-dissolvedor 7 através da tubulação 10 (ou fornecido ao separador 6 de sólido/líquido através da tubulação 17 para reutilização como enxagüe). Após o enxágüe, o aduto cristalino é aque- cido e decomposto no bisfenol A e fenol em um decompositor de aduto 11, com bisfenol A sendo então tratado em um refinador 12 para se tornar um produto acabado bisfenol A. Fenol separado no decompositor de aduto 11 e no refinador 12 é transferido para o tanque 22. A porção líquida (licor mãe) separada no separador sólido/lí- quido 6 é passada a um tanque com licor mãe 14 através da tubulação 13.0 licor mãe no tanque de licor mãe 14 é transferido para a tubulação 1 através da tubulação 15, misturado com acetona e alimentado no reator 2. O licor mãe no tanque 14 do licor mãe também é transferido para a tubulação 3 a- través da tubulação 16. O fornecimento do licor mãe da tubulação 15 para a tubulação 1 é controlado, de modo que a proporção de acetona/licor mãe na solução mista de acetona e licor mãe alimentado no reator 2 permaneça dentro de uma faixa especificada. A estabilização da proporção de acetona/licor mãe leva a uma reação estabilizada no reator 2 e à conseqüente estabilização da qualidade e rendimento do produto bisfenol A. O tanque 14 do licor mãe pode funcionar como um tanque tampão para nivelar flutuações da taxa de circulação da tubulação 13.

As etapas no processo de produção da presente invenção são explicadas em detalhes abaixo.

Etapa de reação: Na etapa de reação realizada no reator 2, as matérias-primas fenol e acetona são reagidas com fenol em excesso estequíométrico. A proporção molar de fenol/acetona está usualmente na faixa de 3 até 30, de preferência de 5 até 20. A reação é executada a uma tempera- tura de 50 até 100°C sob uma pressão usualmente da pressão normal até 600 kPa.

Como catalisador, usualmente são empregadas resinas trocadoras de cátion fortemente ácidas, tais como o tipo ácido sulfônico, de preferência a- queles parcialmente neutralizados com um composto de amina contendo enxo- fre. Como compostos de amina contendo enxofre, podem ser usados promo- tores comuns empregados para a síntese de bisfenol A tais como, por exem- plo, 2-(4-piridil)etanotiol, 2-mercaptoetilamina, 3-mercaptopropilamina, N,N-di- metil-3-mercaptopropilamina, N,N-di-n-butil-4-mercaptobutilamina, e 2,2-dimetil- tíazolidina. Um tal promotor é empregado em uma quantidade usualmente de 2 até 30% em mol, de preferência até 20% em mol baseado no grupo ácido (grupo sulfônico) no trocador de íon ácido. A reação de condensação de fenol e acetona é conduzida de acordo com um sistema de escoamento de leito fixo, que é um sistema de escoamento contínuo e de pistão, ou um sistema em batelada de leito sus- penso. No caso do sistema de escoamento de leito fixo, a velocidade de es- paço líquida da mistura das matérias-primas brutas fornecidas ao reator é usualmente de 0,2 até 50 h"1. No caso do sistema em batelada de leito sus- penso, a quantidade da resina trocadora de íon fortemene ácida, apesar de variável dependendo da temperatura de reação e pressão, é usualmente de 20 até 100% em peso baseado na mistura das matérias-primas brutas. O tempo de tratamento é usualmente de 0,5 até 5 horas.

Etapa de separação: A mistura de reação obtida na etapa de reação é separada em um componente contendo bisfenol A e um componente de baixo ponto de ebulição contendo acetona não-reagida. Representativamente existem os seguintes três métodos (i) até (iii) de separação. Método (i): Conforme explicado acima com referência ao gráfico de escoa- mento da Fig. 1, a mistura de reação obtida na etapa de reação é destilada na coluna de destilação 4, e o componente de baixo ponto de ebulição con- tendo acetona não reagida é separado do topo da coluna. Um produto de fundo é um líquido contendo bisfenol A. Como coluna de destilação, as co- nhecidas podem ser usadas. Quando a destilação é conduzida sob pressão normal, a operação é executada a uma temperatura abaixo do ponto de ebu- lição do fenol. A destilação sob pressão reduzida (destilação a vácuo) é pre- ferida. A destilação a vácuo é usualmente executada a uma temperatura de 50 até 15013 sob uma pressão de 6,67 até 40 kPa (50 até 300 mmHg). Já que fenol não reagido contido na mistura de reação forma um aduto com bisfenol na seguinte etapa de cristalização, a destilação é de preferência executada sob a condição de que o referido fenol não-reagido será descar- regado por uma quantidade predeterminada do fundo da coluna. Os materi- ais separados do topo da coluna de destilação são acetona não-reagida, água, metanol contido como uma impureza, fenol não-reagido, etc. A concentração de bisfenol A no produto do fundo, após separa- ção das referidas matérias-primas de baixo ponto de ebulição do topo da coluna, é usualmente de 20 até 50% em peso. Quando a concentração de bisfenol A é menor do que 20% em peso, o rendimento de bisfenol A diminui, e quando a concentração de bisfenol A excede 50% em peso, a viscosidade aparente da solução mista concentrada se eleva, tornando difícil transferir a solução. O produto do fundo é transferido à etapa de cristalização para re- cuperar o bisfenol A objetivado. A etapa de cristalização será explicada mais tarde. Método (ii): A mistura de reação obtida na etapa de reação é fornecida dire- tamente ao cristalizador 5 (a tubulação de fornecimento não é mostrada). No cristalizador 5, as matérias-primas de baixo ponto de ebulição incluindo ace- tona não-reagida são evaporados e separados sob pressão reduzida para obter uma pasta fluida do aduto cristalino de bisfenol A e fenol. Se necessá- rio, água e acetona podem ser adicionadas à mistura de reação. Na opera- ção de cristalização, a concentração de bisfenol A é usualmente de 20 até 50% em peso, a concentração de água é usualmente de 1 até 10% em peso, e a concentração de acetona usualmente de 0,5 até 5% em peso. O cristalizador 5 é despressurizado para causar a evaporação de água, acetona e uma pequena quantidade de fenol. Também, o material de cristalização (mistura de reação) de 70 até 14013 é resfriado até usual mente 35 até 6013, e um aduto cristalino é formado e reduzid o formando uma pasta flui- da. A despressurização a 6,67 até 73,33 kPa (50 até 550 mmHg) é preferida. A pasta fluida obtida é separada em um sólido e líquido por um separador 6 de sólido/líquido compreendendo um filtro ou outros dispositivos. Por outro lado, as matérias-primas de baixo ponto de ebulição, a saber água, acetona, e fenol associados evaporados no cristalizador 5, são enviadas a uma etapa de recirculação de acetona compreendendo o sistema de separação 20 on- de acetona é fracionada e alimentada de volta ao dispositivo removedor de metanol 1a colocado adiante da etapa de reação. Método (iii): Este método compreende uma etapa de cristalização na qual um aduto cristalino de bisfenol A e fenol é formado e fluidizado, uma etapa de separação sólido/líquido na qual a pasta fluida obtida é separada no aduto cristalino do bisfenol A e fenol e uma porção líquida, e uma etapa para sepa- ração das matérias-primas de baixo ponto de ebulição incluindo acetona não-reagida de uma porção líquida obtida na etapa de separação sólido/lí- quido.

Portanto, neste método, a mistura de reação obtida na etapa de reação é fornecida diretamente ao cristalizador 5 (a tubulação de forneci- mento que não é mostrada}, e a cristalização é executada por adição, se necessário, de água e acetona. Na operação de cristalização, a concentra- ção de bisfenol A é colocada usualmente em 20 até 50% em peso, a con- centração de água usualmente em 1 até 10% em peso, e a concentração de acetona usualmente em 0,5 até 5% em peso. O método de cristalização não é especificamente definido, mas é preferido executar a cristalização resfrian- do as matérias-primas de cristalização em um trocador de calor. Também é possível realizar o resfriamento anexando a despressurização por evapora- ção usada no método (ii). Os materiais de cristalização com temperatura de 70 até 140°C são resfriados até usualmente 35 até 60°C, quando então o aduto cristalino é cristalizado e enlameado. A pasta fluida obtida é separada em um sólido e líquido no separador 6 de sólido/líquido. O licor mãe de cristalização proveniente do separador 6 de sóli- do/líquido ou uma mistura do licor mãe e do rejeito de enxague do separador 6 de sólido/líquido, é transferido para a etapa de separação dos materiais de baixo ponto de ebulição. No caso onde a cristalização é realizada por incor- poração da evaporação por despressurização usada no método (ii), os mate- riais de baixo ponto de ebulição evaporados são também transferidos para a etapa de separação dos materiais de baixo ponto de ebulição.

Na etapa de separação dos materiais de baixo ponto de ebuli- ção, usualmente uma coluna de destilação é usada e os materiais de baixo ponto de ebulição incluindo acetona não reagida, água e fenol são separa- dos do topo da coluna por um método tal como destilação a vácuo. A desti- lação a vácuo é executada usualmente a uma temperatura de 60 até 15013 sob uma pressão de 6,67 até 40 kPa (50 até 300 mmHg). Os materiais de baixo ponto de ebulição separados, incluindo acetona, água e fenol não reagidos, são transferidos à etapa de recirculação da acetona, compreendendo o sistema de separação 30 no qual acetona é fracionada e alimentada de volta ao dispositivo de remoção de metanol 1 a colocado à frente da etapa de reação.

No caso no qual um dos métodos de (i) até (iii) acima é empre- gado existe, no componente de baixo ponto de ebulição, os alquilmercapta- nos produzidos com catalisador envenenado por metanol que existem em uma pequena quantidade na mistura de reação. Portanto, é preferível forne- cer meios para remoção e descarga de alquilmercaptanos no fluxo gasoso no componente de baixo ponto de ebulição. O método removedor dos al- quilmercaptanos não é especificamente definido; é possível empregar vários métodos, tais como método de lavagem, método de oxidação (ozonização), método de adsorção, tratamento com organismos, combustão, desodoriza- ção fotocatalítica, desodorização com plasma e borrifo desodorante. No caso onde o alquilmercaptano é sulfeto de dimetila ou semelhante e o método de lavagem é empregado, o alquil mercaptano é oxidado na substância ácida tal como ácido sulfúrico usando hipoclorito de sódio como oxidante, e depois o pH da substância obtida é ajustado com hidróxido de sódio ou semelhante.

No método de adsorção, usualmente carbono ativado é empregado para adsorção. Este método é útil mesmo para o tratamento de substâncias de uma baixa concentração abaixo de alguns ppm, e sua eficiência é aumenta- da se o carbono ativado usado para o tratamento de adsorção do odor é re- generado para reutilização. No método de combustão, é preferível usar um sistema de dessulfurização para o tratamento de gás de rejeito após a com- bustão.

Etapa de circulação de acetona;

Nesta etapa, acetona não reagida é separada e recuperada do componente de baixo ponto de ebulição separado na referida etapa de sepa- ração e circulado de volta à etapa de reação. A separação de acetona não- reagida do componente de baixo ponto de ebulição é conduzida no sistema de separação 20. Usualmente, uma coluna de destilação de múltiplos está- gios é usada como o sistema de separação 20, e água, acetona e fenol são separados. Metanol está contido como uma impureza na acetona separada e recuperada. A acetona separada e recuperada é passada através da tubu- lação 21 e misturada com acetona fresca e a mistura é fornecida à etapa de reação. O fenol separado e recuperado é refinado juntamente com fenol fresco em um refinador 20a, depois armazenado no tanque 22 de armaze- namento de fenol de enxágüe e usado para o enxágue do aduto cristalino descrito mais tarde.

Etapa de cristalização: No caso onde o método (i) é usado na etapa de separação, a etapa de cristalização é realizada com o produto do fundo (porção líquida contendo bisfenol A) deixado após a separação dos materiais com baixo ponto de ebulição. Nesta etapa de cristalização, como no caso dos métodos (ii) e (iii), os materiais são resfriados de 70-140°C a 35-60°C no cristalizador 5, depois o aduto de cristalização é cristalizado e fluidizado, e esta pasta fluida é separada em sólido e líquido no separador 6 de sólido/líquido, Como cristalizador 5 nos métodos (i) - (iii), é empregado usual- mente um tanque de cristalização contendo uma pluralidade de resfriadores externos capazes de comutação de operação. É possível evitar o congela- mento dos resfriadores externos fornecendo uma série de tais resfriadores externos e operando-os em turnos. Já que as características de cristalização no tanque de cristalização mudam de comutador do resfriador externo, a quantidade de licor mãe separada no separador 6 de sólido/líquido flutua correspondentemente. Para evitar a flutuação da quantidade de licor mãe fornecida da tubulação 15 para a tubulação 1, usualmente parte do licor mãe é passada para o lado do fluxo abaixo do reator 2 através da tubulação 16.

No caso do uso do método (ii), enquanto se usa um tanque de cristalização equipado com um resfriador do tipo jaqueta como o cristalizador 5, é preferí- vel usar um tanque fornecido com um raspador para remoção de resíduos depositados na superfície de transferência de calor.

Etapa de recuperação de Bisfenol A: O aduto cristalino recuperado no separador 6 de sólido/líquido após a etapa de separação usando quaisquer dos métodos acima descritos é redissolvido no fenol em um redissolvedor 7, depois recristalizado em um recristalizador 8 com uma pureza aumentada, separado em um sólido e lí- quido pela separação de sólido/líquido e sistema de enxágue 9, enxaguado pelo fenol enxagüado, e depois transferido a um aduto cristalino de decom- posição do sistema 11. A melhor parte da porção líquida separada pelo sistema 9 de separação e enxágue sólido/líquido e os rejeitos do enxágue são emprega- dos como fenol para re-dissolução do aduto cristalino no redissolvedor 7 e como o enxágüe fornecido ao separador 6 sólido/líquido. Parte da porção líquida separada pelo sistema 9 de separação e enxágüe sólido/líquido é circulada para o tanque 14 juntamente com o licor mãe em recirculação.

No dispositivo 11 de decomposição do aduto cristalino, usual- mente o aduto cristalino é aquecido a 100 até 160°C, e assim é dissolvido, e a maior parte do fenol é evaporada da solução de aduto obtida. No refinador 12, usualmente o fenol residual é removido por meios apropriados tais como extração por vapor para obter bisfenol A refinado. Este método é descrito, por exemplo, no pedido de patente japonês aberto à inspeção pública (KO- KAI)nas 2-28126 e 63-132850.

Etapa de circulação do licor mãe: A porção líquida (licor mãe) separada pelo separador 6 de sóli- do/líquido é circulada no lado fluxo acima e o lado fluxo abaixo da etapa de reação através das tubulaçãos 13,15 e 16. A composição do licor mãe obtida do separador 6 de sólido/líqui- do tem usualmente 65 até 85% em peso de fenol, 10 até 20% em peso de bisfenol A, e 55 até 15% em peso de subprodutos tais como 2,4,-isômero.

Portanto, o licor mãe contém impurezas tais como 2,4'- isômero em uma alta porcentagem. Para evitar a acumulação de tais impurezas no sistema de circulação, de preferência a quantidade total do licor mãe obtida do separa- dor 6 de sólido/líquido não é circulada, mas parte do licor mãe é extraída e submetida a um tratamento de remoção de impurezas para elevar a pureza, e depois ela é fornecida ao sistema de circulação.

Como um tratamento de remoção das impurezas é usualmente empregado um método no qual parte do licor mãe da tubulação 13 é alimen- tado no dispositivo removedor das impurezas 13a, onde um catalisador de decomposição, tal como hidróxido de sódio, é adicionado ao licor mãe e a mistura é destilada, fenol, bisfenol A e isopropil fenol são recuperados como o produto do topo da coluna, com os produtos recuperados sendo retorna- dos à tubulação 13, Os produtos de fundo são despejados para fora do sis- tema. A proporção do licor mãe separado e alimentado no dispositivo 13a removedor de impurezas da tubulação 13 é usualmente 4 até 15% em peso. Devido a este dispositivo removedor de impurezas 13a, a composição do licor mãe recirculado para o tanque 14 da tubulação 13 é estabilizado para permanecer substancialmente na faixa acima definida.

Uma pequena quantidade do resíduo de resina trocadora de cá- tion derivada da etapa de reação está contida em parte do licor mãe alimen- tado, de modo que é preferível fornecer meios para remoção do resíduo de resina trocadora de cátion, do licor mãe, e depois novamente retornando-o para a tubulação 13. O licor mãe da tubulação 13 é fornecido por meio do tanque 14 e, através das tubulaçãos 15 e 16 para as tubulaçãos 1 até 3, respectivamente. O licor mãe bombeado para fora do tanque 14 é controlado por uma válvula fornecida na tubulação 15 para manter a taxa de escoamento na tubulação 16 constante. A operação da bomba (não mostrada) para fornecimento do licor mãe do tanque 14 para a tubulação 15 é controlada de modo que a propor- ção molar da quantidade de fenol para o total (a + b) da quantidade de ace- tona fresca (a) fornecida à tubulação 1 e a quantidade de acetona recupera- da (b) fornecida através da tubulação 21 (fenol/acetona) se manterá cons- tante na faixa mostrada acima. A seguir, as características do primeiro aspecto da presente in- venção são explicadas. O primeiro aspecto da presente invenção é caracte- rizado pelo fato de que a menor concentração de álcool na quantidade total de acetona fornecido à etapa de reação é ajustada para não ser maior do que 100 ppm em peso, de preferência 20 até 100 ppm, mais preferentemen- te 30 até 80 ppm. "Álcoois mais baixos" referidos aqui designam os álcoois com um número de carbono de 1 até 8, um exemplo típico deles sendo me- tanol. A seguir, os casos envolvendo metanol como álcool mais baixo são explicados. (O mesmo é verdadeiro com a descrição das características do segundo e terceiro aspectos dados mais tarde). A concentração de metanol em acetona fresca é usualmente de 50 até 400 ppm em peso (aqui posteriormente referido simplesmente como ppm), e a concentração de metanol em acetona recuperada é de cerca de 70 até 700 ppm. A proporção da quantidade de acetona recuperada (b) para a quantidade de acetona fresca (a) (b/a) é usualmente de cerca de 0,05 até 0,2. Entretanto, no caso onde nenhum tratamento de remoção de metanol é realizado, a concentração de metanol na mistura de acetona fresca e aceto- na recuperada se eleva à medida que a reação é executada, recuperada usualmente é de 50 até 500 ppm. Entretanto, mesmo quando a concentra- ção de metanol na acetona fresca é menor do que 100 ppm, a concentração de metanol na acetona recuperada se eleva à medida que a reação é execu- tada, fazendo com que a concentração de metanol na acetona misturada exceda 100 ppm. Também, no caso onde a concentração de metanol em acetona fresca está acima de 100 ppm, há uma possibilidade de que a con- centração de metanol na acetona mista exceda 100 ppm desde o início.

Em ambos os casos, metanol em acetona é removido no estágio onde a concentração de metanol excedeu 100 ppm. No caso onde a concen- tração de metanol em acetona fresca está abaixo de 100 ppm, pode ser em- pregado, por exemplo, um método no qual após a remoção de metanol em acetona recuperada, a última é misturada com acetona fresca, ou um méto- do no qual a proporção da quantidade de acetona recuperada (b) para a quantidade de acetona fresca (a) (b/a) é ajustada. Quando a concentração de metanol em acetona fresca excede 100 ppm, o metanol em acetona mis- turada é removido. Em ambos os métodos, tenta-se manter a concentração de metanol abaixo de 100 ppm em toda a acetona fornecida à etapa de rea- ção. A concentração de metanol em acetona pode ser determinada por aná- lise de gás cromatográfico. O método para remoção de metanol em acetona é discutido mais tarde.

Agora, as características do segundo aspecto da presente in- venção são descritas. O segundo aspecto da presente invenção é caracteri- zado pelo fato de que a concentração mais baixa de álcool na solução de reação descarregada da etapa de reação é ajustada para permanecer em não mais do que 30 ppm, de preferência não mais do que 20 ppm, mais pre- ferentemente não mais do que 10 ppm. Em outras paiavras, já que os álco- ois mais baixos não participam da reação, a concentração dos álcoois mais baixos, tais como metanol existindo como impurezas na mistura dos materi- ais incluindo fenol, acetona fresca e acetona recuperada fornecida para a etapa de reação, é mantida como sendo não maior do que 30 ppm.

No caso de uma resina trocadora de íon ácido parcialmente neu- tralizada com um composto de amina contendo enxofre, além da formação de um sulfeto por reação de metanol e grupos mercapto promotores, permi- te-se que a reação prossiga ainda para formar cátions de sulfônio para redu- zir a atividade no local ácido. Neste caso, são gerados os materiais odoran- tes alquilmercaptanos tais como metilmercaptano e sulfeto de dimetila (pro- dutos de eliminação de decomposição do promotor) concomitante com en- venenamento de catalisador. Portanto, no caso de uma resina trocadora de íon ácido parcialmente neutralizada com um composto de amina contendo enxofre, é particularmente importante diminuir a concentração de metanol fornecida ao reator. A concentração de metanol na solução de reação pode ser determinada por análise de gás cromatográfico.

Para redução da concentração de metanol na referida mistura de materiais fornecidos ao reator, pode-se usar, por exemplo, o método descrito abaixo, no qual a concentração de metanol em acetona é reduzida.

Os pontos característicos do terceiro aspecto da presente inven- ção são descritos aqui. O terceiro aspecto da presente invenção é caracteri- zado pelo fato de que a quantidade total de acetona fornecida à etapa de reação, pelo menos a acetona recuperada da etapa de reação, é refinada antes de ser fornecido à etapa de reação, para remover os álcoois mais bai- xos contidos como impurezas naquela acetona. A acetona a partir da qual os álcoois mais baixos tais como metanol devem ser removidos podem tanto ser acetona recuperada ou uma mistura de acetona fresca e acetona recu- perada. No caso onde a concentração de metanol em acetona fresca é baixa, deve-se tentar remover metanol em acetona recuperada. No caso de a con- centração de metanol em acetona fresca ser alta, deve-se remover metanol na mistura de acetona fresca e acetona recuperada. A remoção de metanol em acetona é realizada usando um dis- positivo 1a removedor de metanol de modo que a concentração de metanol que existe como uma impureza em acetona fornecida como um material de reação será reduzida a usualmente abaixo de 100 ppm, de preferência a um nível de 20 até 100 ppm, mais preferentemente 30 até 80 ppm.

Exemplar do método de remoção de metanol usando um dispo- sitivo 1a de remoção de metanol é o método divulgado no pedido de patente japonês aberto à inspeção pública (KOKAI) N- 9-278703. De preferência é empregada uma coluna de destilação, e uma acetona contendo metanol é destilada nesta coluna com a pressão de operação ajustada para ficar usu- almente em não menos do que 200 kPa, de preferência na faixa de 200 até 1.100 kPa, mais preferentemente 300 até 600 kPa (como por exemplo des- crito no pedido de patente japonês (KOKAI) aberto à inspecção pública NQ 9- 278703). Como uma coluna de destilação, é empregada uma coluna empa- cotada, ou uma coluna de pratos com um número de pratos teórico usual- mente não menor do que 20, de preferência 25 até 50. A temperatura do topo da coíuna e a temperatura do fundo da coluna são selecionadas de a- cordo com a pressão de operação do topo da coluna. Em uma modalidade preferida, acetona contendo uma pequena quantidade de metanol é forneci- da à porção média da coluna de destilação e a coluna é operada sob a pres- são especificada acima para fracionar acetona rica em metanol do topo da coluna enquanto obtendo a solução de acetona com concentração de meta- nol marcadamente reduzida, no fundo. Este produto do fundo é fornecido como um material de reação através da tubulação 1.

Exemplos A presente invenção será descrita em maior detalhe com refe- rência aos seus exemplos, mas deveria ser compreendido que a presente invenção não está limitada a esses exemplos, mas pode ser incorporada de outras formas também sem se afastar do âmbito da invenção. Na descrição que se segue, todas as porcentagens (%) estão em peso a menos que de outra forma indicado. A quantidade de bisfenol A e a concentração de meta- nol foram determinadas por análise de gás cromatográfico usando "GC-17A" mfd. por Shimadzu Corp. e um detector FID.

Exemplo 1 Bisfenol A foi produzido em uma planta piloto contendo um pa- drão de escoamento mostrado na FIG. 1. A concentração de metanol em acetona fresca foi de 300 ppm. Uma coluna de destilação contendo um pa- cote ordenado ("MC Pack MC350S" produzido por Ryoka Forward Co., Ltd.) com um número teórico de pratos 35 foi utilizado como dispositivo 1a remo- vedor de metanol, e uma mistura de acetona fresca e acetona recuperada da tubulação 21 foi fornecida do 25° prato contado a partir do topo sob uma pressão de 410 kPa.

Usada como o catalisador no reator 2 foi uma resina trocadora de cátion do tipo ácido sulfônico (AMBERLYST 31, produzida por Rohm &

Haas Company) com 20% em mol de grupos sulfônicos sendo parcialmente neutralizados com 2-(4-piridil)etanotiol. A resina foi empacotada a um volu- me de 3,4 m3. A nova alimentação de acetona foi de 60 kg/h. A alimentação de acetona recuperada da tubulação 21 foi em média de 10 kg/h. A taxa de escoamento na tubulação 16 foi ajustada de modo que a alimentação do licor mãe da tubulação 15 para a tubulação 1 se torne constante a 1.608,8 kg/h. A temperatura do fundo da coluna de destilação 4 foi ajustada a 135Ό e a pressão a 13,33 kPa (100 mmHg). Foi usado como o cristalizador 5 um tanque de cristalização dotado com três resfriadores externos, e a eta- pa de cristalização foi executada por suspensão da operação de um dos três resfriadores externos em turnos. A temperatura do tanque de cristalização variou na faixa entre 49 e 51Ό.

Como um resultado, a concentração de metanol na acetona re- cuperada da tubulação 21 foi em média de 515 ppm. A conversão da aceto- na no catalisador diminuiu gradualmente de 99,5% no início da reação. A quantidade de acetona recuperada da tubulação 21 também aumentou gra- dualmente durante este período, mas a concentração de metanol em aceto- na após o tratamento pelo dispositivo 1 a removedor de metanol foi mantida em 90 até 109 ppm. A concentração de metanol na solução de reação após misturação com o licor mãe fornecido na tubulação 1 foi mantida em 3 até 4 ppm. A conversão de acetona após passados 12 meses foi de 81%. Foi pos- sível continuar a operação por um período de 12 meses sem necessidade de mudar o catalisador no reator 2.

Exemplo Comparativo 1 As mesmas operações que no Exemplo 1 foram realizadas, ex- ceto pelo fato do dispositivo 1 a removedor de metanol ter sido colocado na tubulação 21, a acetona recuperada da tubulação 21 sozinha foi submetida a tratamento de destilação sob pressão normal usando o dispositivo 1a remo- vedor de metanol, a acetona recuperada assim tratada foi misturada com acetona fresca e fornecida ao reator 2 da tubulação 1, e o fornecimento do licor mãe da tubulação 15 para a tubulação 1 foi mudado para 500 kg/h. A concentração de metanol em acetona recuperada após o tratamento de re- moção de metanol em acetona caiu somente ao nível de 900-1000 ppm. A conversão de acetona do catalisador diminuiu gradualmente de 99,9% no início da reação, com a quantidade de acetona recuperada também aumen- tando graduaimente, e a concentração de metanol na mistura de acetona recuperada e a nova alimentação de acetona aumentou para 300-325 ppm, maior do que a concentração de metanol em acetona fresca. Também a concentração de metanol na solução de reação após misturação com o licor mãe aumentou para 32-34 ppm. Em aproximadamente 6 meses após o iní- cio da operação, o carregamento de acetona caiu para 69%, e o catalisador deteriorou no reator 2, requisitando mudança do catalisador por um novo.

Foi portanto impossível executar a operação por um longo tempo.

Claims (6)

1. Processo para produção de bisfenol A por reação das maté- rias-primas acetona e fenol na presença de um catalisador, caracterizado pelo fato de que pelo menos a acetona recuperada da etapa de reação no fornecimento total de acetona à etapa de reação é refinada antes do forne- cimento à etapa de reação para remover os alcoóis tendo de 1 a 8 átomos de carbono contidos como impurezas, quando do fornecimento à etapa de reação das referidas matérias-primas e a acetona recuperada da etapa de reação, em que: o tratamento para remoção dos alcoóis tendo de 1 a 8 átomos de carbono é um tratamento de destilação executado sob uma pressão não menor do que 200 kPa; e a concentração dos alcoóis tendo de 1 a 8 átomos de carbono na solução de reação descarregada da etapa de reação é ajustada para não ser maior do que 30 ppm em peso.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a acetona fresca e a acetona recuperada da etapa de reação são misturadas, e a mistura é refinada antes de ser fornecida à etapa de re- ação para remover os alcoóis tendo 1 a 8 átomos de carbono contidos como impurezas.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a acetona recuperada da etapa de reação é refinada para remo- ver os alcoóis tendo de 1 a 8 átomos de carbono contidos como impurezas, sendo que a concentração dos alcoóis tendo de 1 a 8 átomos de carbono contidos na acetona recuperada sendo menor do que a concentração dos alcoóis tendo de 1 a 8 átomos de carbono contidos na acetona fresca.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o tratamento de destilação é executado sob uma pressão de 200 até 1.100 kPa.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o catalisador usado na etapa de reação é uma resina trocadora de cátion ácida parcialmente neutralizada com um composto de amina contendo enxofre.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a concentração dos alcoóis tendo 1 a 8 átomos de carbono na quantidade total de acetona fornecido à etapa de rea- ção é ajustada para não ser maior do que 100 ppm em peso.