BRPI0513320B1 - processo para a produção de um carbonato aromático, e, coluna de destilação contínua de estágios múltiplos para realizar a reação e a destilação - Google Patents

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Hiroshi Hachiya
Kazuhiko Matsuzaki
Shinsuke Fukuoka
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Abstract

processo para a produção de um carbonato aromático, carbonato aromático, e, coluna de destilação contínua de estágios múltiplos para realizar a reação e a destilação um objeto da presente invenção é proporcionar, para o caso de produção contínua de carbonatos aromáticos contendo um carbonato de diarila como um produto principal, tomar um carbonato de alquil arila como um material de partida, o qual é obtenível através de uma reação de transesterificação entre carbonato de dialquila e composto mono-hidróxi aromático, usando uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos em que está presente um catalisador, e alimentar continuamente o material de partida na coluna de destilação continua de estágios múltiplos, um processo específico que permite a produção do carbonato de diarila com uma seletividade elevada e produtividade elevada de modo estável durante um período de tempo prolongado em uma escala industrial de não menos que 1 tonelada por hora. apesar de existirem várias propostas com relação aos processos para a produção de carbonatos aromáticos por meio de um método de destilação reativa, todas foram realizadas em um nível de laboratório de tempo de operação curto e em escala pequena, e não se encontram descrições de qualquer que seja um processo ou um aparelho específicos permitindo a produção em massa em uma escala industrial. de acordo com a presente invenção, proporciona-se uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos especificada, e também proporciona-se um processo específico que permite a produção de carbonato de diarila com seletividade elevada e produtividade elevada de modo estável durante um período de tempo prolongado em uma escala industrial de não menos que 1 tonelada por hora a partir de um carbonato de alquil arila.

Description

“PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM CARBONATO AROMÁTICO, E, COLUNA DE DESTILAÇÃO CONTÍNUA DE ESTÁGIOS MÚLTIPLOS PARA REALIZAR A REAÇÃO E A DESTILAÇÃO” Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a um processo industrial para a produção de um carbonato aromático. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a um processo industrial para a produção de uma grande quantidade de um carbonato aromático utilizável como uma matéria prima de um policarbonato de método de transesterificação ao tomar um carbonato de alquil arila como um material de partida, o qual é obtenível através de uma reação de transesterificação entre um carbonato de dialquila e um composto mono-hidróxi aromático, e por conversão deste material de partida em carbonatos aromáticos contendo carbonato de diarila como um produto principal no mesmo em uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos em que está presente um catalisador.
Arte Antecedente [002] Um carbonato aromático é importante como uma matéria prima para a produção de um policarbonato aromático que é o plástico de engenharia mais amplamente usado, sem usar fosgênio tóxico. Como um processo para produzir um carbonato aromático, conhece-se, há muito tempo, um processo reagindo um composto mono-hidróxi aromático com fosgênio, sendo também o assunto de vários estudos em anos recentes. No entanto, este processo tem o problema de usar fosgênio e, além disso, impurezas cloradas que são difíceis de separar estão presentes no carbono aromático produzido usando este processo e, assim, este carbonato aromático não pode ser usado como a matéria prima para a produção de policarbonato aromático. Porque estas impurezas cloradas inibem marcadamente a reação de polimerização no método de transesterificação, que é realizado na presença de uma quantidade extremamente pequena de um catalisador básico, por exemplo, mesmo se tais impurezas cloradas estiverem presentes em uma quantidade de somente 1 ppm, dificilmente a polimerização prossegue de todo. Para tomar o carbonato aromático capaz de ser usado, como a matéria prima de policarbonato do método de transesterificação, são, assim, necessários processos complicados de separação/purificação de estágios múltiplos, como uma lavagem suficiente com uma solução alcalina aquosa diluída e água quente, separação óleo/água, destilação e outros. Além disso, o rendimento do carbonato aromático diminui devido à perda por hidrólise durante estes processos de separação/purificação. Assim, existem muitos problemas na realização deste método de modo econômico em uma escala industrial.
Por outro lado, conhece-se, também, processo para produzir um carbonato aromático através de reações de transesterificação entre um carbonato de dialquila e um composto mono-hidróxi aromático. No entanto, tais reações de transesterificação são todas reações de equilíbrio. Porque os equilíbrios são extremamente desviados para o sistema original e as taxas de reação são lentas, existem muitas dificuldades na produção de carbonatos aromáticos em escala industrial em grandes quantidades usando este método. Várias propostas foram feitas para melhorar as dificuldades acima, mas a maior parte está relacionada com o desenvolvimento de um catalisador para aumentar a taxa de reação. Muitos compostos de metal foram propostos como catalisadores para este tipo de reação de transesterificação. Por exemplo, foram propostos ácidos de Lewis como um halogeneto de metal de transição, e compostos formando ácido de Lewis (ver documentos de patente número 1: pedido de patente japonesa acessível ao público número 51-105032, pedido de patente japonesa acessível ao público número 56-123948, pedido de patente japonesa acessível ao público número 56-123949 (correspondendo ao pedido de patente alemã ocidental número 2528412, patente britânica número 1499530, e patente U.S. número 4182726), pedido de patente japonesa acessível ao público número 51-75044 (correspondendo ao pedido de patente alemã ocidental número 2552907, e patente U.S. número 4045464), um composto de estanho como um alcóxido de organoestanho e um óxido de organoestanho (ver documentos de patente número 2: pedido de patente japonesa acessível ao público número 54-48733 (correspondendo ao pedido de patente alemã ocidental número 2736062), pedido de patente japonesa acessível ao público número 54-63023, pedido de patente japonesa acessível ao público número 60-169444 (correspondendo à patente U.S. número 4554110), pedido de patente japonesa acessível ao público número 60-169445 (correspondendo à patente U.S. número 4552704), pedido de patente japonesa acessível ao público número 62-277345, pedido de patente japonesa acessível ao público número 1-265063, pedido de patente japonesa acessível ao público número 60-169444 (correspondendo à patente U.S. número 4554110), pedido de patente japonesa acessível ao público número 60-169445 (correspondendo à patente U.S. número 4552704), pedido de patente japonesa acessível ao público número 62-277345, pedido de patente japonesa acessível ao público número 1-265063), sais e alcóxidos de metais alcalinos e metais alcalinos terrosos (ver documento de patente número 3: pedido de patente japonesa acessível ao público número 57-176932), compostos de chumbo (ver documentos de patente número 4: pedido de patente japonesa acessível ao público número 57-176932, pedido de patente japonesa acessível ao público número 1-93560), complexos de um metal, como cobre, ferro e zircônio (ver documento de patente 5: pedido de patente japonesa acessível ao público número 57-183745), ésteres de ácido titânico (ver documentos de patente 6: pedido de patente japonesa acessível ao público número 58-185536 (correspondendo à patente U.S. número 4410464), pedido de patente japonesa acessível ao público número 1-265062), uma mistura de um ácido de Lewis e ácido protônico (ver documento de patente 7: pedido de patente japonesa acessível ao público número 60-173016 (correspondendo à patente U.S. número 4609501), um composto de Sc, Mo, Mn, Bi, Te ou outros (ver documento de patente 8: pedido de patente japonesa acessível ao público número 1-265064), acetato férrico (ver documento de patente 9: pedido de patente japonesa acessível ao público número 61-172852), e outros. No entanto, o problema do equilíbrio desvantajoso não pode ser resolvido apenas por desenvolvimento do catalisador e, assim, existem muitos aspectos a serem resolvidos incluindo o sistema de reação a fim de proporcionar um processo para a produção industrial visando a produção em massa.
Tentativas foram feitas para projetar um sistema de reação de modo a desviar o equilíbrio para o sistema de produto na medida do possível e, assim, melhorar o rendimento dos carbonatos aromáticos. Por exemplo, para a reação entre carbonato de dimetila e fenol, foi proposto um método em que o metanol sub-produzido é destilado por azeotropia junto com um agente formador de azeótropo (ver documento de patente 10: pedido de patente japonesa acessível ao público número 54-48732 (correspondendo ao pedido de patente alemã ocidental número 736063, e patente U.S. número 4252737), e um método em que o metanol produzido como o sub-produto é removido ao ser absorvido sobre uma peneira molecular (ver documento de patente 11: pedido de patente japonesa acessível ao público número 58-185536 (correspondendo à patente U.S. número 410464)). Além disso, um método também foi proposto em que, usando um aparelho em que uma coluna de destilação é colocada no topo de um reator, um álcool produzido como o subproduto na reação é separado da mistura de reação e, ao mesmo tempo, um material de partida não reagido, que evapora, é separado por destilação, (ver documentos de patente 12: exemplos em pedido de patente japonesa acessível ao público número 56-123948 (correspondendo à patente U.S. número 4182726), exemplos em pedido de patente japonesa acessível ao público número 56-25138, exemplos em'pedido de patente japonesa acessível ao público número 60-169444 (correspondendo à patente U.S. número 4554110), exemplos em pedido de patente japonesa acessível ao público número 60-169445 (correspondendo à patente U.S. número 4552704), exemplos em pedido de patente japonesa acessível ao público número 60-173016 (correspondendo à patente U.S. número 4609501), exemplos em pedido de patente japonesa acessível ao público número 61-172852, exemplos em pedido de patente japonesa acessível ao público número 61-291545, exemplos em pedido de patente japonesa acessível ao público número 62-277345).
No entanto, estes sistemas de reação são basicamente um sistema em batelada ou sistema de alteração. Devido ao fato de que se tem uma limitação na melhora da taxa de reação através do desenvolvimento de catalisador para esta reação de transesterifícação, e a taxa de reação é ainda lenta, pensa-se que o sistema em batelada é preferível para um sistema contínuo. Dentre estes, um sistema de reator de tanque de agitação contínua (CSTR), em que uma coluna de destilação é provida no topo do reator, foi proposto como o sistema contínuo, mas ocorrem problemas como uma lenta taxa de reação, e uma pequena interface gás-líquido no reator, com base no volume do líquido. Assim, não é possível tomar a conversão elevada. Conseqüentemente, é difícil atingir o objetivo de produzir o carbonato aromático continuamente em grandes quantidades de modo estável durante um período de tempo prolongado por meio destes métodos acima mencionados, e muitos aspectos permanecem a serem resolvidos antes de ser possível uma implementação industrial econômica.
Os presentes inventores desenvolveram métodos de destilação reativa em que esta reação de transesterifícação é realizada em uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos simultaneamente com separação por destilação, e foram os primeiros no mundo a descrever que este sistema de destilação reativa é utilizável para esta reação de transesterificação, por exemplo um método de destilação reativa em que um carbonato de dialquila e um composto hidróxi aromático são continuamente alimentados na coluna de destilação de estágios múltiplos, sendo a reação realizada continuamente dentro da coluna em que está presente um catalisador, enquanto continuamente retirando um componente de ponto de ebulição baixo contendo um álcool produzido como um sub-produto por destilação e continuamente retirando um componente contendo um carbonato de alquil arila produzido de uma porção inferior da coluna (ver documento de patente 13: pedido de patente japonesa acessível ao público número 3-291257), um método de destilação reativa em que um carbonato de alquil arila é continuamente alimentado na coluna de destilação de estágios múltiplos, sendo a reação realizada continuamente dentro da coluna em que está presente um catalisador, enquanto retirando continuamente, por destilação, um componente de ponto de ebulição baixo contendo um carbonato de dialquila produzido como um sub-produto e continuamente retirando um componente contendo um carbonato de diarila produzido a partir de uma porção inferior da coluna (ver documento de patente 14: pedido de patente japonesa acessível ao público número 4-9358), um método de destilação reativa em que estas reações são realizadas usando duas colunas de destilação contínua de estágios múltiplos, sendo, assim, um carbonato de diarila continuamente produzido, enquanto reciclando efícientemente um carbonato de dialquila produzido como um sub-produto (ver documento de patente 15: pedido de patente japonesa acessível ao público número 4-211038), e um método de destilação reativa em que um carbonato de dialquila e um composto hidróxi aromático ou outros são continuamente alimentados na coluna de destilação de estágios múltiplos, e um líquido que flui descendentemente através da coluna é retirado da saída lateral provida em um estágio intermediário e/ou um estágio mais inferior da coluna de destilação, e é introduzido em um reator provido fora da coluna de destilação, de modo a ocasionar a reação, sendo então introduzido de volta através de uma entrada circulante provida em um estágio acima do estágio onde é provida a saída, assim a reação é realizada tanto no reator como na coluna de destilação (ver documentos de patente 16: pedido de patente japonesa acessível ao público número 4-224547, pedido de patente japonesa acessível ao público número 4-230242, pedido de patente japonesa acessível ao público número 4-235951).
Estes métodos de destilação reativa propostos pelos inventores presentes são os primeiros a permitir que os carbonatos aromáticos sejam produzidos de modo contínua e efetivo, e muitos sistemas de destilação reativas similares com base nas descrições acima foram propostos a seguir (ver documentos de patentes 17 a 32: documento de patente 17: publicação internacional número 00/18720 (correspondendo à patente U.S. número 5362901), documento de patente 18: patente italiana número 01255746, documento de patente 19: pedido de patente japonesa acessível ao público número 6-9506 (correspondendo à patente européia número 0560159, e patente U.S. número 5282965), documento de patente número 20: pedido de patente japonesa acessível ao público número 6-41022 (correspondendo à patente européia número 0572870, e patente U.S. número 5362901), documentos de patente número 21: pedido de patente japonesa acessível ao público número 6-157424 (correspondendo à patente européia número 0582931, e patente U.S. número 5334742), pedido de patente japonesa acessível ao público número 6-184058 (correspondendo à patente européia número 0582930, e patente U.S. número 5344954), documento de patente 22: pedido de patente japonesa acessível ao público número 7-304713, documento de patente 23: pedido de patente japonesa acessível ao público número 9-40616, documento de patente 24: pedido de patente japonesa acessível ao público número 9-59225, documento de patente 25: pedido de patente japonesa acessível ao público número 9-110805, documento de patente 26: pedido de patente japonesa acessível ao público número 9-165357, documento de patente 27: pedido de patente japonesa acessível ao público número 9-173819, documentos de patente 28: pedido de patente japonesa acessível ao público número 9-176094, pedido de patente japonesa acessível ao público número 2000-191596, pedido de patente japonesa acessível ao público número 2000-191597, documento de patente 29: pedido de patente japonesa acessível ao público número 9-194436 (correspondendo à patente européia número 0785184, e patente U.S. número 5705673), documento de patente 30: publicação internacional número 00/18720 (correspondendo à patente U.S. número 6093842), documentos de patente 31: pedido de patente japonesa acessível ao público número 2001-64234, pedido de patente acessível ao público número 2001-64235, documento de patente 32: publicação internacional número 02/40439 (correspondendo à patente U.S. 6596894, e patente U.S. número 6596895, e U.S. número 6600061)).
Dentre os sistemas de destilação reativa, os presentes requerentes ainda propuseram, como um método que permite a produção de earbonatos aromáticos altamente puros de modo estável durante um período de tempo prolongado sem requerer uma grande quantidade de catalisador, um método em que material de ponto de ebulição elevado, contendo um componente catalisador, é reagido com uma substância ativa e então separado, e o componente catalisador é reciclado (ver documentos de patente 31: pedido de patente japonesa acessível ao público número 2001-64234, pedido de patente japonesa acessível ao público número 2001-64235), e um método realizado enquanto mantendo uma relação em peso de um composto hidróxi aromático poliídrico no sistema de reação para um metal catalisador em não mais do que 2,0 (ver documento de patente 32: publicação internacional número 02/40439 (correspondendo à patente U.S. número 6596894, patente U.S. número 6596895, e patente U.S. número 6600061)). Além disso, os inventores presentes propuseram um método em que 70 a 99% em peso de fenol produzido como um sub-produto em um processo de polimerização é usado como um material de partida, e carbonato de difenila pode ser produzido por meio do método de destilação reativa. Este carbonato de difenila pode ser usado como a matéria prima para a polimerização de policarbonatos aromáticos (ver documento de patente 33: publicação internacional 97/11049 (correspondendo à patente européia 0855384, e patente U.S. 5872275)).
No entanto, em todos estes documentos da técnica anterior, em que se propõe a produção dos carbonatos aromáticos usando o método de destilação reativa, não se encontra qualquer que seja descrição de um processo ou aparelho específicos permitindo a produção em massa em uma escala industrial (por exemplo, não menos que 1 tonelada por hora), nem se encontra qualquer descrição sugerindo este processo ou aparelho. Por exemplo, as descrições com relação à altura (H:cm), um diâmetro (D:cm), e o número de estágios (n) da coluna de destilação reativa e uma taxa de alimentação de matéria prima (Q: kg/h) apresentadas para produzir carbonato de difenila (DPC) a partir de carbonato de metil fenila (MPC) são como resumidas na seguinte tabela.
Tabela 1 Ver documento de patente 34: pedido de patente japonesa acessível ao público 11-92429 (correspondendo a patente européia 1016648, e patente U.S. 6262210 ver documento de patente 35: pedido de patente japonesa acessível ao público número 9-255772 (correspondendo a patente européia número 0892001, e patente U.S. 5747609).
Em outras palavras, as maiores colunas de destilação contínua de estágios múltiplos usadas quando se realiza esta reação, usando o sistema de destilação reativa, são as descrições pelos presentes requerentes nos documentos de patente 15, 33 e 34. Como se nota na tabela 1, os valores máximos das várias condições para as colunas de destilação de estágios múltiplos descritos na reação acima são H = 600 cm, D = 25 cm, n = 50 (documento de patente 23), e Q = 31 kg/h, e a quantidade de carbonato de difenila produzido não excedeu aproximadamente 6,7 kg/h, a qual não era uma quantidade produzida em uma escala industrial.
Descrição da Invenção Um objeto da presente invenção é proporcionar, para o caso de se produzir continuamente carbonatos aromáticos contendo um carbonato de diarila como um produto principal ao se tomar um carbonato de alquil arila como um material de partida, o qual é obtenível através de uma reação de transesterificação entre um carbonato de dialquila e um composto mono-hidróxi aromático, usando uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos em que está presente um catalisador, e alimentar continuamente o material de partida na coluna de destilação contínua de estágios múltiplos, um processo específico que permite que o carbonato de diarila seja produzido com seletividade elevada e produtividade elevada de modo estável durante um período de tempo prolongado em uma escala industrial de não menos que 1 tonelada por hora.
Porque os presentes inventores descreveram um processo para a produção de earbonatos aromáticos usando uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos, foram apresentadas várias propostas com relação aos processos para a produção de earbonatos aromáticos por meio de um método de destilação reativa. No entanto, estas foram, todas, em um nível laboratorial de tempo de operação curto e escala pequena, e não se encontra qualquer que seja descrição de um processo ou aparelho específicos permitindo a produção em massa em uma escala industrial. Em vista destas circunstâncias, os presentes inventores realizaram estudos dirigidos à descoberta de um processo específico permitindo a produção de um carbonato de diaríla com seletividade elevada e produtividade elevada de modo estável durante um período de tempo prolongado em uma escala industrial de não menos que 1 tonelada por hora. Como resultado, os presentes inventores tomaram acessível a presente invenção.
Isto é, no primeiro aspecto da presente invenção, proporciona-se: 1. Um processo para a produção de um carbonato aromático contendo um carbonato de diarila como um produto principal a partir de um material de partida compreendendo um carbonato de alquila arila, que é obtenível através de uma reação de transesterificação entre um carbonato de dialquila e um composto mono-hidróxi aromático, que compreende as etapas de: (i) alimentar continuamente referido material de partida em uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos em que está presente um catalisador; (ii) realizar a reação na coluna para produzir um carbonato de dialquila e o carbonato de diarila, (iii) retirar continuamente uma mistura de reação de ponto de ebulição baixo contendo referido produzido carbonato de dialquila de uma porção superior da coluna em uma forma gasosa e continuamente retirar uma mistura de reação de ponto de ebulição elevado contendo o carbonato de diarila de uma porção inferior da coluna em uma forma líquida, em que referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos compreende uma estrutura tendo um par de placas de extremidade acima e abaixo de uma porção de tronco cilíndrico tendo um comprimento L (cm) e um diâmetro interno D (cm), e tendo uma parte interna com um número de estágios n dentro da mesma, e compreende uma saída de gás tendo um diâmetro interno di (cm) no topo da coluna ou em uma porção superior da coluna próxima do topo, uma saída de líquido tendo um diâmetro interno d2 (cm) no fundo da coluna ou em uma porção inferior da coluna próxima do fundo, pelo menos uma entrada provida na porção superior e/ou uma porção do meio da coluna abaixo da saída de gás, e pelo menos uma entrada na porção inferior da coluna acima da saída de líquido, em que (1) referido comprimento L (cm) corresponde à fórmula (1), 1500^1^8000 (1), (2) o referido diâmetro interno D (cm) da coluna corresponde à seguinte fórmula (2), 100 2000 (2), (3) uma relação do referido comprimento L (cm) para referido diâmetro interno D (cm) da coluna corresponde à fórmula (3), 2 £ L / D ú 40 (3), (4) referido número de estágios n corresponde à fórmula (4), 10^n^80 (4), (5) uma relação do referido diâmetro interno D (cm) da coluna para referido diâmetro interno dj (cm) da saída de gás corresponde à seguinte fórmula (5), 2^Ό/άλ^15 (5), e (6) uma relação do referido diâmetro interno D (cm) da coluna para referido diâmetro interno d2 (cm) da saída de líquido corresponde à seguinte fórmula (6), 5^D/d2^30 (6), 2. O processo de acordo com o item 1, em que a destilação é realizada simultaneamente na referida etapa (ii), 3. O processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que referido carbonato aromático contendo o carbonato de diarila como o produto principal é continuamente produzido e uma quantidade de referido carbonato de diarila produzida não é menor que 1 tonelada por hora.
Em outro aspecto do processo de acordo com a presente invenção, proporciona-se: 4. Em um processo para a produção de um carbonato aromático contendo um carbonato de diarila com um produto principal, em que o carbonato aromático contendo o carbonato de diarila como o produto principal é produzido continuamente por alimentação contínua de um carbonato de alquil arila como um material de partida, o qual é obtenível através de uma reação de transesterificação entre um carbonato de dialquila e um composto mono-hidróxi aromático, em uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos, em que está presente um catalisador, realizar a reação e a destilação simultaneamente na coluna, retirar continuamente uma mistura de reação de ponto de ebulição baixo contendo um carbonato de dialquila produzido de uma porção superior da coluna em uma forma gasosa, e retirar continuamente uma mistura de reação de ponto de ebulição elevado contendo o carbonato de diarila de uma porção inferior da coluna em uma forma líquida, o aperfeiçoamento em que: referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos compreende uma estrutura tendo um par de placas de extremidade acima e abaixo de uma porção de tronco cilíndrico tendo um comprimento L (cm) e um diâmetro interno D (cm), e tendo uma parte interna com um número de estágios n dentro da mesma, e compreende uma saída de gás tendo um diâmetro interno dt (cm) no topo da coluna ou em uma porção superior da coluna próxima do topo, uma saída de líquido tendo um diâmetro interno d2 (cm) no fundo da coluna ou em uma porção inferior da coluna próxima do fundo, pelo menos uma entrada provida na porção superior e/ou uma porção do meio da coluna abaixo da saída de gás, e pelo menos uma entrada na porção inferior da coluna acima da saída de líquido, em que (1) referido comprimento L (cm) corresponde à fórmula (1), 1500£L£8000 (1), (2) o referido diâmetro interno D (cm) da coluna corresponde à seguinte fórmula (2), 100 £D£ 2000 (2), (3) uma relação do referido comprimento L (cm) para referido diâmetro interno D (cm) da coluna corresponde à fórmula (3), 2 £ L / D £ 40 (3), (4) dito número de estágios n corresponde à fórmula (4), 10 £n£ 80 (4), (5) uma relação do referido diâmetro interno D (cm) da coluna para referido diâmetro interno d} (cm) da saída de gás corresponde à seguinte fórmula (5), 2 £ D / dj £ 15 (5), e (6) uma relação do referido diâmetro interno D (cm) da coluna para referido diâmetro interno d2 (cm) da saída de líquido corresponde à seguinte fórmula (6), 5½ D/d2^30 (6), 5. O processo de acordo com o item 4, em que uma quantidade do carbonato de diarila produzido não é menor que 1 tonelada por hora, 6. O processo de acordo com qualquer um dos itens 1 a 5, em que di e d2 correspondem à seguinte fórmula (7) 1 ^ d, / d2 ^ 6 (7), 7. O processo de acordo com qualquer um dos itens 1 a 6, em que L, D, L / D, n, D / di, e D / d2 para a referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos correspondem às seguintes fórmulas; 2000 ^ L ^ 6000,150 áD|l 000, 3 ^ L / D ^ 30, 15 ^ n ^ 60, 2,5 ^ D / d, ^ 12, e 7 ^ D / d2 ^ 25, respectivamente, 8. O processo de acordo com qualquer um dos itens 1 a 7, em que L, D, L / D, n, D / di, e D / d2 para a coluna de destilação contínua de estágios múltiplos correspondem às seguintes fórmulas; 2500 ^ L ^ 5000, 200 £ D ^ 800, 5 ^ L / D ^ 15, 20 ^ n ^ 50, 3 ^ D / dj ^ 10, e 9 ^ D / d2 ^ 20, respectivamente, 9. O processo de acordo com qualquer um dos itens 1 a 8, em que referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos é uma coluna de destilação tendo um enchimento e uma bandeja como a parte interna, 10. O processo de acordo com o item 9, em que referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos é uma coluna de destilação tendo, como a parte interna, o enchimento na porção superior da coluna, e a bandeja na porção inferior da coluna, 11.0 processo de acordo com o item 9 ou 10, em que referido enchimento da parte interna é um enchimento estruturado. 12. O processo de acordo com o item 9 ou 10, em que a referida bandeja da parte interna é uma bandeja de peneira tendo uma porção de peneira e uma porção de chegada inferior, 13. O processo de acordo com o item 9 ou 10, em que referido enchimento da parte interna é de um ou mais enchimentos estruturados, e referidas bandejas são uma bandeja de peneira tendo uma porção de peneira e uma porção de chegada inferior, 14. O processo de acordo com o item 11 ou 13, em que referido enchimento estruturado é pelo menos um selecionado dentre o grupo consistindo de Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-PAK, um enchimento Sulzer, um enchimento Goodroll e um Glitchgríd, 15. O processo de acordo com o item 12 ou 13, em que referida -“j bandeja de peneira tem 100 a 1000 orifíeios/m na porção de peneira, 16. O processo de acordo com qualquer um dos itens 12, 13 Ou 15, em que a área de seção transversal por orifício de referida bandeja de peneira está em uma faixa de 0,5 a 5 cm , 17. O processo de acordo com o item 13, em que referido enchimento estruturado é pelo menos um selecionado dentre o grupo consistindo de Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-PAK, um enchimento Sulzer, um enchimento Goodroll e um Glitchgríd, e a bandeja de peneira tem 100 a 1000 orifícios/m2 na porção de peneira, e a área de seção transversal por orifício da referida bandeja de peneira está em uma faixa de 0,5 a 5 cm2.
No segundo aspecto da presente invenção, proporciona-se: 18. Um carbonato aromático compreendendo um teor de halogênio não maior do que 0,1 ppm, produzido pelo processo de acordo com qualquer um dos itens 1 a 17.
No terceiro aspecto da presente invenção, proporciona-se: 19. Uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos para realizar a reação e destilação, compreendendo: uma porção de tronco cilíndrico tendo um comprimento L (cm) e um diâmetro interno D (cm); um par de placas de extremidade providas acima e abaixo da porção de tronco; uma parte interna com um número de estágios n dentro da porção de tronco; uma saída de gás que tem um diâmetro interno dj (cm) e sendo provida na placa de extremidade no topo da coluna ou em uma porção superior da coluna próxima da mesma; uma saída de líquido que tem um diâmetro interno Ú2 (cm) e que é provida sobre a placa de extremidade no fundo da coluna ou em uma porção inferior da coluna próxima da mesma; pelo menos uma entrada provida na porção superior e/ou uma porção do meio da coluna abaixo da saída de gás; e e pelo menos uma entrada provida na porção inferior da coluna acima da saída de líquido, em que (1) referido comprimento L (cm) corresponde à fórmula (1), 1500^1^8000 (1), (2) o referido diâmetro interno D (cm) da coluna corresponde à seguinte fórmula (2), 100 2000 (2), (3) uma relação do referido comprimento L (cm) para referido diâmetro interno D (cm) da coluna corresponde à fórmula (3), 2 <; L / D ^ 40 (3), (4) referido número de estágios n corresponde à fórmula (4), 10^n^80 (4), (5) uma relação do referido diâmetro interno D (cm) da coluna para referido diâmetro interno di (cm) da saída de gás corresponde à seguinte fórmula (5), 2^D/d!^15 (5), e (6) uma relação do referido diâmetro interno D (cm) da coluna para referido diâmetro interno d2 (cm) da saída de líquido corresponde à seguinte fórmula (6), 5 ^ D / d2 ^ 30 (6), 20. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com o item 19, em que di e d2 correspondem à seguinte fórmula (7) ládi/d2^6 (7), 21. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com o item 19 ou 20, em que L, D, L / D, n, D / dj, e D / d2 para a referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos correspondem às seguintes fórmulas; 2000 5Ξ L ^ 6000, 150 ^ D ^ 1000, 3 ^ L / D ú 30, 15 £ n £ 60, 2,5 ^ D / di 12, e 7 ^ D / d2 ^ 25, respectivamente, 22. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com qualquer um dos itens 19 a 21, em que L, D, L / D, n, D / dj, e D/ d2 para a coluna de destilação contínua de estágios múltiplos correspondem às seguintes fórmulas; 2500 ^ L £ 5000, 200 ^ D ^ 800, 5 L / D ^ 15, 20 ^ n <j 50,3 ^ D / di ^ 10, e 9 ^ D / d2 ^ 20, respectivamente, 23. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com qualquer um dos itens 19 a 22, em que referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos é uma coluna de destilação tendo um enchimento e uma bandeja como a parte interna, 24. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com o item 23, em que referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos é uma coluna de destilação tendo, como a parte interna, o enchimento na porção superior da coluna, e a bandeja na porção inferior da coluna, 25. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com o item 23 ou 24, em que referido enchimento da parte interna é um enchimento estruturado. 26. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com o item 23 ou 24, em que referida bandeja da parte interna é uma bandeja de peneira tendo uma porção de peneira e uma porção de chegada inferior, 27. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com o item 23 ou 24, em que referido enchimento da parte interna consiste de um ou mais enchimentos estruturados, e referidas bandejas de uma bandeja de peneira tendo uma porção de peneira e uma porção de chegada inferior, 28. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de o item 25 ou 27, em que referido enchimento estruturado é pelo menos um selecionado dentre o grupo consistindo de Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXÍ-PAK, um enchimento Sulzer, um enchimento Goodroll e um Glitchgrid, 29. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com o item 26 ou 27, em que referida bandeja de peneira tem 100 a Λ 1000 orifícios/m na porção de peneira, 30. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com qualquer um dos itens 26, 27 ou 29, em que a área de seção transversal por orifício de referida bandeja de peneira está em uma faixa de 0,5 a 5 cm2, 31. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com o item 27, em que referido enchimento estruturado é pelo menos um selecionado dentre o grupo consistindo de Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-PAK, um enchimento Sulzer, um enchimento Goodroll e um Λ Glitchgrid, e a bandeja de peneira tem 100 a 1000 orifícios/m na porção de peneira, e a área de seção transversal por orifício da referida bandeja de peneira está em uma faixa de 0,5 a 5 cm2.
Efeitos vantajosos da invenção Descobriu-se que, de acordo com a presente invenção, tomando-se um carbonato de alquil arila como um material de partida, o qual é obtenível a partir de um carbonato de dialquila e um composto mono-hidróxi aromático, um carbonato de diarila pode ser produzido em uma escala industrial de não menos que 1 tonelada por hora, preferivelmente não menos que 2 toneladas por hora, mais preferivelmente não menos que 3 toneladas por hora, com uma seletividade elevada de não menos que 95%, preferivelmente não menos que 97%, mais preferivelmente não menos que 99%, de modo estável durante um período de tempo prolongado de não menos que 2000 horas, preferivelmente não menos que 3000 horas, mais preferivelmente não menos que 5000 horas. Um carbonato de diarila obtido ao se submeter os carbonatos aromáticos contendo o carbonato de diarila como um componente principal obtido através da presente invenção à separação/purificação através da destilação ou semelhante é de pureza elevada, sendo utilizável como uma matéria prima de um policarbonato ou carbonato de poliéster ou semelhante de um método de transesterificação, ou como uma matéria prima de um isocianato ou uretano ou semelhantes de um método não fosgênio. Além disso, de acordo com a presente invenção, porque um material de partida e catalisador não contendo um halogênio são geralmente usados, o carbonato de diarila obtido tem um teor de halogênio de não mais do que 0,1 ppm, preferivelmente não mais do que 10 ppb, mais preferivelmente não mais do que 1 ppb.
Breve descrição do desenho FIGURA 1 é uma vista esquemática da coluna de destilação contínua de estágios múltiplos para realizar a presente invenção, a coluna de destilação tendo uma parte interna provida dentro de uma porção de tronco da mesma.
Descricão dos números de referência: 1: saída de gás, 2: saída de líquido, 3: entrada, 4: entrada, 5: placa de extremidade, 6-1: parte interna (enchimento), 6-2: parte interna (bandeja), 7: porção de tronco, 10: coluna de destilação contínua de estágios múltiplos, L: comprimento da porção de tronco (cm), D: diâmetro interno de porção de tronco (cm), di : diâmetro interno de saída de gás (cm), d2: diâmetro interno de saída de líquido (cm).
Melhor modo para realizar a invenção No seguinte, a presente invenção é descrita em detalhes.
Um carbonato de dialquiia usado para obter um carbonato de alquil arila, que é um material de partida da presente invenção, é um composto representado pela seguinte fórmula (8). R^OCOOR1 (8) em que R1 representa um grupo alquila tendo de 1 a 10 átomos de carbono, um grupo alicíclico tendo de 3 a 10 átomos de carbono, ou um grupo aralquila tendo de 6 a 10 átomos de carbono. Exemplos de R1 incluem grupos alquila como metila, etila, propila (isômeros), alila, butila (isômeros), butenila (isômeros), pentila (isômeros), hexila (isômeros), heptila (isômeros), octila (isômeros), nonila (isômeros), decila (isômeros) e ciclohexilmetila; grupos alicíclicos como ciclopropila, ciclobutila, ciclopentila, ciclohexila e cicloheptila; e grupos aralquila como benzila, fenetila (isômeros), fenilpropila (isômeros), fenilbutila (isômeros) e metilbenzila (isômeros). Os grupos alquila mencionados acima, grupos alicíclico e grupos aralquila podem ser substituídos com outros substituintes como um grupo alquila inferior, um grupo alcóxi inferior, um grupo ciano ou um átomo de halogênio, e também pode conter uma ligação ínsaturada.
Exemplos de carbonatos de dialquila tendo como R1 incluem carbonato de dimetila, carbonato de dietíla, carbonato de dipropila (isômeros), carbonato de dialila, carbonato de dibutenila (isômeros), carbonato de dibutila (isômeros), carbonato de dipentila (isômeros), carbonato de dihexila (isômeros), carbonato de diheptüa (isômeros), carbonato de dioctila (isômeros), carbonato de dinonila (isômeros), carbonato de didecila (isômeros), carbonato de diciclopentila, carbonato de diciclohexila, carbonato de dicicloheptila, carbonato de dibenzila, carbonato de difenetila (isômeros), carbonato de di (fenilpropila) (isômeros), carbonato de di (fenilbutila) (isômeros), carbonato de di (clorobenzila) (isômeros), carbonato de di (metoxibenzila) (isômeros), carbonato de di(metoximetila), carbonato de di(metoxietila) (isômeros), carbonato de di(cloroetila)(isômeros) e carbonato de di(cianoetila) (isômeros).
Dentre estes carbonatos de dialquila, os preferivelmente usados na presente invenção, são os carbonatos de dialquila em que R1 é um grupo alquila tendo não mais do que quatro átomos de carbono e não contendo um átomo de halogênio. Um particularmente preferível é carbonato de dimetila. Além disso, dentre os carbonatos de dialquila preferíveis, os particularmente preferíveis são carbonatos de dialquila produzidos em um estado substancialmente não contendo um átomo de halogênio, por exemplo, os produzidos de um carbonato de alquileno substancialmente não contendo um átomo de halogênio e um álcool substancialmente não contendo um átomo de halogênio.
Um composto mono-hidróxi aromático usado na presente invenção é um composto representado pela fórmula geral abaixo mencionada (9). O tipo do composto mono-hidróxi aromático não é limitado, desde que o grupo hidroxila esteja diretamente ligado ao grupo aromático;
Ar1 OH (9) em que Ar1 representa um grupo aromático tendo de 5 a 30 átomos de carbono. Exemplos dos compostos mono-hidróxi aromáticos tendo tal Ar1 incluem fenol; vários alquilfenóis como, cresol (isômeros), xilenol (isômeros), trimetilfenol (isômeros), tetrametilfenol (isômeros), etilfenol (isômeros), propilfenol (isômeros), butilfenol (isômeros), dietilfenol (isômeros), metiletilfenol (isômeros), metilpropilfenol (isômeros), dipropilfenol (isômeros), metilbutilfenol (isômeros), pentilfenol (isômeros), hexilfenol (isômeros) e ciclohexilfenol (isômeros); vários alcoxifenóis como metoxifenol (isômeros) e etoxifenol (isômeros); arilalquilfenóis como fenilpropilfenol (isômeros); nafiol (isômeros) e vários naftóis substituídos; e compostos mono-hidróxi heteroaromáticos como hidroxipiridina (isômeros), hidroxicoumarina (isômeros) e hidroxiquinolina (isômeros).
Dentre estes compostos mono-hidróxi aromáticos, os usados preferivelmente na presente invenção são os compostos mono-hidróxi aromáticos em que Ar1 é um grupo aromático tendo de 6 a 10 átomos de carbono. Fenol é particularmente preferível. Além disso, dentre os compostos mono-hidróxi aromáticos, os substanciaímente não contendo um átomo de halogênio são preferivelmente usados na presente invenção. A relação molar do carbonato de dialquila para o composto mono-hidróxi aromático usado para obter o carbonato de alquil arila, que é o material de partida da presente invenção, deve estar na faixa de 0,4 a 4. Fora desta faixa, uma quantidade de material não reagido restante, com base em uma quantidade prescrita do carbonato alquil arila produzido, se tomará elevada, o que não é eficaz para a produção do carbonato aromático. Além disso, será necessária muita energia para recuperar o carbonato de alquil arila. Por estas razões, a relação molar acima está preferivelmente em uma faixa de 0,5 a 3,0, mais preferivelmente 0,8 a 2,5, ainda mais preferivelmente 1,0 a 2,0.
Na presente invenção, não menos que 1 tonelada por hora do carbonato de diarila é produzida continuamente. A quantidade mínima do composto mono-hidróxi aromático alimentado continuamente para a produção acima é geralmente de 5P tonelada/hora, preferivelmente 3P tonelada/hora, mais preferivelmente 2P tonelada/hora, com base na quantidade do carbonato de diarila (P tonelada/hora) a ser produzido. Mais preferivelmente, esta quantidade pode ser tomada menor do que 1,8P tonelada/hora.
Os carbonatos aromáticos produzidos na presente invenção são carbonatos aromáticos contendo, como um componente principal, um carbonato de diarila obtido através de uma reação de transesterificação do carbonato de alquil arila. Incluído sob esta reação de transesterifícação, está uma reação em que o grupo alcóxi do carbonato de alquil arila é trocado com o grupo arilóxi do composto mono-hidróxi aromático presente no sistema de reação de modo a eliminar um álcool, e uma reação em que duas moléculas do carbonato de alquil arila são convertidas no carbonato de diarila e o carbonato de dialquila através de uma reação de transesterifícação entre os mesmos, isto é, reação de desproporcionamento. Na presente invenção, é principalmente a reação de desproporcionamento do carbonato de alquil arila que ocorre. Além disso, na presente invenção, um material de partida e catalisador não contendo um átomo de halogênio de todo podem ser usados. Neste caso, os carbonatos aromáticos produzidos contendo o carbonato de diarila como o componente principal do mesmo não contém um halogênio de todo e, assim, é importante como a matéria prima quando de produz de modo industrial um policarbonato por meio de uma reação de transesterifícação. Isto é, o carbonato de diarila obtido ao se submeter os carbonatos aromáticos contendo o carbonato de diarila como o componente principal obtido de acordo com a presente invenção à separação/purificação através da destilação ou semelhante, é de elevada pureza e não contém um halogênio de todo e, assim, é muito utilizável como uma matéria prima para a produção de um policarbonato aromático através de um método de transesterificação com um composto di-hidróxi aromático. O carbonato de alquil arila usado como o material de partida da presente invenção pode ser de elevada pureza ou pode conter outros compostos, por exemplo pode conter o carbonato de dialquila e/ou o composto mono-hidróxi aromático usados para obter o carbonato de alquil arila, ou podem conter compostos ou sub-produtos de reação produzidos neste processo e/ou outro processo, por exemplo um álcool, um éter de alquil arila, e/ou um carbonato de diarila. Prefere-se um método em que a mistura de reação de transesterificação de carbonato de dialquila / composto mono-hidróxi aromático é tomada como o material de partida na presente invenção sem material não reagido ou o catalisador sendo separado da mesma. Além disso, no caso da implementação industrial, como na presente invenção, com o carbonato de dialquila e o composto mono-hidróxi aromático usados para obter o carbonato de alquil arila, que é o material de partida da presente invenção, além de carbonato de dialquila novo e composto mono-hidróxi aromático recentemente introduzido no sistema de reação, prefere-se, também, usar carbonato de dialquila e composto mono-hidróxi aromático recuperado deste processo e/ou de outro processo.
Como um catalisador usado na presente invenção, por exemplo um composto contendo metal selecionado dente os seguintes compostos pode ser usado. Este catalisador pode ser igual que o catalisador usado para obter o carbonato de alquil arila que é o material de partida. Preferivelmente, o catalisador que foi usado na reação entre o carbonato de dialquila e o composto mono-hidróxi aromático pode ser usado como tal sem ser separado. <Compostos de chumbo>: óxidos de chumbo como PbO, Pb02 e Pb304; sulfetos de chumbo como PbS e Pb2S; hidróxidos de chumbo como Pb(OH)2 e Pb202(0H)2; plumbitas como Na2Pb02, K2Pb02, NaHPb02 e KHPb02; plumbatos como Na2Pb03, Na2H2Pb04, K2Pb03, K2[Pb(OH)6], K^PbCb, Ca2Pb04 e CaPb03; carbonatos de chumbo e sais básicos dos mesmos como PbC03 e 2PbC03.Pb(0H)2; sais de chumbo de ácidos orgânicos, e carbonatos e sais básicos dos mesmos, como Pb(OCOCH3)2, Pb(OCOCH3)4 e Pb(0C0CH3)2.Pb0.3H20, compostos organochumbo como ButPb, Pl^Pb, Bu3PbCl, Ph3PbBr, Ph3Pb (ou Ph6Pb2), Bu3PbOH e Ph3PbO (onde Bu representa um grupo butila, e Ph representa um grupo fenila); compostos alcoxichumbo e compostos ariloxichumbo como Pb(OCH3)2, (CH30)Pb(0Ph) e Pb(OPh)2; ligas de chumbo como Pb-Na, Pb-Ca, Pb-Ba, Pb-Sn e Pb-Sb; minerais de chumbo como galena e blenda de zinco; e hidratos de tais compostos de chumbo; <Compostos de metal da família de cobre> sais e complexos de metais da família de cobre como CuCl, CuCl2, CuBr, CuBr2, Cul, Cul2, Cu(OAc)2, Cu(acac)2, oleato de cobre, Bu2Cu, (CH30)2Cu, AgN03, AgBr, picrato de prata, AgC6H6C104, [AuC^C-C(CH3)3]n e [Cu(C7H8)Cl]4 (em que acac representa um ligando quelato de acetilacetona); <Complexos de metal alcalino> complexos de metal alcalino como Li(acac) e LiN(C4H9)2; <Complexos de zinco> complexos de zinco como Zn(acac)2; <Complexos de cádmio> complexos de cádmio como Cd(acac)2; <Compostos de metal da família de ferro> complexos de metais da família de ferro como Fe(CioH8)(CO)5, Fe(CO)5, Fe(C4H6)(CO)3, Co(mesitileno)2, (PEt2Ph2), CoC5F5(CO)7, Ni-π- C5H5NO e ferroceno; <Complexos de zircônlo> complexos de zircônio como Zr(acac)4 e zireonoceno; <Compostos de tipo ácido de Lewis> r Ácidos de Lewis e compostos de metal de transição formando ácido como A1X3, TiX3, TiX4, VOX3, VX5, ZnX2, FeX3 e S13X4 (em que X representa um átomo de halogênio, um grupo acetóxi, um grupo alcóxi ou um grupo arilóxi); e <Compostos de organoestanho>
Compostos de organoestanho como (CH3)3SnOCOCH3, (C2H5)3SnOCOC6H5, Bu3SnOCOCH3, Ph3SnOCOCH3, Bu2Sn(OCOCH3)2, Bu2Sn(OCOC! Ph3SnOCH3, (C2H5)3SnOPh, Bu2Sn(OCH3)2, Bu2Sn(OC2H5)2, Bu2Sn(OPh)2, Ph2Sn(OCH3)2, (C2H5)3SnOH, Ph3SnOH, Bu2SnO, (C8H17)2SnO, Bu2SnCl2 e BuSnO(OH).
Cada um destes catalisadores pode ser um catalisador sólido fixado dentro da coluna de destilação de estágios múltiplos, ou pode ser um catalisador solúvel que dissolve no sistema de reação.
Cada um destes componentes de catalisador pode ser reagido, como evidente, com um composto orgânico presente no sistema de reação, como um álcool alifático, o composto mono-hidróxi aromático, o carbonato de alquil arila, o carbonato de diarila ou o carbonato de dialquila, ou pode ter sido submetido a tratamento de aquecimento com o material de partida ou os produtos antes da reação.
No caso de realizar a presente invenção com um catalisador solúvel, que dissolve no sistema de reação, o catalisador é preferivelmente um tendo uma solubilidade elevada no líquido de reação sob as condições de reação. Os exemplos de catalisadores preferíveis neste sentido incluem PbO, Pb(OH)2 e Pb(OPh)2; TiCl4, Ti(OMe)4, (MeO)Ti(OPh)3, (MeO)2Ti(OPh)2, (MeO)3Ti(OPh) e Ti(OPh)4; SnCl4, Sn(OPh)4, Bu2SnO e Bu2Sn(OPh)2; FeCl3, Fe(OH)3 e Fe(OPh)3; e tais catalisadores que foram tratados com fenol, o líquido de reação ou outro. A figura 1 mostra uma vista esquemática da coluna de destilação contínua de estágios múltiplos para realizar a presente invenção. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos 10, usada na presente invenção, compreende uma estrutura tendo um par de placas de extremidade 5 acima e abaixo de uma porção de tronco cilíndrico 7 tendo um comprimento L (cm) e um diâmetro interno D (cm) e tendo uma parte interna 6 (6-1: enchimento, 6-2: bandeja) com um número de estágios n dentro da mesma, e tem uma saída de gás 1 tendo um diâmetro interno dj (cm) no topo da coluna ou em uma porção superior da coluna próxima do topo, uma saída de líquido 2 tendo um diâmetro interno d2 (cm) no fundo da coluna ou em uma porção inferior da coluna próxima do fundo, pelo menos uma entrada 3 na porção superior e/ou uma porção do meio da coluna abaixo da saída de gás, e pelo menos uma entrada 4 provida na porção inferior da coluna acima da saída de liquido. Nota-se que porque a figura 1 mostra uma forma de realização da coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com a presente invenção, uma disposição da parte interna não é limitada à da figura 1.
Além disso, a coluna de destilação contínua de estágios múltiplos 10, de acordo com a presente invenção, deve ser feita de modo a atender a várias condições de modo a ser capaz de realizar não apenas a destilação, mas também a reação ao mesmo tempo de modo a conseguir produzir não menos do que 1 tonelada de carbonato de diarila por hora de modo estável durante um período de tempo prolongado. Isto é, a coluna de destilação contínua de estágios múltiplos 10, de acordo com a presente invenção, atende não apenas às condições da perspectiva da função de destilação, mas ao contrário estas condições são combinadas com condições requeridas para levar a reação a prosseguir de modo estável e com uma seletividade elevada.
Mais especificamente, os seguintes são requeridos para a coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com esta invenção: (1) o comprimento L (cm) deve corresponder à fórmula (1), 15008000 (1), (2) o diâmetro interno D (cm) da coluna deve corresponder à fórmula (2), 100 2000 (2), (3) a relação do comprimento L (cm) para o diâmetro interno D (cm) da coluna deve corresponder à fórmula (3), 2^L/D^40 (3), (4) o número de estágios n deve corresponder à fórmula (4), 10^n^80 (4), (5) a relação do diâmetro interno D (cm) da coluna para o diâmetro interno dj (cm) da saída de gás deve corresponder à fórmula (5), 2^D/dj^l5 (5),e (6) relação do diâmetro interno D (cm) da coluna para diâmetro interno d2 (cm) da saída de líquido deve corresponder à fórmula (6), 5^D/d2$30 (6).
Deve-se notar que o termo “em uma porção superior da coluna próxima do topo” refere-se à porção se estendendo descendentemente do topo da coluna para o local medindo cerca de 0,25 L, eo termo ‘em uma porção inferior da coluna próxima do fundo” refere-se à porção se estendendo ascendentemente a partir do fundo da coluna no local medindo cerca de 0,25 L. Nota-se que L é definido acima.
Descobriu-se que pelo uso da coluna de destilação contínua de estágios múltiplos, que simultaneamente corresponde às fórmulas (1), (2), (3), (4), (5) e (6), quando produzindo carbonatos aromáticos contendo o carbonato de diarila como o componente principal do mesmo a partir de um carbonato de alquil arila, o carbonato de diarila pode ser produzido em uma escala industrial de não menos que 1 tonelada por hora com uma elevada seletividade e produtividade elevada de modo estável durante um período de tempo prolongado, por exemplo não menos que 2.000 horas, preferivelmente não menos que 3.000 horas, mais preferivelmente não menos que 5.000 horas. A razão porque se tomou possível produzir os carbonatos aromáticos em uma escala industrial com tais efeitos excelentes por implementação do processo de acordo com a invenção não é evidente, mas se supõe seja devido a um efeito combinado ocasionado quando se combinam as condições das fórmulas (1) a (6). Descrevem-se abaixo as faixas preferidas para fatores respectivos.
Se L (cm) for menor que 1.500, então a conversão diminui e não é possível atingir a quantidade de produção desejada. Além disso, para diminuir o custo com equipamento enquanto fixando a relação de reação permitindo alcançar a quantidade de produção desejada, L deve ser feito para não ser superior a 8000. Uma faixa mais preferível para L (cm) é 2000 ^ L <; 6000, com 2500 ^ L ^ 5000 sendo ainda mais preferível.
Se D (cm) for menor que 100, então não é possível atingir a quantidade de produção desejada. Além disso, para diminuir o custo de equipamento enquanto atingindo a quantidade de produção desejada, D deve ser feito para não ultrapassar 2.000. Uma faixa mais preferível para D (cm) é 150 5Ξ D g 1000, com 200 £ D ^ 800 ainda mais preferível.
Se L/D for menor que 2 ou maior que 40, então a operação estável se toma difícil. Em particular, se L/D for maior que 40, então a diferença de pressão entre o topo e o fundo da coluna se toma muito grande, e assim uma operação estável prolongada se toma difícil. Além disso, é necessário aumentar a temperatura na porção inferior da coluna e, assim, reações laterais se tomam passíveis de ocorrer, assim ocasionando uma diminuição na seletividade. Uma faixa mais preferível para L/Dé3^L/D <: 30, eom 5 5Ξ L / D £ 15 ainda mais preferível.
Se n for menor que 10, então a conversão diminui e não é possível atingir a quantidade de produção desejada. Além disso, para diminuir o custo de equipamento enquanto determinando a conversão que permite que a quantidade de produção desejada seja atingida, n deve ser feito para não ser superior a 80. Além disso, se n for maior que 80, então a diferença de pressão entre o topo e o fundo da coluna se toma muito elevada e, assim, uma operação estável prolongada se toma difícil. Além disso, deve ser necessário aumentar a temperatura na porção inferior da coluna e, assim, reações laterais se tomam passíveis de ocorrer, assim ocasionando uma diminuição na seletividade. Uma faixa mais preferível para n é 15 ^ n ^ 60, com 20 ^ n ^ 50 ainda mais preferível.
Se D /di for menor que 2, então o custo com equipamento se toma elevado. Além disso, grandes quantidades de componentes gasosos são prontamente liberadas para o exterior do sistema e, assim, a operação estável se toma difícil. Se D/ di for maior que 15, então a quantidade retirada do componente gasoso se toma relativamente baixa, e assim, a operação estável se toma difícil e, além disso, uma diminuição na conversão é ocasionada. Uma faixa mais preferível para D / di é 2,5 ^ D / di ^ 12, com 3$D/di^l0 ainda mais preferível.
Se D / d2 for menor que 5, então o custo com equipamento se toma elevado. Além disso, a quantidade de retirada de líquido se toma relativamente elevada e, assim, uma operação estável se toma difícil. Se D /d2 for maior que 30, então a taxa de fluxo através da saída de liquido e tubulação se toma excessivamente rápida, tomando possível provocar erosão, assim ocasionando corrosão do aparelho. Uma faixa mais preferível para D / d2 é 7 ^ D / d2 ^ 25, com 9 ^ D / d2 ^ 20 ainda mais preferível.
Além disso, verificou-se, na presente invenção, que é ainda preferível para dt e d2 corresponder à fórmula (7): 1 <; d2 / dj 5; 6 (7). O termo “operação estável prolongada” usado na presente invenção significa que a operação foi realizada continuamente em um estado uniforme durante não menos que 1.000 h, preferivelmente não menos que 3.000 h, mais preferivelmente não menos que 5.000 h, sem entupir a tubulação, erosão e outros, e uma quantidade determinada do carbonato de diarila pode ser produzida enquanto mantendo uma seletividade elevada.
Um aspecto característico da presente invenção é que o carbonato de diarila pode ser produzido de modo estável durante um período de tempo prolongado com seletividade elevada e com uma produtividade elevada de não menos que 1 tonelada por hora, preferivelmente não menos que 2 toneladas por hora, mais preferivelmente não menos que 3 toneladas por hora. Além disso, outro aspecto característico da presente invenção é que, no caso em que L, D, L / D, n, D / dj, e D/d2 para a coluna de destilação contínua de estágios múltiplos correspondem às seguintes fórmulas; 2000 ^ L 6000,150 ^ D ^ 1000, 3 ^ L / D ^ 30, 15^n^60, 2,5 / d1 £ 12, e 7 £ D / d2 % 25, respectivamente, não menos do que 2 toneladas por hora, preferivelmente não menos do que 2,5 toneladas por hora, mais preferivelmente não menos do que 3 toneladas por hora do carbonato de diarila podem ser produzidas. Além disso, outro aspecto característico da presente invenção é que, no caso em que L, D, L / D, n, D / di, e D / d2 para a coluna de destilação contínua de estágios múltiplos correspondem às seguintes fórmulas: 2500 <Ξ L £ 5000, 200 áDí 800, 5 £ L / D ^ 15, 20 ^ n g 50, 3 £ D / d, £ 10, e 9 £ D / d2 S 20, respectivamente, não menos do que 3 toneladas por hora, preferivelmente não menos do que 3,5 toneladas por hora, mais preferivelmente não menos do que 4 toneladas por hora do carbonato de diarila podem ser produzidas. “Seletividade para o carbonato de diarila” usado na presente invenção é baseada no carbonato de alquil arila reagido. Na presente invenção, uma seletividade elevada não menor que 95% pode ser geralmente atingida, preferivelmente não menos que 97%, mais preferivelmente não menos que 99%. A coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com a presente invenção é preferivelmente uma coluna de destilação tendo uma bandeja e/ou um enchimento, como a parte interna. O termo “parte interna”, usado na presente invenção, significa a parte na coluna de destilação onde o gás e líquido são realmente levados em contato um com o oulro. Como a bandeja, por exemplo, uma bandeja de tampa de bolhas, uma bandeja de peneira, uma bandeja de válvula, uma bandeja em contra-fluxo, uma bandeja Superfrac, uma bandeja Maxffac ou outras são preferíveis. Como o enchimento, são preferíveis um enchimento aleatório, como anel de Raschig, um anel de Lessing, um anel de Pall, Berl, um Intalox, um enchimento Dixon, um enchimento McMahon, ou Heli Pak, ou um enchimento estruturado, como Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-PAK, um enchimento Sulzer, um enchimento Goodroll ou um Glitchgrid. A coluna de estágios múltiplos tendo tanto uma porção de bandeja como uma porção compactada com enchimento também pode ser usada. Nota-se que o termo “número de estágios (n) de uma parte interna”, usado na presente invenção, significa que o número total de bandejas no caso de uma bandeja e o número teórico de estágios no caso de um enchimento. Assim, no caso da coluna de estágios múltiplos tendo tanto a porção de bandeja como a porção compactada com o enchimento, n significa a soma do número total de bandejas e o número teórico de estágios do enchimento. A reação entre o carbonato de alquil arila e o composto mono-hidróxi aromático presentes no sistema de reação na presente invenção tem uma constante de equilíbrio extremamente baixa e, além disso, a taxa de reação é lenta. Além disso, a reação de desproporeionamento do carbonato de alquil arila, que é a reação principal, é também uma reação de equilíbrio, e tem uma constante de equilíbrio baixa, e a taxa de reação é, assim, lenta. Descobriu-se que a coluna de destilação de estágios múltiplos, tendo tanto o enchimento, como a bandeja como a parte interna, é preferida como a coluna de destilação contínua de estágios múltiplos usada na destilação reativa para r realizar estas reações na presente invenção. E mais preferível que esta coluna de destilação tenha uma porção compactada com o enchimento provido na porção superior da coluna de destilação, e uma porção de bandeja provida na porção inferior da coluna de destilação. Além disso, na presente invenção, o enchimento é preferivelmente o enchimento estruturado, sendo ainda preferível usar um ou mais dos mesmos. O enchimento estruturado é preferivelmente de pelo menos um tipo selecionado dentre o grupo consistindo de Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-PAK, um enchimento Sulzer, um enchimento Goodroll ou um Glitchgrid.
Além disso, descobriu-se que para uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos, de acordo com a presente invenção, uma bandeja de peneira, tendo uma porção de peneira e uma porção de chegada inferior, é particularmente preferível como a bandeja da parte interna em termos de relação entre desempenho e o custo do equipamento. Descobriu-se também que a bandeja de peneira preferivelmente tem 100 a 1.000 orifícios/m2 na porção de peneira. Um número mais preferível de orifícios é de 120 a 900 orifícios/m2, ainda mais preferivelmente 150 a 800 orifícios/m2. Além disso, descobriu-se que a área de seção transversal por orifício da bandeja de peneira está preferivelmente na faixa de 0,5 a 5 cm . Uma área de seção transversal mais preferível por orifício é de 0,7 a 4 cm , ainda mais preferivelmente 0,9 a 3 cm2. Além disso, descobriu-se que é mais preferível se a bandeja de peneira tiver 100 a 1000 orifícios/m na porção de peneira, e a Λ área de seção transversal por orifício está em uma faixa de 0,5 a 5 cm . Além disso, descobriu-se que é ainda mais preferível se o enchimento estruturado for pelo menos um selecionado dentre o grupo consistindo de Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-PAK, um enchimento Sulzer, um enchimento Goodroll ou um GJitchgrid, e a bandeja de peneira tiver 100 a Λ 1.000 orifícios/ m na porção de peneira, e que a área de seção transversal por orifício estiver na faixa de 0,5 a 5 cm . Demonstrou-se que por adição das condições acima à coluna de destilação contínua de estágios múltiplos, o objeto da presente invenção pode ser alcançado mais facilmente.
Quando se realiza a presente invenção, o carbonato de diarila pode ser produzido continuamente por alimentação contínua do material de partida contendo o carbonato de alquil arila na coluna de destilação contínua de estágios múltiplos, em que o catalisador está presente, realizando a reação e a destilação simultaneamente na coluna, retirando continuamente uma mistura de reação de ponto de ebulição baixo contendo o carbonato de dialquila produzido e álcool a partir da porção superior da coluna em uma forma gasosa e continuamente retirando uma mistura de reação de ponto de ebulição elevado contendo carbonatos aromáticos, contendo o carbonato de dialquila como o produto principal, de uma porção inferior da coluna em uma forma líquida. A mistura de reação de ponto de ebulição baixo pode conter um éter de alquil arila e o composto mono-hidróxi aromático presentes no sistema, carbonato de alquil arila não reagido, e outros. Além disso, a mistura de reação de ponto de ebulição elevado pode conter o composto mono-hidróxi aromático, carbonato de alquil arila não reagido e assim em diante. Deve-se notar que, como acima mencionado, além do carbonato de alquil arila, o material de partida pode conter o carbonato de dialquila e álcool que são produtos de reação, o composto mono-hidróxi aromático, o carbonato de diarila, o éter de alquil arila, sub-produtos de ponto de ebulição elevado, e outros. Levando em consideração o equipamento e custo requeridos para separação e purificação em outros processos, quando se implementa realmente a presente invenção industrialmente, prefere-se que o material de partida contenha quantidades pequenas destes compostos.
Além disso, na presente invenção, prefere-se um processo em que uma operação de refluxo de condensação de componente gasoso retirado do topo da coluna de destilação reativa, e então o retomo de algum deste componente para a porção superior da coluna de destilação é realizado. Neste caso, a taxa de refluxo está em uma faixa de 0,05 a 10, preferivelmente 0,08 a 5, mais preferivelmente 0,1 a 2. Na presente invenção, quando se alimenta continuamente o material de partida contendo o carbonato de alquil arila na coluna de destilação contínua de estágios múltiplos, este material de partida é preferivelmente alimentado na coluna de destilação em uma forma líquida e/ou uma forma gasosa a partir de entrada(s) provida(s) em uma ou mais das posições na porção superior ou a porção do meio da coluna abaixo da saída de gás na porção superior da coluna de destilação. Além disso, quando se usa a coluna de destilação tendo a porção de enchimento na porção superior da mesma, e a porção de bandeja na porção inferior da mesma, o que é a forma de realização preferível da presente invenção, prefere-se que pelo menos uma posição da entrada seja provida entre a porção de enchimento e a porção de bandeja. Além disso, no caso de que o enchimento compreende dois ou mais dos enchimentos estruturados, prefere-se que a entrada seja provida em um espaço entre os enchimentos estruturados múltiplos.
Na presente invenção, o método de tomar o catalisador presente na coluna de destilação contínua de estágios múltiplos pode ser qualquer um, mas no caso em que o catalisador é um sólido, que é insolúvel no líquido de reação, tem-se, por exemplo, um método em que o catalisador é fixado dentro da coluna ao ser, por exemplo, instalado em uma placa dentro da coluna de destilação contínua de estágios múltiplos ou instalado na forma de um enchimento. No caso de um catalisador que dissolve no material de partida ou no líquido de reação, prefere-se alimentar o catalisador na coluna de destilação a partir da posição acima da porção de meio da coluna de destilação. Neste caso, o líquido catalisador dissolvido no material de partida ou líquido de reação pode ser introduzido na coluna junto com o material de partida, ou pode ser introduzido na coluna de uma entrada diferente do material de partida. A quantidade do catalisador usada na presente invenção varia dependendo do seu tipo, os tipos e proporções dos compostos de material de partida, e as condições de reação como a temperatura e a pressão de reação. A quantidade do catalisador está, geralmente, na faixa de 0,0001 a 30% em peso, preferivelmente de 0,05 a 10% em peso, mais preferivelmente 0,001 a 1% em peso, com base no peso total do material de partida. O tempo de reação para a reação de transesterificação realizada na presente invenção é considerado como se igualando ao tempo de residência médio do líquido de reação na coluna de destilação contínua de estágios múltiplos. O tempo de reação varia dependendo do tipo da parte interna dentro da coluna de destilação e o número de estágios, a quantidade alimentada na coluna do material de partida, o tipo e quantidade do catalisador, as condições de reação, e outros. O tempo de reação está, geralmente, em uma faixa de 0,01 a 10 horas, preferivelmente 0,05 a 5 horas, mais preferivelmente 0,1 a 3 horas. A temperatura de reação varia dependendo do tipo dos compostos de material de partida usados, e o tipo e quantidade do catalisador. A temperatura de reação está, geralmente, na faixa de 100 a 350°C. Prefere-se aumentar a temperatura de reação de modo a aumentar a taxa de reação. Se a temperatura de reação for muito elevada, então reações laterais se tomam possíveis de ocorrer, por exemplo, a produção de sub-produtos, como produtos de rearranjo de Fries do carbonato de diarila e um éter alquü arílico, e aumentam os compostos de éster dos mesmos, o que é indesejável. Por esta razão, a temperatura de reação está preferivelmente em uma faixa de 130 a 280°C, mais preferivelmente 150 a 260°C, ainda mais preferivelmente 180 a 240°C. Além disso, a pressão de reação varia dependendo do tipo dos compostos de material de partida usados e a composição do material de partida, a temperatura de reação e outros. A pressão de reação pode ser qualquer uma dentre uma pressão reduzida, pressão normal, ou uma pressão aplicada. A pressão no topo da coluna está geralmente em uma faixa de 0,1 a 2x10 Pa, preferivelmente 10 a 10 Pa, mais preferivelmente 5 x 10 x 10 Pa. O material constituindo a coluna de destilação contínua de estágios múltiplos usada na presente invenção é geralmente um material metálico como aço carbono ou aço inoxidável. Em termos da qualidade do carbonato de diarila produzido, aço inoxidável é preferível.
Abaixo, a presente invenção é descrita em maiores detalhes com referência aos seguintes exemplos, mas a presente invenção não é limitada aos seguintes exemplos.
Exemplos Um teor de halogênio foi medido por meio de um método de cromatografia iônica.
Exemplo 1: <Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos >
Uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos como mostrado na FIG. 1 tendo L = 3100 cm, D = 500 cm, L / D = 6,2, n = 30, D / dt = 3,85, e D / d2 = 11,1 foi usada. Neste exemplo, como a parte interna, dois conjuntos de Mellapak (número teórico total de estágios 11) foram instalados na porção superior, e a bandeja de peneira tendo a área de seção transversal por orifício com aproximadamente 1,3 cm e um número de orifícios de Λ aproximadamente 250/m foi usada na porção inferior. <Destilação reativa>
Usou-se, como o material de partida, uma mistura contendo 18% em peso de carbonato de metil fenila que tinha sido obtida ao se submeter uma mistura contendo carbonato de dimetila e fenol em uma relação em peso de carbonato de dimetila / fenol = 1,3 a uma reação de transesterificação. Este material de partida continha 26% em peso de carbonato de dimetila, 6% em peso de anisol, 48% em peso de fenol, e 1% em peso de carbonato de difenila, e ainda continha aproximadamente 100 ppm de Pb(OPh)2 como um catalisador. 0 material de partida substancialmente não contém halogênios (fora do limite de detecção para a cromatografia iônica, isto é, 1 ppb ou menos). O material de partida foi introduzido na coluna de destilação contínua de estágios múltiplos a uma taxa de fluxo de 66 toneladas/hora de uma entrada de material de partida instalada entre o Mellapak e a bandeja de peneira. A destilação reativa foi realizada continuamente sob condições de uma temperatura no fundo da coluna de 210°C, uma pressão no topo da coluna de 3 x 104 Pa, e uma relação de refluxo de 0,3. Foi possível atingir uma operação em estado uniforme estável após 24 horas. O líquido continuamente retirado do fundo da coluna continha 38,4% em peso de carbonato de metil fenila e 55,6% em peso de carbonato de difenila. Verificou-se que a quantidade de carbonato de difenila produzido a partir do carbonato de metil fenila por hora era de 5,13 toneladas. A seletividade para o carbonato de difenila, com base no carbonato de metil fenila reagido, foi de 99%. A operação contínua prolongada foi realizada sob estas condições. As quantidades de carbonato de difenila produzido por hora a 500 h, 2000 horas, 4000 horas, 5000 horas, e 6000 horas após atingir o estado uniforme estável (excluindo o carbonato de difenila contido no material de partida) foram de 5,13 toneladas, 5,13 toneladas, 5,14 toneladas, 5,14 toneladas, e 5,13 toneladas, respectivamente, e as seletividades foram de 99%, 99%, 99%, 99%, e 99%, respectivamente, e assim a operação foi muito estável. Além disso, os carbonatos aromáticos produzidos substancialmente não contém halogêníos (1 ppb ou menos).
Exemplo 2: A destilação reativa foi realizada sob as seguintes condições usando a mesma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos como no exemplo 1. <Destilação reativa>
Uma mistura contendo 21% em peso de carbonato de metil fenila, que tinha sido obtida ao se submeter uma mistura contendo carbonato de dimetila e fenol em uma relação em peso de carbonato de dimetila / fenol = 1,9 a uma reação de transesterificação foi usada como o material de partida. Este material de partida continha 32% em peso de carbonato de dimetila, 5% em peso de anisol, 41% em peso de fenol, e 1% em peso de carbonato de difenila, e ainda continha aproximadamente 250 ppm de Pb(OPh)2 como um catalisador. O material de partida substancialmente não continha halogênios (fora do limite de detecção para a cromatografia iônica, isto é, 1 ppb ou menos). O material de partida foi introduzido na coluna de destilação contínua de estágios múltiplos a uma taxa de fluxo de 80 toneladas/hora, a partir de uma entrada de material de partida instalada entre o Mellapak e a bandeja de peneira. A destilação reativa foi realizada continuamente sob condições de uma temperatura no fundo da coluna de 205°C, uma pressão no topo da coluna de 2 x 104 Pa, e uma relação de refluxo de 0,5. Foi possível atingir uma operação em estado uniforme estável após 24 horas. O líquido continuamente retirado do fundo da coluna continha 36,2% em peso de carbonato de metil fenila e 60,8% em peso de carbonato de difenila. Verificou-se que a quantidade de carbonato de difenila produzido do carbonato de metil fenila por hora foi de 8,06 toneladas. A seletividade para carbonato de difenila com base no carbonato de metil fenila reagido foi de 99%. A operação contínua prolongada foi realizada sob estas condições. As quantidades de carbonato de difenila produzidas por hora em 500 h, 1000 h, 1500 h, 2000 h, e 2500 h, após atingir o estado uniforme estável (excluindo o carbonato de difenila contido no material de partida) foram de 8,06 toneladas, 8,07 toneladas, 8,07 toneladas, 8,06 toneladas, e 8,07 toneladas, respectivamente, e as seletividades foram de 99%, 99%, 99%, 99%, e 99%, respectivamente, e assim a operação foi muito estável. Além disso, os carbonatos aromáticos produzidos substancialmente não contém halogênios (1 ppb ou menos).
Exemplo 3: A destilação reativa foi realizada sob as seguintes condições usando a mesma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos como no exemplo 1, exceto que a área de seção transversal por orifício da bandeja de peneira foi feita para ser de aproximadamente 1,8 cm2. <Destilação reativa>
Uma mistura contendo 16% em peso de carbonato de metil fenila que tinha sido obtida ao se submeter a mistura contendo carbonato de dimetila e fenol em uma relação em peso de carbonato de dimetila / fenol = 1,4 a uma reação de transesterificação foi usada como o material de partida. Este material de partida continha 27% em peso de carbonato de dimetila, 7% em peso de anisol, 49% em peso de fenol, e 0,5 por de carbonato de difenila, e ainda continha aproximadamente 200 ppm de Pb(OPh)2 como um catalisador. O material de partida substancialmente não contém halogênios (fora do limite de detecção para a cromatografía iônica, isto é, 1 ppb ou menos). O material de partida foi introduzido na coluna de destilação contínua de estágios múltiplos a uma taxa de fluxo de 94 toneladas/hora de uma entrada de material de partida instalada entre o Mellapak e a bandeja de peneira. A destilação reativa foi realizada continuamente sob condições de uma temperatura no fundo da coluna de 215°C, uma pressão no topo da coluna de 2,5 x 104 Pa, e uma relação de refluxo de 0,4. Foi possível atingir uma operação em estado uniforme estável após 24 h. O liquido continuamente retirado do fiando da coluna continha 35,5% em peso de carbonato de metil fenila e 59,5% em peso de carbonato de difenila. Verificou-se que a quantidade de carbonato de difenila produzido a partir do carbonato de metil fenila por hora foi de 7,28 toneladas. A seletividade para o carbonato de difenila, com base no carbonato de metil fenila reagido, foi de 99%. A operação contínua prolongada foi realizada sob estas condições. As quantidades de carbonato de difenila produzidas por hora em 500 h, 1000 h, 1500 h, 2000 h, e 2500 h, após atingir o estado uniforme estável (excluindo o carbonato de difenila contido no material de partida) foram de 7,28 toneladas, 7,28 toneladas, 7,29 toneladas, 7,29 toneladas, e 7,28 toneladas, respectivamente, e as seletividades foram de 99%, 99%, 99%, 99%, e 99%, respectivamente, e assim a operação foi muito estável. Além disso, os carbonatos aromáticos produzidos substancialmente não contém halogênios (1 ppb ou menos).
Aplicabilidade Industrial Quando se produz continuamente carbonatos aromáticos contendo um carbonato de diarila como o produto principal ao se tomar um carbonato de alquil arila como um material de partida, o qual é obtenível através de uma reação de transesterificação entre um carbonato de dialquila e um composto mono-hidróxi aromático, usando uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos em que está presente um catalisador, e se alimenta continuamente o material de partida para dentro da coluna de destilação contínua de estágios múltiplos, a presente invenção é apropriada como um processo específico que permite que o carbonato de diarila seja produzido com seletividade elevada e produtividade elevada de modo estável durante um período de tempo prolongado em uma escala industrial de não menos que 1 tonelada por hora.

Claims (29)

1. Processo para a produção de um carbonato aromático contendo um carbonato de diarila como um produto principal a partir de um material de partida compreendendo um carbonato de alquil arila, que é obtenível através de uma reação de transesterificação entre um carbonato de dialquila e um composto mono-hidróxi aromático, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: (i) alimentar continuamente referido material de partida em uma coluna de destilação contínua de estágios múltiplos em que está presente um catalisador; (ii) realizar a reação na coluna para produzir um carbonato de dialquila e o carbonato de diarila, (iii) retirar continuamente uma mistura de reação de ponto de ebulição baixo contendo referido carbonato de dialquila produzido de uma porção superior da coluna em uma forma gasosa e continuamente retirar uma mistura de reação de ponto de ebulição elevado contendo o carbonato de diarila de uma porção inferior da coluna em uma forma líquida, em que referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos compreende uma estrutura tendo um par de placas de extremidade acima e abaixo de uma porção de tronco cilíndrico tendo um comprimento L (cm) e um diâmetro interno D (cm), e tendo uma parte interna com um número de estágios n dentro da mesma, e compreende uma saída de gás tendo um diâmetro interno di (cm) no topo da coluna ou em uma porção superior da coluna próxima do topo, uma saída de líquido tendo um diâmetro interno 62 (cm) no fundo da coluna ou em uma porção inferior da coluna próxima do fundo, pelo menos uma entrada provida na porção superior e/ou uma porção do meio da coluna abaixo da saída de gás, e pelo menos uma entrada na porção inferior da coluna acima da saída de líquido, em que (1) referido comprimento L (cm) atende à seguinte fórmula (1), 1500 8000 (1), (2) o referido diâmetro interno D (cm) da coluna corresponde à seguinte fórmula (2), 100 ^ D ^ 2000 (2), (3) uma relação do referido comprimento L (cm) para referido diâmetro interno D (cm) da coluna atende à seguinte fórmula (3), 2úUOú 40 (3), (4) referido número de estágios n corresponde à fórmula (4), 10 ^ n ^ 80 (4), (5) uma relação do referido diâmetro interno D (cm) da coluna para referido diâmetro interno di (cm) da saída de gás corresponde à seguinte fórmula (5) , 2^D/d^15 (5), (6) uma relação do referido diâmetro interno D (cm) da coluna para referido diâmetro interno d2 (cm) da saída de líquido corresponde à seguinte fórmula (6) , 5 ^ D/d2 ^ 30 (6).
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a destilação é realizada simultaneamente na referida etapa (ii).
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que referido carbonato aromático contendo o carbonato de diarila como o produto principal é continuamente produzido e uma quantidade de referido carbonato de diarila produzida não é menor que 1 tonelada por hora.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que di e d2 correspondem à seguinte fórmula (7) 1gd-|/d2^6 (7).
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que L, D, L/D, n, D/d-ι, e D/d2 para referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos correspondem às seguintes fórmulas; 2000 <; L <; 6000, 150 ^ D ^ 1000, 3 £ L/D ^ 30, 15 ^ n ^ 60, 2,5 ^ D/di ^ 12, e 7 ^ D/d2 £ 25, respectivamente.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que L, D, L/D, n, D/di, e D/d2 para a coluna de destilação contínua de estágios múltiplos correspondem às seguintes fórmulas; 2500 ^ L <; 5000, 200 ^ D ^ 800, 5 í L/D ^ 15, 20 ^ n ^ 50, 3 ^ D/di ^ 10, e 9 ^ D/d2 ^ 20, respectivamente.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos é uma coluna de destilação tendo um enchimento e uma bandeja como a parte interna.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos é uma coluna de destilação tendo, como a parte interna, o enchimento na porção superior da coluna, e a bandeja na porção inferior da coluna.
9. Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que referido enchimento da parte interna é um enchimento estruturado.
10. Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a referida bandeja da parte interna é uma bandeja de peneira tendo uma porção de peneira e uma porção de chegada inferior.
11. Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que referido enchimento da parte interna é de um ou mais enchimentos estruturados, e referidas bandejas são uma bandeja de peneira tendo uma porção de peneira e uma porção de chegada inferior.
12. Processo de acordo com a reivindicação 9 ou 11, caracterizado pelo fato de que referido enchimento estruturado é pelo menos um selecionado dentre o grupo consistindo de Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-PAK, um enchimento Sulzer, um enchimento Goodroll e um Glitchgrid.
13. Processo de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que referida bandeja de peneira tem 100 a 1000 orifícios/m2 na porção de peneira.
14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10, 11 ou 13, caracterizado pelo fato de que a área de seção transversal por orifício de referida bandeja de peneira está em uma faixa de 0,5 a 5 cm2.
15. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que referido enchimento estruturado é pelo menos um selecionado dentre o grupo consistindo de Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-PAK, um enchimento Sulzer, um enchimento Goodroll e um Glitchgrid, a referida bandeja de peneira tem 100 a 1000 orifícios/m2 na porção de peneira, e a área de seção transversal por orifício da referida bandeja de peneira está em uma faixa de 0,5 a 5 cm2.
16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o carbonato aromático produzido compreende um teor de halogênio não maior do que 0,1 ppm.
17. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos para realizar a reação e a destilação, caracterizada pelo fato de compreender: uma porção de tronco cilíndrico tendo um comprimento L (cm) e um diâmetro interno D (cm); um par de placas de extremidade providas acima e abaixo da porção de tronco; uma parte interna com um número de estágios n dentro da porção de tronco; uma saída de gás que tem um diâmetro interno di (cm) e sendo provida na placa de extremidade no topo da coluna ou em uma porção superior da coluna próxima da mesma; uma saída de líquido que tem um diâmetro interno d2 (cm) e que é provida sobre a placa de extremidade no fundo da coluna ou em uma porção inferior da coluna próxima da mesma; pelo menos uma entrada provida na porção superior e/ou uma porção do meio da coluna abaixo da saída de gás; e e pelo menos uma entrada provida na porção inferior da coluna acima da saída de líquido, em que (1) referido comprimento L (cm) corresponde à fórmula (1), 1500 ^ L <; 8000 (1), (2) referido diâmetro interno D (cm) da coluna corresponde à fórmula (2), 100 ^ D <; 2000 (2), (3) uma relação do referido comprimento L (cm) para referido diâmetro interno D (cm) da coluna corresponde à fórmula (3), 2 ^ L/D <; 40 (3), (4) referido número de estágios n corresponde à fórmula (4), 10^ η ^80 (4), (5) uma relação do referido diâmetro interno D (cm) da coluna para referido diâmetro interno di (cm) da saída de gás corresponde à seguinte fórmula (5) , 2 ^ D/di ^15 (5), (6) uma relação do referido diâmetro interno D (cm) da coluna para referido diâmetro interno d2 (cm) da saída de líquido corresponde à seguinte fórmula (6) , 5 ^ D/d2 ^ 30 (6).
18. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que di e d2 correspondem à seguinte fórmula (7) 1 ^ di/d2 ^ 6 (7).
19. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizada pelo fato de que L, D, L/D, n, D/di, e D/d2 para a referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos correspondem às seguintes fórmulas; 2000 ^ L ^ 6000, 150 ^ D ^ 1000, 3 <; L/D ^30, 15 ^ n ^ 60, 2,5 ^ D/di ^ 12, e 7 ^ D/d2 ^ 25, respectivamente.
20. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizada pelo fato de que L, D, L/D, n, D/di, e D/d2 para a coluna de destilação contínua de estágios múltiplos correspondem às seguintes fórmulas; 2500 ^ L ^ 5000, 200 ^ D ^ 800, 5 <Ξ L/D ^ 15, 20 <; n <; 50, 3 ^ D/di <; 10, e 9 ^ D/d2 g 20, respectivamente.
21. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 20, caracterizada pelo fato de que referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos é uma coluna de destilação tendo um enchimento e uma bandeja como a parte interna.
22. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de que referida coluna de destilação contínua de estágios múltiplos é uma coluna de destilação tendo, como a parte interna, o enchimento na porção superior da coluna, e a bandeja na porção inferior da coluna.
23. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizada pelo fato de que referido enchimento da parte interna é um enchimento estruturado.
24. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizada pelo fato de que referida bandeja da parte interna é uma bandeja de peneira tendo uma porção de peneira e uma porção de chegada inferior.
25. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizada pelo fato de que referido enchimento da parte interna consiste de um ou mais dos enchimentos estruturados, e referidas bandejas de uma bandeja de peneira tendo uma porção de peneira e uma porção de chegada inferior.
26. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com a reivindicação 23 ou 25, caracterizada pelo fato de que referido enchimento estruturado é pelo menos um selecionado dentre o grupo consistindo de Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-PAK, um enchimento Sulzer, um enchimento Goodroll e um Glitchgrid,
27. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com a reivindicação 24 ou 25, caracterizada pelo fato de que referida bandeja de peneira tem 100 a 1000 orifícios/m2 na porção de peneira.
28. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo com qualquer uma das reivindicações 24, 25 ou 27, caracterizada pelo fato de que a área de seção transversal por orifício de referida bandeja de peneira está em uma faixa de 0,5 a 5 cm2,
29. Coluna de destilação contínua de estágios múltiplos de acordo a reivindicação 25, caracterizada pelo fato de que referido enchimento estruturado é pelo menos um selecionado dentre o grupo consistindo de Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-PAK, um enchimento Sulzer, um enchimento Goodroll e um Glitchgrid, a referida bandeja de peneira tem 100 a 1000 orifícios/m2 na porção de peneira, e a área de seção transversal por orifício da referida bandeja de peneira está em uma faixa de 0,5 a 5 cm2.
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