CN100453520C - 生产芳族碳酸酯的方法 - Google Patents
生产芳族碳酸酯的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100453520C CN100453520C CNB2004800241943A CN200480024194A CN100453520C CN 100453520 C CN100453520 C CN 100453520C CN B2004800241943 A CNB2004800241943 A CN B2004800241943A CN 200480024194 A CN200480024194 A CN 200480024194A CN 100453520 C CN100453520 C CN 100453520C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbonate
- alcohol
- reaction
- isomer
- alkyl
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
生产芳族碳酸酯的方法是以下列步骤(1)-(4)为特征的:(1)使有机金属化合物与二氧化碳反应,得到含有由该反应生成的碳酸二烷基酯的反应混合物,(2)从该反应混合物中分离该碳酸二烷基酯,由此得到残余液体,(3)使该残余液体与醇反应,由此生成至少一种有机金属化合物和水,从该有机金属化合物中除去该水,和(4)使在步骤(2)中分离出来的碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,由此得到芳族碳酸酯。
Description
发明背景
技术领域
本发明涉及一种生产芳族碳酸酯的方法。更具体而言,本发明涉及一种生产芳族碳酸酯的方法,其包括:(1)进行有机金属化合物与二氧化碳之间的反应,得到含有由该反应生成的碳酸二烷基酯的反应混合物,(2)从所述反应混合物中分离出所述碳酸二烷基酯,得到残余液体,以及按任意顺序部分或全部同时地进行下列步骤(3)和(4):(3)使所述残余液体与醇反应,生成至少一种有机金属化合物,也生成水,从所述有机金属化合物中除去所述水,和(4)使在步骤(2)中分离出来的所述碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯。
本发明方法的有利之处不仅在于该方法不需要任何毒性物质和不产生任何腐蚀性物质,而且还在于副产物的量非常少和在所需芳族碳酸酯的生产期间产生的中间产物可以再循环。因而,本发明方法出于环境保护的考虑是有利的,能够简单和有效地生产高纯度的芳族碳酸酯。
现有技术
芳族碳酸酯广泛用作羰基源,例如用作生产聚碳酸酯、异氰酸酯和药物的原料,并且已经需要开发出低成本生产芳族碳酸酯的方法。
作为在工业规模上生产芳族聚碳酸酯的方法,可以提到下列方法(i)和(ii):
(i)界面聚合法(其中在适当的氯接受体存在下使光气和双酚在二氯甲烷相与水相之间的界面上聚合的方法);和
(ii)熔化法(其中借助酯交换/脱酚反应使碳酸二苯酯和双酚聚合的方法)。
上述方法(i)(即界面聚合法)使用二氯甲烷,而上述方法(ii)(即熔化法)不使用二氯甲烷。最近,由于烷基卤化物已经引起水污染的问题,因此,不使用二氯甲烷的熔化法已经引起注意。
作为生产用作上述熔化法的原料的芳族碳酸酯(例如碳酸二苯酯)的熟知方法,可以提到下列方法1)至5):
1)使用光气作为羰基源生产芳族碳酸酯的方法(例如参见下列专利文献1);
2)使用一氧化碳作为羰基源生产芳族碳酸酯的方法;
3)由草酸二芳基酯生产芳族碳酸酯的方法;
4)使用脲(或其衍生物)作为羰基源生产芳族碳酸酯的方法;和
5)使用二氧化碳作为羰基源生产芳族碳酸酯的方法。
关于方法1),下面给出解释。方法1)的具体模式的实例包括水溶液模式,其中向金属酚盐的水溶液中引入光气;界面模式,其中芳族碳酸酯的生产在包含有机溶剂相和水相的两相体系中进行;以及气相模式,其中使酚与光气在气相中反应。这些模式的每一种都可以容易地生产芳族碳酸酯。不过,由于方法1)采用极具毒性和高度腐蚀性的光气,因此方法1)的缺点在于光气的运输和储存需要格外小心,并且生产设备的维护昂贵,而这种维护是确保安全所不可缺少的。此外,在方法1)中,伴随产生大量高度腐蚀性的盐酸,由此导致废料处置上的难题等等。而且,由于方法1)得到的芳族碳酸酯(例如碳酸二苯酯)不可避免地含有作为杂质含氯化合物,因此方法1)也造成下列严重问题。当这样一种含有含氯化合物的芳族碳酸酯用于通过熔化法来生产聚碳酸酯时,含氯化合物即使在芳族碳酸酯中的量非常少,它也会导致用于生产聚碳酸酯的催化剂的失活和所生产的聚碳酸酯的变色。为了除去在芳族碳酸酯中以非常少的量(基于芳族碳酸酯的重量一般为几个重量ppm)含有的含氯化合物,额外的纯化步骤变得必要(例如参见下列专利文献2)。
由以上可见,方法1)具有一些严重问题,例如使用毒性物质作为原料、伴随产生腐蚀性化合物和在所生产的芳族碳酸酯中含有杂质(例如含氯化合物)。
关于方法2),下面给出解释。方法2)是一种氧化羰基化方法,其中使用一氧化碳作为羰基源由氧和芳族羟基化合物生产芳族碳酸酯(例如碳酸二苯酯)。在方法2)中使用的一氧化碳极具毒性。因此,一氧化碳的运输和处理需要格外小心,并且生产设备的维护昂贵,而这种维护是在芳族碳酸酯的生产中确保安全所不可缺少的。此外,方法2)采用氯或含氯化合物作为催化剂的一部分或者作为助催化剂。因此,正如上述使用光气的方法1)的情况那样,由方法2)所生产的芳族碳酸酯不可避免地含有含氯化合物作为杂质。而且,方法2)采用钯作为催化剂,然而该催化剂昂贵且难以回收。因此,方法2)不可避免地变为极其昂贵和复杂的方法。
因而,方法2)也具有一些严重问题,例如使用毒性化合物作为原料、由氯导致的腐蚀作用、在所生产的芳族碳酸酯中含有含氯杂质以及生产成本高。
作为与方法2)相似的常规方法,可以提到这样一种方法,其中借助氧化羰基化反应由一氧化碳、氧和甲醇得到碳酸二甲酯,以及使所得碳酸二甲酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯。不过,这种方法也造成一个问题-在氧化羰基化反应中使用大量含氯化合物,以致在由氧化羰基化反应所生产的碳酸二甲酯中含有含氯化合物或者该含氯化合物腐蚀在这种方法中使用的生产设备(例如参见下列专利文献3)。
关于方法3),下面给出解释。方法3)是这样一种方法,其中由作为原料的一氧化碳生产草酸二芳基酯,使所生成的草酸二芳基酯进行脱羰基反应,生产碳酸二芳基酯(例如碳酸二苯酯)。由方法3)所生产的碳酸二芳基酯含有大量杂质,例如从原料衍生的呋喃型化合物和含氯化合物。因此,如果所生产的碳酸二芳基酯未经纯化直接用于生产聚碳酸酯,则所生产的聚碳酸酯不可避免地变色,呈现黄色。为了消除这种问题,必须进行一些额外的从碳酸二芳基酯中除去杂质的步骤,以便得到纯化的碳酸二芳基酯(例如参见下列专利文献4)。
关于方法4),下面给出解释。方法4)是这样一种方法,其中使作为碳酸酯源的脲与醇反应,得到碳酸二烷基酯,使所得碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯(例如碳酸二苯酯)。当与上述方法1)至3)相比时,方法4)的提高之处在于用作原料的脲基本上没有毒性。不过,在从脲和醇生产碳酸二烷基酯的反应中,不可避免地伴随产生脲基甲酸酯,由此降低碳酸二烷基酯的选择性。因此,由方法4)生产芳族碳酸酯(例如碳酸二苯酯)不可避免地变得昂贵。进而,作为中间产物生成的氨基甲酸烷基酯和碳酸二烷基酯一起形成共沸混合物,因此碳酸二烷基酯的分离是非常困难的。为了得到不含有氨基甲酸烷基酯的纯碳酸二烷基酯,涉及麻烦操作的额外步骤是必需的(例如参见下列专利文献5)。此外,用于处置副产物,例如上述脲基甲酸酯的设备也是必需的。因此,由方法4)生产芳族碳酸酯不可避免地变得复杂。
关于方法5),下面给出解释。方法5)是这样一种方法,其中使作为羰基源的二氧化碳与氧化乙烯等反应,得到环状碳酸酯,使所得环状碳酸酯与醇反应,得到碳酸二烷基酯,使所得碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯(例如参见专利文献6)。这种方法的有利之处在于:使用基本上没有毒性且便宜的二氧化碳作为原料。不过在方法5)中,与碳酸二芳基酯(例如碳酸二苯酯)一起还产生了乙二醇,并且由乙二醇再生氧化乙烯非常困难。因此,必须从在方法5)中所涉及的上述反应单独生产用作原料的上述氧化乙烯。
因而,方法5)的问题例如在于:用作原料的氧化乙烯的生产是必需的,并且与碳酸二芳基酯一起产生的乙二醇不能在芳族碳酸酯的生产中再循环。
作为与上述方法5)(在该方法中,使作为羰基源的二氧化碳与氧化乙烯反应,得到环状碳酸酯,使所得环状碳酸酯与醇反应,得到碳酸二烷基酯,使所得碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯)相似的方法,已知有这样一种其中直接由二氧化碳和醇生产碳酸二烷基酯的方法,该方法不产生环状碳酸酯中间产物(参见下列专利文献7、8和9)。当这种方法中使用的醇是用缩醛作为有机脱水剂来生产时,在二氧化碳与醇反应产生碳酸二烷基酯的反应中所生成的水消耗在生产醇的反应中,由此促进上述反应产生碳酸二烷基酯。下面参照下式(4)和(5)(其中Me代表作为烷基的代表性实例的甲基)给出更具体的解释,式(4)和(5)代表上述方法中所涉及的反应。在由下式(4)代表的平衡反应(也就是生产碳酸烷基酯的反应)中伴随产生的水用于由式(5)代表的平衡反应(也就是生产醇的反应)中。因此,在生产碳酸烷基酯的反应中伴随产生的水的量减少,由此,式(4)的反应平衡向形成所需产物的方向移动。因而,可以由二氧化碳和醇(即甲醇)得到碳酸二烷基酯(即碳酸二甲酯)。不过,在涉及式(4)和(5)反应的方法中,缩醛的消耗量等摩尔于所生产的碳酸二烷基酯,因此与碳酸二烷基酯伴随产生丙酮(由缩醛衍生)。将伴随产生的丙酮转化为缩醛是困难的,因为将丙酮转化为缩醛(有机脱水剂)的反应是难以进行的脱水反应。因此,必须使用大量缩醛作为原料,并且能量效率较差。出于这种原因,上述方法尚未商业化。
即使使用无机脱水剂代替有机脱水剂(例如缩醛),也会产生上述相同问题,也就是说,用作脱水剂的无机化合物吸收水,它需要大量能量来使吸收了水的无机化合物脱水,以再生可用作脱水剂的无机化合物,结果使得不能以低成本生产碳酸二烷基酯。因此,使用无机脱水剂的方法也尚未商业化。
如上所述,已经提出一些生产芳族碳酸酯的方法;不过,这些方法具有各种问题,例如使用毒性物质作为原料;含氯化合物腐蚀生产设备;除去副产物(例如含氯化合物)的麻烦操作;以及副产物难以(不可能)转化成原料。即使使用二氧化碳(基本上没有毒性且不含氯化合物)作为羰基源,也仍然存在问题,例如生成由所用脱水剂衍生的副产物和副产物,和需要再生或处置脱水剂。
因而,需要开发一种生产芳族碳酸酯的方法,其有利之处不仅在于该方法不需要使用任何毒性物质和不生成任何腐蚀性物质,而且还在于副产物和副产物的量非常少。因而,该方法出于环境保护的考虑是有利的,能够简单和有效地生产高纯度的芳族碳酸酯。
专利文献1:日本专利No.3071008
专利文献2:未审日本专利申请公开说明书No.平8-198816
专利文献3:未审日本专利申请公开说明书No.平7-145109
专利文献4:未审日本专利申请公开说明书No.2002-47251
专利文献5:未审日本专利申请公开说明书No.2000-1461
专利文献6:未审日本专利申请公开说明书No.平9-40616
专利文献7:未审日本专利申请公开说明书No.2001-247519
专利文献8:德国专利No.4310109
专利文献9:未审日本专利申请公开说明书No.2001-31629
发明概述
在这种情形下,本发明人进行了广泛深入的研究,以期解决现有技术存在的上述问题。在其研究中,本发明人采用了在先发明WO03/055840和WO 04/014840的技术,这两篇文献各自涉及连续生产碳酸二烷基酯的方法,该方法包括使有机金属化合物、二氧化碳和任选的醇彼此反应,得到含有碳酸二烷基酯的反应混合物,从该反应混合物中分离出碳酸二烷基酯,得到残余液体,从该残余液体中再生有机金属化合物,以及再循环所再生的有机金属化合物。结果,本发明人成功地改进了上述在先发明,实现了本发明。也就是说,已经发现,现有技术伴有的所有问题通过这样一种方法得以解决,该方法包括:(1)进行有机金属化合物与二氧化碳之间的反应,得到含有由该反应生成的碳酸二烷基酯的反应混合物,(2)从所述反应混合物中分离出所述碳酸二烷基酯,得到残余液体,以及按任意顺序部分或全部同时地进行下列步骤(3)和(4):(3)使所述残余液体与醇反应,生成至少一种有机金属化合物,也生成水,从所述有机金属化合物中除去所述水,和(4)使在步骤(2)中分离出来的所述碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯。具体而言,本发明方法的有利之处不仅在于该方法不需要使用任何毒性物质和不产生任何腐蚀性物质,而且还在于副产物的量非常少和在所需芳族碳酸酯的生产期间产生的中间产物可以再循环。因此,本发明方法出于环境保护的考虑是有利的,能够简单和有效地生产高纯度的芳族碳酸酯。本发明基于这种发现得以完成。
更具体而言,在本发明方法中,在所需芳族碳酸酯的生产期间所生成的中间产物可以再循环,并且由作为原料的二氧化碳和芳族羟基化合物仅得到作为产物的芳族碳酸酯和水,其中除二氧化碳和芳族羟基化合物以外,基本上没有其它原料是必需的。因而,本发明方法已经解决了现有技术伴有的所有问题,例如使用毒性物质作为原料,含氯化合物腐蚀生产设备,生成难以分离的副产物和中间产物,产生副产物以及在所生产的芳族碳酸酯中含有含氯化合物。
因此,本发明的目的是提供一种生产芳族碳酸酯的方法,该方法的有利之处不仅在于该方法不需要使用任何毒性物质和不产生任何腐蚀性物质,而且还在于副产物的量非常少和在所需芳族碳酸酯的生产期间生成的中间产物可以循环。因而,该方法出于环境保护的考虑是有利的,能够简单和有效地生产高纯度的芳族碳酸酯。
联系附图和后附权利要求书,本发明的上述和其它目的、特征和优点将从下面的详细说明中变得显而易见。
附图简述
在附图中:
图1是显示生产芳族碳酸酯的本发明方法的实施例的流程图;
图2是显示生产碳酸二芳基酯的本发明方法的实施例的流程图;
图3是显示本发明方法中所涉及步骤的实例的流程图,即,本发明方法的步骤(3)、生产二丁基锡二醇化物的步骤、生产二辛基锡二醇化物的步骤和从醇中蒸馏分离水的步骤;
图4是显示本发明方法步骤(2)的具体实例的流程图;
图5是显示本发明方法步骤(4)的具体实例的流程图;
图6是显示本发明方法步骤(5)的具体实例的流程图;
图7是显示在本发明方法中进行的醇再循环步骤的具体实例的流程图;
图8是显示在本发明方法中进行的碳酸二芳基酯纯化步骤的具体实例的流程图;
图9是显示在本发明方法中进行的碳酸二芳基酯纯化步骤的另一具体实例的流程图;
图10是显示在本发明方法中进行的从碳酸二烷基酯中分离醇的步骤的具体实例的流程图;
图11是显示在本发明方法中进行的碳酸二烷基酯纯化步骤的具体实例的流程图;以及
图12是显示在本发明方法中进行的碳酸二烷基酯再循环步骤的具体实例的流程图。
参考数字的说明
1:反应容器
2、3、4、5、8、10、12、15、17、20、21、24、26、31、33、34、35、37、40、44、46、48、51、55、57、59、62、66、68、70、73、77、79、81、84、88、90、92、95、99、101、103、106、110、112、114、117、121、123、128、132、133、134、136:导管
6、18、28、41、52、63、74、85、96、107、118:冷凝器
7、9、16、19、23、29、32、47、58、69、80、91、102、113、124、125、126、127、131、135、137、138、139、140:储罐
11:脱除醇的装置
13、38、49、60、71、82、93、104、115:预热器
14、39、50、61、72、83、94、105、116:连续多级蒸馏塔
22、45、56、67、78、89、100、111、122:再沸器
25:脱除二氧化碳的容器
27:多级蒸馏塔
42、53、64、75、86、97、108、119、129:气-液分离装置
30:薄膜蒸馏装置
36、43、54、65、76、87、98、109、120、130:压力调节阀
发明详述
根据本发明,提供了一种生产芳族碳酸酯的方法,其包括:
(1)进行有机金属化合物与二氧化碳之间的反应,得到含有由该反应生成的碳酸二烷基酯的反应混合物,
(2)从所述反应混合物中分离出所述碳酸二烷基酯,得到残余液体,以及
按任意顺序或者部分或完全同时地进行下列步骤(3)和(4):
(3)使所述残余液体与醇反应,生成至少一种有机金属化合物,也生成水,从所述有机金属化合物中除去所述水,
(4)使在步骤(2)中分离的所述碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯。
为了容易理解本发明,下面编号列举本发明的基本特征和各种优选实施方案。
1、一种生产芳族碳酸酯的方法,包括:
(1)进行有机金属化合物与二氧化碳之间的反应,得到含有由该反应生成的碳酸二烷基酯的反应混合物,
(2)从所述反应混合物中分离出所述碳酸二烷基酯,得到残余液体,以及
按任意顺序部分或全部同时地进行下列步骤(3)和(4):
(3)使所述残余液体与醇反应,生成至少一种有机金属化合物,也生成水,从所述有机金属化合物中除去所述水,和
(4)使在步骤(2)中分离出来的所述碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯。
2、根据上面第1项的方法,其中在步骤(4)中得到的所述芳族碳酸酯是至少一种选自碳酸烷基芳基酯和碳酸二芳基酯的化合物。
3、根据上面第1或2项的方法,其中在步骤(3)中,将从其中除去所述水的所述有机金属化合物再循环至步骤(1)。
4、根据上面第1至3任意一项的方法,其中在步骤(4)中,将与所述芳族碳酸酯一起生成的醇再循环至步骤(3)。
5、根据上面第1至4任意一项的方法,其中将在步骤(4)中回收的碳酸二烷基酯再循环至步骤(4)。
6、根据上面第1至5任意一项的方法,其中将步骤(1)至(4)的循环重复至少一次。
7、根据上面第2至5任意一项的方法,其中在步骤(4)中得到的所述芳族碳酸酯是碳酸烷基芳基酯,该方法在步骤(4)之后进一步包括下列步骤(5):
(5)将所述碳酸烷基芳基酯进行歧化反应,得到碳酸二芳基酯。
8、根据上面第7项的方法,其中在步骤(5)中,将与所述碳酸二芳基酯一起生成的碳酸二烷基酯再循环至步骤(4)。
9、根据上面第7或8项的方法,其中将步骤(1)至(5)的循环重复至少一次。
10、根据上面第1至9任意一项的方法,其中在步骤(1)中,所述有机金属化合物的用量是相对于所述二氧化碳的量的化学计算量的1/200至1倍。
11、根据上面第1至10任意一项的方法,其中步骤(1)中的所述反应在20℃或更高温度下进行。
12、根据上面第1至11任意一项的方法,其中在步骤(1)中使用的所述有机金属化合物是具有金属-氧-碳键的有机金属化合物。
13、根据上面第12项的方法,其中具有金属-氧-碳键的所述有机金属化合物包含至少一种选自下列的化合物:
由式(1)代表的有机金属化合物:
其中:
M1代表选自属于周期表第4和14族的元素的金属原子,硅除外;
每个R1和R2独立地代表直链或支链C1-C12烷基、C5-C12环烷基、直链或支链C2-C12烯基、由未取代或取代的C6-C19芳基和烷基构成的C7-C20芳烷基,所述烷基选自直链或支链C1-C14烷基和C5-C14环烷基,或者代表未取代或取代的C6-C20芳基;
每个R3和R4独立地代表直链或支链C1-C12烷基、C5-C12环烷基、直链或支链C2-C12烯基或者由未取代或取代的C6-C19芳基和烷基构成的C7-C20芳烷基,所述烷基选自直链或支链C1-C14烷基和C5-C14环烷基;和
每个a和b是0至2的整数,a+b=0至2,每个c和d是0至4的整数,且a+b+c+d=4;以及
由式(2)代表的有机金属化合物:
其中:
每个M2和M3独立地代表选自属于周期表第4和14族的元素的金属原子,硅除外;
每个R5、R6、R7和R8独立地代表直链或支链C1-C12烷基、C5-C12环烷基、直链或支链C2-C12烯基、由未取代或取代的C6-C19芳基和烷基构成的C7-C20芳烷基,所述烷基选自直链或支链C1-C14烷基和C5-C14环烷基,或者代表未取代或取代的C6-C20芳基;
每个R9和R10独立地代表直链或支链C1-C12烷基、C5-C12环烷基、直链或支链C2-C12烯基或者由未取代或取代的C6-C19芳基和烷基构成的C7-C20芳烷基,所述烷基选自直链或支链C1-C14烷基和C5-C14环烷基;和
每个e、f、g和h是0至2的整数,e+f=0至2,g+h=0至2,每个i和j是1至3的整数,e+f+i=3,且g+h+j=3。
14、根据上面第1至13任意一项的方法,其中步骤(2)中所述碳酸二烷基酯的所述分离通过至少一种选自蒸馏、萃取和过滤的分离方法进行。
15、根据上面第14项的方法,其中步骤(2)中所述碳酸二烷基酯的所述分离通过蒸馏进行。
16、根据上面第15项的方法,其中步骤(2)中所述碳酸二烷基酯的所述分离通过薄膜蒸馏进行。
17、根据上面第1至16任意一项的方法,其中步骤(3)中所述水的所述除去通过膜分离进行。
18、根据上面第17项的方法,其中所述膜分离是渗透蒸发。
19、根据上面第1至16任意一项的方法,其中步骤(3)中所述水的所述除去通过蒸馏进行。
20、根据上面第1至19任意一项的方法,其中在步骤(3)中使用的所述醇是至少一种选自下列的醇:具有直链或支链C1-C12烷基的烷基醇、具有C5-C12环烷基的环烷基醇、具有直链或支链C2-C12烯基的烯基醇和具有由未取代或取代的C6-C19芳基和烷基构成的C7-C20芳烷基的芳烷基醇,所述烷基选自直链或支链C1-C14烷基和C5-C14环烷基。
21、根据上面第1至20任意一项的方法,其中在步骤(3)中使用的醇的沸点高于水的沸点。
22、根据上面第21项的方法,其中在步骤(3)中使用的醇是至少一种选自下列的醇:1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、具有直链或支链C5-C12烷基的烷基醇和具有直链或支链C4-C12烯基的烯基醇。
23、根据上面第21或22项的方法,其中在步骤(3)中使用的醇的沸点低于在步骤(4)中使用的所述芳族羟基化合物的沸点。
24、根据上面第13项的方法,其中式(1)中的R3和R4以及式(2)中的R9和R10中的每一个独立地代表正丁基、2-甲基丙基、直链或支链C5-C12烷基或者支链C4-C12烯基。
25、根据上面第1至24任意一项的方法,其中在步骤(1)中,所述有机金属化合物以至少一种选自单体形式、低聚形式、聚合形式和缔合形式的形式使用。
26、根据上面第13、24和25任意一项的方法,其中式(1)中的M1以及式(2)中的M2和M3中的每一个代表锡原子。
27、根据上面第1至26任意一项的方法,其中在步骤(1)中使用的所述有机金属化合物由有机锡氧化物和醇制备。
28、根据上面第1至27任意一项的方法,其中在步骤(4)中使用的所述芳族羟基化合物的量是相对于在步骤(4)中使用的所述碳酸二烷基酯的量的化学计算量的0.1至10,000倍。
29、根据上面第1至28任意一项的方法,其中步骤(4)中的所述反应在50至350℃的温度下进行。
30、根据上面第1至29任意一项的方法,其中步骤(4)中的所述反应在酯交换反应催化剂存在下进行。
31、根据上面第7至30任意一项的方法,其中步骤(5)中的所述反应在歧化反应催化剂存在下进行。
32、根据上面第1至31任意一项的方法,其中所述芳族羟基化合物由下式(3)代表:
ArOH (3)
其中Ar是C5-C30芳族基团。
33、根据上面第32项的方法,其中由式(3)代表的所述芳族羟基化合物是苯酚。
34、根据上面第1至33任意一项的方法,其中芳族羟基化合物和含羧基化合物在步骤(3)中使用的所述醇中的总含量是1,000ppm或更低。
35、由上面第1至34任意一项的方法生产的芳族碳酸酯。
36、使用上面第35项的芳族碳酸酯生产的聚碳酸酯、异氰酸酯或聚碳酸酯二醇。
37、根据上面第36项的聚碳酸酯、异氰酸酯或聚碳酸酯二醇,其中所述芳族碳酸酯是碳酸二芳基酯。
下面详细描述本发明。
本发明方法包含下列四个步骤(1)至(4):
(1)进行有机金属化合物与二氧化碳之间的反应,得到含有由该反应生成的碳酸二烷基酯的反应混合物,
(2)从所述反应混合物中分离出所述碳酸二烷基酯,得到残余液体,
(3)使所述残余液体与醇反应,生成至少一种有机金属化合物,也生成水,从所述有机金属化合物中除去所述水,和
(4)使在步骤(2)中分离出来的所述碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯。
关于步骤(3)和(4),这些步骤是在步骤(1)和(2)按这种顺序进行之后进行的,其中步骤(3)和(4)可以按任意顺序或者部分或完全同时地进行。进而,步骤(3)和(4)可以按这种或另一种顺序且部分同时地进行(例如,步骤(4)可以在步骤(3)开始之后开始,然后与步骤(3)同时进行)。步骤(3)和(4)分别使用不同的设备进行。
关于步骤(1)至(3)中的每一步,下面解释其概要。在步骤(1)中,进行由下式(6)代表的反应。
也就是说,在步骤(1)中,进行有机金属化合物与二氧化碳之间的反应,生成有机金属化合物的CO2加合物,然后进行CO2加合物的热分解反应,由此得到含有碳酸二烷基酯的反应混合物。这种反应混合物不仅含有碳酸二烷基酯,而且含有从有机金属化合物生成的含金属组分。
在步骤(2)中,如下式(7)所示进行反应和随后的分离。
也就是说,从步骤(1)所得反应混合物中分离碳酸二烷基酯,由此得到含有含金属组分的残余液体。
在步骤(3)中,进行由下式(8)代表的反应(也就是说,其中由残余液体(含有含金属组分)和醇生成至少一种有机金属化合物和水的反应),并从有机金属化合物中除去水。
在步骤(3)中,优选的是,使已从中除去水的有机金属化合物再循环至步骤(1)。
关于步骤(4),下面给出解释。在步骤(4)中,使在步骤(2)中分离出来的碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯。一般而言,借助碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物的反应,生成碳酸烷基芳基酯和醇(见下式(9))。
例如,这种反应可以用催化剂进行,同时从反应体系中取出醇。碳酸烷基芳基酯与芳族羟基化合物反应生成碳酸二芳基酯和醇(见下式(10))。
碳酸烷基芳基酯也经历歧化反应,生成碳酸二芳基酯和碳酸二烷基酯(见下式(11))。
例如,碳酸烷基芳基酯的歧化反应可以用催化剂进行,同时从反应体系中取出碳酸二烷基酯。
因而在步骤(4)中,通过控制反应条件,可以得到所需的芳族碳酸酯。也就是说,例如可以主要得到碳酸烷基芳基酯作为芳族碳酸酯。作为替代选择,也可以主要得到碳酸二芳基酯作为芳族碳酸酯。进而,也可以得到碳酸烷基芳基酯与碳酸二芳基酯的混合物作为芳族碳酸酯,其中碳酸烷基芳基酯的量与碳酸二芳基酯的量之间的差异较小。
如上所述,在步骤(4)中,借助碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物之间的反应,生成碳酸烷基芳基酯和醇。优选的是,使所生成的醇再循环至步骤(3)。
进而如上所述,在步骤(4)中,可以借助碳酸烷基芳基酯的上述歧化反应生成碳酸二烷基酯。进而在步骤(4)中,关于用于与芳族羟基化合物反应的碳酸二烷基酯(它是在步骤(2)中分离出来的),它的一部分仍然未反应。优选的是,使这些碳酸二烷基酯(也就是由歧化反应生成的碳酸二烷基酯和仍未反应的碳酸二烷基酯)再循环至步骤(4)。
在本发明方法中,优选的是,步骤(1)至(4)的循环重复至少一次。
优选的是,步骤(4)所得芳族碳酸酯是碳酸烷基芳基酯,本发明方法在步骤(4)之后进一步包括下列步骤(5):
(5)使所述碳酸烷基芳基酯进行歧化反应,得到碳酸二芳基酯。
在步骤(5)中进行的反应是由上式(11)代表的反应,也就是其中借助碳酸烷基芳基酯的歧化反应生成碳酸二芳基酯和碳酸二烷基酯的反应。优选的是,将所生成的碳酸二烷基酯再循环至步骤(4)。
当本发明方法包括步骤(5)以及步骤(1)至(4)时,优选的是,步骤(1)至(5)的循环重复至少一次。
因而,在本发明方法的优选方式中,进行步骤(1)至(4),同时使有机金属化合物(它是在步骤(3)中生成的)和醇(它是在步骤(4)中生成的)分别再循环至步骤(1)和(3)。在本发明方法的这种优选方式中,从作为原料的二氧化碳和芳族羟基化合物仅得到作为产物的芳族碳酸酯和水,其中除二氧化碳和芳族羟基化合物以外基本上不使用其它原料。也就是说,由本发明方法的这种优选方式生产芳族碳酸酯的总反应方案可以由下式(12)代表。
下面,在本发明方法的上述优选方式与常规方法之间进行比较,正如本发明方法那样,常规方法也使用二氧化碳作为羰基源。
本发明方法的优选方式涉及由上式(12)代表的反应,它完全不同于下列使用二氧化碳作为羰基源的常规方法(a)、(b)和(c)中的任意一种:
a)由氧化乙烯等和二氧化碳生产芳族碳酸酯的方法,其中经由作为中间产物生成的环状碳酸酯;
b)生产碳酸二烷基酯的方法,其中使用有机脱水剂;和
c)生产碳酸二烷基酯的方法,其中使用固体脱水剂(无机脱水剂)。
首先解释方法a)与本发明方法的上述优选方式之间的差异。应该理解,在方法a)中,借助由下式(13)至(17)代表的反应顺序来生产芳族碳酸酯(涉及式(13)至(17)反应的生产芳族碳酸酯的总反应方案可以由下式(18)代表)。
氧化乙烯+CO2→碳酸亚乙酯 (13)
在上式(15)和(16)反应中,产生醇。使这些醇再循环至式(14)反应的反应体系,用于从碳酸亚乙酯和醇生产碳酸二烷基酯。在这方面,方法a)不同于本发明的优选方式,其中使作为中间产物而生成的醇再循环用于生产有机金属化合物。进而,芳族碳酸酯生产方法a)的总反应方案如式(18)所示(也就是其中从二氧化碳、氧化乙烯和芳族羟基化合物生产芳族碳酸酯和乙二醇的反应方案),这种反应方案完全不同于上式(12)反应,后者是按本发明方法的上述优选方式进行的。因此,方法a)完全不同于本发明方法的优选方式。
关于方法b),这是一种生产碳酸二烷基酯而非芳族碳酸酯的方法。不过,就信息而言,下面解释方法b)与本发明方法优选方式之间的差异。在方法b)中,由下式(4)代表的平衡反应生成碳酸二烷基酯和水,并且使所生成的水与有机脱水剂(即缩醛)反应(即式(5)反应),以便式(4)反应的平衡向形成所需产物方向移动,由此增加所生产的碳酸二烷基酯的量。因此应该理解,在方法b)中,由下式(19)代表的反应产生碳酸二烷基酯,其中与碳酸二烷基酯伴随产生丙酮,其中丙酮的量与碳酸二烷基酯是等摩尔的。
式(19)反应完全不同于式(12)反应,后者是按本发明方法的上述优选方式进行的。因此,方法b)完全不同于本发明方法的优选方式。
可以想象,使由方法b)获得的碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应产生芳族碳酸酯和醇。在这种情况下,当打算使与芳族碳酸酯伴随产生的醇再循环时,假定该醇用于有机脱水剂(即缩醛)的再生。而且在这方面,显然方法b)完全不同于本发明方法的优选方式,在后者中使作为中间产物生成的醇再循环用于有机金属化合物的再生。
关于方法c)(也就是生产碳酸二烷基酯的方法,其中使用固体脱水剂)与本发明方法优选方式之间的差异,下面给出解释。(正如方法b)的情况那样,方法c)也是生产碳酸二烷基酯而非芳族碳酸酯的方法。不过,就信息而言,下面给出关于方法c)的解释。)在方法c)中用于生产碳酸二烷基酯所进行的反应是由下式(20)代表的平衡反应。
由式(20)反应生成的水可以与固体脱水剂(无机脱水剂)反应或者被其吸附,由此式(20)反应的平衡向生成所需产物的方向移动,由此增加碳酸二烷基酯的产率。不过,式(20)反应完全不同于式(12)反应,后者是按本发明方法的上述优选方式进行的。因此,方法c)完全不同于本发明方法的优选方式。
可以想象,使由方法c)获得的碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应产生芳族碳酸酯和醇。在这种情况下,当打算使与芳族碳酸酯伴随产生的醇再循环时,假定该醇用作式(20)反应的原料以生产芳族碳酸酯。而且在这方面,显然方法c)完全不同于本发明方法的优选方式,在后者中使作为中间产物生成的醇再循环用于有机金属化合物的再生。
下面,进行关于本发明所用化合物的解释。
关于本发明方法步骤(1)中使用的有机金属化合物,没有特别的限制,只要它与二氧化碳反应生成碳酸二烷基酯即可。不过,优选使用具有金属-氧-碳键的有机金属化合物,例如具有烷氧基的有机金属化合物。关于这类具有金属-氧-碳键的有机金属化合物,优选的是,该有机金属化合物包含至少一种选自下列的化合物:
由式(1)代表的有机金属化合物:
其中:
M1代表选自属于周期表第4和14族的元素的金属原子,硅除外;
每个R1和R2独立地代表直链或支链C1-C12烷基,C5-C12环烷基,直链或支链C2-C12烯基,由未取代或取代的C6-C19芳基和选自直链或支链C1-C14烷基和C5-C14环烷基的烷基构成的C7-C20芳烷基,或者未取代或取代的C6-C20芳基;
每个R3和R4独立地代表直链或支链C1-C12烷基,C5-C12环烷基,直链或支链C2-C12烯基,或者由未取代或取代的C6-C19芳基和选自直链或支链C1-C14烷基与C5-C14环烷基的烷基构成的C7-C20芳烷基;和
每个a和b是0至2的整数,a+b=0至2,每个c和d是0至4的整数,且a+b+c+d=4;以及
由式(2)代表的有机金属化合物:
其中:
每个M2和M3独立地代表选自属于周期表第4和14族的元素的金属原子,硅除外;
每个R5、R6、R7和R8独立地代表直链或支链C1-C12烷基,C5-C12环烷基,直链或支链C2-C12烯基,由未取代或取代的C6-C19芳基和选自直链或支链C1-C14烷基与C5-C14环烷基的烷基构成的C7-C20芳烷基,或者未取代或取代的C6-C20芳基;
每个R9和R10独立地代表直链或支链C1-C12烷基,C5-C12环烷基,直链或支链C2-C12烯基,或者由未取代或取代的C6-C19芳基和选自直链或支链C1-C14烷基与C5-C14环烷基的烷基构成的C7-C20芳烷基;和
每个e、f、g和h是0至2的整数,e+f=0至2,g+h=0至2,每个i和j是1至3的整数,e+f+i=3,且g+h+j=3。
本文提到的周期表是IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)命名系统(1989)所指定的。
上述有机金属化合物以至少一种选自单体形式、低聚形式、聚合形式和缔合形式的形式使用。
如上所述,式(1)中的M1以及式(2)中的M2和M3中的每一个独立地代表选自属于周期表第4和14族的元素的金属原子,硅除外。优选的是,M1、M2和M3中的每一个是选自钛原子、锡原子、镍原子、钴原子和锆原子的金属原子。出于在醇中的溶解性和与醇的反应性的考虑,更优选的是,M1、M2和M3中的每一个是选自钛原子和锡原子的金属,最优选的是,M1、M2和M3中的每一个是锡原子。
式(1)中的R1与R2和式(2)中的R5、R6、R7与R8的实例包括C1-C12烷基和C5-C12环烷基,例如甲基、乙基、丙基(及其异构体)、丁基(及其异构体)、戊基(及其异构体)、己基(及其异构体)、庚基(及其异构体)、辛基(及其异构体)、壬基(及其异构体)、丁烯基(及其异构体)、戊烯基(及其异构体)、环丁基、环戊基、环戊二烯基和环己烯基;C7-C20芳烷基,例如苄基和苯乙基;以及C6-C20芳基,例如苯基、甲苯基和萘基。这些烃基中的每一个可以被不与二氧化碳或醇反应的基团(例如烷氧基、二烷基氨基或烷氧基羰基)取代。进而,这些烃基中的每一个可以具有醚键。而且,这些烃基中的每一个可以是卤化的烃基(也就是其至少一个氢原子被卤原子代替的烃基),例如九氟丁基或七氟丁基(及其异构体)。不过,R1、R2、R5、R6、R7和R8不限于这些实例。上述基团中,优选低级烷基,例如C1-C8烷基,更优选直链或支链C1-C4烷基。具有比上述更多的碳原子的烃基也可以用作R1、R2、R5、R6、R7和R8;不过,当使用这类具有更大数量碳原子的基团时,存在有机金属化合物的流动性和/或芳族碳酸酯的生产率降低的危险。
式(1)中的R3与R4和式(2)中的R9与R10的实例包括C1-C12烷基和C5-C12环烷基,例如甲基、乙基、丙基(及其异构体)、丁基(及其异构体)、戊基(及其异构体)、己基(及其异构体)、环丙基、环丁基、环戊基、环戊二烯基、环己基、环己烯基、甲氧基乙基和乙氧基甲基;以及C7-C20芳烷基,例如苄基和苯乙基。上述基团中,优选低级烷基。
关于由上式(1)和(2)代表的有机金属化合物的烷氧基(也就是式(1)中的-OR3与-OR4和式(2)中的-OR9与-OR10),优选的是,每一对应的醇(也就是R3OH、R4OH、R9OH和R10OH)的沸点高于水的沸点(其中该沸点是在大气压下测量的),并且每一烷氧基的烷基或烯基部分是正丁基、2-甲基丙基、直链或支链C5-C12烷基或者支链C4-C12烯基。进而,出于使在步骤(3)中回收的有机金属化合物再循环和有效进行步骤(4)的反应的考虑,更优选的是,每一上述对应的醇的沸点低于步骤(4)所用芳族羟基化合物的沸点(其中该沸点是在大气压下测量的),并且上述烷氧基的烷基部分是正丁基、2-甲基丙基或者直链或支链C5-C8烷基。最优选的是,上述烷氧基的烷基部分在α-碳原子(也就是存在于有机金属化合物的金属-氧-碳键中的碳原子)上没有分支结构。这类烷基部分的实例包括正丁基、2-甲基丙基和直链或支链C5-C6烷基。
由上式(1)代表的有机金属化合物的实例包括烷氧基锡化合物、烷氧基钛化合物和烷基烷氧基锡化合物。这类有机金属化合物的具体实例包括四甲氧基锡、四乙氧基锡、四丙氧基锡(及其异构体)、四丁氧基锡(及其异构体)、四戊氧基锡(及其异构体)、四己氧基锡(及其异构体)、四庚氧基锡(及其异构体)、四辛氧基锡(及其异构体)、四壬氧基锡(及其异构体)、二甲氧基二乙氧基锡、四甲氧基钛、四乙氧基钛、四丙氧基钛、四异丙氧基钛、四(2-乙基-1-己氧基)钛、四苄氧基锡、二乙氧基二丙氧基锡(及其异构体)、二甲氧基二己氧基锡(及其异构体)、二甲基二甲氧基锡、二甲基二乙氧基锡、二甲基二丙氧基锡(及其异构体)、二甲基二丁氧基锡(及其异构体)、二甲基二戊氧基锡(及其异构体)、二甲基二己氧基锡(及其异构体)、二甲基二庚氧基锡(及其异构体)、二甲基二辛氧基锡(及其异构体)、二甲基二壬氧基锡(及其异构体)、二甲基二癸氧基锡(及其异构体)、甲基丁基锡二甲醇化物、甲基丁基锡二乙醇化物、甲基丁基锡二丙醇化物(及其异构体)、甲基丁基锡二丁醇化物(及其异构体)、甲基丁基锡二戊醇化物(及其异构体)、甲基丁基锡二己醇化物(及其异构体)、甲基丁基锡二庚醇化物(及其异构体)、甲基丁基锡二辛醇化物(及其异构体)、乙基丁基锡二甲醇化物、乙基丁基锡二乙醇化物、乙基丁基锡二丙醇化物(及其异构体)、乙基丁基锡二丁醇化物(及其异构体)、乙基丁基锡二戊醇化物(及其异构体)、乙基丁基锡二己醇化物(及其异构体)、乙基丁基锡二庚醇化物(及其异构体)、乙基丁基锡二辛醇化物(及其异构体)、丙基丁基锡二甲醇化物、丙基丁基锡二乙醇化物、丙基丁基锡二丙醇化物(及其异构体)、丙基丁基锡二丁醇化物(及其异构体)、丙基丁基锡二戊醇化物(及其异构体)、丙基丁基锡二己醇化物(及其异构体)、丙基丁基锡二庚醇化物(及其异构体)、丙基丁基锡二辛醇化物(及其异构体)、二丁基锡二甲醇化物、二丁基锡二乙醇化物、二丁基锡二丙醇化物(及其异构体)、二丁基锡二丁醇化物(及其异构体)、二丁基锡二戊醇化物(及其异构体)、二丁基锡二己醇化物(及其异构体)、二丁基锡二庚醇化物(及其异构体)、二丁基锡二辛醇化物(及其异构体)、二丁基锡二壬醇化物(及其异构体)、二丁基锡二癸醇化物(及其异构体)、二丁基锡二苄醇化物、二丁基锡二苯乙醇化物、二苯基锡二甲醇化物、二苯基锡二乙醇化物、二苯基锡二丙醇化物(及其异构体)、二苯基锡二丁醇化物(及其异构体)、二苯基锡二戊醇化物(及其异构体)、二苯基锡二己醇化物(及其异构体)、二苯基锡二庚醇化物(及其异构体)、二苯基锡二辛醇化物(及其异构体)、二苯基锡二壬醇化物(及其异构体)、二苯基锡二癸醇化物(及其异构体)、二苯基锡二苄醇化物、二苯基锡二苯乙醇化物、双(三氟丁基)锡二甲醇化物、双(三氟丁基)锡二乙醇化物、双(三氟丁基)锡二丙醇化物(及其异构体)、双(三氟丁基)锡二丁醇化物(及其异构体)、双(三氟丁基)锡二戊醇化物(及其异构体)、双(三氟丁基)锡二己醇化物(及其异构体)、双(三氟丁基)锡二庚醇化物(及其异构体)、双(三氟丁基)锡二辛醇化物(及其异构体)、双(三氟丁基)锡二壬醇化物(及其异构体)、双(三氟丁基)锡二癸醇化物(及其异构体)、双(三氟丁基)锡二苄醇化物、双(三氟丁基)锡二苯乙醇化物、双(五氟丁基)锡二甲醇化物、双(五氟丁基)锡二乙醇化物、双(五氟丁基)锡二丙醇化物(及其异构体)、双(五氟丁基)锡二丁醇化物(及其异构体)、双(五氟丁基)锡二戊醇化物(及其异构体)、双(五氟丁基)锡二己醇化物(及其异构体)、双(五氟丁基)锡二庚醇化物(及其异构体)、双(五氟丁基)锡二辛醇化物(及其异构体)、双(五氟丁基)锡二壬醇化物(及其异构体)、双(五氟丁基)锡二癸醇化物(及其异构体)、双(五氟丁基)锡二苄醇化物、双(五氟丁基)锡二苯乙醇化物、双(七氟丁基)锡二甲醇化物、双(七氟丁基)锡二乙醇化物、双(七氟丁基)锡二丙醇化物(及其异构体)、双(七氟丁基)锡二丁醇化物(及其异构体)、双(七氟丁基)锡二戊醇化物(及其异构体)、双(七氟丁基)锡二己醇化物(及其异构体)、双(七氟丁基)锡二庚醇化物(及其异构体)、双(七氟丁基)锡二辛醇化物(及其异构体)、双(七氟丁基)锡二壬醇化物(及其异构体)、双(七氟丁基)锡二癸醇化物(及其异构体)、双(七氟丁基)锡二苄醇化物、双(七氟丁基)锡二苯乙醇化物、双(九氟丁基)锡二甲醇化物、双(九氟丁基)锡二乙醇化物、双(九氟丁基)锡二丙醇化物(及其异构体)、双(九氟丁基)锡二丁醇化物(及其异构体)、双(九氟丁基)锡二戊醇化物(及其异构体)、双(九氟丁基)锡二己醇化物(及其异构体)、双(九氟丁基)锡二庚醇化物(及其异构体)、双(九氟丁基)锡二辛醇化物(及其异构体)、双(九氟丁基)锡二壬醇化物(及其异构体)、双(九氟丁基)锡二癸醇化物(及其异构体)、双(九氟丁基)锡二苄醇化物和双(九氟丁基)锡二苯乙醇化物。
由上式(2)代表的有机金属化合物的实例包括烷氧基二锡氧烷和芳烷氧基二锡氧烷。这类有机金属化合物的具体实例包括:
1,1,3,3-四甲基-1,3-二甲氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四甲基-1,3-二丙氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四甲基-1,3-二丁氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四甲基-1,3-二戊氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四甲基-1,3-二己氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四甲基-1,3-二庚氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四甲基-1,3-二辛氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四甲基-1,3-二壬氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四甲基-1,3-二癸氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四甲基-1,3-二苄氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四甲基-1,3-二苯乙氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二甲氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二乙氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二丙氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二丁氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二戊氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二己氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二庚氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二辛氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二壬氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二癸氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二苄氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二甲基-1,3-二苯乙氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二甲氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二乙氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二丙氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二丁氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二戊氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二己氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二庚氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二辛氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二壬氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二癸氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二苄氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二乙基-1,3-二苯乙氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二甲氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二乙氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二丙氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二丁氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二戊氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二己氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二庚氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二辛氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二壬氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二癸氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二苄氧基二锡氧烷,
1,3-二丁基-1,3-二丙基-1,3-二苯乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四丁基-1,3-二甲氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四丁基-1,3-二乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四丁基-1,3-二丙氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四丁基-1,3-二戊氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四丁基-1,3-二己氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四丁基-1,3-二庚氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四丁基-1,3-二辛氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四丁基-1,3-二壬氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四丁基-1,3-二癸氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四丁基-1,3-二苄氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四丁基-1,3-二苯乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四苯基-1,3-二甲氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四苯基-1,3-二乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四苯基-1,3-二丙氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四苯基-1,3-二丁氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四苯基-1,3-二戊氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四苯基-1,3-二己氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四苯基-1,3-二庚氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四苯基-1,3-二辛氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四苯基-1,3-二壬氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四苯基-1,3-二癸氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四苯基-1,3-二苄氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四苯基-1,3-二苯乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3-二甲氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3-二乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3-二丙氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3二丁氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3-二戊氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3-二己氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3-二庚氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3-二辛氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3-二壬氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3-二癸氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3-二苄氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(三氟丁基)-1,3-二苯乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二甲氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二丙氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二丁氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二戊氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二己氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二庚氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二辛氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二壬氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二癸氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二苄氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(五氟丁基)-1,3-二苯乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二甲氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二丙氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二丁氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二戊氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二己氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二庚氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二辛氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二壬氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二癸氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二苄氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(七氟丁基)-1,3-二苯乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二甲氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二乙氧基二锡氧烷,
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二丙氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二丁氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二戊氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二己氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二庚氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二辛氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二壬氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二癸氧基二锡氧烷(及其异构体),
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二苄氧基二锡氧烷,和
1,1,3,3-四(九氟丁基)-1,3-二苯乙氧基二锡氧烷。
上述有机金属化合物可以单独或者联合使用。进而,除上述以外的有机金属化合物和任选的无机金属可以与任意上述有机金属化合物联合使用。作为有机金属化合物,可以使用市购得到的那些。作为替代选择,可以借助常规方法生产有机金属化合物。例如,可以借助这样一种方法生产有机金属化合物,其中使氧化有机锡与醇反应,得到有机金属化合物。具体而言,例如,借助德国专利No.6612421所述方法,可以从氧化二丁基锡和长链醇得到具有长链烷氧基的二丁基锡二醇化物。也可以从卤代二烷基锡(例如二氯二烷基锡)和醇化钠等得到二烷基锡二醇化物。进而,借助上述WO 03/055840或WO 04/014840所述方法,也可以从氧化二烷基锡和低级醇得到二烷基锡醇化物。在WO 03/055840或WO 04/014840所述方法中,当从氧化二丁基锡和沸点低于水的沸点的醇得到有机金属化合物时,所得有机金属化合物趋于主要由由式(2)代表的有机金属化合物构成。不过,如果需要的话,可以通过如下方式得到大量由式(1)代表的有机金属化合物:对上述主要由由式(2)代表的有机金属化合物构成的有机金属化合物进行蒸馏,由此得到作为馏出液的由式(1)代表的有机金属化合物。
分别由式(1)和(2)代表的有机金属化合物可以借助锡-119核磁共振(119Sn-NMR)光谱加以鉴别(例如参见美国专利No.5,545,600)。不过,已知在119Sn-NMR光谱中,归因于由式(1)代表的有机金属化合物结构的化学漂移值大不相同,这例如取决于用于119Sn-NMR分析的样品的有机金属化合物含量和用于119Sn-NMR分析的样品中醇的存在与否(这一事实在上述美国专利No.5,545,600中没有提到)。因此优选的是,有机金属化合物的分析借助这样一种方法来进行,在该方法中,与上述119Sn-NMR光谱联合使用质子核磁共振(1H-NMR)光谱和碳-13核磁共振(13C-NMR)光谱。
在本发明中,如上所述优选的是,有机金属化合物包含至少一种选自由式(1)代表的有机金属化合物和式(2)代表的有机金属化合物的化合物。可以从式(1)有机金属化合物和式(2)有机金属化合物之一得到碳酸二烷基酯。不过,出于碳酸二烷基酯的生成速率和碳酸二烷基酯的产率的考虑,优选使用式(1)有机金属化合物。具体而言,优选单独使用式(1)有机金属化合物或者使用其与其它品种有机金属化合物的组合,使得基于本发明所用有机金属化合物中所含金属的总摩尔量并且按式(1)有机金属化合物中所含金属的mol%计,式(1)有机金属化合物是50mol%或以上。
下面,给出关于本发明方法所用醇的解释。
在本发明方法中,在步骤(3)中使用第一种醇。另外,可以任选地在步骤(1)中使用第二种醇,以及可以任选地在步骤(2)中使用第三种醇。
第一、第二和第三种醇彼此可以相同或不同。这类醇的实例包括具有直链或支链C1-C12烷基的烷基醇,具有C5-C12环烷基的环烷基醇,具有直链或支链C2-C12烯基的烯基醇,和具有由未取代或取代的C6-C19芳基和选自直链或支链C1-C14烷基与C5-C14环烷基的烷基构成的C7-C20芳烷基的芳烷基醇。
这些醇的具体实例包括C1-C12脂族醇和C5-C12脂环族醇,例如甲醇、乙醇、丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇(及其异构体)、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2-丙醇、环丁醇、1-戊醇、2-戊醇(及其异构体)、3-戊醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇(及其异构体)、3-甲基-2-丁醇(及其异构体)、环戊醇、2-甲基-1-环丁醇(及其异构体)、3-甲基-1-环丁醇(及其异构体)、1-甲基-1-环丁醇(及其异构体)、环丁基甲醇(及其异构体)、1-己醇、2-己醇(及其异构体)、3-己醇(及其异构体)、4-甲基-1-戊醇(及其异构体)、3-甲基-1-戊醇(及其异构体)、2-甲基-1-戊醇(及其异构体)、2-乙基-1-丁醇、3-甲基-2-戊醇(及其异构体)、3-甲基-3-戊醇(及其异构体)、环己醇、1-甲基-1-环戊醇(及其异构体)、2-甲基-1-环戊醇(及其异构体)、2-环丁基乙醇(及其异构体)、1-环丁基乙醇(及其异构体)、(1-甲基环丁基)甲醇(及其异构体)、(2-甲基环丁基)甲醇(及其异构体)、庚醇(及其异构体)、环己基甲醇(及其异构体)、(甲基环己基)甲醇(及其异构体)、环己基乙醇(及其异构体)、(乙基环丁基)甲醇(及其异构体)、(甲基环丙基)乙醇(及其异构体)、(乙基环丙基)甲醇(及其异构体)、辛醇(及其异构体)、壬醇(及其异构体)、癸醇(及其异构体)、十一烷醇(及其异构体)、十二烷醇(及其异构体)、丙烯醇、丁烯醇(及其异构体)、戊烯醇(及其异构体)、环戊烯醇(及其异构体)、环戊二烯醇、己烯醇(及其异构体)和环己烯醇(及其异构体);以及芳烷基醇,例如苄醇和苯乙醇。
进而,作为第一、第二和第三种醇,可以使用多元醇。多元醇的实例包括多元C1-C12脂族醇和多元C5-C12脂环族醇,例如乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、环己烷二醇和环戊烷二醇;以及芳烷基醇,例如苯二甲醇。
在上述醇中,优选的是沸点高于水的沸点的那些(其中该沸点是在大气压下测量的)。这类醇的实例包括1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、具有直链或支链C5-C12烷基的烷基醇、具有直链或支链C4-C12烯基的烯基醇、环烷基醇和芳烷基醇。在这些醇中,更优选的是1-丁醇、2-甲基-1-丙醇和具有直链或支链C5-C8烷基的烷基醇。
本发明中,当通过重复步骤(1)至(4)的循环来生产芳族碳酸酯时,优选使用沸点低于步骤(4)所用芳族羟基化合物的沸点的醇(其中该沸点是在大气压下测量的),更优选使用选自1-丁醇、2-甲基-1-丙醇和直链或支链C5-C6烷基伯醇的伯醇。
下面,给出关于本发明方法步骤(4)所用芳族羟基化合物的解释。
关于芳族羟基化合物,没有特别的限制。芳族羟基化合物的实例包括由下式(3)代表的芳族羟基化合物:
ArOH (3)
其中Ar代表C5-C30芳族基团。
由上式(3)代表的芳族羟基化合物的实例包括苯酚;烷基酚,例如甲酚(及其异构体)、二甲苯酚(及其异构体)、三甲基苯酚(及其异构体)、四甲基苯酚(及其异构体)、乙基苯酚(及其异构体)、丙基苯酚(及其异构体)、丁基苯酚(及其异构体)、二乙基苯酚(及其异构体)、甲基乙基苯酚(及其异构体)、甲基丙基苯酚(及其异构体)、二丙基苯酚(及其异构体)、甲基丁基苯酚(及其异构体)、戊基苯酚(及其异构体)、己基苯酚(及其异构体)和环己基苯酚(及其异构体);烷氧基苯酚,例如甲氧基苯酚(及其异构体)和乙氧基苯酚(及其异构体);以及由下述式(21)代表的取代酚类:
其中A代表单键;二价基团,例如-O-、-S-、-CO-或-SO2-;由下式(22)代表的未取代或取代的亚烷基;或者由下式(23)代表的亚环烷基,
其中每一芳族环可以独立地被低级烷基、低级烷氧基、酯基、羟基、硝基、卤原子、氰基等取代。
其中R11、R12、R13和R14中的每一个独立地代表氢原子、低级烷基、环烷基、芳基或芳烷基,其中每一低级烷基、环烷基、芳基和芳烷基任选地被卤原子或烷氧基取代。
其中k是3至11的整数,每一氢原子(H)可以被低级烷基、芳基或卤原子代替。
由上述式(21)代表的芳族羟基化合物的具体实例包括萘酚(及其异构体);取代的萘酚;和杂芳族羟基化合物,例如羟基吡啶(及其异构体)、羟基香豆素(及其异构体)和羟基喹啉(及其异构体)。
在由上述式(3)代表的上述芳族羟基化合物中,优选的是具有C6-C10芳族基团作为芳族基团Ar的芳族羟基化合物,最优选的是苯酚。
本发明所用芳族羟基化合物的类型依赖于所需芳族碳酸酯的类型加以适当选择。例如,当需要生产碳酸二苯酯时,使用苯酚作为芳族羟基化合物;以及当需要得到碳酸二甲苯酯时,使用甲酚作为芳族羟基化合物;当需要生产碳酸二萘酯时,使用萘酚作为芳族羟基化合物。
如上所述,芳族羟基化合物可以具有取代基,例如烷基或卤原子。进而,芳族羟基化合物可以是杂环化合物,例如羟基吡啶。
关于本发明方法的每一步骤,下面给出更详细的解释。
如上所述,在步骤(1)中,使有机金属化合物与二氧化碳反应,生成有机金属化合物的CO2加合物,然后进行CO2加合物的热分解反应,由此得到含有碳酸二烷基酯的反应混合物(见上式(6))。
步骤(1)中的反应的温度一般是20℃(室温)或更高,优选20至300℃。为了在短时间内完成反应,更优选在80至200℃下进行反应。步骤(1)中的反应一般进行10分钟至500小时。
在步骤(1)中,优选的是,二氧化碳的用量是相对于有机金属化合物量的化学计算量的1至200倍。当在步骤(1)中使用醇(第二种醇)和在步骤(1)中的反应体系中存在大大过量的二氧化碳时,步骤(1)中的反应(即上式(6)反应)的平衡进一步向生成所需产物的方向移动;不过,也大量产生含金属组分,并且所产生的含金属组分与醇反应,由此导致游离水的生成,这会降低所需碳酸二烷基酯的产率。因此,更优选的是,二氧化碳的用量是相对于有机金属化合物量的化学计算量的1至50倍。进而,当二氧化碳的量较大时,步骤(1)中的反应变为高压反应,以致不仅必须使用耐高压的反应容器,而且在步骤(1)完成后清除未反应二氧化碳期间浪费大量二氧化碳。因此,最优选的是,二氧化碳的用量是相对于有机金属化合物量的化学计算量的1至20倍。因而在步骤(1)中,优选的是,有机金属化合物的用量是相当于二氧化碳量的化学计算量的1/200至1倍,更有利为1/50至1倍,最有利为1/20至1倍。
当步骤(1)中的反应在室温(20℃)或更高温度下进行时,二氧化碳在醇中的溶解度是有限的,因此存在反应速率变得极低的危险。因此,用于步骤(1)中的反应的压力一般是大气压至200MPa,优选大气压至100MPa,其中如果需要的话,可以在进行反应的同时向反应体系中引入额外的二氧化碳。额外二氧化碳向反应体系中的引入可以间歇或连续进行。
当所得反应混合物(它是液体)的分析证实已经得到令人满意量的所需碳酸二烷基酯时,停止步骤(1)。例如,当所得碳酸二烷基酯的量基于相对于有机金属化合物量的化学计算量是10%或以上时,可以在将反应容器内的压力降至大气压之后,或者作为替代选择无需降低反应容器内的压力,从反应容器中取出反应混合物。
在本发明方法中,步骤(1)中的反应体系可以含有除上述以外的物质。其它可用于步骤(1)的物质的实例包括在反应体系中充当脱水剂的那些。通过在步骤(1)中使用脱水剂,反应体系可以保持无水。作为脱水剂,可以使用任意常规的有机脱水剂。脱水剂的实例包括缩醛化合物和原酸酯,例如原乙酸三甲酯。进而,也可以使用二环己基碳二亚胺作为有机脱水剂。作为替代选择,可以使用固体脱水剂(例如分子筛)作为脱水剂。当使用固体脱水剂时,优选的是,在进行步骤(3)之前从反应体系中除去固体脱水剂。
在本发明方法的步骤(1)中,任选地使用醇(第二种醇)。通过使用醇,有时可以以高产率得到碳酸二烷基酯。其原因如下。如上式(6)所示,步骤(1)中的反应是平衡反应,因此具有逆反应。通过向反应体系中加入醇,可以导致在该醇与与所需碳酸烷基酯一起生成的上述含金属组分之间的另一种平衡反应,由此抑制上述逆反应的进展。当向反应体系中加入的第二种醇含有大量水时,碳酸二烷基酯的产率降低。因此,优选的是,第二种醇的含水量按实际水量与其相对于有机金属化合物量的化学计算量的比值计不多于0.1,更有利地不多于0.01。作为第二种醇,可以使用一部分用于生产有机金属化合物的醇。下面给出更具体的解释。在生产步骤(1)中所使用的有机金属化合物的过程中,使醇与金属反应得到含有机金属化合物(包含式(1)有机金属化合物和/或式(2)有机金属化合物)和水的反应混合物,然后蒸馏,从反应混合物中除去水。当一部分醇(在反应混合物中仍未反应)尚未气化时,停止蒸馏。尚未气化的醇可以用在步骤(1)中作为至少一部分第二种醇。关于第二种醇所含杂质(除水以外),其类型和用量因生产第二种醇的条件和第二种醇的纯化条件而异,该纯化任选进行以再循环第二种醇。该醇所含杂质的实例包括醚、芳族羟基化合物和羧酸。关于不利影响步骤(1)中的反应的杂质,必须在用于步骤(1)之前从该醇中除去该杂质。另一方面,关于不会不利影响步骤(1)中的反应的杂质,不必在用于步骤(1)之前从该醇中除去该杂质。
出于提高碳酸二烷基酯纯度的考虑,作为第二种醇(也就是用在步骤(i)中的醇),优选使用具有与有机金属化合物的氧基(例如烷氧基或芳烷氧基)的有机基团(例如R3和R4)相同的有机基团的醇。当使用这种醇作为第二种醇时,优选的是,第二种醇的量是相对于有机金属化合物量的化学计算量的1至100,000倍。另一方面,当使用具有不同于有机金属化合物的氧基(例如烷氧基或芳烷氧基)的有机基团的有机基团的醇作为第二种醇时,或者当仅使用式(2)有机金属化合物作为有机金属化合物时,第二种醇的量优选地是相对于有机金属化合物量的化学计算量的2至1,000倍,更优选10至1,000倍。当使用具有不同于有机金属化合物的氧基(例如烷氧基或芳烷氧基)的有机基团的有机基团的醇作为第二种醇时,在步骤(1)中产生不对称的碳酸二烷基酯。
当使在步骤(3)中生成的有机金属化合物再循环至步骤(1)时,可以使有机金属化合物与作为上述第二种醇的未反应醇一起再循环,以便第二种醇的量落入上述范围内。作为替代选择,可以从未反应醇中分离有机金属化合物,然后再循环至步骤(1)。
步骤(1)完成之后的反应混合物可以原样用在步骤(2)中。作为替代选择,可以在用在步骤(2)中之前将步骤(1)完成之后的反应混合物冷却和/或加热。步骤(1)完成之后的反应混合物可能含有二氧化碳,它可能溶解在反应混合物(它是液体)中,或者可能以有机金属化合物的CO2加合物形式存在。在步骤(1)完成之后的反应混合物中存在二氧化碳的缺点如下。当在步骤(2)中进行蒸馏时,由于在反应混合物中存在二氧化碳,因此存在反应混合物突然起泡的危险。即使当在减压下进行蒸馏时,也难以保持减压水平恒定。为了消除这类缺点,可以在步骤(2)之前进行从反应混合物中脱除二氧化碳的额外步骤,其中二氧化碳可能溶解在反应混合物(它是液体)中,或者可能以有机金属的CO2加合物形式存在。作为从反应混合物中脱除二氧化碳的优选方法,可以提到将反应混合物加热的方法和降低含有步骤(1)完成之后的反应混合物的反应容器(用在步骤(1)中)的压力的方法。无庸赘述,可以使在该二氧化碳脱除步骤中回收的二氧化碳再循环至步骤(1)。
在步骤(2)中,从步骤(1)所得反应混合物中分离出在步骤(1)中生成的碳酸二烷基酯,得到残余液体。在步骤(2)中分离出来的碳酸二烷基酯(也就是在步骤(1)中生成的碳酸二烷基酯)由下式(24)代表:
其中R15和R16中的每一个独立地代表烷基,该烷基与步骤(1)所用有机金属化合物含有的烷氧基的烷基部分相同,其条件是当在步骤(1)中使用第二种醇或者在步骤(2)中使用第三种醇时,R15和R16中的每一个独立地代表选自如下的烷基:与有机金属化合物所含烷氧基的上述烷基部分相同的烷基、第二种醇所含烷基和第三种醇所含烷基。
在步骤(2)中分离出来的碳酸二烷基酯的实例包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯(及其异构体)、碳酸二丁烯酯(及其异构体)、碳酸二丁酯(及其异构体)、碳酸二戊酯(及其异构体)、碳酸二己酯(及其异构体)、碳酸二庚酯(及其异构体)、碳酸二辛酯(及其异构体)、碳酸二壬酯(及其异构体)、碳酸二癸酯(及其异构体)、碳酸二环戊酯(及其异构体)、碳酸二环己酯(及其异构体)、碳酸二环庚酯(及其异构体)、碳酸二苄酯(及其异构体)、碳酸二苯乙酯(及其异构体)、碳酸二苯丙酯(及其异构体)、碳酸二苯丁酯(及其异构体)、碳酸二氯苄基酯(及其异构体)、碳酸二甲氧苄基酯(及其异构体)、碳酸二甲氧甲基酯(及其异构体)、碳酸二甲氧乙基酯(及其异构体)、碳酸二氯乙基酯(及其异构体)、碳酸二氰乙基酯(及其异构体)、碳酸甲基.乙基酯、碳酸甲基.丙基酯(及其异构体)、碳酸甲基.丁基酯(及其异构体)、碳酸甲基.戊基酯(及其异构体)、碳酸乙基.丙基酯(及其异构体)、碳酸乙基.丁基酯(及其异构体)、碳酸乙基.戊基酯(及其异构体)、碳酸丙基.丁基酯(及其异构体)、碳酸丙基.戊基酯(及其异构体)、碳酸丁基.戊基酯(及其异构体)、碳酸丁基.己基酯(及其异构体)、碳酸丁基.庚基酯(及其异构体)和碳酸丁基.辛基酯(及其异构体)。
在步骤(2)中,从步骤(1)所得反应混合物中分离碳酸二烷基酯,得到含有含金属组分的残余液体。术语“含有含金属组分的残余液体”表示含有未改性或已改性的、可再生的活性有机金属化合物的残余液体。
步骤(2)中碳酸二烷基酯的分离可以借助常规分离方法进行。这类分离方法的实例包括蒸馏、萃取、过滤和膜分离。这些分离方法可以单独或者联合使用。作为优选的萃取溶剂,可以提到不会与碳酸二烷基酯反应的溶剂。这类优选溶剂的实例包括脂族烃,例如己烷和环己烷;卤代烃,例如氯仿、二氯甲烷和三氯亚甲基;芳族烃,例如苯、甲苯和氯苯;以及醚,例如乙醚和茴香醚。
在步骤(1)中,当使用甲醇和/或乙醇作为第二种醇时,或者当没有使用第二种醇并且有机金属化合物具有甲氧基和/或乙氧基时,可以得到含有沸点为100℃或更低(其中该沸点是在大气压下测量的)的碳酸二烷基酯(例如碳酸二甲酯或碳酸二乙酯)的反应混合物。借助蒸馏可以直接从反应混合物中分离所述碳酸二烷基酯。蒸馏可以借助任意常用蒸馏方法进行,例如在大气压下蒸馏、在减压下蒸馏和在超计大气压下蒸馏。蒸馏温度一般是-20℃至碳酸二烷基酯的沸点,优选20℃至碳酸二烷基酯的沸点。蒸馏可以在溶剂存在下或者借助萃取蒸馏进行。另一方面,当碳酸二烷基酯的沸点高于100℃(其中该沸点是在大气压下测量的)或者具有六个或更多个碳原子以致碳酸二烷基酯的沸点较高时,碳酸二烷基酯的蒸馏分离有时伴有下列缺点。当蒸馏温度(也就是对反应混合物进行蒸馏的温度)变高时,大大促进上述式(6)平衡反应中的逆反应,由此降低碳酸二烷基酯的产率。不过,在这种情况下,通过从反应混合物中分离碳酸二烷基酯可以提高碳酸二烷基酯的产率,并且该分离的速率高于逆反应的速率。为此,优选采用例如在高度减压下进行的蒸馏方法,或者薄膜蒸馏法,其中增加反应混合物的比表面积,以便很快以蒸气形式从反应混合物中分离出碳酸二烷基酯。
作为用于在步骤(2)中进行的薄膜蒸馏的装置,可以使用任意常规装置。薄膜蒸馏装置可以连接任意常规附加装置。在本发明中,优选利用带有蒸馏塔的薄膜蒸馏装置。作为蒸馏塔,可以使用常规装置。
在薄膜蒸馏的情况下,采用薄膜蒸馏容器中传热表面的温度作为用于分离的温度(分离温度)。作为替代选择,可以采用夹套或加热介质(它们用于加热传热表面)的温度作为分离温度。分离温度因碳酸二烷基酯的类型与用量和步骤(1)所得反应混合物含有的含金属组分而异;不过,分离温度一般是室温(20℃)至300℃。出于如下考虑:抑制上式(6)反应的平衡向原始体系方向移动(也就是抑制式(6)平衡反应的逆反应),不仅提高步骤(1)所得反应混合物的流动性,而且还提高在借助薄膜蒸馏从含金属组分中分离出碳酸二烷基酯之后碳酸二烷基酯和含金属组分中的每一种的流动性,优选的是,分离温度在80至180℃的范围内。
在薄膜蒸馏中,步骤(1)所得反应混合物的加热可以借助常规方法进行,例如使用夹套的方法。
关于薄膜蒸馏分离的压力(分离压力),下面给出解释。当薄膜蒸馏装置带有蒸馏塔时,采用蒸馏塔顶部的压力作为分离压力。另一方面,当薄膜蒸馏装置不带有蒸馏塔时,采用蒸馏容器的内部压力作为分离压力。分离压力例如因碳酸二烷基酯的类型与用量和步骤(1)所得反应混合物含有的含金属组分而异。一般而言,分离压力可以是减压或大气压。具体而言,分离压力一般是0.1至101.3kPa(大气压),优选0.3至30kPa。
当碳酸二烷基酯从步骤(1)所得反应混合物中的分离在30kPa或更高压力下进行并且碳酸二烷基酯具有高沸点时,碳酸二烷基酯的蒸气压较低,因此必须采用高蒸馏温度。不过,当蒸馏温度较高时,存在上式(6)反应的平衡在蒸馏期间大大向原始体系的方向移动(也就是说,式(6)平衡反应的逆反应剧烈地发生)的危险,由此降低碳酸二烷基酯的产率。因此,当蒸馏分离在30kPa或更高压力下进行时,关于含有高沸点碳酸二烷基酯的反应混合物,必须控制温度、压力和停留时间,以便可以令人满意地抑制上式(6)反应的平衡向原始体系的方向移动。反应混合物在薄膜蒸馏容器中的停留时间因碳酸二烷基酯的类型与用量和反应混合物含有的含金属组分而异;不过,停留时间一般是1秒至1小时。为了抑制上式(6)反应的平衡向原始体系的方向移动,优选的是,停留时间是10秒至10分钟。薄膜蒸馏容器中的传热表面的面积不仅因碳酸二烷基酯的类型与用量和反应混合物含有的含金属组分而异,而且还因反应混合物的进料速率和薄膜蒸馏容器的材料而异。例如,可以调节传热表面的面积,以便传热表面的面积和反应混合物的进料速率满足由下式(25)代表的关系。
进料速率(g/h)×系数k(h×m2/g)=传热表面的面积(m2) (25)
其中系数k是从1/10,000至1/1范围内的数值,优选1/4,000至1/100范围内的数值。
无庸赘述,基于涉及薄膜蒸馏的常规知识和技术,可以借助除采用式(25)的方法以外的方法调节传热表面的面积。
在步骤(1)所得反应混合物的薄膜蒸馏期间所形成的膜的厚度不仅因碳酸二烷基酯的类型与用量和反应混合物含有的含金属组分而异,而且因反应混合物的进料速率和上述分离温度而异;不过,膜的厚度一般是1×10-8至1×10-1m。为了提高分离效率,优选的是,膜的厚度是1×10-6至1×10-2m。
在本发明中,不必须使用溶剂。不过,为了通过提高所分离的碳酸二烷基酯的流动性和所分离的含金属组分的流动性而有利于使用步骤(1)所得反应混合物的操作,可以使用不会与碳酸二烷基酯或含金属组分反应的溶剂。这类溶剂的优选实例包括脂族和脂环族烃,例如己烷和环己烷;卤代烃,例如氯仿、二氯甲烷和三氯亚甲基;芳族烃,例如苯、甲苯和氯苯;以及醚,例如乙醚和茴香醚。
在薄膜蒸馏装置中,从该装置的上取出主要由碳酸二烷基酯构成的馏分(气态形式),从该装置的下取出残余液体。所取出的主要由碳酸二烷基酯构成的馏分无需纯化即可用于步骤(4)。作为替代选择,在该馏分用在步骤(4)之前,所取出的馏分可以借助常规方法纯化。
当在步骤(1)中产生的碳酸二烷基酯具有如此高的沸点以致难以将步骤(1)所得反应混合物中的碳酸二烷基酯与含金属组分分离时,分离可以在进行步骤(2)中的碳酸二烷基酯的分离之前向反应混合物中加入醇(第三种醇)来进行。作为第三种醇,优选使用这样的醇:其沸点低于对应于碳酸二烷基酯所含烷氧基的醇的沸点并且选自烷基,其中该烷基部分是直链或支链C1-C6烷基。具体而言,通过向步骤(1)所得反应混合物中加入具有这样的较低沸点的第三种醇,在碳酸二烷基酯与第三种醇之间发生酯交换反应,其中第三种醇的烷基置换碳酸二烷基酯的烷基,由此得到沸点低于步骤(1)所得碳酸二烷基酯的沸点的碳酸二烷基酯。所得具有较低沸点的碳酸二烷基酯可以借助蒸馏分离而容易地与含金属组分分离。
在步骤(2)中加入的第三种醇的量因步骤(1)中的反应条件而异;不过,优选的是,第三种醇的量按第三种醇与在步骤(1)中生成的碳酸二烷基酯的摩尔比计是2至100。向步骤(1)所得反应混合物中加入第三种醇的温度一般在室温(约20℃)至第三种醇的沸点的范围内。关于第三种醇的加入和由上述酯交换反应产生的碳酸二烷基酯的分离,所述加入和分离例如可以如下进行。按分批或连续方式向步骤(1)所得反应混合物中加入第三种醇,以进行酯交换反应,并且在酯交换反应完成之后,蒸馏分离由酯交换反应产生的碳酸二烷基酯。碳酸二烷基酯与第三种醇的酯交换反应和碳酸二烷基酯的分离也可以按下列方式使用多级蒸馏塔的反应性蒸馏方法来进行。将步骤(1)所得反应混合物从其上部送入多级蒸馏塔,而将第三种醇从其下部送入多级蒸馏塔,其中酯交换反应和蒸馏在其中第三种醇具有蒸气压的温度和压力条件下进行。
步骤(1)所得反应混合物可含有仍未反应的有机金属化合物和有机金属化合物的热分解产物。步骤(2)可以在从步骤(1)所得反应混合物中脱除仍未反应的有机金属化合物和热分解产物之后或与之同时进行。
如上所述,在步骤(1)中,使有机金属化合物与二氧化碳反应。由于步骤(1)所用有机金属化合物对二氧化碳具有反应性,因此有机金属化合物以下经常被称为“反应性有机金属化合物”。正如本发明人在上述WO 04/014840中所提出的那样,可以使步骤(1)所得反应混合物含有下列组分:由有机金属化合物与二氧化碳之间的反应生成的碳酸二烷基酯;可再生的、有活性的、改性的有机金属化合物;和不可再生的、无活性的有机金属化合物(即降解化合物)。当得到这种反应混合物时,可以从步骤(1)所得反应混合物中分离不可再生的无活性的有机金属化合物(降解化合物)。具体而言,例如,降解化合物的分离可以借助这样一种方法进行,其中将步骤(1)所得反应混合物分离为包含碳酸二烷基酯和降解化合物的第一混合物以及包含由可再生的、有活性的、改性的有机金属化合物构成的残余液体的第二混合物,再从第一混合物中分离碳酸二烷基酯。作为替代选择,降解化合物的分离可以借助这样一种方法进行,其中将步骤(1)所得反应混合物分离为包含碳酸二烷基酯的第一混合物以及包含可再生的、有活性的、改性的有机金属化合物和降解化合物的第二混合物,再从第二混合物中分离降解化合物。
在本发明中,术语“可再生的、有活性的、改性的有机金属化合物”用于指从反应性有机金属化合物衍生的化合物,它们主要由上述通过反应性有机金属化合物与二氧化碳反应生成的加合物(CO2加合物)或者由该加合物热分解生成的分解产物构成,其中热分解产物与碳酸二烷基酯同时生成。难以指明可再生的、有活性的、改性的有机金属化合物的详细结构。不过,作为可能在本发明方法步骤(1)中生成的可再生的、有活性的、改性的有机金属化合物的一般实例,可以提到反应性有机金属化合物的上述二氧化碳加合物、反应性有机金属化合物的水解产物和反应性有机金属化合物的二氧化碳加合物的水解产物。
另一方面,术语“不可再生的、无活性的有机金属化合物”(或“降解化合物”)用于指这样的化合物,它们也由反应性有机金属化合物衍生,是不可再生的有机化合物(由反应性有机金属化合物或其二氧化碳加合物的热分解生成),并且具有极低的活性。降解化合物主要在步骤(3)中生成。不过,有时在生产反应性有机金属化合物的步骤中生成降解化合物。作为降解化合物的代表性实例,可以提到这样的化合物,其分子中每一金属原子具有至少三根金属-碳键。作为这种化合物的实例,可以提到由下式(26)代表的化合物:
其中:
M4代表选自属于周期表第4和14族的元素的金属原子,硅除外;
R17、R18和R19中的每一个独立地代表直链或支链C1-C12烷基,C5-C12环烷基,直链或支链C2-C12烯基,由未取代或取代的C6-C19芳基和选自直链或支链C1-C14烷基与C5-C14环烷基的烷基构成的C7-C20芳烷基,或者未取代或取代的C6-C20芳基;
R20代表直链或支链C1-C12烷基,C5-C12环烷基,直链或支链C2-C12烯基,或者由未取代或取代的C6-C19芳基和选自直链或支链C1-C14烷基与C5-C14环烷基的烷基构成的C7-C20芳烷基;
每个l、m和n是0至4的整数,l+m+n=3或4,o是0或1的整数,且l+m+n+o=4。
上式(26)降解化合物的具体实例包括四烷基锡和三烷基锡醇化物。降解化合物的其它实例包括SnO2、TiO2和ZrO2。
已知的是,一般而言,有机金属化合物在氧存在下进行改性作用。本发明所用有机金属化合物也在氧存在下进行改性作用,生成除上述降解化合物以外的降解化合物。(其它降解化合物的具体结构尚不明了。)因此,在有机金属化合物的生产与储存期间和在本发明方法的每一步骤期间,必须借助常规方法抑制与有机金属化合物接触的氧的量。
据认为,由上式(26)代表的降解化合物是在上式(1)或(2)有机金属化合物的生产期间生成的,或者是由上式(1)或(2)有机金属化合物的热分解所生成的。
优选的是,本发明方法的每一步骤在所生成的降解化合物的量尽可能少的条件下进行。在本发明方法中,可能生成除上式(26)化合物以外的降解化合物。不过,在本发明方法的步骤(2)中,主要脱除作为降解化合物的式(26)化合物。其原因如下。式(26)降解化合物(在其分子中每一金属原子具有至少三根金属-碳键)具有不同于有用有机金属化合物(也就是反应性有机金属化合物或可再生的、有活性的、改性的有机金属化合物)的物理和化学性质(例如,降解化合物的沸点低于有用的有机金属化合物的沸点,并且对水解不如有用的有机金属化合物敏感)。
也可以除去除由式(26)代表的降解化合物以外的任意降解化合物。作为除去降解化合物的优选方法,可以提到排放和过滤,它们各自都是本领域普遍采用的。已被除去的降解化合物(例如式(26)化合物)可以借助常规方法弃去。例如,降解化合物可以以通过燃烧生成金属氧化物的形式弃去。无庸赘述,有用的有机金属化合物可以借助常规方法从所除去的降解化合物中再生。
在步骤(2)中,即使沸点高于100℃的碳酸二烷基酯也可容易地借助这样一种方法分离,其中向步骤(1)所得反应混合物中加入水或含水溶剂,得到白色浆体,过滤除去白色浆体中的固体,得到滤液,并对所得滤液进行蒸馏。关于用在这种方法中的水,没有特别的限制;不过,优选使用蒸馏水或去离子水。
在步骤(2)中,向步骤(1)所得反应混合物中加入水的温度在从水在反应混合物中不会冻结的温度(例如-20℃)到100℃的范围内。在步骤(1)完成之后,优选的是,可以将反应混合物的温度调节为10至80℃。当在步骤(1)中生成的碳酸二烷基酯对水解敏感时,为了令人满意地抑制碳酸二烷基酯发生水解,更优选将反应混合物的温度调节为10至50℃。当在本发明方法的步骤(2)中使用水时,水可以单独或者与除水以外的溶剂联合使用。作为除水以外的溶剂,可以使用不与碳酸二烷基酯反应的任意那些溶剂。在这种情况下,当水以其在与步骤(1)所用相同的醇中的溶液的形式使用时,蒸馏分离溶剂变得容易。
作为蒸馏方法,可以提到本领域通常已知的蒸馏方法,例如在大气压下蒸馏、在减压下蒸馏和在超计大气压下蒸馏。蒸馏可以在-20℃至碳酸二烷基酯和/或醇的沸点的温度下,优选50℃至碳酸二烷基酯和/或醇的沸点的温度下进行。蒸馏可以在另一种溶剂存在下或者借助萃取蒸馏进行。
步骤(1)所得反应混合物含有的碳酸二烷基酯也可以借助下列方法分离。向步骤(1)所得反应混合物中加入水和/或萃取溶剂,得到含有油相的混合物,所述油相含有碳酸二烷基酯,然后从混合物中回收碳酸二烷基酯。
如此分离的碳酸二烷基酯可以原样用在步骤(4)中。作为替代选择,如果需要的话,在用于步骤(4)之前,碳酸二烷基酯可以借助常规方法纯化。
在步骤(3)中,使步骤(2)所得残余液体与醇(即第一种醇)反应,生成至少一种有机金属化合物和水,然后从有机金属化合物中除去水。步骤(3)可以借助本发明人以前的申请WO 03/055840或WO 04/014840所述方法进行。步骤(2)所得残余液体在分离碳酸二烷基酯之后含有金属。残余液体一般以透明液体的形式得到。不过,在残余液体中,金属有时以固体形式存在。即使在这种情况下,也可以由步骤(3)中的残余液体合成有机金属化合物。
在步骤(3)中生成的水可以借助一种方法,例如蒸馏从有机金属化合物中除去。
步骤(3)所用第一种醇可含有芳族羟基化合物和/或含羧基化合物。不过,芳族羟基化合物和含羧基化合物在步骤(3)所用第一种醇中的总含量优选地是1,000ppm或以下,更优选100ppm或以下。为了控制芳族羟基化合物和含羧基化合物的量以达到这些化合物的上述具体总含量,如果需要的话,第一种醇可以在用于步骤(3)之前借助常规纯化方法纯化,例如蒸馏纯化。为了达到上述化合物的所述具体总含量,优选使用沸点(在大气压下测量)为300℃或更低的醇作为第一种醇。
当使用多元醇作为步骤(3)中的第一种醇时,可以在步骤(3)中以式(1)或(2)有机金属化合物的交联产物形式得到有机金属化合物(金属醇化物或金属芳醇化物)。即使所述交联产物也可以用在本发明中。
在步骤(3)中,第一种醇的量优选是相对于步骤(1)所用有机金属化合物量的化学计算量的1至10,000倍,更优选2至100倍。
步骤(3)反应的温度因步骤(3)所用醇的类型而异;不过,步骤(3)反应一般在室温(20℃)至300℃下进行。
步骤(3)中水的除去可以借助本领域通常采用的任意常规脱水方法进行。水的除去可以例如利用包装有固体脱水剂(例如分子筛)的脱水塔、蒸馏或者膜分离来进行。不过,当打算在短时间内得到大量有机金属化合物时,优选的是,水的除去借助蒸馏进行(使用固体脱水剂的缺点在于固体脱水剂的再生是麻烦的)。蒸馏可以借助任意常规蒸馏方法进行,例如在大气压下蒸馏、在减压下蒸馏、在超计大气压下蒸馏、薄膜蒸馏或萃取蒸馏。蒸馏可以在-20℃至步骤(3)所用第一种醇的沸点的温度下进行,优选在50℃至第一种醇的沸点的温度下进行。无庸赘述,当利用耐压装置进行蒸馏时,蒸馏可以在高温和在第一种醇的蒸气压下进行(所述蒸气压是在所采用的高温下测量的),或者可以在超计大气压下进行,这是通过向耐压装置引入惰性气体来实现的。当利用耐压装置在上述超计大气压下进行蒸馏时,蒸馏温度是从在大气压下测量的第一种醇的沸点到在上述超计大气压下测量的第一种醇的沸点。如下所述,为了有效进行蒸馏,可以使用某些物质(例如下述与水形成共沸混合物的溶剂)。当使用沸点高于水的沸点的醇作为第一种醇时,可以通过蒸馏除去水。当借助膜分离进行水的除去时,为了有效地除去水,优选的是,借助渗透蒸发进行水的除去。
当借助蒸馏进行步骤(3)中水的除去时,蒸馏温度没有特别的限制,只要蒸馏温度等于或低于第一种醇的沸点并且在该温度下水具有蒸气压即可。当打算在短时间内完成蒸馏时,优选的是,在水与第一种醇的混合物的共沸温度下进行蒸馏。当水和第一种醇不形成共沸混合物时,优选的是,在水的沸点下进行蒸馏。
进而,即使当第一种醇不会与水形成共沸混合物时,也能借助共沸蒸馏除去水,在该蒸馏中使用与水形成共沸混合物的溶剂。这种方法是优选的,因为水可以在较低的温度下除去。与水形成共沸混合物的溶剂的实例包括不饱和与饱和的烃,例如己烷、苯、甲苯、二甲苯和萘;醚,例如茴香醚和1,4-二噁烷;卤代烃,例如氯仿。
出于有利于在共沸蒸馏后从共沸混合物中分离出水的考虑,优选使用水在其中具有低溶解度的不饱和或饱和烃作为上述用于形成共沸混合物的溶剂。当使用这种溶剂时,该溶剂的用量必须使得借助共沸蒸馏可以令人满意地除去水。优选使用蒸馏塔进行共沸蒸馏,因为在蒸馏塔中在从共沸混合物中分离出溶剂之后可以将该溶剂再循环至反应体系,因此可以仅用较少量的溶剂进行共沸蒸馏。
如果需要的话,步骤(3)反应可以在惰性气体存在下进行。通过向步骤(3)所用反应容器中引入惰性气体,可以从反应容器中除去存在于蒸气相中的水,以便有时可以促进步骤(3)反应。关于惰性气体,没有特别的限制,只要该惰性气体不会不利影响步骤(3)反应即可。这类惰性气体的实例包括氮气、氩气和氦气。代替惰性气体,还可以以气态形式使用上述与水形成共沸混合物的有机溶剂。
进而,代替惰性气体,也可以使用二氧化碳。二氧化碳不是惰性气体。不过,二氧化碳可以用在步骤(3)中,因为二氧化碳没有不利影响。另外,当在步骤(3)中使用二氧化碳时,有时可以使由残余液体与第一种醇之间的反应生成的有机金属化合物与二氧化碳反应,生成碳酸二烷基酯。类似地,可以以气态形式引入与用于步骤(3)反应的第一种醇相同的醇,因为气态形式的醇不会不利地影响步骤(3)反应。可以从反应容器的任意部分向步骤(3)所用反应容器中引入惰性气体;不过优选的是,从反应容器的下部向反应容器中的液相引入惰性气体。向反应容器中引入惰性气体的量可以适当地取决于反应容器的形状和步骤(3)反应的反应条件。
关于步骤(3)所用反应容器的类型,没有特别的限制,可以使用任意常规反应容器。优选使用其中残余液体的蒸气相/液相界面的面积较大的反应容器。也优选使用具有挡板的搅拌容器或泡罩塔作为反应容器。
借助步骤(3)反应(也就是第一种醇与含有含金属组分的残余液体之间的反应),生成至少一种有机金属化合物和水。这种有机金属化合物一般由至少一种选自由式(1)和(2)代表的有机金属化合物的有机金属化合物构成。
当证实水的生成已经几乎停止时,可以停止步骤(3)。当使含有机金属化合物和水的反应混合物(步骤(3)所得)再循环至步骤(1)时,大量水在反应混合物中的存在不可避免地导致步骤(1)中碳酸二烷基酯产率的降低。因此,优选的是,尽可能多地除去步骤(3)所得反应混合物中的水。
一般而言,在步骤(3)中除去的水量是由步骤(3)反应产生的水量的0.01至1倍,其中产生的水量在理论上在下列假设下计算的,即,假定只有由上述式(1)代表的有机金属化合物(例如金属醇化物或金属芳醇化物)是由步骤(3)反应所产生的。
在步骤(3)完成之后,如果需要的话,可以除去过量的第一种醇。出于在使步骤(3)所得反应混合物再循环至步骤(1)的情况下提高碳酸二烷基酯的纯度的考虑,优选除去过量的第一种醇。不过,当在步骤(1)中使用与步骤(3)所用第一种醇相同的醇作为第二种醇时,不必除去过量的第一种醇,并且如果需要的话,可以在步骤(3)完成之后向反应混合物中加入适量的醇。进而如果需要的话,回收在步骤(3)完成之后反应混合物中所含有的有机金属化合物,以用于步骤(1)。
当在步骤(3)中以固体形式得到有机金属化合物(例如金属醇化物或金属芳醇化物)时,过量的第一种醇的除去可以借助过滤进行(其中作为滤液除去第一种醇)。另一方面,当以液体形式得到有机金属化合物时,过量的第一种醇的除去可以借助在减压下蒸馏进行,或者借助其中向步骤(3)所用反应容器中引入惰性气体(如氮气)以除去至少一部分以蒸气形式存在的第一种醇的方法进行。当过量的第一种醇的除去借助采用惰性气体的方法进行时,必须使用干燥得令人满意的气体作为惰性气体。否则,有机金属化合物(例如金属醇化物或金属芳醇化物)不可避免地在惰性气体所含有的水存在下水解,由此生成金属氧化物和醇。因此,不可避免地显著降低可以再循环至步骤(1)的有机金属化合物的量,由此在使步骤(3)所得反应混合物再循环至步骤(1)的情况下大大降低步骤(1)中所得碳酸二烷基酯的产率。
在使已从中除去水的有机金属化合物再循环至步骤(1)中,有机金属化合物可以在其再循环至步骤(1)之前冷却或加热。有机金属化合物的再循环可以按连续或分批方式进行。如果需要的话,除了在步骤(3)中所回收的有机金属化合物以外,可以使用新鲜的有机金属化合物。
在步骤(4)中,使在步骤(2)中分离出来的碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯。具体而言,在步骤(4)中,使用在步骤(2)中分离出来的碳酸二烷基酯(由上式(24)所代表)作为原料,使其与作为反应剂的芳族羟基化合物(例如由上式(3)代表的芳族羟基化合物)反应,由此得到芳族碳酸酯。一般而言,步骤(4)所得芳族碳酸酯包含至少一种选自由下式(27)代表的碳酸烷基芳基酯和由下式(28)代表的碳酸二芳基酯的芳族碳酸酯。式(27)碳酸烷基芳基酯和式(28)碳酸二芳基酯中的每一种可以以两种或更多种不同芳族碳酸酯的混合物形式得到。
其中R21代表与用作原料的上式(24)碳酸二烷基酯所含烷基R15或R16相同的烷基,Ar1、Ar2和Ar3中的每一个代表与用作反应剂的芳族羟基化合物所含芳族基团相同的芳族基团(例如上式(3)中的R基团)。
由上式(27)代表的碳酸烷基芳基酯的实例包括碳酸甲基.苯基酯、碳酸乙基.苯基酯、碳酸丙基.苯基酯(及其异构体)、碳酸烯丙基.苯基酯、碳酸丁基.苯基酯(及其异构体)、碳酸戊基.苯基酯(及其异构体)、碳酸己基.苯基酯(及其异构体)、碳酸庚基.苯基酯(及其异构体)、碳酸辛基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸壬基.乙基苯基酯(及其异构体)、碳酸癸基.丁基苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸乙基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸丙基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸丁基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸烯丙基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.二甲苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.三甲苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.氯苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.硝基苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.甲氧基苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.枯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.萘基酯(及其异构体)、碳酸甲基.吡啶基酯(及其异构体)、碳酸乙基.枯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.苯甲酰苯基酯(及其异构体)、碳酸乙基.二甲苯基酯(及其异构体)和碳酸苄基.二甲苯基酯。
由上式(28)代表的碳酸二芳基酯的实例包括碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯(及其异构体)、碳酸二-二甲苯基酯(及其异构体)、碳酸甲苯基.苯基酯(及其异构体)、碳酸二甲苯基.苯基酯(及其异构体)、碳酸二甲苯基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸二萘酯、碳酸二乙基苯基酯(及其异构体)、碳酸二(丙基苯基)酯(及其异构体)、碳酸二(丁基苯基)酯、碳酸二(三甲基苯基)酯(及其异构体)、碳酸二(甲氧基苯基)酯(及其异构体)、碳酸二(氯苯基)酯(及其异构体)和碳酸二(硝基苯基)酯。
关于由碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物生产碳酸烷基芳基酯和/或碳酸二芳基酯的方法,已经知道大量常规方法。在本发明中,碳酸烷基芳基酯和/或碳酸二芳基酯的生产可以借助任意这类常规方法进行。
在本发明中,在步骤(4)中进行的上式(9)反应是碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物之间的酯交换反应。这种反应是一种平衡反应,因此为了使反应进展(也就是使反应的平衡向生成所需产物的方向移动),优选的是,在进行反应的同时从反应体系中取出伴随产生的醇。出于有效地取出伴随产生的醇的考虑,优选的是,步骤(4)所用芳族羟基化合物的沸点高于步骤(3)所用醇(即第一种醇)的沸点。尤其是当步骤(1)至(4)的循环重复至少一次时(也就是说,步骤(1)至(4)的循环进行至少两次),优选的是,第一种醇(用在步骤(3)中)、第二种醇(用在步骤(1)中)和第三种醇(用在步骤(2)中)中的每一种的沸点低于步骤(4)所用芳族羟基化合物的沸点。具体而言,优选的是,第一种醇、第二种醇和第三种醇中的每一种的沸点比芳族羟基化合物的沸点低至少2℃。进而,出于容易取出在步骤(4)中伴随产生的醇的考虑,更优选的是,第一种醇、第二种醇和第三种醇中的每一种的沸点比芳族羟基化合物的沸点低至少10℃。
关于步骤(3)使用的第一种醇,优选的是,第一种醇的沸点高于水的沸点。在这类沸点高于水的沸点的醇中,优选1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、具有直链或支链C5-C12烷基的烷基醇、具有直链或支链C4-C12烯基的烯基醇、环烷基醇和芳烷基醇。进而,出于在步骤(4)中从反应容器中取出伴随产生的醇以使步骤(4)反应进展的考虑,更优选的是,步骤(3)所用第一种醇的沸点低于步骤(4)所用芳族羟基化合物的沸点。在步骤(4)中,以气态形式从反应容器中取出伴随产生的醇,以及以液态形式从反应容器中取出所产生的碳酸烷基芳基酯和/或碳酸二芳基酯。因此,优选的是,步骤(4)所用碳酸二烷基酯是从沸点高于水的沸点但低于芳族羟基化合物的沸点的醇得到的酯,并且碳酸二烷基酯的沸点低于碳酸二烷基酯的沸点和碳酸二芳基酯的沸点。
进而,与上面关于步骤(3)所用第一种醇相同的解释也适用于步骤(1)所用第二种醇的情况。具体而言,优选的是,第二种醇的沸点高于水的沸点但是低于步骤(4)所用芳族羟基化合物的沸点。第二种醇的优选实例包括具有直链或支链烷基的醇,例如正丁醇、2-甲基-1-丙醇、戊醇(及其异构体)、己醇(及其异构体)、庚醇(及其异构体)、辛醇(及其异构体)、壬醇(及其异构体)、癸醇(及其异构体)、十二烷醇(及其异构体);以及具有环烷基的醇,例如环丁醇、环戊醇和环己醇。进而,当借助蒸馏进行步骤(3)中水的除去时,或者当在进行步骤(4)反应的同时从反应容器中取出伴随产生的醇时,优选的是,步骤(1)所用第二种醇选自1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、直链或支链C5-C8烷基醇和C5-C8脂环族醇。第二种醇的最优选实例包括1-丁醇、2-甲基-1-丙醇和直链或支链C5-C6烷基醇。
关于上述醇、碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物,最优选的是,第一种醇、第二种醇、第三种醇、对应于由上式(1)或(2)代表的有机金属化合物(具有金属-碳-氧键)的烷氧基的醇和对应于碳酸二烷基酯的烷氧基的醇全部是选自1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、戊醇(及其异构体)和己醇(及其异构体)的伯醇,并且芳族羟基化合物选自苯酚和甲酚。
在步骤(4)中,优选的是,芳族羟基化合物的用量是相对于碳酸二烷基酯量的化学计算量的0.1至10,000倍。芳族羟基化合物的用量越大,芳族碳酸酯的生产量就越大。不过,当芳族羟基化合物的量太大时,必须使用大型反应容器。进而,由于大多数发生在步骤(4)中的反应是平衡反应(例如参见上式(9)),因此使用太大量芳族羟基化合物的缺点在于:为了回收所生产的芳族碳酸酯,必须使用大型蒸馏塔。因此在步骤(4)中,芳族羟基化合物的量更优选地是相对于碳酸二烷基酯量的化学计算量的0.5至100倍,最优选0.5至10倍。
在步骤(4)中,将碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物送入反应容器中。如果需要的话,也可以使用催化剂。在步骤(4)的反应体系中可以存在杂质,只要该杂质不会不利地影响步骤(4)反应即可。
用作步骤(4)原料的碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物中的每一种可以含有醇、碳酸烷基芳基酯和碳酸二芳基酯,它们是在步骤(4)中生成的产物。不过,由碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物生产碳酸烷基芳基酯的反应是一种平衡反应(即可逆反应)(参见上式(9)),因此,当上述产物在原料中的量较大时,存在原料转化率降低的危险。芳族羟基化合物与碳酸二烷基酯的数量之比因所用催化剂的类型与用量和反应条件而异;不过,该数量比优选地是0.01至1,000,按芳族羟基化合物与碳酸二烷基酯的摩尔比计。作为加入催化剂的方法,可以优选地采用常规方法。当通过重复步骤(1)至(4)的循环或者步骤(1)至(5)的循环来进行芳族碳酸酯的生产时,可以使步骤(4)所用催化剂再循环。在这种情况下,可以在步骤(4)中加入补充量的新鲜催化剂。
步骤(4)反应的时间因反应条件和反应容器的类型与内部结构而异。不过,该反应时间一般是0.001至50小时,优选0.01至10小时,更优选0.05至5小时。反应温度(即反应容器中的温度)因用作原料的碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物的类型而异。不过,该反应温度一般是50至350℃,优选100至280℃。反应压力可以是减压、大气压或超计大气压,这依赖于用作原料的碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物的类型和反应温度。不过,该反应压力一般是10Pa至20MPa。
在步骤(4)中,不必须使用溶剂。不过,为了有利于步骤(4)中的操作,可以使用惰性溶剂。惰性溶剂的实例包括醚、脂族烃、芳族烃、卤代脂族烃和卤代芳族烃。进而,步骤(4)反应可以在对步骤(4)反应呈惰性的气体存在下进行。这类惰性气体的实例包括氮气、氦气、氩气和对步骤(4)反应呈惰性的气化的低沸点有机化合物。当出于促进蒸馏除去低沸点副产物的目的而利用连续多级蒸馏塔进行步骤(4)时,可以从蒸馏塔的下部向蒸馏塔中引入上述惰性气体或者气化的低沸点有机化合物。
在步骤(4)完成之后,借助常规方法从碳酸二烷基酯、芳族羟基化合物、伴随产生的醇和催化剂(如果有的话)中分离芳族碳酸酯,由此回收芳族碳酸酯(如上所述,在步骤(4)中可以使用催化剂)。在步骤(4)中进行的每一上式(9)和(10)反应是酯交换反应。借助这些酯交换反应,由碳酸二烷基酯得到碳酸烷基芳基酯和碳酸二芳基酯。不过,关于每一式(9)和(10)酯交换反应,反应的平衡偏向原始体系的方向,反应的速率较低。因此,为了改进利用上述酯交换反应生产芳族碳酸酯的方法,已经提出了若干方法。可以优选地在本发明中采用这类改进方法。
关于酯交换反应催化剂(也就是促进上式(9)和(10)酯交换反应的催化剂),其用量因催化剂的类型、反应容器的类型、碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物的类型与用量和反应条件(例如反应温度和反应压力)而异。不过,酯交换反应催化剂的量基于用作原料的碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物的总重量一般是0.0001至50重量%。当以固体形式使用酯交换反应催化剂时,优选的是,催化剂的量基于空反应容器的内部体积是0.01至75体积%。
作为酯交换反应催化剂,有大量公知的含金属催化剂。在本发明中可以使用任意这类常规的酯交换反应催化剂。酯交换反应催化剂的实例包括路易斯酸(例如过渡金属卤化物)和生成路易斯酸的化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭51-105032、昭56-123948和昭56-123949(对应于未审西德专利申请公开说明书No.2528412、英国专利No.1499530和美国专利No.4,182,726));锡化合物,例如有机锡醇化物和有机锡氧化物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭54-48733(对应于未审西德专利申请公开说明书No.2736062)、昭54-63023、昭60-169444(对应于美国专利No.4,554,110)、昭60-169445(对应于美国专利No.4,552,704)、昭62-277345和平1-265063);碱金属或碱土金属的盐和醇化物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭57-176932);铅化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭57-176932);金属的配合物,例如铜、铁或锆的配合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭57-183745);钛酸酯(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭58-185536(对应于美国专利No.4,410,464));路易斯酸与质子酸的混合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭60-173016(对应于美国专利No.4,609,501));Sc、Mo、Mn、Bi或Te的化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.平1-265064);和乙酸铁(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭61-172852)。
可以与酯交换反应催化剂联合使用歧化反应催化剂(也就是促进上式(11)反应的催化剂)。大量歧化反应催化剂也是已知的。歧化反应催化剂的实例包括路易斯酸和产生路易斯酸的过渡金属化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭51-75044(对应于未审西德专利申请公开说明书No.2552907和美国专利No.4,045,464));聚合锡化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭60-169444(对应于美国专利No.4,554,110));由式R-X(=O)OH代表的化合物,其中X是Sn或Ti,R是一价烃基(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭60-169445(对应于美国专利No.4,552,704));路易斯酸与质子酸的混合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭60-173016(对应于美国专利No.4,609,501));铅化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.平1-93560);钛或锆的化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.平1-265062);锡化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.平1-265063);和Sc、Mo、Mn、Bi或Te的化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.平1-265064)。
关于在本发明方法步骤(4)中进行的反应,已经尝试修改反应模式,使反应平衡尽可能向产生所需产物的方向移动,由此提高芳族碳酸酯的产率。例如,已经提出这样一种方法,其中由碳酸二甲酯与苯酚的反应伴随产生的甲醇以其与共沸物形成剂的共沸混合物形式蒸馏除去(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭54-48732(对应于未审西德专利申请公开说明书No.736063和美国专利No.4,252,737)和昭61-291545);和这样一种方法,其中由碳酸二甲酯与苯酚的反应伴随产生的甲醇借助将其吸附到分子筛上而除去(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭58-185536(对应于美国专利No.4,410,464))。
进而,也已经提出这样一种方法,其中由酯交换反应伴随产生的醇利用其上部连接有蒸馏塔的反应容器蒸馏除去(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭56-123948(对应于美国专利No.4,182,726)的工作例、未审日本专利申请公开说明书No.昭56-25138的工作例、未审日本专利申请公开说明书No.昭60-169444(对应于美国专利No.4,554,110)的工作例、未审日本专利申请公开说明书No.昭60-169445(对应于美国专利No.4,552,704)的工作例、未审日本专利申请公开说明书No.昭60-173016(对应于美国专利No.4,609,501)的工作例、未审日本专利申请公开说明书No.昭61-172852的工作例、未审日本专利申请公开说明书No.昭61-291545的工作例和未审日本专利申请公开说明书No.昭62-277345的工作例)。
而且,也已经知道这样一种方法,其中将碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物连续送入多级蒸馏塔中,以在该蒸馏塔中进行反应,其中在连续进行反应的同时借助蒸馏从蒸馏塔的上部连续取出含有伴随产生的醇的低沸点混合物以及从蒸馏塔下部连续取出含有所生产的碳酸烷基芳基酯的反应混合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.平3-291257)。借助任意上述方法,可以有效地进行芳族碳酸酯的连续生产。
连续生产芳族碳酸酯的方法的其它实例包括其中在塔型反应容器中在催化剂存在下进行酯交换反应的方法(参见未审日本专利申请公开说明书No.平6-41022、平6-157424和平6-184058);其中串连连接多个反应容器的方法(未审日本专利申请公开说明书No.平6-234707和平6-263694);利用泡罩塔式反应容器的方法(未审日本专利申请公开说明书No.平6-298700);和利用垂直反应容器的方法(未审日本专利申请公开说明书No.平6-345697)。
在芳族碳酸酯的工业规模生产中,也已经尝试长时间稳定地进行生产。例如,在防止催化剂沉积在蒸馏塔中的尝试中,未审日本专利申请公开说明书No.平6-157410提出这样一种方法,其中在利用连接有蒸馏塔的反应容器由碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物生产芳族碳酸酯的过程中,从蒸馏塔中取出伴随产生的脂族醇,以便将脂族醇在塔中反应混合物中的浓度抑制至2重量%或更低。这份专利文献描述到,上述方法能够稳定地实现芳族碳酸酯的连续生产。进而,在出于长时间稳定生产芳族碳酸酯的目的而防止催化剂沉积在蒸馏塔中的尝试中,日本专利申请审查前公开No.平9-11049公开了这样一种方法,其中将芳族羟基化合物在含有催化剂的反应混合物中的量抑制至2或以下,按芳族羟基化合物与催化剂所含金属的重量比计。
已知的是,在由碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物生产芳族碳酸酯的过程中,伴随产生具有高沸点的化合物。例如,未审日本专利申请公开说明书No.昭61-172852描述了在借助碳酸二甲酯与苯酚的酯交换反应生产碳酸二苯酯的过程中,伴随产生沸点接近碳酸二苯酯的沸点的杂质,该杂质与所生产的碳酸二苯酯混合在一起,由此引起利用碳酸二苯酯得到的最终产物(例如聚碳酸酯)发生变色。作为沸点接近碳酸二芳基酯(例如碳酸二苯酯)的沸点的杂质的实例,可以提到芳氧基羰基羟基芳烃,它是碳酸二芳基酯的异构体,并且由碳酸二芳基酯的弗里斯重排反应产生(在上述未审日本专利申请公开说明书No.昭61-172852中没有描述这种杂质的实例)。当使用碳酸二苯酯作为碳酸二芳基酯时,上述芳氧基羰基羟基芳烃是水杨酸苯基酯,其具有高沸点,比碳酸二苯酯的沸点高4至5℃。当长时间进行由碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物生产芳族碳酸酯的反应时,上述高沸点化合物逐渐蓄积在反应体系中,以致所生产的芳族碳酸酯中含有的高沸点化合物的量增加,由此降低芳族碳酸酯的纯度。进而,随着反应混合物所含高沸点化合物的量增加,反应混合物的沸点升高,由此造成进一步促进伴随产生高沸点化合物的问题。
不过另一方面,借助未审日本专利申请公开说明书No.平11-92429所述方法,可以稳定地生产高纯度芳族碳酸酯而无需大量催化剂。
酯交换反应催化剂的具体实例包括下列化合物:
<铅化合物>铅氧化物,例如PbO、PbO2和Pb3O4;铅硫化物,例如PbS和Pb2S;铅氢氧化物,例如Pb(OH)2和Pb2O2(OH)2;铅酸盐,例如Na2PbO2、K2PbO2、NaHPbO2和KHPbO2;高铅酸盐,例如Na2PbO3、Na2H2PbO4、K2PbO3、K2[Pb(OH)6]、K4PbO4、Ca2PbO4和CaPbO3;铅碳酸盐及其碱性盐,例如PbCO3和2PbCO3.Pb(OH)2;铅有机酸盐及铅有机酸盐的碱式盐,例如Pb(OCOCH3)2、Pb(OCOCH3)4、Pb(OCOCH3)2.PbO.3H2O;有机铅化合物,例如Bu4Pb、Ph4Pb、Bu3PbCl、Ph3PbBr、Ph3Pb(或Ph6Pb2)、Bu3PbOH和Ph3PbO(其中Bu代表丁基,Ph代表苯基);铅醇化物和铅芳醇化物,例如Pb(OCH3)2、(CH3O)Pb(OPh)和Pb(OPh)2;铅合金,例如Pb-Na、Pb-Ca、Pb-Ba、Pb-Sn和Pb-Sb;铅矿物,例如方铅矿和闪锌矿;以及这些铅化合物的水合产物;
<铜族金属化合物>铜族金属盐和配合物,例如CuCl、CuCl2、CuBr、CuBr2、CuI、CuI2、Cu(OAc)2、Cu(acac)2、油酸铜、Bu2Cu、(CH3O)2Cu、AgNO3、AgBr、苦味酸银、AgC6H6ClO4、Ag(瞬烯)3NO3、[AuC≡C-C(CH3)3]n和[Cu(C7H8)Cl]4(其中acac代表乙酰丙酮螯合配体);
<碱金属配合物>碱金属配合物,例如Li(acac)和LiN(C4H9)2;
<锌配合物>锌配合物,例如Zn(acac)2;
<镉配合物>镉配合物,例如Cd(acac)2;
<锆配合物>锆配合物,例如Zr(acac)4和二茂锆;
<路易斯酸化合物>路易斯酸和产生路易斯酸的过渡金属化合物,例如AlX3、TiX3、TiX4、VOX3、VX5、ZnX2、FeX3和SnX4(其中X代表卤原子、乙酰氧基、烷氧基或芳氧基);和
<有机锡化合物>有机锡化合物,例如(CH3)3SnOCOCH3、(C2H5)3SnOCOC6H5、Bu3SnOCOCH3、Ph3SnOCOCH3、Bu2Sn(OCOCH3)2、Bu2Sn(OCOC11H23)2、Ph3SnOCH3、(C2H5)3SnOPh、Bu2Sn(OCH3)2、Bu2Sn(OC2H5)2、Bu2Sn(OPh)2、Ph2Sn(OCH3)2、(C2H5)3SnOH、Ph3SnOH、Bu2SnO、(C8H17)2SnO、Bu2SnCl2和BuSnO(OH)。
无庸赘述,每一上述酯交换反应催化剂可以以其与存在于反应体系中的有机化合物的反应产物的形式使用,其中所述有机化合物例如为醇、芳族羟基化合物、碳酸烷基芳基酯、碳酸二芳基酯或碳酸二烷基酯。进而,每一上述酯交换反应催化剂可以在其使用之前用步骤(4)所用原料或步骤(4)产物进行热处理。
优选的是,酯交换反应催化剂在反应条件下在反应混合物中具有高溶解度。酯交换反应催化剂的优选实例包括PbO、Pb(OH)2和Pb(OPh)2;TiCl4和Ti(OPh)4;SnCl4和Sn(OPh)4;Bu2SnO和Bu2Sn(OPh)2;FeCl3、Fe(OH)3和Fe(OPh)3;和将上述化合物用苯酚或反应混合物处理得到的化合物。
如上所述,在步骤(4)中,借助碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物的酯交换反应(平衡反应)生产芳族碳酸酯。为了增加所生产的芳族碳酸酯的量,优选的是,在进行反应的同时从反应体系中取出伴随产生的醇。进而,碳酸烷基芳基酯的歧化反应(其中生产碳酸二芳基酯和碳酸二烷基酯的反应)也是平衡反应(参见上式(11))。因此,当打算增加所生产的芳族碳酸酯中碳酸二芳基酯的量时,优选采用这样一种方法,其中在进行歧化反应的同时从反应体系中取出碳酸二烷基酯和碳酸二芳基酯之一(各自都是由歧化反应产生的)。
在步骤(4)中,优选的是,所生产的碳酸二烷基酯的烷基和所生产的芳族碳酸酯的芳基的选择应使得碳酸二烷基酯的沸点低于芳族碳酸酯的沸点,还优选的是,在进行反应的同时从反应体系中取出所生产的碳酸二烷基酯。
如上所述,在步骤(4)中,反应可以在不仅酯交换反应催化剂而且歧化反应催化剂(促进上式(11)反应的催化剂)存在下进行。歧化反应催化剂的实例包括路易斯酸和产生路易斯酸的过渡金属化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭51-75044(对应于未审西德专利申请公开说明书No.2552907和美国专利No.4,045,464));聚合锡化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭60-169444(对应于美国专利No.4,554,110));由式R-X(=O)OH代表的化合物(其中X是Sn或Ti,R是一价烃基)(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭60-169445(对应于美国专利No.4,552,704));路易斯酸与质子酸的混合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.昭60-173016(对应于美国专利No.4,609,501));铅化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.平1-93560);钛或锆的化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.平1-265062);锡化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.平1-265063);和Sc、Mo、Mn、Bi或Te的化合物(参见未审日本专利申请公开说明书No.平1-265064)。
歧化反应催化剂的具体实例包括与上面关于酯交换反应催化剂的具体实例所列相同的催化剂。
无庸赘述,每一上述歧化反应催化剂可以以其与存在于反应体系中的有机化合物的反应产物的形式使用,其中所述有机化合物例如为醇、芳族羟基化合物、碳酸烷基芳基酯、碳酸二芳基酯或碳酸二烷基酯。进而,每一上述歧化反应催化剂可以在其使用之前用步骤(4)所用原料或步骤(4)产物进行热处理。
优选的是,歧化反应催化剂在反应条件下在反应混合物中具有高溶解度。歧化反应催化剂的优选实例包括与上面关于酯交换反应催化剂所列优选实例相同的催化剂。
在步骤(4)完成之后,借助常规方法从催化剂、芳族羟基化合物和醇中分离芳族碳酸酯,由此回收芳族碳酸酯。
关于步骤(4)所用反应容器的类型,没有特别的限制,可以使用任意常规的反应容器。常规反应容器的实例包括搅拌容器、多级搅拌容器和连续多级蒸馏塔。这些反应容器可以单独或者联合使用。利用至少一种上述反应容器,可以以分批或连续方式进行步骤(4)。出于反应平衡向生成所需产物的方向有效地移动的考虑,优选利用多级蒸馏塔。更优选的是,利用多级蒸馏塔连续进行步骤(4)。
关于多级蒸馏塔,没有特别的限制,只要它是具有两个或更多个理论级且能够连续蒸馏的蒸馏塔即可。作为这种多级蒸馏塔,可以利用通常用在本领域中的任意常规多级蒸馏塔。这类多级蒸馏塔的实例包括利用塔盘的板式塔,所述塔盘例如为泡罩盘、筛盘、浮阀塔板或逆流盘;和填充有任意各种填料的填充型塔,所述填料例如为腊希环、莱辛环、鲍尔环、贝尔鞍形填料、Interlox鞍形填料、狄克松填料、麦克马洪填料、亥里-派克填料、苏采尔填料和波纹填料。进而,也可以优选地利用板式塔与填充塔的混合型,它包括平板部分和填充有填料的部分。
当在步骤(4)中利用多级蒸馏塔连续进行由碳酸二烷基酯和芳族羟基化合物生产芳族碳酸酯时,该生产例如按如下进行。将作为原料的碳酸二烷基酯和作为反应剂的芳族羟基化合物连续送入多级蒸馏塔中,在含金属催化剂存在下在液相或在气-液相中进行二者之间的酯交换反应,由此生产芳族碳酸酯,并伴随产生醇,其中从蒸馏塔下部以液体形式取出含有所生产的芳族碳酸酯的高沸点混合物,同时借助蒸馏从蒸馏塔上部以气态形式连续取出含有副产物醇的低沸点混合物。
在步骤(5)中,使步骤(4)所得碳酸烷基芳基酯进行歧化反应,由此生产碳酸二烷基酯和碳酸二芳基酯(参见上式(11))。(如上所述,在步骤(4)中,在歧化反应催化剂存在下不仅可以进行上述酯交换反应(参见上式(9)和(10)),而且还可以进行歧化反应。)步骤(4)和(5)中的每一个可以以连续或分批方式进行。如上所述,在步骤(4)中,有时与碳酸烷基芳基酯一起产生碳酸二芳基酯。即使在这种情况下,也可以在步骤(4)后进行步骤(5)。
如上所述,在步骤(4)中,借助碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物之间的酯交换反应生产碳酸烷基芳基酯(这种酯交换反应是平衡反应)。为了使酯交换反应的平衡向生成所需产物的方向移动,优选在进行酯交换反应的同时从反应体系中取出伴随产生的醇。步骤(5)中的歧化反应也是平衡反应。因此,为了使歧化反应的平衡向生成所需产物的方向移动,优选在进行歧化反应的同时从反应体系中取出碳酸二烷基酯和碳酸二芳基酯之一(它们是在歧化反应中产生的)。
在步骤(5)中,优选的是,所生产的碳酸二烷基酯的烷氧基和所生产的碳酸二芳基酯的芳基的选择应使得碳酸二烷基酯的沸点低于碳酸二芳基酯的沸点,还优选的是,在进行歧化反应的同时从反应体系中取出所生产的碳酸二烷基酯。更优选的是,在以气态形式取出伴随产生的碳酸二烷基酯的同时,以液体形式取出所生产的碳酸二芳基酯。可以使所取出的碳酸二烷基酯再循环至步骤(2)。在有些情况下,碳酸二烷基酯在步骤(4)中生产。而且在这种情况下,可以回收碳酸二烷基酯,并将其再循环至步骤(4)。为了增加所生产的碳酸二芳基酯的量,优选的是,使所取出的碳酸二烷基酯再循环至步骤(4)。
在步骤(5)中,反应可以在歧化反应催化剂存在下进行。步骤(5)所用歧化反应催化剂的实例包括上面例举的步骤(4)所用歧化反应催化剂。
无庸赘述,每一上述歧化反应催化剂可以以其与存在于反应体系中的有机化合物的反应产物的形式使用,其中所述有机化合物例如为醇、芳族羟基化合物、碳酸烷基芳基酯、碳酸二芳基酯或碳酸二烷基酯。进而,每一上述歧化反应催化剂可以在其用于步骤(5)之前用步骤(5)所用原料或步骤(5)产物进行热处理。
作为加入催化剂的方法,可以优选地采用任意常规方法。当在步骤(4)之后进行步骤(5)时,催化剂(用在步骤(4)中)可以原样用在步骤(5)中。
步骤(5)所用碳酸烷基芳基酯的实例包括碳酸甲基.苯基酯、碳酸乙基.苯基酯、碳酸丙基.苯基酯(及其异构体)、碳酸烯丙基.苯基酯、碳酸丁基.苯基酯(及其异构体)、碳酸戊基.苯基酯(及其异构体)、碳酸己基.苯基酯(及其异构体)、碳酸庚基.苯基酯(及其异构体)、碳酸辛基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸壬基.乙基苯基酯(及其异构体)、碳酸癸基.丁基苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸乙基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸丙基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸丁基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸烯丙基.甲苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.二甲苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.三甲苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.氯苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.硝基苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.甲氧基苯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.枯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.萘基酯(及其异构体)、碳酸甲基.吡啶基酯(及其异构体)、碳酸乙基.枯基酯(及其异构体)、碳酸甲基.苯甲酰苯基酯(及其异构体)、碳酸乙基.二甲苯基酯(及其异构体)和碳酸苄基.二甲苯基酯。这些碳酸烷基芳基酯可以单独或者联合使用。
在这些碳酸烷基芳基酯中,优选使用的碳酸烷基芳基酯应使得:对应于碳酸烷基芳基酯的烷氧基的醇的沸点高于水的沸点并且低于步骤(4)所用芳族羟基化合物的沸点。这类醇的具体实例包括1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、具有直链或支链C5-C12烷基的烷基醇、具有直链或支链C4-C12烯基的烯基醇、环烷基醇和芳烷基醇。出于为了使歧化反应的平衡向生成所需产物的方向移动而取出在步骤(5)中生产的碳酸二烷基酯的考虑,更优选使用沸点低于在步骤(5)中生产的碳酸二芳基酯的沸点的碳酸烷基芳基酯。为了得到这种碳酸烷基芳基酯,最优选的是,第一种醇、第二种醇、第三种醇、对应于上式(1)和(2)有机金属化合物所含烷氧基的醇和对应于碳酸二烷基酯所含烷氧基的醇中的每一种是选自1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、戊醇(及其异构体)和己醇(及其异构体)的伯醇,并且芳族羟基化合物是苯酚或甲酚。
在步骤(5)中,使用碳酸烷基芳基酯作为原料。如果需要的话,也可以使用歧化反应催化剂。在步骤(5)的反应体系中可以存在杂质,只要该杂质不会不利地影响歧化反应即可。
步骤(5)所用歧化反应催化剂的量因催化剂的类型、所用反应容器的类型、作为原料的碳酸烷基芳基酯的类型与用量和反应条件(例如反应温度和反应压力)而异。不过,歧化反应催化剂的量基于作为原料的碳酸烷基芳基酯的重量一般是0.0001至50重量%。当以固体形式使用歧化反应催化剂时,优选的是,催化剂的量基于空反应容器的内部体积是0.01至75体积%。
作为原料的碳酸烷基芳基酯可以含有至少一种选自醇、芳族羟基化合物和碳酸二芳基酯的化合物。不过,步骤(5)中的歧化反应是平衡反应(即可逆反应)(参见上式(11)),因此,当上述化合物在碳酸烷基芳基酯中的量较大时,存在碳酸烷基芳基酯的转化率降低的危险。
步骤(5)中反应的时间因反应条件和反应容器的类型与内部结构而异。不过,该反应时间一般是0.001至50小时,优选0.01至10小时,更优选0.05至5小时。反应温度(即反应容器中的温度)因作为原料的碳酸烷基芳基酯的类型而异。不过,该反应温度一般是50至350℃,优选100至280℃。反应压力可以是减压、大气压或超计大气压,这取决于作为原料的碳酸烷基芳基酯的类型和反应温度。不过,该反应压力一般是10Pa至20MPa。
在步骤(5)中,不必须使用溶剂。不过,为了有利于步骤(5)中的操作,可以使用惰性溶剂。惰性溶剂的实例包括醚、脂族烃、芳族烃、卤代脂族烃和卤代芳族烃。进而,步骤(5)歧化反应可以在对步骤(5)歧化反应呈惰性的气体存在下进行。这类惰性气体的实例包括氮气、氦气、氩气和对步骤(5)歧化反应呈惰性的气化的低沸点有机化合物。当出于促进借助蒸馏除去低沸点副产物的目的而利用多级蒸馏塔进行步骤(5)时,可以从蒸馏塔的下部向蒸馏塔中引入上述惰性气体或者气化的低沸点有机化合物。
在步骤(5)完成之后,借助常规方法从碳酸烷基芳基酯、芳族羟基化合物、醇和催化剂(如果有的话)中分离碳酸二芳基酯,由此回收碳酸二芳基酯。
关于步骤(5)所用反应容器的类型,没有特别的限制,可以使用任意常规的反应容器。常规反应容器的实例包括搅拌容器、多级搅拌容器和多级蒸馏塔。这些反应容器可以单独或者联合使用。利用至少一种上述反应容器,可以以分批或连续方式进行步骤(5)。出于使反应平衡向生成所需产物方向有效地移动的考虑,优选利用多级蒸馏容器。更优选的是,利用多级蒸馏容器连续进行步骤(5)。
关于步骤(5)所用多级蒸馏塔,没有特别的限制,只要它是具有两个或更多个理论级且能够连续蒸馏的蒸馏塔即可。作为这种多级蒸馏塔,可以利用通常用在本领域中的任意常规多级蒸馏塔。这类多级蒸馏塔的实例包括利用塔盘的板式塔,所述塔盘例如为泡罩盘、筛盘、浮阀塔板或逆流盘;和填充有各种填料的填充型塔,所述填料例如为腊希环、莱辛环、鲍尔环、贝尔鞍形填料、Interlox鞍形填料、狄克松填料、麦克马洪填料、亥里-派克填料、苏采尔填料和波纹填料。进而,也可以优选地利用板式塔与填充塔的混合型,它包括平板部分和填充有填料的部分。
当在步骤(5)中利用多级蒸馏塔连续进行从碳酸烷基芳基酯生产碳酸二芳基时,该生产例如按如下进行。将作为原料的碳酸烷基芳基酯连续送入多级蒸馏塔中,在含金属催化剂存在下在液相或在气-液相中进行碳酸烷基芳基酯的歧化反应,由此生产碳酸二芳基酯,并伴随产生碳酸二烷基酯,其中从蒸馏塔下部以液体形式取出含有所生产的碳酸二芳基酯的高沸点混合物,同时借助蒸馏从蒸馏塔上部以气态形式连续取出含有伴随产生的碳酸二烷基酯的低沸点混合物。
关于本发明方法所用设备的材料,没有特别的限制;不过,该材料一般选自不锈钢和搪玻璃材料。
附图显示本发明方法实施例的流程图。不过,这些实施例不应被解释为限制本发明的范围。例如,本发明所用设备和装置(例如反应容器、导管和釜)不限于附图所示的那些,可以基于常规知识和技术加以适当选择。如果需要的话,在本发明方法中可以进行额外的步骤。例如,可以进行除去在所需芳族碳酸酯的生产期间伴随产生的化合物的额外步骤。而且,可以添加除去例如上述降解化合物的排放步骤。此外,可以进行任意各种常规处理步骤。本发明所用设备可以带有任意常规装置,例如计量器(例如流量计或温度计)、再沸器、泵、冷凝器或蒸馏塔。在本发明方法中,如果必要的话,可以借助常规方法进行加热,例如利用蒸汽或加热器加热,以及如果必要的话,也可以借助常规方法进行冷却,例如自然冷却、水冷却或盐水冷却。为了提高热效率,本发明方法每一步中的操作可以进行使得在该步骤中达到热平衡。生产设备可以设计使得令人满意地回收最终产物和中间产物,以容易将其再循环。
在生产芳族碳酸酯的本发明方法中,如图1所示,可以使在步骤(4)中产生的醇再循环至步骤(3),以及可以使在步骤(4)中产生的碳酸二烷基酯再循环至步骤(4)作为原料。如图2所示,可以使在步骤(4)中产生的醇再循环至步骤(3),以及可以使在步骤(5)中产生的碳酸二烷基酯再循环至步骤(4)作为原料。当步骤(1)至(4)的循环或者步骤(1)至(5)的循环重复至少一次时,可以连续得到芳族碳酸酯,其中基本上没有浪费除水以外的物质。
在有些情况下,可以使在步骤(4)中回收的醇原样再循环至步骤(3)。不过,当在步骤(4)中回收的醇含有大量芳族羟基化合物和/或大量含羧基化合物时,借助常规分离方法纯化该醇,以便芳族羟基化合物和含羧基化合物在醇中的总量变为1,000ppm或更低,优选100ppm或更低。作为分离方法,优选采用蒸馏分离。优选利用蒸馏塔借助反应性蒸馏法进行步骤(4),因为醇的蒸馏纯化可以与芳族碳酸酯的生产同时进行。
在有些情况下,可以使在步骤(4)和/或步骤(5)中回收的碳酸二烷基酯原样再循环至步骤(4)。不过,当所回收的碳酸二烷基酯含有杂质时,优选的是,在再循环至步骤(4)之前进行碳酸二烷基酯的纯化或浓缩调节。碳酸二烷基酯所含杂质的实例包括芳族羟基化合物及在上述酯交换反应和歧化反应期间生成的副产物。这类副产物的实例包括二烷基醚和烷基芳基醚,它们是由碳酸酯的脱羧基化作用产生的。作为碳酸二烷基酯的纯化或浓缩调节方法,可以采用常规方法。在常规方法中,利用蒸馏的方法是优选的。
如上所述,作为生产芳族碳酸酯(例如碳酸二芳基酯)的常规方法,已知有利用光气的光气法和利用一氧化碳的氧化性羰基化法。不过,每一这些常规方法的缺点在于使用含氯化合物作为原料或催化剂,以致由常规方法生产的芳族碳酸酯不可避免地含有大量含氯化合物。这种芳族碳酸酯在聚碳酸酯生产中的使用造成严重的问题,例如聚合催化剂的钝化、所生产的聚碳酸酯的变色和降解。进而,当使用这种含有大量含氯化合物的芳族碳酸酯作为汽油或柴油的添加剂时,该芳族碳酸酯导致引擎或管道的腐蚀。在以前的申请WO 03/055840和WO 04/014840中,本发明人已经公开过一种生产碳酸酯的方法,其中由二氧化碳、醇和二烷基锡醇化物生产碳酸酯和水,其中副产物的量非常少。本发明人已经成功地改进了上述以前申请的技术,并实现了本发明。借助本发明方法,可以简单且有效地生产基本上不含有杂质(例如含氯化合物)的高纯度芳族碳酸酯。
由本发明方法生产的高纯度芳族碳酸酯可以有利地用作聚碳酸酯、异氰酸酯、聚碳酸酯二醇等的原料。作为用于生产每一上述聚合物的芳族碳酸酯,碳酸二芳基酯是优选的。
关于聚碳酸酯、异氰酸酯和聚碳酸酯二醇中的每一种,下面给出解释。
首先,关于聚碳酸酯,下面给出解释。碳酸二芳基酯已知是用于借助常规熔化法来生产聚碳酸酯的原料,该方法一般涉及碳酸二芳基酯与双酚A的酯交换反应。不过,如上所述,常规碳酸二芳基酯含有大量含氯化合物。碳酸二芳基酯含有的含氯化合物使碳酸二芳基酯与双酚A的酯交换反应所使用的催化剂钝化。为了避免这种缺点,可以想象大量使用催化剂。不过,大量催化剂的使用有害地影响所生产的聚碳酸酯的各种性能,例如耐候性和颜色。因此,在这类常规熔化法中,必须进行从碳酸二芳基酯中除去含氯化合物的额外步骤。
作为从碳酸二芳基酯中除去含氯化合物的常规方法,可以提到这样一种方法,其中将碳酸二芳基酯用碱洗涤或者借助蒸馏纯化。不过,这种常规方法具有下列致命问题。碳酸二芳基酯的洗涤是在碳酸二芳基酯呈熔化状态的温度下进行的。不过,碳酸二芳基酯的熔点较高,因此,用碱洗涤碳酸二芳基酯需要在较高温度下进行。其结果是,碳酸二芳基酯在用碱洗涤期间遭受水解。另一方面,当借助蒸馏纯化碳酸二芳基酯时,非常难以从碳酸二芳基酯中令人满意地除去含氯化合物,因为碳酸二芳基酯含有各种具有从低温到高温的不同沸点的含氯化合物。因此,当打算得到具有充分高纯度的聚碳酸酯供商用时,纯化成本变得非常高。
在另一种生产碳酸二芳基酯(例如碳酸二苯酯)的常规方法中,首先由碳酸亚乙酯(使用二氧化碳作为原料生产的)和甲醇生产碳酸二甲酯,再由碳酸二甲酯生产碳酸甲基.苯基酯,然后由碳酸甲基.苯基酯生产碳酸二苯酯。在这种方法中,必须生成作为中间产物的碳酸二甲酯,并且以甲醇与碳酸二甲酯的共沸混合物的形式蒸馏甲醇(它的沸点在反应体系中是最低的),以使反应(用于由碳酸亚乙酯和甲醇生产碳酸二甲酯)的平衡向生成所需产物的方向移动。在这种方法中,必然伴随产生碳酸甲基.苯基酯。碳酸甲基.苯基酯对副反应敏感,例如对脱羧基反应敏感,由此生成含甲基的副产物,例如茴香醚。含甲基的副产物与所需碳酸二苯酯混合在一起,并且即使尝试纯化碳酸二苯酯也不可能从碳酸二苯酯中完全除去这类副产物。含甲基的副产物在碳酸二苯酯中的存在导致下列问题。由碳酸二苯酯生产聚碳酸酯的聚合反应速率降低。进而,不能得到具有均匀分子量的聚碳酸酯。而且,所生产的聚碳酸酯会变色。
另一方面,在本发明方法中,可以生产碳酸二芳基酯而又不产生这类不利的副产物。在由本发明方法生产的碳酸二芳基酯中不存在含甲基的副产物是难以证实的。不过,在由本发明方法生产碳酸二芳基酯时,芳族碳酸酯的中间体不限于碳酸二甲酯。因此,在本发明方法中,通过使用除碳酸二甲酯以外的中间体,可以得到基本上不含有含甲基的副产物的芳族碳酸酯,该副产物不利地影响生产聚碳酸酯的聚合反应。
用作生产聚碳酸酯的原料的碳酸二芳基酯的优选实例包括这样的碳酸二芳基酯,其中含甲基的副产物的含量基于碳酸二芳基酯的重量不多于100重量ppm,更有利地不多于10重量ppm。
关于异氰酸酯,下面给出解释。使用本发明的芳族碳酸酯(尤其是碳酸二芳基酯)可以生产高纯度的异氰酸酯。具体而言,例如,使碳酸二芳基酯与多元胺反应,得到氨基甲酸多芳基酯(例如氨基甲酸六亚甲基二芳基酯),使所得氨基甲酸多芳基酯进行热分解,由此生产具有高纯度的异氰酸酯。通常而言,作为以低成本合成异氰酸酯的方法,仅已知使用光气(含氯化合物)作为原料的方法。另一方面,由本发明方法生产的碳酸二芳基酯是便宜的,仅含有非常少量的含氯化合物(如果有的话)。因此,由本发明碳酸二芳基酯得到的异氰酸酯与常规异氰酸酯相比是非常有利的,后者由使用光气的方法生产并因此含有含氯化合物。异氰酸酯主要用于生产尿烷。由常规异氰酸酯生产尿烷的问题在于,尿烷化催化剂在氯存在下容易钝化和变性。不过,从由本发明方法得到的碳酸二苯酯生产的异氰酸酯基本上不含有含氯化合物,因此没有上述问题。
关于聚碳酸酯二醇,下面给出解释。使用本发明的芳族碳酸酯,可以生产高纯度的聚碳酸酯二醇。
本发明的聚碳酸酯、异氰酸酯和聚碳酸酯二醇各自是用由本发明方法生产的芳族碳酸酯生产的,它们具有下列优于常规聚碳酸酯、异氰酸酯和聚碳酸酯二醇的优点。本发明的聚碳酸酯、异氰酸酯和聚碳酸酯二醇具有高纯度,并且可以简单(因此便宜)地生产而不会导致生成副产物的问题。因此,本发明的聚碳酸酯、异氰酸酯和聚碳酸酯二醇具有高商业价值。
本发明的最佳实施方式
下面,将参照下列实施例和对比例详细描述本发明,这些实施例和对比例不应被解释为限制本发明的范围。
在下列实施例和对比例中,借助下列方法进行各种测量和分析。
1)有机金属化合物的核磁共振(NMR)分析
仪器:JNM-A400 FT-NMR系统(由JEOL Ltd.,日本制造和销售)
(1)供1H-与13C-NMR分析的样品溶液的制备
称量约0.1至0.5g有机金属化合物,然后向其中加入约0.9g氘化氯仿,由此得到供NMR分析的样品溶液。
(2)供119Sn-NMR分析的样品溶液的制备
称量约0.1至1g含有机金属化合物的液体,然后向其中加入0.05g四甲基锡和约0.85g氘化氯仿,由此得到供NMR分析的样品溶液。
2)碳酸酯的气相色谱(GC)
仪器:GC-2010系统(由Shimadzu Corporation,日本制造和销售)
(1)样品溶液的制备
称量0.4g待测量其碳酸酯含量的液体,然后向其中加入约0.5ml脱水二甲基甲酰胺或脱水乙腈。进而,向所得产物中加入约0.04g甲苯或二苯醚作为内标,由此得到共GC分析的样品溶液。
(2)GC分析条件
柱子:DB-1(由J&W Scientific,U.S.A.制造和销售)
液相:100%二甲基聚硅氧烷
柱长:30m
柱直径:0.25mm
膜厚度:1μm
柱温:按10℃/min的速率将温度从50℃升至300℃
注射温度:300℃
检测器温度:300℃
检测器:FID(火焰离子化检测器)
(3)定量分析
利用关于标准样品所得校正曲线进行样品溶液的定量分析。
3)芳族碳酸酯产率的计算
步骤(4)所得芳族碳酸酯的产率以基于步骤(4)所得反应混合物重量的重量%表示,或者以基于用作步骤(4)反应的原料的碳酸二烷基酯总摩尔量的所得碳酸烷基芳基酯与碳酸二芳基酯的摩尔%表示。
4)芳族碳酸酯的数均分子量
借助凝胶渗透色谱法(GPC)测定芳族碳酸酯的数均分子量。
实施例1
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,224g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,以及1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1中。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放呈气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在储罐7中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出在反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11中。
将上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物含有的未反应的醇气化。从导管21中排放气化的醇,并通过冷凝器6转移至储罐16中。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23中。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约320g,该液体含有约0.54mol二丁基锡二丁醇化物和约0.18mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约107g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售)中,该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.06mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.07mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约100g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为130℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1.3kPa。从蒸馏塔27顶取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.06mol/h的速率取出了碳酸二丁酯并转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约90g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约2,150g(29mol)1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至供脱除醇的装置11,后者配有搅拌器、减压装置和加热器。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的含未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将40g苯酚和8g一氧化铅一起混合,将所得混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,由此得到催化剂A。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂A一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入具有80个筛盘的连续多级蒸馏塔39(高度4m,内径约5cm)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为231℃,塔顶部压力为1.2×105Pa,且回流比为约3。将从蒸馏塔39顶部排放的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约240g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约30g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约9重量%的1-丁醇、约30重量%的苯酚和约61重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约0.1重量%的碳酸二丁酯、约41重量%的碳酸丁基.苯基酯和约50重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约9重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在储罐138中收集的冷凝物按约240g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度4m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中,送入部位为该蒸馏塔61底部以上约0.4m的部分,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为189℃,塔顶部压力维持在约101.3kPa(大气压),且回流比为约3.5。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约16.3g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约223.7g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约99.99重量%的1-丁醇和约100重量ppm的苯酚。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约66重量%的碳酸二丁酯、约33重量%的苯酚和约1重量%的碳酸丁基.苯基酯。
(借助蒸馏从水中分离醇)
例如图3所示装置,按如下借助蒸馏将储罐7中的冷凝物分离为醇和水。
将在生产二丁基锡二醇化物的步骤(3)中的储罐7中收集的冷凝物按约250g/h的速率通过预热器13连续送入连续多级蒸馏塔14(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中,送入部位为该蒸馏塔14底部以上约0.4m的部分,并进行蒸馏,由此将冷凝物分离为醇和水。在该蒸馏期间,从蒸馏塔14底部取出蒸馏塔14中的液体。将一部分所取出的液体通过导管15转移至再沸器22,然后再循环至蒸馏塔14,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔14底部的液体的温度为81℃,且塔顶部压力降低至约20kPa。将从蒸馏塔14顶部蒸馏的气体通过导管17转移至冷凝器18,由此使气体冷凝。将所得冷凝物转移至气-液分离装置129,分离为两个液体相。然后按约25g/h的速率从气-液分离装置129连续取出冷凝物的下部相,并转移至储罐19。另一方面,将冷凝物的上部相按约0.6的回流比通过导管20回流至蒸馏塔14。按约225g/h的速率从蒸馏塔14底部连续取出蒸馏塔14中的残余液体,并通过导管15转移至储罐16。
在储罐16中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有水(在残余液体的分析中检测不到水)。另一方面,在储罐19中收集的液体基于储罐19中液体的重量含有75重量%的1-丁醇和25重量%的水。
(步骤(3))
利用图3所示装置,在借助蒸馏从水中分离醇后按如下进行步骤(3)。
将在上述步骤(2)的储罐32中收集的残余液体通过导管35送入5升SUS反应容器1。进而,将在上述醇再循环步骤的储罐135中收集的1-丁醇产物通过导管134送入反应容器1,将储罐16中的1-丁醇产物(它是在图3装置操作之前送入储罐16的新鲜1-丁醇与在装置11中分离的未反应1-丁醇的混合物)通过导管3送入反应容器1,其中送入反应容器1的1-丁醇产物的总量为约2,224g(30mol)。此外,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分,其中将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后以上述相同方式从在装置11中收集的残余液体中脱除未反应的醇,从导管12排放已从中脱除醇的残余液体,并收集在储罐23中。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体的重量为约107g,该液体含有约0.18mol二丁基锡二丁醇化物和约0.06mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
在上述步骤(3)后,按如下进行步骤(1)。
将约107g在步骤(3)的储罐23中收集的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.06mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.07mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
实施例2
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,224g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约320g,该液体含有约0.54mol二丁基锡二丁醇化物和约0.18mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约107g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.06mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.07mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约100g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为130℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1.3kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.06mol/h的速率取出了碳酸二丁酯并转移至储罐29,并且其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约90g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约2,150g(29mol)1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的含未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将40g苯酚和8g一氧化铅一起混合,将所得混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,由此得到催化剂A。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂A一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,Pb含量为1约重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为231℃,塔顶压力为2×105Pa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约67g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约203g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约28重量%的1-丁醇、约71重量%的苯酚和约1重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约11重量%的苯酚、约64重量%的碳酸二丁酯、约22重量%的碳酸丁基.苯基酯和约1重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在储罐47中收集的液体按约203g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部收集的液体的温度为237℃,塔顶压力为约26kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约172g/h的速率通过导管55从冷凝器52连续取出所得冷凝物。按约31g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
通过导管55从蒸馏塔50取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约400ppm的1-丁醇、约13重量%的苯酚、约84重量%的碳酸二丁酯和约3重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.1重量%的碳酸二丁酯、约27重量%的碳酸丁基.苯基酯和约64重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的残余液体具有约9重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约201g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为156℃,塔顶压力为约40kPa,且回流比为约0.7。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约55g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约146g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有苯酚(在冷凝物的分析中检测不到苯酚)。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约1重量%的碳酸二丁酯和约99重量%的苯酚,并且基本上不含有1-丁醇(在残余液体的分析中检测不到1-丁醇)。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在储罐58中收集的残余液体按约310g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。通过导管77从冷凝器74连续取出所得冷凝物。按约27g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.1重量%的碳酸二丁酯、约30重量%的碳酸丁基.苯基酯和约70重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约283g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为248℃,塔顶压力为约27kPa,且回流比为约4。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约85g/h的速率通过导管88从冷凝器85连续取出所得冷凝物。按约198g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.4重量%的碳酸二丁酯、约99重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.2重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.1重量%的碳酸丁基.苯基酯和约99重量%的碳酸二苯酯,并且基本上不含有氯(在残余液体的分析中检测不到氯)。
实施例3
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,075g(28mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复11次(也就是说上述操作总共进行12次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约1,280g,该液体含有约2.08mol二丁基锡二丁醇化物和约0.76mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将在储罐23中得到的液体按约500g/h的速率通过导管24送入1升高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后升高高压釜的内部温度至120℃,打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至4MPa的二氧化碳气体。然后进行反应,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,样品含有约0.57mol/kg碳酸二丁酯。
从高压釜底部连续取出高压釜中的反应混合物,并收集在储罐127中。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,将在储罐127中收集的反应混合物按约515g/h的速率转移至供脱除二氧化碳的容器25。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约100g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为130℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1.3kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.06mol/h的速率取出了碳酸二丁酯并转移至储罐29,并且其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约90g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体按约413g/h的速率通过导管33和导管35送入60升SUS反应容器1。进而,将1-丁醇按约7,412g/h(100mol/h)的速率从储罐16通过导管3送入反应容器1,以及将氮气按1.5NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的含未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将79g苯酚和32g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时按约0.25g/h的速率与苯酚蒸馏除去伴随产生的水。然后从反应容器上部蒸馏过量的苯酚,由此得到催化剂B。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂B一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入具有40个筛盘的连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为231℃,塔顶压力为2×105Pa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约67g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约203g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约27重量%的1-丁醇、约72重量%的苯酚和约1重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有330重量ppm的1-丁醇、约11重量%的苯酚、约65重量%的碳酸二丁酯、约21重量%的碳酸丁基.苯基酯和约1重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
在步骤(4)后,将在储罐47中收集的液体按约203g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入具有40个筛盘的连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部收集的液体的温度为237℃,塔顶压力为约27kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约172g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,通过导管55转移至储罐126。按约31g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
在储罐126中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约390ppm的1-丁醇、约13重量%的苯酚、约86重量%的碳酸二丁酯和约1重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约500重量ppm的碳酸二丁酯、约26重量%的碳酸丁基.苯基酯和约65重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的残余液体具有约8重量%的Pb含量。
重复进行上述步骤(1)至(5)的循环。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在储罐58中收集的残余液体按约310g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。通过导管77从冷凝器74连续取出所得冷凝物。按约27g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
实施例4
在实施例3的操作之后,重复进行下列步骤(1)至(5)的循环。
(步骤(1))
将在实施例3步骤(3)的储罐23中得到的液体按约500g/h的速率通过导管24送入1升高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后升高高压釜的内部温度至120℃,打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至4MPa的二氧化碳气体。然后进行反应,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,样品含有约0.57mol/kg碳酸二丁酯。
从高压釜底部连续取出高压釜中的反应混合物,并收集在储罐127中。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,将在储罐127中收集的反应混合物按约515g/h的速率转移至供脱除二氧化碳的容器25。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约100g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为130℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1.3kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.06mol/h的速率取出了碳酸二丁酯,并将其转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约90g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体按约413g/h的速率通过导管35送入60升SUS反应容器1。进而,将1-丁醇按约7,412g/h(100mol/h)的速率从储罐16通过导管3送入反应容器1,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将79g苯酚和32g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时按约0.25g/h的速率与苯酚蒸馏除去伴随产生的水。然后从反应容器上部蒸馏过量的苯酚,由此得到催化剂B。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、在实施例3步骤5)的储罐126中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚、催化剂B和在实施例3碳酸二芳基酯的纯化步骤的储罐80中收集的液体(含有Pb)一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入具有40个筛盘的连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为231℃,塔顶压力为2×105Pa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约67g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约203g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约27重量%的1-丁醇、约72重量%的苯酚和约1重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有330重量ppm的1-丁醇、约11重量%的苯酚、约65重量%的碳酸二丁酯、约21重量%的碳酸丁基.苯基酯和约1重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
在步骤(4)后,将在储罐47中收集的液体按约203g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部收集的液体的温度为237℃,塔顶压力为约27kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约172g/h的速率通过导管55从冷凝器52连续取出所得冷凝物。按约31g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
通过导管55从冷凝器52取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约390ppm的1-丁醇、约13重量%的苯酚、约86重量%的碳酸二丁酯和约1重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约500重量ppm的碳酸二丁酯、约26重量%的碳酸丁基.苯基酯和约65重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的残余液体具有约8重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在上述步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约67g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中,送入部位为该蒸馏塔61底部以上约0.4m的部分,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为164℃,塔顶压力为约53kPa,且回流比为约0.5。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约18.2g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约48.8g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约99.9重量%的1-丁醇和约150重量ppm的苯酚。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约1重量%的碳酸二丁酯、约100重量ppm的1-丁醇和约98重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在上述步骤(5)储罐58中收集的残余液体按约315g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。通过导管77从冷凝器74连续取出所得冷凝物。按约27g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约200重量ppm的碳酸二丁酯、约29重量%的碳酸丁基.苯基酯和约71重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约288g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度4m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为198℃,塔顶压力为约6kPa,且回流比为约6。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约90g/h的速率通过导管88从冷凝器85连续取出所得冷凝物。按约198g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约700重量ppm的碳酸二丁酯、约93重量%的碳酸丁基.苯基酯和约7重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有几乎100重量%的碳酸二苯酯,并且基本上不含有碳酸丁基.苯基酯(残余液体的GC分析检测不到碳酸丁基.苯基酯)。进而,在储罐91中收集的残余液体基本上不含有氯(在残余液体的分析中检测不到氯)。
实施例5
(二辛基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二辛基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入108g(0.3mol)氧化二辛基锡和2,223g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二辛基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.5NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约12小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约375g,该液体含有约0.50mol二辛基锡二丁醇化物和约0.20mol 1,1,3,3-四辛基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约125g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.05mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.06mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约90g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为180℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约3kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.04mol/h的速率取出了碳酸二丁酯,并将其转移至储罐29,并且其中基本上不含有二辛基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约80g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约2,223g(30mol)1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.5NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约12小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二辛基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四辛基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将79g苯酚和32g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,其中蒸馏除去水的量为约2.5g。然后蒸馏过量苯酚,并从反应容器上部取出,由此得到催化剂B。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂B一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为239℃,塔顶压力为250kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约67g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约203g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约33重量%的1-丁醇、约65重量%的苯酚和约2重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约11重量%的苯酚、约60重量%的碳酸二丁酯、约26重量%的碳酸丁基.苯基酯和约1.6重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在储罐47中收集的液体按约203g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为240℃,塔顶压力为约27kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约165g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,并通过导管55转移至储罐126。按约39g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
在储罐126中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约500ppm的1-丁醇、约13重量%的苯酚、约85重量%的碳酸二丁酯和约2重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.3重量%的碳酸二丁酯、约32重量%的碳酸丁基.苯基酯和约61重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的残余液体具有约7重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约201g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中,送入部位为该蒸馏塔61底部以上约0.7m的部分,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为145℃,塔顶压力为约13kPa,且回流比为约0.3。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约68g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约133g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约99.9重量%的1-丁醇和约100重量ppm的苯酚。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约2重量%的碳酸二丁酯和约98重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在步骤(5)的储罐58中收集的残余液体按约195g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。通过导管77从冷凝器74连续取出所得冷凝物。按约14g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.3重量%的碳酸二丁酯、约34重量%的碳酸丁基.苯基酯和约66重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约181g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为232℃,塔顶压力为约16kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约62g/h的速率通过导管88从冷凝器85连续取出所得冷凝物。按约119g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.6重量%的碳酸二丁酯、约99重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.4重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.3重量%的碳酸丁基.苯基酯和约99.7重量%的碳酸二苯酯。
实施例6
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和889g(12mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约300g,该液体含有约0.24mol二丁基锡二丁醇化物和约0.33mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约100g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.02mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.03mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约80g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为100℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1.3kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.02mol/h的速率取出了碳酸二丁酯,并将其转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约77g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约889g(12mol)1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将79g苯酚和32g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,其中蒸馏除去水的量为约2.5g。然后从反应容器上部蒸馏过量的苯酚,由此得到催化剂B。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂B一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为215℃,塔顶压力为150kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部排出的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约16g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约254g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约53重量%的1-丁醇和约47重量%的苯酚。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约29重量%的苯酚、约60重量%的碳酸二丁酯、约9重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.5重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在步骤(4)的储罐47中收集的液体按约254g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为235℃,塔顶压力为约26kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约238g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,并通过导管55转移至储罐126。按约16g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
通过导管55从蒸馏塔50取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.1重量%的1-丁醇、约31重量%的苯酚、约67重量%的碳酸二丁酯和约1重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.1重量%的碳酸二丁酯、约25重量%的碳酸丁基.苯基酯和约58重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的残余液体具有约17重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约168g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中,送入部位为该蒸馏塔61底部以上约0.8m的部分,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为145℃,塔顶压力为约27kPa,且回流比为约0.3。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约90g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约78g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约99.9重量%的1-丁醇和约150重量ppm的苯酚。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.2重量%的碳酸二丁酯、约100重量ppm的1-丁醇和约99重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在步骤(5)的储罐58中收集的残余液体按约163g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。通过导管77从冷凝器74连续取出所得冷凝物。按约27g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.1重量%的碳酸二丁酯、约30重量%的碳酸丁基.苯基酯和约70重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约136g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为233℃,塔顶压力为约17kPa,且回流比为约3。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约41g/h的速率通过导管88从冷凝器85连续取出所得冷凝物。按约95g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.3重量%的碳酸二丁酯、约99重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.3重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.1重量%的碳酸丁基.苯基酯和约99重量%的碳酸二苯酯。
实施例7
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,223g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约320g,该液体含有约0.54mol二丁基锡二丁醇化物和约0.18mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约107g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.06mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.07mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图11所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管103从容器25取出所得混合物,并收集在储罐137中。
随后将在储罐137中收集的液体按约106g/h的速率通过导管136(配有预热器104)送入多级蒸馏塔105(内径5cm,高度2m)中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔105底部取出蒸馏塔105中的液体。将一部分所取出的液体通过导管112转移至再沸器111,然后再循环至蒸馏塔105,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔105底部的液体的温度为170℃,塔顶压力为约1kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔105顶部蒸馏的气体通过导管106转移至冷凝器107,由此使所蒸馏的气体冷凝。通过导管110从冷凝器107连续取出所得冷凝物。从蒸馏塔105底部连续取出蒸馏塔105中的残余液体,并通过导管112转移至储罐113。关于通过导管110从冷凝器107取出的所得冷凝物,发现按约12g/h的速率从冷凝器107取出了冷凝物,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从蒸馏塔105取出的残余液体,发现残余液体按约94g/h的速率转移至储罐113,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐113中收集的残余液体和约2,223g(30mol)1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将79g苯酚和32g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,其中蒸馏除去水的量为约2.5g。然后从反应容器上部蒸馏过量的苯酚,由此得到催化剂B。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将步骤(2)所得冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂B一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)(具有40个筛盘)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为230℃,塔顶压力为约150kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约67g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约203g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约22重量%的1-丁醇、约75重量%的苯酚和约3重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约12重量%的苯酚、约68重量%的碳酸二丁酯、约17重量%的碳酸丁基.苯基酯和约1重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在步骤(4)的储罐47中收集的液体按约203g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为237℃,塔顶压力为约26kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约178g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,并通过导管55转移至储罐126。按约25g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
在储罐126中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约400重量ppm的1-丁醇、约14重量%的苯酚、约83重量%的碳酸二丁酯和约3重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.1重量%的碳酸二丁酯、约34重量%的碳酸丁基.苯基酯和约55重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的残余液体具有约11重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约201g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,送入部位为该蒸馏塔61底部以上约0.8m的部分,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为124℃,塔顶压力为约9kPa,且回流比为约0.5。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约44g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约157g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有苯酚(在冷凝物的分析中检测不到苯酚)。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约4重量%的碳酸二丁酯和约96重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在步骤(5)的储罐58中收集的残余液体按约252g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。通过导管77从冷凝器74连续取出所得冷凝物。按约27g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.1重量%的碳酸二丁酯、约38重量%的碳酸丁基.苯基酯和约62重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约225g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为227℃,塔顶压力为约13kPa,且回流比为约4。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约87g/h的速率通过导管88从冷凝器85连续取出所得冷凝物。按约138g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.3重量%的碳酸二丁酯、约99重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.1重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约400重量ppm的碳酸丁基.苯基酯和几乎100重量%的碳酸二苯酯。
实施例8
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,333g(30mol)异丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,异丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在107℃至异丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,其中得到含有异丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约320g,该液体含有约0.56mol二丁基锡二异丁醇化物和约0.17mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二异丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约107g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.06mol碳酸二异丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.07mol碳酸二异丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约100g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为130℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约2.7kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.07mol/h的速率取出了碳酸二异丁酯,并转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约90g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二异丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约2,150g(29mol)异丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和异丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在107℃至异丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有异丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二异丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二异丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将40g苯酚和8g一氧化铅一起混合,将所得混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,由此得到催化剂A。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二异丁酯)、苯酚和催化剂A一起混合,得到液体混合物,其碳酸二异丁酯/苯酚重量比为65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)(具有40个筛盘)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为231℃,塔顶压力为2×105Pa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约42g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约228g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约33重量%的异丁醇、约66.5重量%的苯酚和约0.5重量%的碳酸二异丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约21重量%的苯酚、约62重量%的碳酸二异丁酯、约15重量%的碳酸异丁基.苯基酯和约1重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在步骤(4)的储罐47中收集的液体按约228g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为239℃,塔顶压力为约30kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约206g/h的速率通过导管55从冷凝器52连续取出所得冷凝物。按约22g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
通过导管55从冷凝器52取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.2重量%的异丁醇、约23重量%的苯酚、约73重量%的碳酸二异丁酯和约4重量%的碳酸异丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.1重量%的碳酸二异丁酯、约28重量%的碳酸异丁基.苯基酯和约60重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的残余液体具有约12重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约210g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为175℃,塔顶压力为约80kPa,且回流比为约0.3。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约69g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约141g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约99.9重量%的异丁醇和约400重量ppm的苯酚。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.7重量%的碳酸二异丁酯、约300重量ppm的异丁醇和约99重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在步骤(5)的储罐58中收集的残余液体按约220g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。通过导管77从冷凝器74连续取出所得冷凝物。按约27g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约1,000重量ppm的碳酸二异丁酯、约32重量%的碳酸异丁基.苯基酯和约68重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约193g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度4m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为211℃,塔顶压力为约7kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约61g/h的速率通过导管88从冷凝器85连续取出所得冷凝物。按约132g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.3重量%的碳酸二异丁酯、约99重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.1重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约500重量ppm的碳酸丁基.苯基酯和几乎100重量%的碳酸二苯酯。
实施例9
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和4,837g(21mol)2-乙基-1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,2-乙基-1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按1.0NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节为约120℃,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,其中得到含有2-乙基-1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约360g,该液体含有约0.60mol二丁基锡双(2-乙基-1-丁醇化物)和约0.15mol1,1,3,3-四丁基-1,3-双(2-乙基-1-丁氧基)二锡氧烷。
(步骤(1))
将约120g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.07mol碳酸双(2-乙基丁基)酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.08mol碳酸双(2-乙基丁基)酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约90g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为180℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约2.7kPa。从蒸馏塔27取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.06mol/h的速率取出了碳酸双(2-乙基丁基)酯,并转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约80g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸双(2-乙基丁基)酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约4,837g(21mol)2-乙基-1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和2-乙基-1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按1.0NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节为约120℃,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有2-乙基-1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡双(2-乙基丁醇化物)和1,1,3,3-四丁基-1,3-双(2-乙基丁氧基)二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将40g苯酚和8g一氧化铅一起混合,将所得混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,由此得到催化剂A。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸双(2-乙基丁基)酯)、苯酚和催化剂A一起混合,得到液体混合物,其碳酸双(2-乙基丁基)酯/苯酚重量比为71/29,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约200g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)(具有40个筛盘)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为237℃,塔顶压力为13kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约34g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约166g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约29重量%的2-乙基-1-丁醇、约70.7重量%的苯酚和约0.3重量%的碳酸双(2-乙基丁基)酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约14重量%的苯酚、约70重量%的碳酸双(2-乙基丁基)酯、约13重量%的碳酸2-乙基丁基.苯基酯和约0.7重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在步骤(4)的储罐47中收集的液体按约166g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(具有40个筛盘)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为239℃,塔顶压力为约19kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约157g/h的速率通过导管55从冷凝器52连续取出所得冷凝物。按约9g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
通过导管55从冷凝器52取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约500重量ppm的2-乙基-1-丁醇、约15重量%的苯酚、约78重量%的碳酸双(2-乙基丁基)酯和约7重量%的碳酸2-乙基丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.1重量%的碳酸双(2-乙基丁基)酯、约26重量%的碳酸2-乙基丁基.苯基酯和约53重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的残余液体具有约21重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约170g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中,送入部位为该蒸馏塔61底部以上约0.4m的部分,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为138℃,塔顶压力为约20kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约49g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约121g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约99.7重量%的2-乙基-1-丁醇和约0.3重量%的苯酚。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.4重量%的碳酸双(2-乙基丁基)酯、约0.1重量%的2-乙基-1-丁醇和约99.5重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在步骤(5)的储罐58中收集的残余液体按约193g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为230℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1.5。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。通过导管77从冷凝器74连续取出所得冷凝物。按约40g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.1重量%的碳酸双(2-乙基丁基)酯、约33重量%的碳酸2-乙基丁基.苯基酯和约67重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约229g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度4m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中,送入部位为该蒸馏塔83底部以上约0.2m的部分,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为241℃,塔顶压力为约33kPa,且回流比为约5。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约120g/h的速率通过导管88从冷凝器85连续取出所得冷凝物。按约109g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.2重量%的碳酸双(2-乙基丁基)酯、约61重量%的碳酸2-乙基丁基.苯基酯和约39重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约2重量%的碳酸2-乙基丁基.苯基酯和约98重量%的碳酸二苯酯。
实施例10
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,223g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约320g,该液体含有约0.54mol二丁基锡二丁醇化物和约0.18mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约107g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至100℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.05mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.06mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约90g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为120℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1.3kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.05mol/h的速率取出了碳酸二丁酯,并将其转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约80g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约2,223g(30mol)1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将79g苯酚和32g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,其中蒸馏除去水的量为约2.5g。然后从反应容器上部蒸馏过量的苯酚,由此得到催化剂B。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂B一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)(具有40个筛盘)中,送入部位为该蒸馏塔39底部以上约0.5m的部分,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为221℃,塔顶压力为150kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约42g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约203g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约23重量%的1-丁醇、约73重量%的苯酚和约4重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约12重量%的苯酚、约67重量%的碳酸二丁酯、约18重量%的碳酸丁基.苯基酯和约1重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在储罐47中收集的液体按约203g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为235℃,塔顶压力为约26kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约176g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,并通过导管55转移至储罐126。按约27g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
在储罐126中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约300重量ppm的1-丁醇、约14重量%的苯酚、约84重量%的碳酸二丁酯和约1重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.5重量%的碳酸二丁酯、约31重量%的碳酸丁基.苯基酯和约59重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的残余液体具有约10重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约201g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为116℃,塔顶压力为约13kPa,且回流比为约0.5。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约46g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至储罐135。按约155g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
通过导管66从冷凝器63取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有苯酚(在冷凝物的分析中检测不到苯酚)。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约5重量%的碳酸二丁酯和约95重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在步骤(5)的储罐58中收集的残余液体按约273g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。通过导管77从冷凝器74连续取出所得冷凝物。按约27g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.6重量%的碳酸二丁酯、约34重量%的碳酸丁基.苯基酯和约65重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约246g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为211℃,塔顶压力为约7kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约85g/h的速率通过导管88从冷凝器85连续取出所得冷凝物。按约161g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约1.6重量%的碳酸二丁酯、约98重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.4重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.2重量%的碳酸丁基.苯基酯和约99重量%的碳酸二苯酯。
实施例11
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,223g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物全部通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约1,170g,该液体含有约0.54mol二丁基锡二丁醇化物和约0.18mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约130g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.01mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.02mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。然后从高压釜底部取出所得混合物,转移至如图4所示装置的储罐127。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。第三次操作之后,分析储罐127中所得反应混合物样品。结果发现,所得反应混合物含有0.07mol碳酸二丁酯。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
将在步骤(1)的储罐127中收集的反应混合物通过导管128转移至供脱除二氧化碳的容器25。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约15分钟,同时搅拌,从容器中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约26g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为120℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1.3kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.02mol/h的速率取出了碳酸二丁酯和1-丁醇,并将其转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约22g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约2,223g(30mol)1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将79g苯酚和32g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,其中蒸馏除去水的量为约2.5g。然后从反应容器上部蒸馏过量的苯酚,由此得到催化剂B。
(从碳酸二烷基酯中分离醇)
利用图10所示装置,按如下将步骤(2)的储罐29中的冷凝物分离为醇和碳酸二烷基酯。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物按约295g/h的速率通过导管92(配有预热器93)送入连续多级蒸馏塔94(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中,送入部位为该蒸馏塔94底部以上约0.6m的部分,进行蒸馏,由此将冷凝物分离为醇和碳酸二烷基酯,也就是分离为1-丁醇和碳酸二丁酯。在该蒸馏期间,从蒸馏塔94底部取出蒸馏塔94中的液体。将一部分所取出的液体通过导管101转移至再沸器100,然后再循环至蒸馏塔94,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔94底部的液体的温度为150℃,其塔顶压力降低至约19kPa,且回流比为约0.1。将从蒸馏塔94顶部蒸馏的气体通过导管95转移至冷凝器96,由此使气体冷凝。将所得冷凝物按约283g/h的速率通过导管99转移至储罐139。按约12g/h的速率从蒸馏塔94底部连续取出蒸馏塔94中的残余液体,并通过导管101转移至储罐102。
在储罐139中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有碳酸二丁酯(借助残余液体的GC分析检测不到碳酸二丁酯)。另一方面,在储罐102中收集的液体基于储罐102中液体的重量含有约99.6重量%的碳酸二丁酯和约0.4重量%的1-丁醇。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂B一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)(具有40个筛盘)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为220℃,塔顶压力为150kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约67g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约203g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约18重量%的1-丁醇、约74重量%的苯酚和约8重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约14重量%的苯酚、约69重量%的碳酸二丁酯、约14重量%的碳酸丁基.苯基酯和约1重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在储罐47中收集的液体按约203g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为231℃,塔顶压力为约26kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约181g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,并通过导管55转移至储罐126。按约22g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
在储罐126中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约500重量ppm的1-丁醇、约16重量%的苯酚、约82重量%的碳酸二丁酯和约2重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.1重量%的碳酸二丁酯、约38重量%的碳酸丁基.苯基酯和约50重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的残余液体具有约12重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约201g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为134℃,塔顶压力为约16kPa,且回流比为约0.5。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约38g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约163g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有苯酚(在冷凝物的分析中检测不到苯酚)。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约10重量%的碳酸二丁酯和约90重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在步骤(5)的储罐58中收集的残余液体按约225g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。通过导管77从冷凝器74连续取出所得冷凝物。按约27g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.1重量%的碳酸二丁酯、约43重量%的碳酸丁基.苯基酯和约57重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约198g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为211℃,塔顶压力为约7kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约86g/h的速率通过导管88从冷凝器85连续取出所得冷凝物。按约112g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.3重量%的碳酸二丁酯、约99重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.2重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.1重量%的碳酸丁基.苯基酯和约99重量%的碳酸二苯酯。
实施例12
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,223g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5蒸馏的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约320g,该液体含有约0.54mol二丁基锡二丁醇化物和约0.18mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约107g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.06mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.07mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约120g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,在约0.5的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为130℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.08mol/h的速率取出了碳酸二丁酯,并将其转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约110g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约2,223g(30mol)1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5蒸馏的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将79g苯酚和32g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,其中蒸馏除去水的量为约2.5g。然后从反应容器上部蒸馏过量的苯酚,由此得到催化剂B。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂B一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为约48/52,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入具有40个筛盘的连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为221℃,塔顶压力为约150kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约60g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约210g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约10重量%的1-丁醇、约90重量%的苯酚和约0.3重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约36重量%的苯酚、约54重量%的碳酸二丁酯、约8重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.5重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在储罐47中收集的液体按约210g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为237℃,塔顶压力为约26kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使气体冷凝。按约198g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,并通过导管55转移至储罐126。按约12g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
在储罐126中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.4重量%的1-丁醇、约38重量%的苯酚、约60重量%的碳酸二丁酯和约1重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约1重量%的碳酸二丁酯、约11重量%的碳酸丁基.苯基酯和约65重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的液体具有约23重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在储罐138中收集的冷凝物按约300g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为134℃,塔顶压力为约16kPa,且回流比为约0.7。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使气体冷凝。按约30g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约270g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有苯酚(在冷凝物的分析中检测不到苯酚)。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.3重量%的碳酸二丁酯和约99重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在储罐58中收集的冷凝物按约118g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使气体冷凝。通过导管77从冷凝器74连续取出所得冷凝物。按约27g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约1重量%的碳酸二丁酯、约15重量%的碳酸丁基.苯基酯和约84重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约91g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为207℃,塔顶压力为约5kPa,且回流比为约3.5。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约14g/h的速率从冷凝器85连续取出所得冷凝物,并通过导管88转移。按约77g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约8重量%的碳酸二丁酯、约90重量%的碳酸丁基.苯基酯和约2重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.2重量%的碳酸丁基.苯基酯和约99重量%的碳酸二苯酯。
实施例13
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,224g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约320g,该液体含有约0.54mol二丁基锡二丁醇化物和约0.18mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约107g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.06mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.07mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约100g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为150℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1.3kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.07mol/h的速率取出了碳酸二丁酯,并将其转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约90g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约2,150g(29mol)1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和乙醇铪(由Gelest Inc.,U.S.A.制造和销售)一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,并且Hf含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入具有40个筛盘的连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为231℃,塔顶压力为2×105Pa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约40g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约230g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约27重量%的1-丁醇、约70重量%的苯酚和约1重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约21重量%的苯酚、约62重量%的碳酸二丁酯、约11重量%的碳酸丁基.苯基酯和约1重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Hf含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在储罐47中收集的液体按约230g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入具有40个筛盘的连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为239℃,塔顶压力为约20kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约220g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,并通过导管55转移。按约15g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
通过导管55从冷凝器52取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约1重量%的1-丁醇、约22重量%的苯酚、约68重量%的碳酸二丁酯和约2重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.1重量%的碳酸二丁酯、约50重量%的碳酸二苯酯和约31重量%的碳酸丁基.苯基酯。进而,在储罐58中收集的液体具有约18重量%的Hf含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约200g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为121℃,塔顶压力为约9kPa,且回流比为约0.5。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约54g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约146g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有苯酚(在冷凝物的分析中检测不到苯酚)。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约1重量%的碳酸二丁酯和约96重量%的苯酚,并且基本上不含有1-丁醇(在残余液体的分析中检测不到1-丁醇)。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在储罐58中收集的冷凝物按约149g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。从冷凝器74连续取出所得冷凝物并通过导管77转移。按约27g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.1重量%的碳酸二丁酯、约50重量%的碳酸丁基.苯基酯和约50重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约122g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为227℃,塔顶压力为约13kPa,且回流比为约4。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约61g/h的速率从冷凝器85连续取出所得冷凝物并通过导管88转移。按约61g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.2重量%的碳酸二丁酯、约99重量%的碳酸丁基.苯基酯和约300重量ppm的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约400重量ppm的碳酸丁基.苯基酯和几乎100重量%的碳酸二苯酯。
实施例14
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,223g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约320g,该液体含有约0.54mol二丁基锡二丁醇化物和约0.18mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约107g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.06mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.07mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约60g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.1的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为140℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约2kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.04mol/h的速率取出了碳酸二丁酯,并将其转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约55g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约2,223g(30mol)1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和氧化二苯基锡(由Azmax Co.Ltd.,日本制造和销售)一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为约65/35,并且Sn含量为约1重量%。将所得液体混合物按约135g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入具有40个筛盘的连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为231℃,塔顶压力为约150kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约31g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约105g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约8重量%的1-丁醇、约84重量%的苯酚和约8重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约17重量%的苯酚、约75重量%的碳酸二丁酯、约6重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.3重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Sn含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在储罐47中收集的液体按约316g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为240℃,塔顶压力为约26kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约304g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,并通过导管55转移至储罐126。按约12g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
在储罐126中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.1重量%的1-丁醇、约18重量%的苯酚、约79重量%的碳酸二丁酯和约3重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.5重量%的碳酸二丁酯、约40重量%的碳酸丁基.苯基酯和约25重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的液体具有约34重量%的Sn含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约310g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为110℃,塔顶压力为约9kPa,且回流比为约0.7。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约25g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约285g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有苯酚(在冷凝物的分析中检测不到苯酚)。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约9重量%的碳酸二丁酯和约91重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在储罐58中收集的冷凝物按约200g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。从冷凝器74连续取出所得冷凝物并通过导管77转移。按约70g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77转移的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约1重量%的碳酸二丁酯、约61重量%的碳酸丁基.苯基酯和约38重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约130g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为227℃,塔顶压力为约13kPa,且回流比为约4。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约81g/h的速率从冷凝器85连续取出所得冷凝物,并通过导管88转移。按约49g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88转移的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约2重量%的碳酸二丁酯、约98重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.1重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有几乎100重量%的碳酸二苯酯,并且基本上不含有碳酸丁基.苯基酯(在残余液体的分析中检测不到碳酸丁基.苯基酯)。
实施例15
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和3,486g(30mol)5-甲基-1-己醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,5-甲基-1-己醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节为约120℃,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,其中得到含有5-甲基-1-己醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约380g,该液体含有约0.56mol二丁基锡双(5-甲基己醇化物)和约0.17mol1,1,3,3-四丁基-1,3-二(5-甲基己氧基)二锡氧烷。
(步骤(1))
将约127g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.07mol碳酸二(2-乙基丁基)酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.08mol碳酸二(5-甲基己基)酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约60g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.5的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为100℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1.3kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.04mol/h的速率取出了碳酸二(5-甲基己基)酯,并转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约55g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二(5-甲基己基)酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约3,486g(30mol)5-甲基-1-己醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和5-甲基-1-己醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节为约120℃,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有5-甲基-1-己醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二(5-甲基己醇化物)和1,1,3,3-四丁基-1,3-二(5-甲基己氧基)二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将79g苯酚和32g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,其中蒸馏除去水的量为约2.5g。然后从反应容器上部蒸馏过量的苯酚,由此得到催化剂B。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二(5-甲基己基)酯)、苯酚和催化剂B一起混合,得到液体混合物,其碳酸二(5-甲基己基)酯/苯酚重量比为约65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为230℃,塔顶压力为约150kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约58g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约212g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约21重量%的5-甲基-1-己醇、约79重量%的苯酚和约0.3重量%的碳酸二(5-甲基己基)酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约29重量%的苯酚、约60重量%的碳酸二(5-甲基己基)酯、约9重量%的碳酸5-甲基己基.苯基酯和约0.5重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在步骤(4)的储罐47中收集的液体按约212g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为237℃,塔顶压力为约26kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约200g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,并通过导管55转移至储罐126。按约12g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
通过导管55从蒸馏塔50取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.1重量%的5-甲基-1-己醇、约7重量%的苯酚、约89重量%的碳酸二(5-甲基己基)酯和约4重量%的碳酸5-甲基己基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约3重量%的碳酸二(5-甲基己基)酯、约15重量%的碳酸5-甲基己基.苯基酯和约60重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的液体具有约2重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约174g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中,送入部位为该蒸馏塔61底部以上约0.4m的部分,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为112℃,塔顶压力为约4kPa,且回流比为约6。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约36g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约138g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有几乎100重量%的5-甲基-1-己醇和约400重量ppm的苯酚。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.4重量%的碳酸二(5-甲基己基)酯、约0.5重量%的5-甲基-1-己醇和约99重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在储罐58中收集的冷凝物按约244g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。从冷凝器74连续取出所得冷凝物并通过导管77转移。按约54g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约4重量%的碳酸二(5-甲基己基)酯、约19重量%的碳酸5-甲基己基.苯基酯和约70重量%的碳酸二苯酯。
将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约190g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为300℃,塔顶压力为约101.3kPa(大气压),且回流比为约6。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约87g/h的速率从冷凝器85连续取出所得冷凝物并通过导管88转移。按约103g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约8重量%的碳酸二(5-甲基己基)酯、约37重量%的碳酸5-甲基己基.苯基酯和约55重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约4重量%的碳酸5-甲基己基.苯基酯和约96重量%的碳酸二苯酯。
实施例16
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,224g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约320g,该液体含有约0.54mol二丁基锡二丁醇化物和约0.18mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约107g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.06mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.07mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约100g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为130℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1.3kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.06mol/h的速率取出了碳酸二丁酯,并将其转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约90g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
(步骤(3))
利用图3所示装置,按如下进行步骤(3)。
在步骤(2)后,将在储罐32中收集的残余液体和约2,150g(29mol)1-丁醇送入5升SUS反应容器1,其中残余液体和1-丁醇是分别通过导管35和导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移,所得冷凝物,也就是含有1-丁醇和水的液体混合物转移至储罐7。反应后,从取料导管8取出反应容器1中的残余液体,并转移至储罐9。从储罐9中,将残余液体通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。然后将在供脱除醇的装置11中收集的残余液体在减压下加热,由此使残余液体中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。排放装置11中的残余液体(已经从中脱除醇),并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中收集的液体。结果发现,该液体含有二丁基锡二丁醇化物和1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
使在储罐23中收集的液体再循环至步骤(1),并重复进行步骤(1)至(3)的循环。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将40g苯酚和8g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,由此得到催化剂A。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂A一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,且Pb含量为约10重量%。将所得液体混合物按约180g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为240℃,塔顶压力为1.5×105Pa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约35g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约145g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约29重量%的1-丁醇、约71重量%的苯酚和约0.2重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约13重量%的苯酚、约56重量%的碳酸二丁酯、约17重量%的碳酸丁基.苯基酯、约1重量%的碳酸二苯酯和0.7重量%的丁基.苯基醚。进而,在储罐47中收集的液体具有约12重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在储罐47中收集的液体按约219g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部的液体的温度为235℃,塔顶压力为约26kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约164g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,并通过导管55转移至储罐126。按约52g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
在储罐126中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.1重量%的1-丁醇、约17重量%的苯酚、约80重量%的碳酸二丁酯、约1重量%的碳酸丁基.苯基酯和约1.5重量%的丁基.苯基醚。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.5重量%的碳酸二丁酯、约17重量%的碳酸丁基.苯基酯、约30重量%的碳酸二苯酯和约0.2重量%的丁基.苯基醚。进而,在储罐58中收集的液体具有约52重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约210g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为130℃,塔顶压力为约9kPa,且回流比为约0.7。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约61g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约149g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有苯酚(在冷凝物的分析中检测不到苯酚)。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.3重量%的碳酸二丁酯和约99重量%的苯酚,并且基本上不含有1-丁醇(在残余液体的分析中检测不到1-丁醇)。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在储罐58中收集的冷凝物按约346g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。从冷凝器74连续取出所得冷凝物并通过导管77转移。按约180g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约1重量%的碳酸二丁酯、约36重量%的碳酸丁基.苯基酯、约62重量%的碳酸二苯酯和0.4重量%的丁基.苯基醚。
随后将通过导管77从冷凝器74取出的冷凝物按约167g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为218℃,塔顶压力为约9kPa,且回流比为约5。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约63g/h的速率从冷凝器85连续取出所得冷凝物,并通过导管88转移至储罐140。按约104g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88从冷凝器85取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约3重量%的碳酸二丁酯、约96重量%的碳酸丁基.苯基酯、约400重量ppm的碳酸二苯酯和约1重量%的丁基.苯基醚。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约300重量ppm的碳酸丁基.苯基酯和几乎100重量%的碳酸二苯酯。
(碳酸二烷基酯的再循环)
利用图12所示装置,按如下进行碳酸二烷基酯的再循环。
将(在上述碳酸二芳基酯纯化步骤中通过导管88从蒸馏塔83顶部取出至储罐140的)冷凝物按约189g/h的速率通过导管114(配有预热器115)送入连续多级蒸馏塔116(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔116底部取出蒸馏塔116中的液体。将一部分所取出的液体通过导管123转移至再沸器122,然后再循环至蒸馏塔116,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔116底部的液体的温度为165℃,塔顶压力为约9kPa,且回流比为约6。将从蒸馏塔116顶部蒸馏的气体通过导管117转移至冷凝器118,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约4.5g/h的速率从冷凝器118连续取出所得冷凝物,并通过导管121转移至储罐125。按约184.5g/h的速率从其底部连续取出蒸馏塔116中的残余液体,并通过导管123转移至储罐124。
通过导管121取出至储罐125的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约96重量%的碳酸二丁酯、约2.5重量%的丁基.苯基醚和约1.5重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐124中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.5重量%的碳酸二丁酯、约1重量%的丁基.苯基醚、约98重量%的碳酸丁基.苯基酯和约400重量ppm的碳酸二苯酯。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在上述碳酸二烷基酯再循环步骤中收集到储罐125中的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂A一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为240℃,塔顶压力为1.5×105Pa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约51g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约219g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约29重量%的1-丁醇、约71重量%的苯酚和约0.2重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约13重量%的苯酚、约55重量%的碳酸二丁酯、约17重量%的碳酸丁基.苯基酯、约1重量%的碳酸二苯酯和3.5重量%的丁基.苯基醚。进而,在储罐47中收集的液体具有约11重量%的Pb含量。
对比例1
按如下生产芳族碳酸酯,其中不进行步骤(2)或(3)。
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,223g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约320g,该液体含有约0.54mol二丁基锡二丁醇化物和约0.18mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约107g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.06mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.07mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。从高压釜下部取出反应之后的反应混合物,并转移至储罐。
重复进行上述二丁基锡二醇化物生产步骤和步骤(1)。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将79g苯酚和32g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,其中蒸馏除去水的量为约2.5g。然后从反应容器上部蒸馏过量的苯酚,由此得到催化剂B。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(1)的储罐中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂B一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为约65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约300g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入具有40个筛盘的连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为230℃,塔顶压力为约150kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约76g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约224g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约98重量%的1-丁醇和约2重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约13重量%的碳酸二丁酯和约3重量%的碳酸丁基.苯基酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(醇和芳族碳酸酯的再循环)
利用图10所示装置,如下进行醇和芳族碳酸酯的再循环。
将(在步骤(4)中通过导管44从冷凝器41取出至储罐138的)冷凝物按约220g/h的速率通过导管92(配有预热器93)送入连续多级蒸馏塔94(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔94底部取出蒸馏塔94中的液体。将一部分所取出的液体通过导管101转移至再沸器100,然后再循环至蒸馏塔94,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔94底部的液体的温度为207℃,塔顶压力为约101.3kPa(大气压),且回流比为约0.5。将从蒸馏塔94顶部蒸馏的气体通过导管95转移至冷凝器96,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约216g/h的速率从冷凝器96连续取出所得冷凝物,并通过导管99转移至醇储罐139。按约216g/h的速率从蒸馏塔94底部连续取出蒸馏塔94中的残余液体,并通过导管99转移至醇储罐135。
在醇储罐139中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有苯酚,也基本上不含有碳酸二丁酯(在冷凝物的分析中检测不到苯酚和碳酸二丁酯)。另一方面,在储罐102中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有几乎100重量%的碳酸二丁酯,并且基本上不含有丁醇,也基本上不含有苯酚(在残余液体的分析中检测不到丁醇和苯酚)。
对比例2
按如下生产芳族碳酸酯,其中不进行步骤(3)。
(二丁基锡二醇化物的生产)
利用图3所示装置,按如下生产二丁基锡二醇化物。
向配有搅拌器、加热器和挡板的5升SUS反应容器1中,装入75g(0.3mol)氧化二丁基锡和2,223g(30mol)1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售),其中氧化二丁基锡是通过位于反应容器1顶部的导管4送入的,1-丁醇是从醇储罐16通过位于反应容器1上部的导管3送入的。进而,将氮气按0.1NL/h的速率通过与位于反应容器1下部的惰性气体导管2连接的SUS管送入反应容器1。
随后将反应容器1的内容物加热,同时搅拌,以便将其温度调节在113℃至1-丁醇沸点的范围内,由此进行反应达约6小时,同时通过位于反应容器1上部的气体排放导管5排放气体形式的低沸点组分。在反应期间,将从导管5排放的气体通过冷凝器6转移至储罐7,在其中得到含有1-丁醇和水的液体混合物。反应后,从取料导管8取出反应容器1中得到的液体反应混合物,并转移至储罐9。从储罐9中,将液体反应混合物通过导管10转移至配有搅拌器、减压装置和加热器的供脱除醇的装置11。
上述操作重复两次(也就是说上述操作总共进行三次)。然后将在供脱除醇的装置11中收集的液体反应混合物在减压下加热,由此使液体反应混合物中含有的未反应的醇气化。气化的醇从导管21中排放,并通过冷凝器6转移至储罐16。从装置11中排放已从中脱除醇的残余液体,并通过导管12转移至储罐23。
分析在储罐23中得到的液体。结果发现,该液体的重量为约320g,该液体含有约0.54mol二丁基锡二丁醇化物和约0.18mol 1,1,3,3-四丁基-1,3-二丁氧基二锡氧烷。
(步骤(1))
将约107g在储罐23中得到的液体通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.06mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.07mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
利用图4所示装置,按如下进行步骤(2)。
在步骤(1)后,从高压釜底部取出所得反应混合物,并通过导管133转移至供脱除二氧化碳的容器25,其中容器25中的气氛已用氮气吹扫过。然后将容器25中的反应混合物在80℃下在氮气氛中加热约5分钟,同时搅拌,从容器25中清除从中释放的二氧化碳。通过导管26从容器25取出所得混合物,并收集在储罐131中。
向薄膜蒸馏装置30(E-420,由Sibata Scientific Technology Ltd.,日本制造和销售)连接填充有狄克松填料(6mmφ)的多级蒸馏塔27(内径5cm)。将在储罐131中收集的液体按约90g/h的速率通过导管132(它位于蒸馏塔27的中部)送入多级蒸馏塔27,并在约0.2的回流比下进行蒸馏。薄膜蒸馏装置30配有加热套,其中循环有温度为约145℃的加热介质,降低内部压力(塔顶压力)至约1.3kPa。从蒸馏塔27顶部取出挥发组分,并转移至冷凝器28,使挥发组分冷凝,所得冷凝物收集在储罐29中。借助泵取出薄膜蒸馏装置30中的残余液体,并通过导管31转移至储罐32。关于从蒸馏塔27顶部取出的挥发组分,发现按约0.06mol/h的速率取出了碳酸二丁酯,并将其转移至储罐29,以及其中基本上不含有二丁基锡二醇化物。进而,关于从薄膜蒸馏装置30取出的残余液体,发现残余液体按约90g/h的速率转移至储罐32,并且借助气相色谱法(GC)检测不到碳酸二丁酯。
重复进行上述二丁基锡二醇化物步骤、步骤(1)和步骤(2)。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将79g苯酚和32g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,其中蒸馏除去水的量为约2.5g。然后从反应容器上部蒸馏过量的苯酚,由此得到催化剂B。
(芳族碳酸酯的生产)
利用图5所示装置,按如下进行步骤(4)。
将在步骤(2)的储罐29中收集的冷凝物(含有碳酸二丁酯)、苯酚和催化剂B一起混合,得到液体混合物,其碳酸二丁酯/苯酚重量比为约65/35,并且Pb含量为约1重量%。将所得液体混合物按约270g/h的速率通过导管37(配有预热器38)连续送入具有40个筛盘的连续多级蒸馏塔39(高度2m,内径约5cm)中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体。将一部分所取出的液体通过导管46转移至再沸器45,然后再循环至蒸馏塔39,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该反应性蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔39底部收集的液体的温度为221℃,塔顶压力为约150kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔39顶部蒸馏的气体通过导管40转移至冷凝器41,由此使气体冷凝。按约67g/h的速率从冷凝器41取出所得冷凝物,并通过导管44转移至储罐138。按约201g/h的速率从蒸馏塔39底部取出蒸馏塔39中的液体,并通过导管46转移至储罐47。
在储罐138中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约23重量%的1-丁醇、约73重量%的苯酚和约4重量%的碳酸二丁酯。另一方面,在储罐47中收集的液体基于该在储罐47中收集的液体的重量含有约12重量%的苯酚、约67重量%的碳酸二丁酯、约18重量%的碳酸丁基.苯基酯和约1重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐47中收集的液体具有约1重量%的Pb含量。
(步骤(5))
利用图6所示装置,按如下进行步骤(5)。
将在储罐47中收集的液体按约201g/h的速率通过导管48(配有预热器49)送入连续多级蒸馏塔50(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此同时进行反应和蒸馏(即反应性蒸馏)。在该反应性蒸馏期间,从蒸馏塔50底部取出蒸馏塔50中的液体。将一部分所取出的液体通过导管57转移至再沸器56,然后再循环至蒸馏塔50,以便为进行反应和蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中在蒸馏塔50底部收集的液体的温度为235℃,塔顶压力为约26kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔50顶部蒸馏的气体通过导管51转移至冷凝器52,由此使蒸馏的气体冷凝。按约176g/h的速率从冷凝器52连续取出所得冷凝物,并通过导管55转移至储罐126。按约27g/h的速率从蒸馏塔50底部连续取出蒸馏塔50中的残余液体,并通过导管57转移至储罐58。
在储罐126中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约300重量ppm的1-丁醇、约14重量%的苯酚、约84重量%的碳酸二丁酯和约1重量%的碳酸丁基.苯基酯。另一方面,在储罐58中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.5重量%的碳酸二丁酯、约31重量%的碳酸丁基.苯基酯和约59重量%的碳酸二苯酯。进而,在储罐58中收集的液体具有约10重量%的Pb含量。
(醇的再循环)
利用图7所示装置,按如下进行醇的再循环。
将在步骤(4)的储罐138中收集的冷凝物按约201g/h的速率通过导管59(配有预热器60)送入连续多级蒸馏塔61(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔61底部取出蒸馏塔61中的液体。将一部分所取出的液体通过导管68转移至再沸器67,然后再循环至蒸馏塔61,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔61底部的液体的温度为116℃,塔顶压力为约13kPa,且回流比为约0.5。将从蒸馏塔61顶部蒸馏的气体通过导管62转移至冷凝器63,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约46g/h的速率从冷凝器63中连续取出所得冷凝物,并通过导管66转移至醇储罐135。按约155g/h的速率从蒸馏塔61底部连续取出蒸馏塔61中的残余液体,并通过导管68转移至储罐69。
在储罐135中收集的冷凝物基于该冷凝物的重量含有几乎100重量%的1-丁醇,并且基本上不含有苯酚(在冷凝物的分析中检测不到苯酚)。另一方面,在储罐69中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约5重量%的碳酸二丁酯和约95重量%的苯酚。
(碳酸二芳基酯的纯化)
利用图8和9所示装置,按如下进行碳酸二芳基酯的纯化。
将在储罐58中收集的冷凝物按约273g/h的速率通过导管70(配有预热器71)送入连续多级蒸馏塔72(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔72底部取出蒸馏塔72中的液体。将一部分所取出的液体通过导管79转移至再沸器78,然后再循环至蒸馏塔72,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔72底部的液体的温度为210℃,塔顶压力为约1.5kPa,且回流比为约1。将从蒸馏塔72顶部蒸馏的气体通过导管73转移至冷凝器74,由此使所蒸馏的气体冷凝。从冷凝器74连续取出所得冷凝物并通过导管77转移。按约27g/h的速率从蒸馏塔72底部连续取出蒸馏塔72中的残余液体,并通过导管79转移至储罐80。
从导管77取出的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约0.6重量%的碳酸二丁酯、约34重量%的碳酸丁基.苯基酯和约65重量%的碳酸二苯酯。
随后将通过导管77取出的冷凝物按约246g/h的速率通过导管81(配有预热器82)送入连续多级蒸馏塔83(内径约5cm,高度2m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从蒸馏塔83底部取出蒸馏塔83中的液体。将一部分所取出的液体通过导管90转移至再沸器89,然后再循环至蒸馏塔83,以便为进行蒸馏供应充分的热量。该蒸馏是在这样的条件下进行的,其中蒸馏塔83底部的液体的温度为211℃,塔顶压力为约7kPa,且回流比为约2。将从蒸馏塔83顶部蒸馏的气体通过导管84转移至冷凝器85,由此使所蒸馏的气体冷凝。按约85g/h的速率从冷凝器85连续取出所得冷凝物,并通过导管88转移至储罐140。按约161g/h的速率从蒸馏塔83底部连续取出蒸馏塔83中的残余液体,并通过导管90转移至储罐91。
通过导管88转移至储罐140的冷凝物基于该冷凝物的重量含有约1.6重量%的碳酸二丁酯、约98重量%的碳酸丁基.苯基酯和约0.4重量%的碳酸二苯酯。另一方面,在储罐91中收集的残余液体基于该残余液体的重量含有约0.2重量%的碳酸丁基.苯基酯和约99重量%的碳酸二苯酯。
(步骤(1))
将约94g在步骤(2)的储罐32中收集的液体(含有金属)通过导管24送入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的全部反应混合物含有0.003mol碳酸二丁酯,以及在反应开始后4小时得到的全部反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)含有约0.004mol碳酸二丁酯。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
实施例17
(二丁基锡二(3-甲基丁醇化物)的合成)
向配有冷却管(它连接有真空控制器和真空泵)和迪安-斯达克榻分水器的1升四颈烧瓶中,装入70.5g(0.28mol)氧化二丁基锡(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)、502g(5.7mol)3-甲基-1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)。进而,在烧瓶中放置搅拌器。
将烧瓶浸入温度为140℃的油浴,逐渐降低烧瓶中的压力至约90kPa,同时搅拌烧瓶的内容物。然后进一步降低烧瓶中的压力至85kPa,同时搅拌烧瓶的内容物并从烧瓶中取出馏出液,并且在85kPa下进行反应达12小时,同时进一步从烧瓶中取出馏出液。随后在30分钟内蒸除烧瓶中未反应的组分(例如未反应的醇),同时逐渐降低烧瓶中的压力至约200Pa。从油浴中取出烧瓶,使烧瓶内部冷却。然后向烧瓶中引入氮气,以将烧瓶中的压力升至大气压。借助这种操作,得到127g粘性液体。
分析从烧瓶中取出的馏出液。结果发现,该馏出液含有约260mmol水。借助NMR分析上面得到的粘性液体。结果发现,该粘性液体含有二丁基锡二(3-甲基丁醇化物)和1,1,3,3-四丁基-1,3-二(3-甲基丁氧基)二锡氧烷。
(步骤(1))
将114g上面得到的粘性液体装入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的反应混合物基于粘性液体所含锡原子的摩尔量含有18mol%的碳酸二(3-甲基丁基)酯,按碳酸二(3-甲基丁基)酯的mol%计,以及在反应开始后4小时得到的反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)基于粘性液体所含锡原子的摩尔量含有20.4mol%的碳酸二(3-甲基丁基)酯,按碳酸二(3-甲基丁基)酯的mol%计。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
在步骤(1)后,将高压釜的内容物冷却至室温(约20℃),向高压釜中装入约6g蒸馏水,然后搅拌30分钟,由此进行反应。然后停止搅拌,打开高压釜。发现在高压釜中得到白色浆体。对白色浆体进行过滤,由此得到白色固体和滤液。将滤液装入配有冷却管、真空泵和真空控制器的100ml茄形烧瓶(由Okano Works,Ltd.,日本制造和销售)。进而,在烧瓶中放置搅拌器。然后将烧瓶浸入温度为140℃的油浴。
在140℃下进行蒸馏,同时搅拌烧瓶的内容物并逐渐降低烧瓶中的压力。在该蒸馏期间,水和3-甲基-1-丁醇首先从烧瓶中蒸馏出来,然后碳酸二(3-甲基丁基)酯从烧瓶中蒸馏出来。所得碳酸二(3-甲基丁基)酯的量为约11g。
(步骤(3))
向配有冷却管(它连接有真空控制器和真空泵)和迪安-斯达克榻分水器的1升四颈烧瓶中,装入上面步骤(2)得到的白色固体和502g(5.7mol)3-甲基-1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)。进而,在烧瓶中放置搅拌器。
将烧瓶浸入温度为140℃的油浴,逐渐降低烧瓶中的压力至约90kPa,同时搅拌烧瓶的内容物。然后进一步降低烧瓶中的压力至85kPa,同时搅拌烧瓶的内容物并从烧瓶中取出馏出液,并且在85kPa下进行反应达12小时,同时进一步从烧瓶中取出馏出液。随后在30分钟内取出烧瓶中未反应的组分(例如未反应的醇),同时逐渐降低烧瓶中的压力至约200Pa。从油浴中取出烧瓶,使烧瓶内部冷却。然后向烧瓶中引入氮气,以将烧瓶中的压力升至大气压。借助这种操作,得到112g粘性液体。
借助NMR分析上面得到的粘性液体。结果发现,该粘性液体含有二丁基锡二(3-甲基丁醇化物)和1,1,3,3-四丁基-1,3-二(3-甲基丁氧基)二锡氧烷。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将40g苯酚和8g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,由此得到催化剂A。
(芳族碳酸酯的生产)
向100ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售)装入约11g上面步骤(2)得到的碳酸二(3-甲基丁基)酯、49g苯酚(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)(已蒸馏纯化过)和上面得到的催化剂A,其中催化剂A的量应使得高压釜中所得混合物的Pb含量为0.4重量%。然后将高压釜密封,并按如下进行碳酸二(3-甲基丁基)酯与苯酚之间的反应。用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后关闭高压釜的所有阀门,开始搅拌高压釜的内容物。在高压釜中,反应是按如下进行的。升高高压釜的内部温度至230℃,同时搅拌高压釜的内容物。按50ml/min的速率从高压釜底部向高压釜引入氮气,同时通过适当操作位于高压釜上部的阀门以将高压釜的内部压力控制在100至200kPa的范围内,由此进行蒸馏达约4小时,以从高压釜中蒸馏气态组分。随后停止向高压釜引入氮气,使高压釜中所得反应混合物冷却。
分析高压釜中的反应混合物。结果发现,该反应混合物含有约28mmol碳酸二(3-甲基丁基)酯、约21mmol碳酸3-甲基丁基.苯基酯和约2.6mmol碳酸二苯酯。
将高压釜中的反应混合物装入配有冷却管(它连接有真空控制器和真空泵)和迪安-斯达克榻分水器的100ml三颈烧瓶。进而,在烧瓶中放置搅拌器。然后将烧瓶浸入温度为150℃的油浴。逐渐降低烧瓶中的压力至约100kPa,同时搅拌烧瓶的内容物,由此进行反应。在反应期间,从烧瓶中蒸馏未反应的苯酚和碳酸二(3-甲基丁基)酯。所得液体反应混合物主要由碳酸3-甲基丁基.苯基酯和碳酸二苯酯构成。
(第二次进行的步骤(1))
将110g上面步骤(3)得到的粘性液体装入200ml高压釜(由ToyoKoatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的反应混合物基于粘性液体所含锡原子的摩尔量含有18mol%的碳酸二(3-甲基丁基)酯,按碳酸二(3-甲基丁基)酯的mol%计,以及在反应开始后4小时得到的反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)基于粘性液体所含锡原子的摩尔量含有21mol%的碳酸二(3-甲基丁基)酯,按碳酸二(3-甲基丁基)酯的mol%计。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
实施例18
(二丁基锡二(3-甲基丁醇化物)的合成)
向配有冷却管(它连接有真空控制器和真空泵)和迪安-斯达克榻分水器的1升四颈烧瓶中,装入70.5g(0.28mol)氧化二丁基锡(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)、502g(5.7mol)3-甲基-1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)。进而,在烧瓶中放置搅拌器。
将烧瓶浸入温度为140℃的油浴,逐渐降低烧瓶中的压力至约90kPa,同时搅拌烧瓶的内容物。然后进一步降低烧瓶中的压力至85kPa,同时搅拌烧瓶的内容物并从烧瓶中取出馏出液。然后在85kPa下进行反应达12小时,同时进一步从烧瓶中取出馏出液。随后在30分钟内取出烧瓶中未反应的组分(例如未反应的醇),同时逐渐降低烧瓶中的压力至约200Pa。从油浴中取出烧瓶,使烧瓶内部冷却。然后向烧瓶中引入氮气,以将烧瓶中的压力升至大气压。借助这种操作,得到127g粘性液体。
分析馏出液。结果发现,该馏出液含有约260mmol水。借助NMR分析上面得到的粘性液体。结果发现,该粘性液体含有二丁基锡二(3-甲基丁醇化物)和1,1,3,3-四丁基-1,3-二(3-甲基丁氧基)二锡氧烷。
(步骤(1))
将114g上面得到的粘性液体装入200ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的反应混合物基于粘性液体所含锡原子的摩尔量含有18mol%的碳酸二(3-甲基丁基)酯,按碳酸二(3-甲基丁基)酯的mol%计,以及在反应开始后4小时得到的反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)基于粘性液体所含锡原子的摩尔量含有20.4mol%的碳酸二(3-甲基丁基)酯,按碳酸二(3-甲基丁基)酯的mol%计。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
(步骤(2))
在步骤(1)后,将高压釜的内容物冷却至室温(约20℃),向高压釜中装入约6g蒸馏水,然后搅拌30分钟,由此进行反应。然后停止搅拌,打开高压釜。发现在高压釜中得到白色浆体。对白色浆体进行过滤,由此得到白色固体和滤液。将滤液装入配有冷却管、真空泵和真空控制器的100ml茄形烧瓶(由Okano Works,Ltd.,日本制造和销售)。进而,在烧瓶中放置搅拌器。然后将烧瓶浸入温度为140℃的油浴。
在140℃下进行蒸馏,同时搅拌烧瓶的内容物并逐渐降低烧瓶中的压力。在该蒸馏期间,水和3-甲基-1-丁醇首先从烧瓶中蒸馏出来,然后碳酸二(3-甲基丁基)酯从烧瓶中蒸馏出来。所得碳酸二(3-甲基丁基)酯的量为约11g。
(步骤(3))
向配有冷却管(它连接有真空控制器和真空泵)和迪安-斯达克榻分水器的1升四颈烧瓶中,装入上面步骤(2)得到的白色固体和502g(5.7mol)3-甲基-1-丁醇(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)。进而,在烧瓶中放置搅拌器。
将烧瓶浸入温度为140℃的油浴,逐渐降低烧瓶中的压力至约90kPa,同时搅拌烧瓶的内容物。然后进一步降低烧瓶中的压力至85kPa,同时搅拌烧瓶的内容物并从烧瓶中取出馏出液,并且在85kPa下进行反应达12小时,同时进一步从烧瓶中取出馏出液。随后在30分钟内取出烧瓶中未反应的组分(例如未反应的醇),同时逐渐降低烧瓶中的压力至约200Pa。从油浴中取出烧瓶,使烧瓶内部冷却。然后向烧瓶中引入氮气,以将烧瓶中的压力升至大气压。借助这种操作,得到112g粘性液体。
借助NMR分析上面得到的粘性液体。结果发现,该粘性液体含有二丁基锡二(3-甲基丁醇化物)和1,1,3,3-四丁基-1,3-二(3-甲基丁氧基)二锡氧烷。
(步骤(4))
(催化剂的制备)
将40g苯酚和8g一氧化铅一起混合,将所得混合物装入反应容器。然后将混合物在180℃下加热10小时,同时与苯酚蒸馏除去伴随产生的水,由此得到催化剂A。
(芳族碳酸酯的生产)
向100ml高压釜(由Toyo Koatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售)装入约11g上面步骤(2)得到的碳酸二(3-甲基丁基)酯、49g苯酚(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)(已蒸馏纯化过)和上面得到的催化剂A,其中催化剂A的量应使得高压釜中所得混合物的Pb含量为0.4重量%。然后将高压釜密封,并按如下进行碳酸二(3-甲基丁基)酯与苯酚之间的反应。用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后关闭高压釜的所有阀门,开始搅拌高压釜的内容物。升高高压釜的内部温度至230℃,同时搅拌高压釜的内容物。按50ml/min的速率从高压釜底部向高压釜引入氮气,同时通过适当操作位于高压釜上部的阀门来将高压釜的内部压力控制在100至200kPa的范围内,由此进行蒸馏达约4小时,以从高压釜中蒸馏气态组分。随后停止向高压釜引入氮气,使高压釜中所得反应混合物冷却。
分析高压釜中的反应混合物。结果发现,该反应混合物含有约28mmol碳酸二(3-甲基丁基)酯、约21mmol碳酸3-甲基丁基.苯基酯和约2.6mmol碳酸二苯酯。
将高压釜中的反应混合物装入配有冷却管(它连接有真空控制器和真空泵)和迪安-斯达克榻分水器的100ml三颈烧瓶。进而,在烧瓶中放置搅拌器。然后将烧瓶浸入温度为150℃的油浴。逐渐降低烧瓶中的压力至约100kPa,同时搅拌烧瓶的内容物,由此进行反应。在反应期间,从烧瓶中蒸馏未反应的苯酚和碳酸二(3-甲基丁基)酯。所得液体反应混合物主要由碳酸3-甲基丁基.苯基酯和碳酸二苯酯构成。
(步骤(5))
在步骤(4)后,分别调节烧瓶内部压力和油浴温度至约50kPa和220℃,进行反应达6小时,同时搅拌。在反应期间,从烧瓶中蒸馏碳酸二(3-甲基丁基)酯。分析烧瓶中所得反应混合物。结果发现,该反应混合物含有约26mmol的碳酸二苯酯。
(第二次进行的步骤(1))
将110g上面步骤(3)得到的粘性液体装入200ml高压釜(由ToyoKoatsu Co.,Ltd.,日本制造和销售),该高压釜通过SUS管和阀门连接有二氧化碳气体钢瓶。将高压釜密封,用氮气吹扫高压釜中的气氛。然后打开上述阀门,向高压釜中引入压力已调至5MPa的二氧化碳气体。将二氧化碳气体引入到高压釜中达10分钟,同时搅拌高压釜的内容物,然后通过关闭二氧化碳气体钢瓶的阀门而停止引入。随后将高压釜的内部温度升至120℃,同时搅拌。然后进行反应达4小时,同时将高压釜的内部压力保持为约4MPa。
在反应期间和之后,采集高压釜中的反应混合物样品并分析。结果发现,在反应开始后1小时得到的反应混合物基于粘性液体所含锡原子的摩尔量含有18mol%的碳酸二(3-甲基丁基)酯,按碳酸二(3-甲基丁基)酯的mol%计,以及在反应开始后4小时得到的反应混合物(也就是反应之后的反应混合物)基于粘性液体所含锡原子的摩尔量含有21mol%的碳酸二(3-甲基丁基)酯,按碳酸二(3-甲基丁基)酯的mol%计。
反应之后,使高压釜内部冷却,清除其中的二氧化碳。
实施例19
(从实施例4所得碳酸二苯酯生产1,6-己二异氰酸酯)
向配有搅拌器、温度计和滴液漏斗的500ml烧瓶中,装入161g(0.75mol)以与实施例4基本相同的方式生产的碳酸二苯酯和142g(1.5mol)苯酚(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)(已蒸馏纯化过)。用干燥氮气吹扫烧瓶中的气氛。将烧瓶浸入温度为50℃的水浴,搅拌烧瓶的内容物。
在证实烧瓶中的固体已经溶解之后,调节水浴的温度至45℃。上述滴液漏斗含有35g(0.3mol)1,6-己二胺(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)(已蒸馏纯化过,并保持为45至50℃)。在约20分钟内将滴液漏斗中的1,6-己二胺滴入烧瓶中,以进行反应,同时将烧瓶内容物的温度调节在50至60℃的范围内。
在1,6-己二胺的滴加完成后,进一步进行反应达1小时,同时搅拌烧瓶的内容物,并通过适当调节水浴温度来维持烧瓶内容物的温度为50℃,由此得到反应混合物。
借助高效液相色谱法和凝胶渗透色谱法分析所得反应混合物。结果发现,基于1,6-己二胺的摩尔量,1,6-己二胺的转化率为100mol%,N,N’-己烷二基-双-氨基甲酸二苯基酯的产率为99.6mol%且选择性为99.6mol%,以及脲化合物的产率为约0.4mol%。
将上面得到的反应混合物通过预热器连续送入连续多级蒸馏塔(内径2英寸,高度4m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从塔上部以气体形式取出过量苯酚,从塔下部以液体形式连续取出高沸点混合物。在该蒸馏期间,使从塔下部取出的液体通过温度为130℃的再沸器再循环至塔,并保持塔顶压力为约20kPa。将从塔底部取出的液体混合物通过导管和泵转移至另一连续多级蒸馏塔(内径2英寸,高度4m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中,送入部位为该塔底部以上1m的部分,进行液体混合物的热分解。在该热分解期间,从塔下部取出液体,使所取出的液体通过温度为220℃的再沸器再循环至塔,保持塔顶压力为约2.6kPa。
在热分解期间,从塔顶以下2m的部分以气体形式取出含有1,6-己二异氰酸酯的混合物,同时从塔顶以气体形式取出苯酚。将含有1,6-己二异氰酸酯的混合物送入另一连续多级蒸馏塔(内径2英寸,高度4m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,进行蒸馏,以纯化1,6-己二异氰酸酯。在蒸馏纯化期间,从塔下部取出液体,使所取出的液体通过温度为120℃的再沸器再循环至塔,保持塔顶压力为约130Pa。分析从塔顶部取出的气体和从塔底部取出的液体。结果发现,从塔顶部取出的气体是1,6-己二异氰酸酯产物,其纯度为99.9重量%,从塔底部取出的液体主要由碳酸二苯酯构成。
对比例3
(从含有氯化合物的碳酸二苯酯生产1,6-己二异氰酸酯)
向配有搅拌器、温度计和滴液漏斗的500ml烧瓶中,装入161g(0.75mol)碳酸二苯酯(由Bayer AG,德国制造和销售)(它含有15重量ppm的可水解氯化合物)和142g(1.5mol)苯酚(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)(已蒸馏纯化过)。用干燥氮气吹扫烧瓶中的气氛。然后将烧瓶浸入温度为50℃的水浴,搅拌烧瓶的内容物。
在证实烧瓶中的固体已经溶解之后,调节水浴的温度至45℃。上述滴液漏斗含有35g(0.3mol)1,6-己二胺(由Aldrich,U.S.A.制造和销售)(已蒸馏纯化过,并保持为45至50℃)。在约20分钟内将滴液漏斗中的1,6-己二胺滴入烧瓶,以进行反应,同时将烧瓶内容物的温度调节在50至60℃的范围内。
在1,6-己二胺的滴加完成后,进一步进行反应达1小时,同时搅拌烧瓶的内容物,并通过适当调节水浴温度来维持烧瓶内容物的温度为50℃,由此得到反应混合物。
借助高效液相色谱法和凝胶渗透色谱法分析所得反应混合物。结果发现,基于1,6-己二胺的摩尔量而言,1,6-己二胺的转化率为99mol%,N,N’-己烷二基-双-氨基甲酸二苯基酯的产率为99mol%且选择性为99.6mol%,以及脲化合物的产率为约0.5mol%。
将上面得到的反应混合物通过预热器连续送入连续多级蒸馏塔(内径2英寸,高度4m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,由此进行蒸馏。在该蒸馏期间,从塔上部以气体形式取出过量苯酚,从塔下部以液体形式连续取出高沸点混合物。在该蒸馏期间,使从塔下部取出的液体通过温度为130℃的再沸器再循环至塔,并保持塔顶压力为约20kPa。将从塔底部取出的液体混合物通过导管和泵转移至另一连续多级蒸馏塔(内径2英寸,高度4m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中,送入部位为该塔底部以上1m的部分,进行液体混合物的热分解。在热分解期间,从塔下部取出液体,使所取出的液体通过温度为220℃的再沸器再循环至塔,并保持塔顶压力为约2.6kPa。
从塔顶部以下2m的部分以气体形式取出含有1,6-己二异氰酸酯的混合物,同时从塔顶部以气体形式取出苯酚。将含有1,6-己二异氰酸酯的混合物送入另一连续多级蒸馏塔(内径2英寸,高度4m)(它填充有狄克松填料(6mmφ))中部,进行蒸馏,以纯化1,6-己二异氰酸酯。在蒸馏纯化期间,从塔下部取出液体,使所取出的液体通过温度为120℃的再沸器再循环至塔,并保持塔顶压力为约130Pa。分析从塔顶部取出的气体和从塔底部取出的液体。结果发现,从塔顶部取出的气体是1,6-己二异氰酸酯产物,其纯度为99.3重量%且含有5ppm可水解氯化合物,而从塔底部取出的液体主要由碳酸二苯酯构成。
实施例20
(从实施例4所得碳酸二苯基酯生产聚碳酸酯)
将23.5g实施例4所得碳酸二苯基酯和22.8g双酚A送入配有搅拌器的真空反应装置。(借助NMR分析碳酸二苯基酯,在碳酸二苯基酯中检测不到含有甲基的杂质(除了存在于反应体系的任意化合物的烷基末端的甲基以外)。)随后,在8,000Pa下进行聚合反应达30分钟,然后在4,000Pa下进行聚合反应达90分钟,同时用氮气吹扫真空反应装置中的气氛。然后,将真空反应装置内容物的温度升至270℃,在270℃和70Pa下进行进一步的聚合反应达1小时,由此得到芳族聚碳酸酯。所得芳族聚碳酸酯在颜色方面是出色的(即无色且透明),并且数均分子量为10,500。
实施例21
(从含有具有甲基的杂质的碳酸二苯基酯生产聚碳酸酯)
在碳酸二甲酯与苯酚之间进行酯交换反应,得到碳酸甲基.苯基酯。使所得碳酸甲基.苯基酯进行歧化反应,得到碳酸二苯基酯产物,其含有约90重量ppm的碳酸甲基.苯基酯。
将23.5g所得碳酸二苯基酯(含有碳酸甲基.苯基酯)和22.8g双酚A送入配有搅拌器的真空反应装置。随后,在8,000Pa下进行聚合反应达30分钟,然后在4,000Pa下进行聚合反应达90分钟,同时用氮气吹扫真空反应装置中的气氛。然后,将真空反应装置内容物的温度升至270℃,在270℃和70Pa下进行进一步的聚合反应达1小时,由此得到芳族聚碳酸酯。所得芳族聚碳酸酯在颜色方面是出色的(即无色且透明),并且数均分子量为9,500。
对比例4
(从含有氯化合物的碳酸二苯基酯生产聚碳酸酯)
将23.5g碳酸二苯基酯(由Bayer AG,德国制造和销售)(含有5重量ppm的氯)和22.8g双酚A送入配有搅拌器的真空反应装置。随后,在8,000Pa下进行聚合反应达30分钟,然后在4,000Pa下进行聚合反应达90分钟,同时用氮气吹扫反应装置中的气氛。然后,将真空反应装置内容物的温度升至270℃,在270℃和70Pa下进行进一步的聚合反应达1小时。不过,通过上述反应不可能得到具有高分子量的聚合物。具体而言,在于270℃和70Pa下反应1小时之后得到的反应混合物仅含有这样的混合物:其含有未反应的原料化合物和数均分子量为800或更低的低聚物。
工业实用性
本发明方法的有利之处不仅在于该方法不需要使用任何毒性物质和不产生任何腐蚀性物质,而且还在于副产物的量非常少和在所需芳族碳酸酯的生产期间产生的中间产物可以再循环。因而,本发明方法出于环境保护的考虑是有利的,能够简单和有效地生产高纯度的芳族碳酸酯。
Claims (32)
1、一种生产芳族碳酸酯的方法,包括:
(1)进行有机金属化合物与二氧化碳之间的反应,得到含有由该反应生成的碳酸二烷基酯的反应混合物,
其中所述有机金属化合物具有金属-氧-碳键并且包含至少一种选自下列的化合物:
由式(1)代表的有机金属化合物:
其中:
M1代表选自属于周期表第4和14族的元素的金属原子,硅除外;
每个R1和R2独立地代表直链或支链C1-C12烷基、C5-C12环烷基、直链或支链C2-C12烯基、由未取代或取代的C6-C19芳基和烷基构成的C7-C20芳烷基,所述烷基选自直链或支链C1-C14烷基和C5-C14环烷基,或者代表未取代或取代的C6-C20芳基;
每个R3和R4独立地代表直链或支链C1-C12烷基、C5-C12环烷基、直链或支链C2-C12烯基或者由未取代或取代的C6-C19芳基和烷基构成的C7-C20芳烷基,所述烷基选自直链或支链C1-C14烷基和C5-C14环烷基;和
每个a和b是0至2的整数,a+b=0至2,每个c和d是0至4的整数,且a+b+c+d=4;以及
由式(2)代表的有机金属化合物:
其中:
每个M2和M3独立地代表选自属于周期表第4和14族的元素的金属原子,硅除外;
每个R5、R6、R7和R8独立地代表直链或支链C1-C12烷基、C5-C12环烷基、直链或支链C2-C12烯基、由未取代或取代的C6-C19芳基和烷基构成的C7-C20芳烷基,所述烷基选自直链或支链C1-C14烷基和C5-C14环烷基,或者代表未取代或取代的C6-C20芳基;
每个R9和R10独立地代表直链或支链C1-C12烷基、C5-C12环烷基、直链或支链C2-C12烯基或者由未取代或取代的C6-C19芳基和烷基构成的C7-C20芳烷基,所述烷基选自直链或支链C1-C14烷基和C5-C14环烷基;和
每个e、f、g和h是0至2的整数,e+f=0至2,g+h=0至2,每个i和j是1至3的整数,e+f+i=3,且g+h+j=3,
(2)从所述反应混合物中分离出所述碳酸二烷基酯,得到残余液体,以及
按任意顺序部分或全部同时地进行下列步骤(3)和(4):
(3)使所述残余液体与醇反应,生成至少一种有机金属化合物,也生成水,从所述有机金属化合物中除去所述水,和
(4)使在步骤(2)中分离出来的所述碳酸二烷基酯与芳族羟基化合物反应,得到芳族碳酸酯。
2、根据权利要求1的方法,其中在步骤(4)中得到的所述芳族碳酸酯是至少一种选自碳酸烷基芳基酯和碳酸二芳基酯的化合物。
3、根据权利要求1或2的方法,其中在步骤(3)中,将从其中除去所述水的所述有机金属化合物再循环至步骤(1)。
4、根据权利要求1或2的方法,其中在步骤(4)中,将与所述芳族碳酸酯一起生成的醇再循环至步骤(3)。
5、根据权利要求1或2的方法,其中将在步骤(4)中回收的碳酸二烷基酯再循环至步骤(4)。
6、根据权利要求1或2的方法,其中将步骤(1)至(4)的循环重复至少一次。
7、根据权利要求2的方法,其中在步骤(4)中得到的所述芳族碳酸酯是碳酸烷基芳基酯,该方法在步骤(4)之后进一步包含下列步骤(5):
(5)将所述碳酸烷基芳基酯进行歧化反应,得到碳酸二芳基酯。
8、根据权利要求7的方法,其中在步骤(5)中,将与所述碳酸二芳基酯一起生成的碳酸二烷基酯再循环至步骤(4)。
9、根据权利要求7或8的方法,其中将步骤(1)至(5)的循环重复至少一次。
10、根据权利要求1或2的方法,其中在步骤(1)中,所述有机金属化合物的用量是相对于所述二氧化碳的量的化学计算量的1/200至1倍。
11、根据权利要求1或2的方法,其中步骤(1)中的所述反应在20℃或更高温度下进行。
12、根据权利要求1或2的方法,其中步骤(2)中所述碳酸二烷基酯的所述分离通过至少一种选自蒸馏、萃取和过滤的分离方法进行。
13、根据权利要求12的方法,其中步骤(2)中所述碳酸二烷基酯的所述分离通过蒸馏进行。
14、根据权利要求13的方法,其中步骤(2)中所述碳酸二烷基酯的所述分离通过薄膜蒸馏进行。
15、根据权利要求1或2的方法,其中步骤(3)中所述水的所述除去通过膜分离进行。
16、根据权利要求15的方法,其中所述膜分离是渗透蒸发。
17、根据权利要求1或2的方法,其中步骤(3)中所述水的所述除去通过蒸馏进行。
18、根据权利要求1或2的方法,其中在步骤(3)中使用的所述醇是至少一种选自下列的醇:具有直链或支链C1-C12烷基的烷基醇、具有C5-C12环烷基的环烷基醇、具有直链或支链C2-C12烯基的烯基醇和具有由未取代或取代的C6-C19芳基和烷基构成的C7-C20芳烷基的芳烷基醇,所述烷基选自直链或支链C1-C14烷基和C5-C14环烷基。
19、根据权利要求1或2的方法,其中在步骤(3)中使用的醇的沸点高于水的沸点。
20、根据权利要求19的方法,其中在步骤(3)中使用的醇是至少一种选自下列的醇:1-丁醇、2-甲基-1-丙醇、具有直链或支链C5-C12烷基的烷基醇和具有直链或支链C4-C12烯基的烯基醇。
21、根据权利要求19的方法,其中在步骤(3)中使用的醇的沸点低于在步骤(4)中使用的所述芳族羟基化合物的沸点。
22、根据权利要求1或2的方法,其中式(1)中的R3和R4以及式(2)中的R9和R10中的每一个独立地代表正丁基、2-甲基丙基、直链或支链C5-C12烷基或者支链C4-C12烯基。
23、根据权利要求1或2的方法,其中在步骤(1)中,所述有机金属化合物以至少一种选自单体形式、低聚形式、聚合形式和缔合形式的形式使用。
24、根据权利要求1或2的方法,其中式(1)中的M1以及式(2)中的M2和M3中的每一个代表锡原子。
25、根据权利要求1或2的方法,其中在步骤(1)中使用的所述有机金属化合物由有机锡氧化物和醇制备。
26、根据权利要求1或2的方法,其中在步骤(4)中使用的所述芳族羟基化合物的量是相对于在步骤(4)中使用的所述碳酸二烷基酯的量的化学计算量的0.1至10,000倍。
27、根据权利要求1或2的方法,其中步骤(4)中的所述反应在50至350℃的温度下进行。
28、根据权利要求1或2的方法,其中步骤(4)中的所述反应在酯交换反应催化剂的存在下进行。
29、根据权利要求7或8的方法,其中步骤(5)中的所述反应在歧化反应催化剂的存在下进行。
30、根据权利要求1或2的方法,其中所述芳族羟基化合物由下式(3)代表:
ArOH (3)
其中Ar是C5-C30芳族基团。
31、根据权利要求30的方法,其中由式(3)代表的所述芳族羟基化合物是苯酚。
32、根据权利要求1或2的方法,其中芳族羟基化合物和含羧基化合物在步骤(3)中使用的所述醇中的总含量是1,000ppm或更低。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP185077/2003 | 2003-06-27 | ||
JP185078/2003 | 2003-06-27 | ||
JP2003185077 | 2003-06-27 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1839112A CN1839112A (zh) | 2006-09-27 |
CN100453520C true CN100453520C (zh) | 2009-01-21 |
Family
ID=37016143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2004800241943A Active CN100453520C (zh) | 2003-06-27 | 2004-06-25 | 生产芳族碳酸酯的方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100453520C (zh) |
ES (1) | ES2367797T3 (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI496763B (zh) * | 2008-05-15 | 2015-08-21 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Preparation of isocyanates |
CN102186806B (zh) * | 2008-12-01 | 2015-01-28 | 国际壳牌研究有限公司 | 从有机碳酸酯物流中脱除链烷醇杂质的方法 |
KR101659645B1 (ko) | 2013-10-02 | 2016-09-26 | 롯데첨단소재(주) | 방향족 탄산에스테르의 제조방법 |
TWI682812B (zh) * | 2014-12-04 | 2020-01-21 | 蜆殼國際研究所 | 芳族碳酸酯製備觸媒之製造方法 |
JP7487664B2 (ja) * | 2018-12-07 | 2024-05-21 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 炭酸ジアルキルの製造方法 |
US20220340513A1 (en) * | 2019-10-03 | 2022-10-27 | Shell Oil Company | Process for preparing dialkyl carbonate and alkanediol |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1064677A (zh) * | 1990-12-26 | 1992-09-23 | 旭化成工业株式会社 | 碳酸芳基酯连续制造方法 |
JPH05331108A (ja) * | 1992-06-01 | 1993-12-14 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 芳香族炭酸エステルの製造方法 |
-
2004
- 2004-06-25 ES ES04746852T patent/ES2367797T3/es active Active
- 2004-06-25 CN CNB2004800241943A patent/CN100453520C/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1064677A (zh) * | 1990-12-26 | 1992-09-23 | 旭化成工业株式会社 | 碳酸芳基酯连续制造方法 |
JPH05331108A (ja) * | 1992-06-01 | 1993-12-14 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | 芳香族炭酸エステルの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2367797T3 (es) | 2011-11-08 |
CN1839112A (zh) | 2006-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1016648B1 (en) | Process for the preparation of aromatic carbonates | |
US5210268A (en) | Process for continuously producing an aromatic carbonate | |
CN1997654B (zh) | 烃基锡醇盐的生产方法 | |
US7652122B2 (en) | Method for producing an aromatic carbonate | |
JP4218976B2 (ja) | 芳香族カーボネートの製造方法 | |
JP4224511B2 (ja) | 芳香族カーボネート類を工業的に製造する方法 | |
EP0855384B1 (en) | Process for the preparation of aromatic carbonate | |
JPWO2006067982A1 (ja) | 芳香族カーボネートの製造方法 | |
JPH0791236B2 (ja) | 芳香族カーボネート類の連続的製造法 | |
JPH0791235B2 (ja) | ジアリールカーボネートの連続的製造方法 | |
EP1760069B1 (en) | Process for producing aromatic carbonate | |
CN100453520C (zh) | 生产芳族碳酸酯的方法 | |
JPH0772158B2 (ja) | ジアリールカーボネートの連続的製造方法 | |
JP2001064235A (ja) | ジアリールカーボネートの製造方法 | |
KR100858264B1 (ko) | 방향족 카르보네이트의 제조 방법 | |
JPH06345697A (ja) | アルキルアリールカーボネートの製造方法 | |
JP2005015431A (ja) | 炭酸エステル |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160425 Address after: Tokyo, Japan, Japan Patentee after: Asahi Kasei Kogyo K. K. Address before: Tokyo, Japan, Japan Patentee before: Asahi Kasei Chemical K. K. |