CN1839170A - 芳香族聚碳酸酯的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题涉及副产物苯酚的处理方法。在该方法中,在PC制造步骤中获得的副产物PL的水含量被调节为一定范围的值,由此保持送有副产物PL的BPA制造步骤和DPC制造步骤的制造效率,从而保持PC制造的整体效率。本发明是制造芳香族聚碳酸酯的方法,该方法包括碳酸二苯酯制造步骤、双酚A制造步骤和芳香族聚碳酸酯制造步骤,其特征在于,将芳香族聚碳酸酯制造步骤中回收的副产物苯酚中所包含的水的量调节为等于或小于0.2重量%,并将该苯酚用作碳酸二苯酯制造步骤和/或双酚A制造步骤的原料。
Description
技术领域
本发明涉及芳香族聚碳酸酯的制造方法。
背景技术
芳香族碳酸酯(下文简称为“PC”)通常由碳酸二苯酯(下文简称为“DPC”)和双酚A(下文简称为“BPA”)进行聚合反应制造。
[副产物苯酚的处理]
在上述聚合反应中,会产生作为副产物的苯酚(下文简称为“PL”)。该副产物PL包含DPC、BPA、由一个至数个DPC分子与一个至数个BPA分子形成的低聚物等杂质。将所述副产物PL返回到BPA制造步骤或DPC制造步骤的方法是已知的。
即,专利文献1记载了将所述副产物PL直接或纯化成低纯度后返回到BPA制造步骤的方法。所得副产物PL纯化度低也可以的原因是,DPC或所述低聚物被水解生成的是PL和BPA,所以这些化合物进入BPA制造步骤时,也没有任何问题。
另外,专利文献2和专利文献3等记载了将副产物PL纯化到高纯度然后将其返回到DPC制造步骤中的方法。所得副产物PL应该具有高纯化度的原因是,需要防止BPA等进入DPC制造步骤中而造成堵塞。
[制造步骤的连接]
通常使用将纯化后处于熔融状态的BPA冷却所获得的固体BPA。但是,在BPA制造设备被安装在靠近PC制造设备的情况中,可以将上述熔融状态的BPA直接或将具有一定组成的BPA/PL混合溶液直接提供到上述PC制造设备并进行聚合。这一方法不需要重新加热或纯化,从而提高了热效率。
[废液处理]
另外,DPC和BPA制造步骤和PC制造步骤各自产生含有大量有机物质的废液。
具体地,首先在上述PC制造步骤中,废液产生如下。在将DPC和BPA用作原料通过聚合步骤来制造PC的主要步骤中,将上述聚合步骤中蒸发的成分液化并经过蒸馏步骤回收PL,所得蒸馏残留物即为废液。该蒸馏残留物中包含PL、DPC、BPA、由DPC和BPA数个分子结合组成的低聚物等,这些成分的回收严重影响到PC的收率。
关于这一点,专利文献3和专利文献4公开了将上述蒸馏残留物返回到上述聚合步骤的方法,而专利文献1公开了将上述蒸馏残留物进行再蒸馏以回收上述各成分并将所得回收/蒸馏残留物用作燃料的方法。
在上述DPC制造步骤中,在将PL和羰基化合物用作原料通过反应步骤和蒸馏步骤制造DPC的主要步骤中,得自蒸馏步骤的蒸馏残留物即为废液。该蒸馏残留物包含DPC,因而其回收严重影响到DPC的收率。
关于这一点,专利文献5公开了一种方法,其中,对上述蒸馏残留物进行再蒸馏以回收DPC,并将该DPC返回到由上述反应步骤获得的液体反应混合物中。
另外,在上述BPA制造步骤中,在将PL和丙酮用作原料,通过合成反应步骤、结晶步骤和固/液分离步骤制造BPA的主要步骤中,获得由上述固/液分离步骤产生的母液。如专利文献6所述,该母液除了包含大量的PL和BPA之外,还包含诸如2,4-同分异构体、三酚类和苯并二氢吡喃化合物等副产物,并进一步包含少量的着色杂质和着色性杂质。由于该母液包含用作BPA的反应原料的PL和BPA,所以该母液在所有步骤中循环并被重复使用。但是,如果不对母液进行处理就全部进行循环,则会积累上述副产物、着色杂质和着色性杂质。因此需要去除这些副产物和杂质。
[真空设备]
在DPC制造步骤中,回流下通过蒸馏纯化DPC。在PC制造步骤中,在对PL与DPC进行蒸馏分离的同时将PL去除。这些蒸馏操作使用真空设备在减压下进行,以降低蒸馏温度(见专利文献7)。
[专利文献1]JP-A-2000-53759
[专利文献2]JP-A-10-60106
[专利文献3]JP-A-9-255772
[专利文献4]JP-A-9-165443
[专利文献5]JP-A-2002-322130
[专利文献6]JP-A-5-331088
[专利文献7]JP-A-9-38402
发明内容
[副产物苯酚的处理;三个制造步骤在合并时的问题]
然而,在上述各种情况中,尽管均注意到了除了水之外的诸如BPA和DPC等杂质的含量,但是没有对水含量进行研究。包含在用作聚合原料的DPC和BPC中的水,尤其是那些已被固化因而保留有水的物质中的水,以及与聚合催化剂一起供应的水都伴随在副产物苯酚中。在BPA制造步骤中,水的存在导致催化活性的下降,降低了转化率。在DPC制造步骤中,水的存在不仅导致催化活性的下降,而且还导致所制造的DPC的水解。
另外,在PC聚合步骤产生的副产物苯酚包含上述杂质。这些副产物包括尽管在被送到DPC制造步骤中不存在问题但被送到BPA制造步骤中会引起麻烦的杂质。这些副产物进一步包括与前述情况相反的杂质。
另外,如上所述,需要一个步骤,以便从PC聚合步骤中所分离出的包含苯酚作为主要成分的馏出成分中去除水。然而,在将DPC制造步骤、BPA制造步骤和PC制造步骤进行合并以便在一个地方进行的情况中,由于BPA制造步骤也具有去除水的步骤,因此存在两个或两个以上去除水的步骤。
[制造步骤间的连接]
在BPA制造步骤中将所得BPA进行结晶的步骤中,固体易于析出在结晶装置等的与液体接触的部位上。因此需要每隔数月就停止该步骤并进行清洗。因此,BPA制造步骤中的从合成反应步骤到结晶步骤的那些步骤是间歇性地进行的。
相反,DPC制造步骤则没有上述问题,DPC可以连续地进行制造。因此,在保持BPA处于熔融状态的同时,通过贮存必要量的BPA,可以连续进行用于PC制造的聚合反应。
然而,当将BPA保持在熔融状态时,容易引起黄变和分解等,这影响了所得PC的质量。
[废液处理]
另外,由于在上述PC制造步骤中获得的蒸馏残留物含有PL,将全部残留物返回到聚合步骤时,会因PL在聚合开始时就存在而影响起始聚合的速率。而且,由于PC制造步骤中所获得的蒸馏残留物通常已着色,未进行任何处理而将该残留物回收,会导致PC产物带有颜色。即便将蒸馏残留物进行再蒸馏,所得回收/蒸馏残留物也会包含少量的所述各成分。因此,未经任何处理而弃去该残留物不仅影响制造效率,而且还会引起有关环境负荷的问题。
另外,上述DPC制造步骤中所获得的蒸馏残留物通常被直接弃去。由于该残留物仍含有DPC,未经任何处理而弃去该残留物不仅影响制造效率,而且还可能引起有关环境负荷的问题。
[真空设备]
另外,当在减压下进行蒸馏时,会出现以下情况:诸如PL和DPC等馏出成分被真空设备抽出,在连接真空设备的管路部分中形成滞留的液体物质,或该滞留的馏出成分固化,因而不能保持真空状态。另外,在采用泵使作为馏出物而分离出来的成分(例如PL和DPC)回流的情况中,由于所述馏出成分在回流管路中固化,有可能使回流管路堵塞。
因此,本发明的一个目的是提供处理副产物苯酚的方法,其中将PC制造步骤中产生的副产物PL的水含量限定为一个特定范围的值,据此保持送入副产物PL的BPA制造步骤和DPC制造步骤的制造效率,从而保持PC制造的总体效率。
另外一个目的是,根据芳香族聚碳酸酯聚合步骤中产生的副产物苯酚中所包含的杂质的不同,将副产物苯酚送至碳酸二苯酯制造步骤或双酚A制造步骤,从而使副产物苯酚的纯化处理更为省力。
还有一个目的涉及三个制造步骤的合并中的问题,该目的是,通过采用制造碳酸二苯酯和双酚A的现有步骤,使得以在芳香族聚碳酸酯的聚合步骤中所产生的苯酚作为主要成分的馏出成分的纯化处理更为省力。
另外一个目的涉及各制造步骤间的连接,该目的提供的各制造步骤间的连接方法能够提供足够品质的PC的制造方法。
还有一个目的涉及废液处理的方法,该目的是,通过将得自DPC制造步骤的蒸馏残留物和得自PC制造步骤的蒸馏残留物返回到PC制造的各步骤中的特定位置,从而提高总体效率并降低环境负荷。
还有一个目的涉及蒸馏步骤,该目的是,在将PL或DPC作为馏出物分离出来的装置中,防止在管路中形成液体物质潴留或发生固化。
作为处理副产物苯酚的方法,本发明提供制造芳香族聚碳酸酯(PC)的方法,该方法包括:碳酸二苯酯(DPC)制造步骤,其中将苯酚(PL)和至少一种羰基化合物用作原料以制造碳酸二苯酯(DPC);和/或双酚A制造步骤,其中将苯酚(PL)和丙酮用作原料以制造双酚A(BPA);以及芳香族聚碳酸酯(PC)制造步骤,其中将碳酸二苯酯(DPC)和双酚A(BPA)用作原料,通过PC聚合步骤制造芳香族聚碳酸酯(PC),并且回收副产物苯酚,其特征在于,调节所述芳香族聚碳酸酯(PC)制造步骤中回收的副产物苯酚中的含水量为等于或小于0.2重量%,并将所述苯酚用作碳酸二苯酯(DPC)制造步骤和/或双酚A(BPA)制造步骤的部分原料。
在上述碳酸二苯酯(DPC)制造步骤中,用作原料的苯酚可以是含有以重量计为20ppm~1000ppm的甲酚和/或二甲苯酚的苯酚(PL),而且上述芳香族聚碳酸酯(PC)制造步骤中的聚合步骤中产生的苯酚(PL)可以用作双酚A(BPA)制造步骤中用作原料的苯酚的至少一部分。
另外,所述方法的特征在于,将50重量%~95重量%的上述芳香族碳酸酯制造步骤中作为副产物产生的苯酚用作上述碳酸二苯酯制造步骤中使用的苯酚的至少一部分,而且将50重量%~5重量%的上述芳香族碳酸酯制造步骤中作为副产物产生的苯酚用作上述双酚A制造步骤中的原料的至少一部分。
对于各步骤间的连接,其方法的特征在于,在上述PL蒸馏步骤之前和/或之后进行PC贮存步骤,其中贮存进行上述PL蒸馏步骤前的PC蒸发成分的液化物和/或在上述PL蒸馏步骤中所回收的副产物苯酚;在上述DPC蒸馏步骤之后进行DPC贮存步骤,其中贮存在该DPC蒸馏步骤中所获得的碳酸二苯酯;和/或在上述BPA结晶/分离步骤和上述PC聚合步骤之间进行贮存双酚A和苯酚的混合物的BPA贮存步骤。该方法的特征在于,根据需要,在相应的贮存步骤中所使用的贮存罐具有以下所示的特定容量。
10≤(Vc/Fc)≤100 (1)
(在表达式(1)中,Vc表示PC贮存罐的容量(m3),Fc表示PC蒸发成分的液化物或副产物苯酚的加料速度(m3/hr)(米3/小时)。)
10≤(Vd/Fd)≤100 (2)
(在表达式(2)中,Vd表示DPC贮存罐的容量(m3),Fd表示碳酸二苯酯的加料速度(m3/hr)。)
10≤(Vb/Fb)≤1000 (3)
(在表达式(3)中,Vb表示BPA贮存罐的容量(m3),Fb表示供应到PC聚合步骤中的双酚A的加料速度(m3/hr)。)
对于废液处理方法,该方法的特征在于,PL蒸馏残留物被送到DPC蒸馏步骤和/或DPC回收/蒸馏步骤,PL蒸馏残留物和/或DPC蒸馏残留物和/或DPC回收/蒸馏残留物被送到上述BPA母液处理步骤,或者PL蒸馏残留物被送到上述DPC蒸馏步骤和/或DPC回收/蒸馏步骤,随后,DPC蒸馏残留物和/或DPC回收/蒸馏残留物被送到上述BPA母液处理步骤。
另外,对于蒸馏步骤,其方法的特征在于,为DPC蒸馏步骤或PL蒸馏步骤中的蒸馏塔提供用于冷凝馏出物的冷凝器、用于降低系统压力的真空设备以及连接所述冷凝器和所述真空设备的真空管,并且所述真空管由所述冷凝器侧到所述真空设备侧向下倾斜,以及由所述冷凝器侧到真空设备侧向上升起部分的总高度等于或小于1m。
附图说明
图1是显示本发明的DPC制造步骤的例子的流程图。
图2是显示本发明的BPA制造步骤的例子的流程图。
图3是显示本发明的BPA制造步骤中的水分离步骤(步骤(b-2))的例子的流程图。
图4是显示本发明的BPA制造步骤中的母液处理步骤(步骤(g))的例子的流程图。
图5是显示本发明的PC制造步骤的例子的流程图。
图6是显示本发明的PC制造步骤的另一个例子的流程图。
图7是显示根据本发明的DPC制造步骤、BPA制造步骤和PC制造步骤包括DPC贮存步骤、BPA贮存步骤和/或PC贮存步骤的情况的例子的流程图。
图8是显示在本发明的DPC制造步骤、BPA制造步骤和PC制造步骤中,PL蒸馏残留物(X2)、DPC蒸馏残留物(X1)和/或DPC回收/蒸馏残留物(X1′)被送到特定步骤的实施方案的例子的流程图。
图9是显示本发明的回流装置的图。
附图中的数字标记和符号的含义如下:1DPC反应器,2脱盐酸塔,3混合槽,4碱中和槽,5水洗槽,6第一DPC蒸馏塔,7第二DPC蒸馏塔,8DPC回收/蒸馏塔,11BPA用PL回收罐,12PL分离塔,13苯酚蒸发器,14残留物反应器,15再生反应器,21混合槽,22第一聚合槽,23第二聚合槽,24第三聚合槽,25第四聚合器,26热交换器,27热交换器,28冷凝器,29PC用PL回收罐,29a第一PC用PL回收罐,29b第二PC用PL回收罐,30第一PL蒸馏塔,31第二PL蒸馏塔,32挤出机,33a和33b回流装置,41蒸馏塔,42冷凝器,43真空设备,44真空管路,45冷凝液罐,46送液泵,47回流管路,48烟雾收集器,49排液口,50供给口,51阀,52阀,53排液口,54排液口,55供给口,56阀,57取出口,A丙酮,BPA双酚A,C1碱类催化剂,C2碱催化剂,CDC光气,D1氯化氢气体,D2经中和的废水,D3废水,D4BPA低沸馏出物,D5排放气,D6PC低沸馏出物,D7废液,AW水/丙酮混合物,DPC碳酸二苯酯,E1碱性水溶液,F混合气,I酸,J添加剂,pPC蒸发成分,p1第一PC蒸发成分,p2第二PC蒸发成分,PL苯酚,s-PL副产物苯酚,W水,X1DPC蒸馏残留物,X1′回收/蒸馏残留物,X2PL蒸馏残留物,记号a含DPC的液体反应混合物,b经脱盐酸的液体,d含DPC的回收液,e经中和的液体,f经水洗的液体,g第一蒸馏残留物,kPL回收液,pPC蒸发成分,以及q第一阶段残留物。
具体实施方式
以下将对本发明实施方案进行详述。
根据本发明的制造芳香族聚碳酸酯(PC)的方法是将碳酸二苯酯(DPC)和双酚A(BPA)进行聚合以制造所述聚合物的方法。
[DPC制造步骤]
DPC由PL和至少一种羰基化合物作为原料而制造。对所述羰基化合物没有限制,只要其能够形成DPC的羰基基团即可。所述羰基化合物的例子包括光气(下文简称为“CDC”)、一氧化碳、碳酸二烷基酯等。以下是有关CDC用作羰基化合物并在反应后通过DPC洗涤步骤和DPC蒸馏步骤来制造DPC的步骤的解释。
上述DPC制造步骤由图1所示的过程组成。即,DPC反应步骤是将PL和CDC用作原料并与碱类催化剂(C1)(例如吡啶)一起导入DPC反应器1中而进行的。尽管对该步骤中的反应条件没有特别限制,但是该反应优选在50℃~180℃和常压的条件下进行,在该条件下PL处于熔融状态。从CDC完全消耗的角度来看,PL和CDC的混合比例(摩尔比)优选对应每摩尔PL,CDC的量为0.40摩尔~0.49摩尔。
将DPC反应步骤制造的含DPC的液体反应混合物a送到脱盐酸塔2中进行脱盐酸步骤。将DPC反应器1和脱盐酸塔2中产生的盐酸气体(D1)回收并送到盐酸处理步骤中(未示出)。
随后,使所得经脱盐酸处理的液体b经过DPC洗涤步骤。该DPC洗涤步骤由下述的中和步骤和水洗步骤组成。即,进行中和步骤,其中经脱盐酸处理的液体b被送到混合槽3中,然后送到碱中和槽4中,通过碱性水溶液(E1)将上述脱盐酸塔中残留的未被除去的盐酸中和。此处放出的经中和的废水(D2)被送到废水处理步骤(未示出)中,以回收其中所包含的有用的有机成分,然后使其经过活性污泥处理。
然后进行DPC水洗步骤,其中所得的经中和处理的液体e被送到水洗槽5中,并用水(W)洗涤。在该DPC水洗步骤放出的废水(D3)可以作为作碱稀释液,在前述中和步骤使用的碱性水溶液(E1)的调节中进行再利用。
将DPC水洗步骤中获得的水洗液f送到进行DPC蒸馏步骤的蒸馏塔中。尽管图1使用了3个蒸馏塔,但是该步骤并不限于这种模式。在使用3个蒸馏塔的情况中,第一DPC蒸馏塔6用于回收包含水、PL和碱类催化剂的混合气(F)。可以将该混合气(F)的各成分分离,然后在反应系统中进行再利用。
在第二DPC蒸馏塔7中对第一DPC蒸馏塔6放出的第一蒸馏残留物g进行再蒸馏,以馏出物的形式回收产物即经纯化的DPC。
对第一DPC蒸馏塔6的蒸馏条件没有特别的限定,只要水、碱类催化剂和PL能够被蒸出而DPC能够留下即可。1.3kPa~13kPa的压力是优选的。所使用的温度为在该压力下的沸点。另一方面,对上述第二DPC蒸馏塔7的蒸馏条件没有特别的限定,只要DPC能够被蒸出而沸点比DPC高的杂质能够留下即可。1.3kPa~6.5kPa的压力和150℃~220℃的温度是优选的。
附带提及的是,从第二DPC蒸馏塔7放出的DPC蒸馏残留物X1含有杂质,该杂质主要含有与苯酚中的杂质甲基苯酚反应形成的甲基取代的DPC衍生物,和与残留在CDC中的溴反应形成的DPC的溴取代物。但是,该DPC蒸馏残留物X1进一步含有DPC本身。因此,可以再蒸馏该DPC蒸馏残留物X1,以回收碳酸二苯酯(DPC)。在这种情况中,采用如图1所示的DPC回收/蒸馏塔8对DPC蒸馏残留物X1进行回收/蒸馏步骤。因此,含DPC的回收液d可以通过蒸馏进行回收。这样,从蒸馏塔底部回收了DPC回收/蒸馏残留物(X1′),所述DPC回收/蒸馏残留物(X1′)中的甲基取代和溴取代的DPC衍生物已被浓缩。
对上述DPC回收/蒸馏塔8的蒸馏条件没有特别的限定,只要DPC能够被蒸出而沸点比DPC高的杂质能够留下即可。1.3kPa~6.5kPa的压力和150℃~220℃的温度是优选的。
由于来自上述DPC回收/蒸馏塔的馏出物含DPC的回收液d是含有大量DPC的成分,因此通过将其送到混合槽3中,可以将该DPC循环到洗涤/蒸馏步骤中,并进一步提高碳酸二苯酯(DPC)回收的效率。
[BPA制造步骤]
BPA制造步骤由如图2所示的方法组成。即,将PL和丙酮(A)用作原料,通过BPA反应步骤(步骤(a))、BPA低沸物质去除步骤(步骤(b))、BPA结晶/分离步骤(步骤(c))、加热/熔融步骤(步骤(d))、PL去除步骤(步骤(e))和造粒步骤(步骤(f))来制造BPA。
下一步,对上述各个步骤分别进行解释。
步骤(a)是使PL和丙酮(A)在酸催化剂的存在下经过缩合反应以获得BPA的步骤。使此处用作原料的PL和丙酮(A)在PL量大于化学理论量的条件下反应。PL和丙酮(A)的摩尔比以PL/丙酮(A)比计为3~30,优选为5~20。反应通常在温度为30℃~100℃,优选为50℃~90℃并且压力通常为常压到5kg/cm2·G下进行。
作为酸催化剂,可以使用例如盐酸等无机酸、有机酸或离子交换树脂等。在使用离子交换树脂作为酸催化剂的情况中,交联度为1%~8%,优选2%~6%的凝胶型磺酸形式的阳离子交换树脂是适宜的。然而,对离子交换树脂没有特别的限定。盐酸也可以用作酸催化剂。
尽管可以使用磺酸形式的阳离子交换树脂本身,但是可以使用根据需要进行改性的磺酸形式的阳离子交换树脂。适合用于改性的化合物的例子包括具有巯基基团的化合物。
作为所述具有巯基基团的化合物,可以使用已知适合于这一应用的任何化合物,例如氨基烷硫醇(如2-氨基乙烷硫醇)、ω-吡啶基烷硫醇(如2-(4-吡啶基)乙烷硫醇)和通过水解等容易具有巯基的噻唑烷化合物等(如2,2-二甲基噻唑烷)。
通过上述步骤(a)获得的反应混合物除了包含BPA之外,通常还包含未反应的PL、未反应的丙酮(A)、催化剂和副产物例如由反应产生的水(W)以及着色物质等。
上述步骤(b)是将BPA低沸成分和催化剂(例如盐酸)从上述步骤(a)获得的液体反应混合物中去除的步骤。此处,BPA低沸成分包括反应产生的水W、未反应的丙酮(A)和沸点与这些物质接近的物质。在该步骤中,通过例如减压蒸馏等将这些低沸成分从上述反应混合物中去除,并通过例如过滤等去除固体成分(例如催化剂)。在采用具有固定床催化剂的反应器的情况中,不一定需要去除催化剂。在减压蒸馏中,优选使用的压力和温度分别为50mmHg~300mmHg和70℃~130℃。其中会出现未反应的PL经过共沸而一部分PL被从系统中去除的情况。
上述步骤(b)中蒸发掉的BPA低沸馏出物(D4)包含水和少量丙酮(A)和苯酚(PL)。如图3所示,所述BPA低沸馏出物(D4)被送到PL分离塔12中,在这里,必要时采用萃取剂,进行从塔底回收PL的水分离步骤(步骤(b-2))。在该水分离步骤中获得的PL回收液k回收到BPA用PL回收罐11中。另行处理从上述PL分离塔12顶部回收的水/丙酮混合物AW。
上述步骤(c)是将上述步骤(b)中获得的液体混合物冷却以沉淀BPA和PL的混合物并对该混合物进行分离的步骤。在所述步骤(c)前,在上述步骤(b)中获得的液体混合物中,BPA浓度可以通过蒸出或加入PL而调节为10重量%~50重量%,优选为20重量%~40重量%。这样可以提高该加成物的收率,并可有效地调节浆状混合物的表观粘度,从而改善操作性,在这点上是优选的。上述BPA和PL的混合物的例子包括BPA和PL的加成物的晶体和BPA晶体和PL晶体的简单混合物。
上述步骤(c)中的冷却通常进行到45℃~60℃的温度,据此分离出BPA/PL加成物的晶体或各自化合物的晶体,从而使该系统变成浆状。采用置于外部的热交换器或利用加入晶析器的水的蒸发潜热而去除热来进行所述冷却。随后,对该浆状液体进行过滤或离心分离等,将其分离为晶体和含有副产物的母液。将该晶体用于下一步骤。通过将在后文描述的BPA母液处理步骤(g)将部分或全部分离的母液循环到步骤(a)中,并将其用作作为原料使用的PL的一部分或全部,从而实现收率的进一步提高。
上述步骤(d)是加热和熔融由上述步骤(c)获得的晶体的步骤。该加成物晶体通常具有BPA含量为45重量%~70重量%且PL含量为55%~30%的组成。通过加热到100℃~160℃而熔融这些晶体,然后用于下一步骤。
上述步骤(e)是将PL从上述步骤(d)获得的熔融物中去除并据此获得熔融的BPA的步骤。使用减压蒸馏等方法从步骤(d)获得的熔融物中去除PL从而解离该加成物。由此可以回收高纯度的BPA。优选在10mmHg~100mmHg的压力和150℃~220℃且比系统中存在的双酚A(BPA)/苯酚(PL)的混合物的熔点至少高10℃的温度进行减压蒸馏。除了减压蒸馏外,还提出了采用汽提去除残留的PL的方法。
上述步骤(f)是将上述步骤(e)中获得的熔融BPA冷却/固化并造粒以获得颗粒状的产物的步骤。采用造粒机(例如喷雾干燥器),使熔融的BPA形成液滴并冷却/固化而获得产物。通过喷雾、滴落、撒布等制备所述的液滴,通常采用氮气、空气等进行冷却。
在该BPA制造步骤中,尤其是在上述步骤(a)中,与BPA同时合成了包括2,4-双酚A在内的副产物(下称“BPA副产物”)。这些BPA副产物主要存在于上述步骤(c)中获得的母液中,并在BPA制造步骤进行循环。因此,上述BPA副产物易在该循环系统中积累。当BPA副产物积累到或高于一定的程度时存在以下倾向:上述步骤(c)中的分离变得不足,该副产物部分伴随在BPA一侧,导致BPA产物品质的下降。因此,对部分或全部的上述步骤(c)获得的母液进行BPA母液处理步骤(步骤(g)),据此从该母液中分离/去除上述BPA副产物。将由此降低了BPA副产物的所述母液用作BPA的制造原料,由此可以保持BPA的品质。
上述步骤(g)是通过蒸馏回收PL的方法,或者是以下方法:在碱性物质存在下加热母液,以分解存在于该母液中的BPA副产物,并据此获得PL和PL衍生物,随后采用酸催化剂或碱催化剂使这些化合物反应以制造BPA,然后回收该BPA。
具体地,如图4所示,首先将部分或全部的母液和碱性物质(例如氢氧化钠或氢氧化钾)同时导入PL蒸发器13中。随后,加热该内容物到不低于PL沸点的温度,以蒸发PL,该PL由PL蒸发器13的上部排出。所得包含BPA和BPA副产物作为主要成分的蒸发残留物由PL蒸发器13的下部排出,并送到残留物发生器14。加热该残留物到180℃~300℃,据此使BPA和BPA副产物发生分解反应,以获得包括BPA的反应中间体异丙烯基酚在内的分解产物。这些分解产物由塔顶蒸馏掉。另一方面,在这一残留物反应器14中产生的塔底液作为含有大量有机物质的废液被送到诸如焚烧处理等废液处理步骤中(未示出)。
作为BPA副产物的分解产物而获得的PL和PL衍生物由残留物反应器14的顶部蒸出,并被送到再生反应器15中。在这一操作中,当PL和PL衍生物通过残留物反应器14的上部取出时,它们与从上述PL蒸发器13的上部排出的PL混合在一起。结果降低了PL衍生物的浓度,并可以防止不需要的副反应的发生。
接着,在再生反应器15中,采用酸催化剂使PL和PL衍生物(它们是BPA副产物的分解产物)再次反应,据此获得BPA等。将该反应产物和未反应的PL一起与用作上述原料的PL混合,并送到步骤(a)。上述BPA直接通过步骤(c)回收,并且因为将PL被作为原料使用,所以可以提高BPA的制造效率。
[PC制造步骤]
PC制造步骤由如图5所示的方法组成。即,将通过上述方法制造的DPC和BPA用作原料,并与碱催化剂(C2)(例如碱性水溶液等)一起导入混合槽21中进行混合。将所得混合物送到聚合槽以进行PC聚合步骤。对聚合槽没有特别的限定,只要能在蒸出作为聚合副产物产生的苯酚的同时进行缩聚反应即可。聚合槽可以是选自立式槽、卧式槽和塔式槽的任意类型的槽。
对聚合槽的数目没有特别限定。但是,由于聚合反应是同时进行脱苯酚的缩聚反应,因此优选使用两个或两个以上的聚合槽,以便可以根据聚合度改变聚合条件。图5显示了一组聚合槽,其为3个立式槽(第一聚合槽22、第二聚合槽23和第三聚合槽24)和1个卧式槽(第四聚合器25),并且这些聚合槽已被串联起来。在这种情况中的聚合条件例如包括:第一聚合槽22的条件为200℃~250℃和50Torr(托)~200Torr,第二聚合槽23的条件为230℃~280℃和10Torr~50Torr,第三聚合槽24的条件为250℃~300℃和0.2Torr~5Torr,第四聚合器25的条件为260℃~320℃和0.05Torr~2Torr。当采用所述聚合条件时,随着聚合的进行,副产物苯酚(下文简称为“s-PL”)被蒸出,据此可以得到具有所需聚合度的PC。
采用热交换器26和27以及冷凝器28使上述PC聚合步骤中产生的包括s-PL作为主要成分的PC蒸发成分p液化,将其送到PC用PL回收罐29。将没有液化的排气(D5)抽向真空设备侧并送到处理步骤(未示出)。
将PC聚合步骤中制造的PC送到挤出机32。在该挤出机32中,将所含的易挥发物质作为排气(D5)去除,同时添加酸I和各种添加剂J,以进行催化剂的中和等。然后对聚合物进行加工(例如造粒)(未示出),以获得作为产物的PC。
如上所述,液化上述PC蒸发成分p并将其送到PC用PL回收罐中。虽然PC蒸发成分p包括s-PL作为主要成分,但是它们进一步包括用作原料的DPC和BPA、由一个或多个分子的DPC与一个或多个分子的BPA缩聚形成的低聚物、来自碱类催化剂的水等。因此,对该PC蒸发成分p进行PL蒸馏步骤以回收s-PL。所述PL蒸馏步骤的例子包括如图5所示的使用两段的蒸馏塔的方法。首先,在第一PL蒸馏塔30中,蒸出包括水在内的沸点比PL低的成分,排除并回收含有水作为主要成分且含有PL的PC低沸馏出物(D6)。接着,将第一PL蒸馏塔30中的第一段蒸馏残留物q送到第二PL蒸馏塔31,在第二PL蒸馏塔31中去掉高沸物质并通过蒸馏回收s-PL,并回收上述高沸物质PL蒸馏残留物(X2)。
[副产物苯酚(s-PL)的处理1;s-PL的水含量]
上述PL蒸馏步骤中通过蒸馏回收的s-PL中的水含量理想为等于或小于0.2重量%,优选等于或小于0.1重量%,更优选等于或小于0.05重量%,进一步优选等于或小于0.01重量%。如果其含量大于0.2重量%,如将在后面描述的,该s-PL在被送到上述DPC制造步骤或BPA制造步骤时,会引起DPC制造步骤和BPA制造步骤中催化剂活性的下降,并在DPC制造步骤中容易引起水解等。因此,使用所述s-PL容易导致DPC制造步骤和BPA制造步骤中制造效率的下降。另一方面,因为水含量越小越好,所以水含量的下限为0重量%。
当试图从第一PL蒸馏塔30的PC蒸发成分p中蒸出水时,在通常条件下进行蒸馏时,大量的PL与水相伴随,从而引起损失。这是因为水和PL具有共沸性。用于减少这种损失的技术包括:进行萃取蒸馏、采用减压条件消除共沸性和增加理论塔板的数量和回流比。在任何情况中,从经济的角度来看都不可能进行彻底分离。因此,可以使用以下方法:对于常规蒸馏条件下在第一PL蒸馏塔30中通过将水和部分PL一起蒸出而获得的PC低沸馏出物(D6),将该PC低沸馏出物(D6)送到上述DPC制造步骤中的DPC洗涤步骤和/或BPA制造步骤中的水分离步骤(步骤(b-2))。
上述第一蒸馏塔30的蒸馏条件优选包括:从大气压至数十托的低压的压力和不低于水在该压力下的沸点并且不高于苯酚在该压力下的沸点的塔顶温度。通过该第一蒸馏塔30的顶部如此排出的气体是水/PL的混合气体,优选将塔顶温度调节到具有目标组成的混合气体的沸点。如果上述塔顶温度低于水的沸点,第一阶段残留物q的水含量会上升,产生第二PL蒸馏塔31中获得的s-PL的水含量可能高出所述范围的可能性。另一方面,如果上述塔顶温度高于PL的沸点,则包含在PC低沸馏出物(D6)中的s-PL的量会增加,导致其回收需要大量的能量。因此这样的温度是不经济的。
由上述第一PL蒸馏塔30的顶部排出的气体中的PL含量具体为:PL浓度优选等于或大于50重量%,特别优选为等于或大于70重量%且等于或低于99.8重量%。
将由此所得s-PL用作DPC制造步骤或BPA制造步骤中的原料的一部分。
具体地,在上述DPC制造步骤中,s-PL用于上述DPC反应步骤。当被送到上述DPC反应步骤时,s-PL可以用作作为原料的PL的一部分或全部。在这种情况中,由于其水含量处于上述范围,所以包含在s-PL中的水对反应步骤产生很小的影响,从而可以保持DPC的制造效率。
下一步,在上述BPA制造步骤中,s-PL用于上述BPA反应步骤(步骤(a))。在上述BPA反应步骤中,s-PL可以用作作为原料的PL的一部分或全部。在这种情况中,由于其水含量处于上述范围,所以包含在s-PL中的水对合成反应步骤产生很小的影响,从而可以保持BPA的制造效率。
[PC低沸馏出物(D6)的处理]
如上所述,将上述第一PL蒸馏塔30中蒸出的PC低沸馏出物(D6)返回到上述DPC制造步骤中的DPC洗涤步骤或上述BPA制造步骤中的水分离步骤(步骤(b-2)),从而可以回收PC低沸馏出物(D6)中的PL。
具体地,如图1所示,当将PC低沸馏出物(D6)返回到上述DPC制造步骤中的DPC洗涤步骤(例如碱中和槽4)中时,包含在PC低沸馏出物(D6)中的PL被萃取到有机相(液体反应混合物)中,作为下一步骤第一DPC蒸馏塔6中的混合气体(F)而被回收,最终用作DPC的原料。
另一方面,如图2或图3所示,当将PC低沸馏出物(D6)返回到上述BPA制造步骤中的水分离步骤(步骤(b-2)),更具体地,例如返回到PL分离塔12中时,包含在PC低沸馏出物(D6)中的PL从塔底以PL回收液k的形式被回收,最后用作BPA的原料。
[副产物苯酚(s-PL)的处理2;PC聚合步骤中的PC蒸发成分的处理]
如图5所示,采用热交换器26和27以及冷凝器28液化在上述聚合步骤中产生的含有副产物苯酚的PC蒸发成分p,并将其送到PC用PL回收罐29。将仍未液化的排气(D5)送到处理步骤(未示出)。
顺便提及的是,分别从上述第一聚合槽22至第三聚合槽25获得的蒸发成分混合物除了副产物苯酚之外在杂质上是相互不同的。具体地,初期的聚合步骤排出的蒸发成分中除了副产物苯酚之外包含的杂质有诸如沸点比PL低的杂质、少量的羰基化合物、碳酸二苯酯等杂质。这些杂质为用于上述DPC制造步骤的原料和在该步骤中获得的反应产物,其中并不包含诸如BPA等高沸点物质。因此,包含这些杂质的蒸发成分不需要纯化,或纯化到低纯度后,即可以用作DPC制造步骤使用的PL的一部分。
另一方面,由上述PC聚合步骤后期的聚合步骤排出的蒸发成分中除了副产物苯酚之外包含的杂质有沸点比PL高的杂质,例如DPC、BPA和由DPC和BPA形成的低聚物等。其中几乎不包含沸点比PL低的杂质。这些杂质在BPA制造步骤中水解并成为该制造步骤的原料和反应产物。几乎不包含导致BPA制造步骤中的催化剂活性下降的醇类等。包含所述杂质的蒸发成分不需要纯化,或纯化到低纯度后,即可以用作BPA制造步骤使用的PL的一部分。
因此,如图6所示,在PC聚合步骤排出的蒸发成分可以按两个部分进行回收。也就是说,可以将初期聚合步骤中排放的蒸发成分,即从第一聚合槽22或从第一聚合槽22和第二聚合槽23中回收的含有副产物苯酚的第一PC蒸发成分p1,送到第一PC用PL回收罐29a中。另外,可以将后期聚合步骤中排放的蒸发成分,即从第二聚合槽23以后的聚合槽或从第三聚合槽24以后的聚合槽中回收的包含副产物苯酚的第二PC蒸发成分p2,送到第二PC用PL回收罐29b中。
如此回收的第一PC蒸发成分p1不需要进行如图5所示的PL蒸馏步骤,即可以用作在DPC制造步骤中用作原料的PL的一部分。另一方面,第二PC蒸发成分p2不需要进行如图5所示的PL蒸馏步骤,即可以用作在BPA制造步骤中用作原料的PL的一部分。
优选的是,在用于获得被用于上述DPC制造步骤中的含有副产物苯酚的第一PC蒸发成分p1的一个或多个聚合槽上,即第一聚合槽22或第一聚合槽22和第二聚合槽23上,提供用于液化和回流部分蒸发成分的回流装置33a和33b。通过设置该回流装置33a和33b,在取自第一聚合槽22或第一聚合槽22和第二聚合槽23中的馏出成分中,沸点比PL高的成分可以返回到相应的聚合槽中。结果可以进一步降低第一PC蒸发成分p1中所得的沸点比PL高的成分的比例。
顺便提及的是,从上述第二聚合槽23回收的蒸发成分如上所述被送到第一PC用PL回收罐29a或第二PC用PL回收罐29b。对于该回收罐的选择,可以只给这两个回收罐之一安装管路。作为替代,如图6所示,可以安装分别与所述两个回收罐连接的管路并在相应的管路上安装阀34a和34b,由此可适当地切换管路。其理由如下。除了副产物苯酚之外,包含在上述第二聚合槽23中回收的蒸发成分中的杂质的量相对较小。因此可以将这些蒸发成分用作第一PC蒸发成分p1或用作第二PC蒸发成分p2。
当将从上述第二聚合槽23中获得的作为馏出物的蒸发成分输送到第一PC用PL回收罐29a或第二PC用PL回收罐29b时,根据来自其它聚合槽的蒸发成分的量,尤其是包含在这些蒸发成分中的副产物苯酚的量和包含在这些蒸发成分中的杂质的量,来调节要输送的所述蒸发成分的量。
相对于在上述PC聚合步骤中获得的蒸发成分中含有的全部副产物苯酚的量,即包含在第一PC蒸发成分p1和第二PC蒸发成分p2中的副产物苯酚的总量,在上述PC聚合步骤中获得的蒸发成分中所包含的副产物苯酚的量中,将被送到上述DPC制造步骤而用作原料PL的一部分的量,即包含在第一PC蒸发成分p1中的副产物苯酚的量,理想地为50重量%~95重量%,优选为50重量%~70重量%。
另一方面,相对于在上述PC聚合步骤中获得的蒸发成分中含有的全部副产物苯酚的量,包含在上述第二PC蒸发成分p2中的副产物苯酚的量理想地为50重量%~5重量%,优选为50重量%~30重量%。
如果包含在上述第一PC蒸发成分p1中的副产物苯酚的量低于50重量%,则沸点比DPC低的杂质尤其是醇等会混入第二PC蒸发成分p2中。未经任何处理而将所述第二PC蒸发成分p2作为原料用于BPA制造,易导致反应活性的下降。因此这样的副产物苯酚的量是不理想的。另一方面,如果其量高于95重量%,则可能使沸点比DPC高的BPA和低聚物混入第一PC蒸发成分p1,从而导致DPC制造中管路堵塞。
在上述DPC制造步骤中使用的蒸发成分即上述第一PC蒸发成分p1中所含的沸点比DPC高的高沸化合物(例如BPA和由DPC和BPA获得的低聚物)的含量优选为等于或小于1.0重量%,更优选为等于或小于0.1重量%。如果其含量高于1.0重量%,则在DPC制造中有可能发生管路堵塞。
另外,在上述BPA制造步骤中使用的蒸发成分即上述第二PC蒸发成分p2中所含的沸点比DPC低的低沸化合物(例如羰基化合物和由羰基化合物产生的作为副产物的醇等)的含量以重量计优选为等于或小于100ppm,更优选为等于或小于50ppm。顺便提及的是,在上述BPA制造步骤中用作原料的PL含有包含在上述第一PC蒸发成分p1和上述第二PC蒸发成分p2中的再生苯酚,并进一步包含用于补充缺量的商购苯酚和通过BPA制造步骤循环的PL。因此,在上述用作原料的PL中,上述低沸化合物的含量低于副产物苯酚中的上述低沸化合物的含量,并且以重量计,上述低沸化合物的含量通常为等于或低于20ppm,优选等于或低于5ppm。如果其含量以重量计高于20ppm,则存在低沸化合物降低BPA制造中的催化剂活性而导致产率下降的可能性。
在上述羰基化合物是碳酸二烷基酯和/或碳酸烷基·芳基酯的情况中,上述由羰基化合物产生的作为副产物的醇是由碳酸二烷基酯和/或碳酸烷基·芳基酯获得的烷基醇。
通过以两部分如此回收PC蒸发成分p,并根据杂质的种类来输送所述两部分到DPC制造步骤和BPA制造步骤,可以省略PC制造步骤中的PL蒸馏步骤,并有助于提高制造效率。
[副产物苯酚(s-PL)的处理3;根据杂质来区分使用PC蒸发成分p和商购PL的方法]
顺便提及的是,在DPC制造步骤和BPA制造步骤与PC制造步骤具有相同规模的情况中,在如图5所示的PC制造步骤中产生的s-PL的量理论上约为DPC制造步骤和BPA制造步骤中用作原料的PL的总量的一半,而且在DPC制造步骤中用作原料的PL的量理论上与BPA制造步骤中用作原料的PL的量相同。缺量通过商购PL补充(下文称为“商购PL”)。因此,存在如何使用s-PL和商购PL的问题的情况。
通常,商购PL包含一定量的诸如甲酚和/或二甲苯酚和羟基丙酮等杂质,而在未经蒸馏回收s-PL的PC蒸发成分p中,诸如甲酚和/或二甲苯酚和羟基丙酮等杂质的含量下降了。因此,可以基于诸如甲酚和/或二甲苯酚和羟基丙酮等杂质的含量的差异来确定如何使用s-PL。
具体地,优选在DPC制造步骤中用作原料的PL应该是含有以重量计的20ppm~1000ppm的甲酚和/或二甲苯酚的苯酚(下文称为“含甲酚的PL”),而在BPA制造步骤中用作原料的PL应该是含有以重量计低于20ppm的甲酚和/或二甲苯酚的苯酚(下文称为“无甲酚的PL”)。
含甲酚的PL的例子包括商购PL。该商购PL除了含有上述甲酚和二甲苯酚之外,还含有以重量计为数十ppm的诸如羟基丙酮等引起着色的杂质。
如上所述,该含甲酚等的PL可以直接用在上述DPC反应步骤中。在该含甲酚等的PL中的各杂质(例如甲酚、二甲苯酚和引起着色的杂质(如羟基丙酮))的量均处于DPC反应步骤允许的范围。通过后述的第一DPC蒸馏塔6中所进行的处理,所述杂质作为混合气F的一部分而蒸出或作为蒸馏残余物而去除。因此,即便将采用含甲酚等的PL制造的DPC用于上述PC制造步骤,也不影响所得PC的品质。
无甲酚的PL的例子包括未经蒸馏回收s-PL的PC蒸发成分p。该PC蒸发成分p中的催化剂毒性杂质(例如羟基丙酮)的含量优选低于10ppm,更优选低于5ppm,特别优选低于1ppm。其量不低于10ppm会导致催化剂寿命的显著缩短。
除了上述诸如甲酚、二甲苯酚以及催化剂毒性杂质或引起着色的杂质例如羟基丙酮等杂质之外,包含在上述PC蒸发成分p中的杂质的例子还包括DPC、BPA以及由一个或多个分子的DPC与一个或多个分子的BPA反应形成的低聚物。
上述PC蒸发成分p中的甲酚和/或二甲苯酚的含量以重量计优选等于或小于20ppm,更优选以重量计等于或小于10ppm。如果其量以重量计高于20ppm,则存在产生烷基取代的BPA衍生物而导致BPA纯度下降的可能性。
上述PC蒸发成分p含有水。水在BPA制造步骤中的存在导致催化剂活性的下降,并因此导致BPA生产率的下降。因此需要进行去除水的步骤。为达到这一目的,优选对上述PC蒸发成分p进行去除水的步骤,然后在BPA制造步骤中的步骤(a)中使用成分p。
作为去除水的步骤,可以采用上述水分离步骤(步骤(b-2))本身。即,在图3中,将PC蒸发成分p作为原料送到PL分离塔12中,以进行水去除的步骤。另行处理该操作中蒸出的水/丙酮混合物AW。另一方面,将上述PL分离塔12中的蒸馏残留物送到高沸物质去除塔,不过所述高沸物质去除塔未在图2和3中示出。然后进行用于分离沸点比PL高的成分的高沸物质去除步骤,据此将高沸成分作为得自蒸馏的塔底液而分离/或去除,而PL则作为馏出物而被回收。
未经任何处理而将如此回收的PL作为原料,进行上述BPA制造步骤中的BPA反应步骤(步骤(a))。作为替代,回收的PL可以暂时贮存在上述BPA用PL回收罐11中,然后如图2所示进行步骤(c),并根据需要,通过母液处理步骤(步骤(g))进行上述BPA反应步骤(步骤(a))。为何要对回收的PL进行上述BPA结晶/分离步骤(步骤(c))的理由之一是,使用干净的PL作为合成的BPA的清洗液是理想的。另一个理由是,即便对回收的PL进行了上述BPA结晶/分离步骤(步骤(c)),进入该步骤的杂质是在上述BPA反应步骤中产生的BPA的2,4′-同分异构体等(下文称为“BPA副产物”),此时也不会影响上述合成反应步骤。另一方面,将上述高沸物质去除步骤排出的高沸成分送到上述母液处理步骤(g),在该步骤(g)中回收有用的成分。
于是,通过将PC蒸发成分p送到BPA制造步骤并在DPC制造步骤中使用商购PL,可以减小所包含的杂质的不利影响,并省略PC制造步骤中的PL蒸馏步骤。因此可以有助于提高制造效率。
[制造步骤间的连接;贮存步骤的设置]
(1.PC制造步骤)
在PC制造步骤中,如图7所示,可以在上述PL蒸馏步骤之前和/或之后设置PC贮存步骤(PC第一贮存步骤或PC第二贮存步骤),所述PC贮存步骤用于贮存进行上述PL蒸馏步骤前的PC蒸发成分p的液化物,和/或用于贮存上述PL蒸馏步骤中回收的s-PL。该PC贮存步骤的所述设置具有以下作用。即便在临时停止或间歇性地进行PC聚合步骤时,在所述贮存步骤中贮存的上述PC蒸发成分p或s-PL也可以作为原料PL连续供应到到后续步骤,即PL蒸馏步骤或DPC反应步骤或BPA反应步骤中,由此可以连续地运行所述的后续步骤。
在PC贮存步骤使用的PC贮存罐的容量可以在考虑上述PC聚合步骤的运行时间和停止时间的情况下进行确定。具体地,所述PC贮存罐优选具有满足以下表达式(1)表示的要求的容量。
10≤(Vc/Fc)≤100 (1)
在表达式(1)中,Vc表示PC贮存罐的容量(m3),Fc表示液化的PC蒸发成分或副产物苯酚的加料速度(m3/hr)。
当Vc/Fc小于10时,存在难以连续地将上述PC蒸发成分p或s-PL加料到下一步骤的情况。而且,难以调节随着PC制造阶段变化而引起的PC蒸发成分p组成的变化。另一方面,Vc/Fc可以大于100。但是,从制造效率的观点出发,由于贮存如此大的量的必要性很小,过大罐容量所造成的浪费大于制造效率的提高,因此是不需要的,而且从热稳定性的观点来看,长期保存也是不利的。
顺便提及的是,所述PC贮存罐可以只在PC第一贮存步骤和PC第二贮存步骤之一中安装,或者可以各自安装在所述两个步骤中。在一个PC贮存步骤中,可以安装一个上述类型的PC贮存罐,或者串联或并联安装两个或两个以上的PC贮存罐。在安装两个或两个以上所述罐的情况中,上述表达式(1)中的Vc表示存在的这些罐的总容量。
[2.DPC制造步骤]
在DPC制造步骤中,用于贮存DPC蒸馏步骤中获得的DPC的DPC贮存步骤如图7所示可以设置在该DPC蒸馏步骤之后。该DPC贮存步骤的设置具有以下作用。即便在临时停止或间歇性地进行DPC制造步骤时,该DPC贮存步骤中贮存的DPC也可以作为原料DPC连续地加料到后续步骤,即PC制造步骤,由此可以连续地制造PC。
在上述DPC贮存步骤中使用的DPC贮存罐的容量可以在考虑上述DPC制造步骤的运行时间和停止时间的情况下进行确定。具体地,所述DPC贮存罐优选具有满足以下表达式(2)表示的要求的容量。
10≤(Vd/Fd)≤100 (2)
在表达式(2)中,Vd表示DPC贮存罐的容量(m3),Fd表示碳酸二苯酯的加料速度(m3/hr)。
当Vd/Fd小于10时,存在难以连续地将上述DPC加料到下一步骤的情况。另一方面,Vd/Fd可以大于100。但是,从制造效率的观点出发,由于贮存如此大的量的必要性很小,过大罐容量会所造成的浪费大于制造效率的提高,因此是不需要的,而且从热稳定性的观点来看,过大的罐容量也是不需要的。
顺便提及的是,可以安装一个上述类型的DPC贮存罐,或者串联或并联安装两个或两个以上的DPC贮存罐。在安装两个或两个以上所述罐的情况中,上述表达式(2)中的Vd表示存在的这些罐的总容量。
[3.BPA制造步骤]
在上述BPA制造步骤中,用于贮存双酚A(BPA)和苯酚(PL)的混合物的BPA贮存步骤可以如图7所示设置在PL去除步骤之后,或者置于上述BPA结晶/分离步骤(步骤(c))和PL去除步骤(步骤(e))之间,但是后一种情况没有在图中示出。
该BPA贮存步骤的设置具有以下作用。即便在临时停止上述BPA制造步骤中的任一步骤和间歇性地进行所停止步骤之前的步骤时,该BPA贮存步骤中贮存的上述混合物也可加料到PC制造步骤中,由此可以连续地制造PC。
特别地,上述BPA结晶/分离步骤(步骤(c))容易使固体析出在包括结晶槽和热交换器在内的结晶器的与液体接触的部分上。因此每隔几个月就需要停止该步骤并进行清洗。因此,从上述BPA反应步骤(步骤(a))到BPA结晶/分离步骤(步骤(c))之间的步骤倾向于间歇性地进行。因此,将上述BPA贮存步骤置于PL去除步骤(步骤(e))之后,或者置于上述BPA结晶/分离步骤(步骤(c))和PL去除步骤(步骤(e))之间(但是后一种情况未在图中示出),于是,即便在歇性地进行上述BPA反应步骤(步骤(a))到BPA结晶/分离步骤(步骤(c))之间的步骤时,也可以使PC制造步骤连续地进行。
贮存在上述BPA贮存步骤中的混合物的例子包括BPA与PL的加成物的结晶、含有BPA与PL的加成物结晶的浆料以及BPA与PL的液体混合物等。
上述BPA/PL混合物通常具有以下组成:BPA的含量为45重量%~70重量%,而PL含量为55重量%~30重量%。因此,当上述贮存过程中的温度为0~95℃时,所述加成物是结晶状态的。在所述混合物中苯酚的比例高的情况中,当贮存温度升到等于或大于40℃时,未以BPA加成物形式存在的PL变为熔融状态。在此种情况中,所述混合物为浆状或溶液。而且,当贮存温度超过95℃时,所述加成物溶化并变为熔融状态。
上述贮存温度优选为45℃~150℃。理想的是上述BPA/PL混合物处于浆状或溶液状态。为了防止BPA分解或着色的目的,优选将其保持在尽可能低的温度。在该条件下,可以抑制据认为是引起着色并由BPA分解得到的物质4-异丙烯基酚的产生。
另外重要的是,贮存罐内的氛围应该是诸如氮气等惰性气体氛围,以防止夹杂有空气。尽管通常可以使用奥氏体的不锈钢或铁素体的不锈钢作为贮存罐的材料,但是优选使用铁的溶出低的材料,铁的溶出会使色调降低。特别地,具有等于或大于16%的铬含量和大于或等于0.03%的碳含量的钢材是优选的。例如,与SUS316相比优选使用SUS304,与SUS316L或SUS304L相比使用SUS316或SUS304。当然,具有更高铬含量的SUS309S和SUS310S更为优选。
用于贮存上述BPA/PL混合物的罐的容量可以在考虑上述BPA制造步骤的运行时间和停止时间的情况下进行确定。具体地,所述罐优选满足以下表达式(3)表示的要求的容量。
10≤(Vb/Fb)≤1000 (3)
在表达式(3)中,Vb表示BPA贮存罐的容量(m3),Fb表示被供应到PC聚合步骤中的双酚A的加料速度(m3/hr)。
当Vb/Fb小于10时,存在难以连续地进行PC聚合步骤的情况。另一方面,Vb/Fb可以大于1000。但是,从制造效率的观点出发,由于贮存如此大的量的必要性很小,过大罐容量所造成的浪费大于制造效率的提高,因此是不需要的,而且从品质的角度来看,长期保存也是不需要的。
顺便提及的是,可以安装一个该类型的贮存罐,或者串联或并联安装两个或两个以上的贮存罐。在安装两个或两个以上所述罐的情况中,表达式(3)中的Vb表示存在的这些罐的总容量。
在上述BPA贮存步骤中,由于贮存上述形式的加成物,所以当pH转向酸性一侧或碱性一侧时,BPA容易发生分解反应。为了防止所述分解反应的发生,优选将BPA中和步骤(未示出)置于上述BPA结晶/分离步骤(步骤(c))和PC聚合步骤之间存在的BPA贮存罐中,或置于这些步骤之前的步骤中。可以在该BPA中和步骤中中和所述混合物中存在的酸成分或碱成分。由此抑制上述混合物中的BPA的分解。
[废液处理]
(PL蒸馏残留物(X2)的处理)
上述PL蒸馏残留物(X2)含有PL、DPC、BPA、由一个或多个分子的DPC与一个或多个分子的BPA缩聚形成的低聚物等。其中,所包含的PL、DPC和BPA的量很大。因此,为了有效地利用这些有用成分,如图8所示,将上述PL蒸馏残留物(X2)送到上述DPC制造步骤中的上述蒸馏步骤或回收/蒸馏步骤,或送到上述BPA制造步骤中的上述母液处理步骤(步骤(g))。
当上述DPC制造步骤中不具有上述回收/蒸馏步骤,而将上述PL蒸馏残留物(X2)送到上述DPC制造步骤中的上述蒸馏步骤时,具体地说,如图1所示,将上述PL蒸馏残留物(X2)送到第一DPC蒸馏塔6中。结果,上述PL蒸馏残留物(X2)在第一DPC蒸馏塔6和第二DPC蒸馏塔7中被蒸馏,并且回收PL和DPC。其中,PL作为混合气(F)的一种成分在第一DPC蒸馏塔6中被回收,而DPC在第二DPC蒸馏塔7中被回收。
当上述DPC制造步骤中具有上述回收/蒸馏步骤而将上述PL蒸馏残留物(X2)送到上述DPC制造步骤中的上述回收/蒸馏步骤时,具体地说,如图1所示,将上述PL蒸馏残留物(X2)送到DPC回收/蒸馏塔8中。结果,上述PL蒸馏残留物(X2)在DPC回收/蒸馏塔8中被蒸馏,并且回收PL和DPC,然后将其送到混合槽3中。其中,PL作为混合气(F)的一种成分在第一DPC蒸馏塔6中回收,而DPC在第二DPC蒸馏塔7回收。
另外,当将上述PL蒸馏残留物(X2)送到上述BPA制造步骤中的上述母液处理步骤(步骤(g))时,具体地说,如图4所示,将上述PL蒸馏残留物(X2)送到残留物反应器14中。结果,PL以其本身蒸出,其它成分则被分解,在再生反应器15中又获得BPA和其它化合物。将所得的这些化合物送到BPA制造步骤中的BPA反应器(未示出)中。因此,PL用作原料,而BPA和合成的BPA一起移动。
(蒸馏残留物(X1)或回收/蒸馏残留物(X1′)的处理)
在上述DPC制造步骤中,当该DPC制造步骤不具有回收/蒸馏步骤时获得的蒸馏残留物(X1)或当该DPC制造步骤具有回收/蒸馏步骤时获得的蒸馏残留物(X1′)中包含DPC类化合物杂质(例如DPC、甲基取代的DPC衍生物和溴取代的DPC衍生物)和其它杂质。当将上述PL蒸馏残留物(X2)导入上述蒸馏步骤或回收/蒸馏步骤时,残留物(X1)或(X1′)进一步包含BPA、由一个或多个分子的DPC与一个或多个分子的BPA缩聚形成的低聚物以及其它杂质。在这些杂质中,BPA和DPC的含量较大。因此,为了有效地利用这些有用成分,将上述蒸馏残留物(X1)或回收/蒸馏残留物(X1′)送到上述BPA制造步骤中的上述母液处理步骤(步骤(g))。
在此种情况中,具体来说,如图4所示,上述蒸馏残留物(X1)或回收/蒸馏残留物(X1′)被送到残留物反应器14。结果,这些成分被分解,部分分解产物在再生反应器15中再次被转化为BPA。将所得的BPA和苯酚送到BPA制造步骤中的BPA反应器(未示出)。
(PL蒸馏残余物(X2)和蒸馏残留物(X1)或回收/蒸馏残留物(X1′))
用于处理PL蒸馏残余物(X2)、蒸馏残留物(X1)和回收/蒸馏残留物(X1′)的方法的例子包括上述方法。其中优选的方法是,将上述PL蒸馏残余物(X2)送到上述DPC蒸馏步骤或DPC回收/蒸馏步骤,然后将上述DPC蒸馏步骤中得到的DPC蒸馏残留物(X1)或DPC回收/蒸馏残留物(X1′))送到上述BPA母液处理步骤(步骤(g))。
通过如此处理所述残留物,由DPC制造步骤、BPA制造步骤和PC制造步骤排出的废液合并为双酚A(BPA)制造步骤中的上述母液处理步骤(步骤(g))得到的废液(D7)。因此,分别由所述3个步骤得到并含有大量有机物质的废液合并成一种废液,可以减少排出的所有废液的量。因此,可以有效地进行废液处理步骤(未显示),并且可以减少其负荷。
[真空设备]
在上述DPC蒸馏步骤、PC聚合步骤和PL蒸馏步骤中的诸如蒸馏塔等蒸馏装置和聚合装置上,提供用于冷凝馏出成分的冷凝器、用于降低系统内压力的真空设备以及连接上述冷凝器与真空设备的真空管路。下文将以蒸馏装置为例进行说明。如图9所示,为蒸馏装置41提供用于冷凝馏出物(例如DPC和PL等)的冷凝器42、用于降低系统内压力的真空设备43以及连接上述冷凝器42与真空设备43的真空管路44。
该蒸馏装置41通常具有回流部分。构成该回流部分的设备包括用于冷凝馏出物的冷凝器42、用于收集部分冷凝液的冷凝液罐45、用于将冷凝液罐45中的冷凝液返回到蒸馏装置41的送液泵46,以及连接送液泵46和蒸馏装置41的回流管路47等。在下文中,所述回流部分称为“回流装置”。
上述真空设备43是用作吸取和排出存在于蒸馏装置41和回流装置中的气体并由此使蒸馏装置41处于真空状态的设备。该真空设备43的例子包括真空泵。
连接到该真空设备43的真空管路44由冷凝器42侧到真空设备43侧向下倾斜。理想的是,在真空管路44的水平部分中,具有这种倾斜的部分尽可能长。对上述倾斜度没有特别的限定,只要以与水平方向的倾角大于0°而不超过90°向下倾斜即可。但理想的是,水平方向向上述真空设备前进2m,在上下方向上优选前进等于或大于1cm,更理想的是前进5cm~1m。更理想的是,在倾斜的水平部分上没有完全水平部分或上升部分。进一步更为理想的是,整个真空管路44的倾度是恒定的。术语“水平部分”是指处于水平状态的部分和由水平状态稍微倾斜的部分。术语“完全水平部分”是指与垂直方向垂直的部分。
所述倾斜中可以具有上述完全水平部分或上升部分。但是,上升部分的总高度优选等于或小于1m,更优选等于或小于50cm,进一步优选等于或小于10cm。最优选的是,所述倾斜没有上述这种部分。如果上升部分的总高度超过1m,就存在以下可能:当馏出物滞留在上述上升部分时,可能导致压力损失过大,使其不可能进行充分的减压抽吸。术语“上升部分”是指与以上所述倾斜部分相反的由冷凝器42侧到真空设备43侧向上倾斜的部分。在所述上升部分中,上述馏出物易作为液体或固体而滞留。当所述馏出物滞留时,其导致压力的损失。馏出物滞留过多可导致管路本身的堵塞。因此希望真空管路44没有上升部分。因此,更为理想的是,真空管路总是由冷凝器42侧到真空设备43侧向下倾斜。
上述冷凝器42冷凝PL、DPC等。经冷凝的馏出物排出系统外,或被送到上述回流装置中的冷凝液罐45,以备回流到蒸馏装置41。
上述蒸馏塔41中的压力优选为减压,更优选为1Torr~200Torr,尤其优选为5Torr~100Torr。当蒸馏塔41具有所述内压时,在将蒸馏塔41中的气体抽出的真空管路44中,理想的是,真空减压后的压力接近或低于蒸馏塔41中的压力,更理想地为1Torr~100Torr。
另外,理想的是,由蒸馏塔41的顶部延伸到冷凝器42的管路具有满足以下要求的结构。理想的是,所述管路的内径使得真实气体的线速度为0.01m/sec(米/秒)~20m/sec。由蒸馏塔41的顶部延伸到冷凝器42的管路的长度越短越好。理想的是,其长度等于或小于10m,更理想的是为0m。另外,所述管路中弯曲部分的数目越少越好。理想的是,其数目为等于或小于5个。根据上述要求,最理想的是,冷凝器42作为塔顶冷凝器置于蒸馏塔41的顶部。当满足所述要求时,蒸馏塔41具有由真空设备43形成的更为稳定的真空状态。
理想的是,蒸出的PL和DPC气体的提供方式是向下流过冷凝器42。另外,理想的是,冷凝器42的内部和出口部分具有较大直径,以便获得较低的气体线速度。如果气体线速度过高,会引起压力的损失,并有可能无法将蒸馏装置41保持在真空状态。
理想的是,将用于捕集烟雾的烟雾收集器48置于上述冷凝器42和真空管路44之间。其目的是尽可能防止PL或DPC烟雾进入真空管路44中并在其中滞留或固化。
理想的是,上述真空管路44具有用于加热并将其内部温度保持在不低于上述馏出物的熔点的温度的设备。该设备的例子包括其中真空管路44具有双重管结构或具有蒸气或电气流通路线的结构的设备。在上述馏出物由两种或两种以上成分组成的情况中,理想的是管路44内部保持的温度不低于熔点最高的物质的熔点。虽然上述真空管路44的内部处于减压状态,此处使用的术语“熔点”是指减压状态的熔点。当真空管路44内部保持在不低于上述馏出物的熔点时,在冷凝器42中未冷凝并已进入真空管路44的PL或DPC并未固化,而是处于液态或气态,据此可以降低真空管路44内部被堵塞的可能性。因此从该步骤的操作的角度来看,理想的是真空管路44的内部保持在不低于80℃的温度(该温度为DPC的熔点),并且不高于蒸馏装置41的顶部温度。
理想的是为上述真空管路44提供至少一个朝下的排液口49。这是因为有必要排出在真空管路44中已经液化或结露的馏出物,而不使其滞留在真空管路44内。理想的是,至少一个所述排液口49位于靠近真空管路44的与真空设备43连接的部分。其理由如下。由于真空管路44是倾斜的,如果馏出物不通过尽可能靠近倾斜管路的最低处的排液口排出,将可能导致馏出物在越过排液口的部分中滞留。这种排液操作可以不在采用真空设备43抽空的过程中进行,而是在整个设备停止后进行。在真空管路44的长度超过3m的情况中,理想的是还在真空管路44的中部设置排液口49,因为这能够更容易避免液体的滞留。
另外,理想的是,在真空管路44上位于上述冷凝器42侧的部分提供供给口50,通过该供给口可以提供加热流体。理想的是该供给口50的位置尽量靠近冷凝器42。然而,在上述烟雾收集器48位于真空管路44和冷凝器42之间的情况中,理想的是供给口50的位置不在烟雾收集器48和冷凝器42之间,而是尽可能靠近真空管路44上连接烟雾收集器48的部分。通过安装供给口50,上述加热流体可以通过该供给口进行导入并通过排液口49排出,由此可清洗真空管路44。因此理想的是从供给口50到排液口49之间的部分应该占真空管路44尽可能最长的区域。由于倾斜,所以从具有较高势能一侧供应将更有效率。因此,理想的是将真空管路44中的供给口50向上开口。
上述加热流体是在真空管路44内的温度下为流体的物质,其可以是液体或气体。上述加热流体的例子包括水蒸气、PL、氮气等。更理想的是,上述加热流体为水蒸气或PL蒸汽。更优选使用PL蒸汽,因为,即便DPC在真空管路44中固化时,该固体也可以溶解。加热流体可以由一种所述流体或两种或两种以上所述流体的混合物组成。但是,理想的是,在真空管路44中的温度和压力条件下,上述加热流体几乎不与真空管路44的材料及DPC等反应。更理想的是,根本不发生反应的流体。
理想的是,上述真空管路44具有阀51和52,阀51和52位于真空管路44与冷凝器42、真空设备43、烟雾收集器48等连接的部分。这是因为,当用上述加热流体清洗真空管路44时,采用这些阀进行隔离可以防止加热流体从真空管路44中漏出。
另外理想的是,上述真空管路44具有冻结冷凝器(未示出)。更理想的是,并联安装两个或两个以上冻结冷凝器以便进行切换。安装一个或多个冷凝器是理想的,这是因为可以强行固化不能被冷凝器42捕集的蒸馏成分并进行收集,而且,可以抑制该冻结冷凝器下游的真空管路44的部分受到堵塞或压力损失加大。
在从DPC中蒸出诸如PL等低沸点化合物的情况中,还可以有效地使用串联的两个或两个以上的冷凝器42,以液化作为馏出物从蒸馏装置41排出的气体。在此情况下,优选对各个冷凝器42进行调节,使得随着与蒸馏塔41的距离的加大,温度逐渐下降。特别地,对第一冷凝器42进行调节使其具有80℃~150℃的温度,以积极地冷凝诸如DPC等高沸点成分,并将所得冷凝液循环到蒸馏装置41中。因此,在经调节具有0~80℃的温度的第二和后继的冷凝器42中,在第一冷凝器42中还没有液化的未冷凝气体几乎完全液化。根据需要,通过液化而获得的冷凝液部分回流到蒸馏装置41中,剩下冷凝液或全部的冷凝液作为馏出物排出。两个或两个以上冷凝器42的安装具有以下优点。即便大量的DPC作为馏出物从蒸馏塔41中排出时,该DPC也不会在冷凝器42中发生固化和堵塞,由此可以使该装置连续地运行,并可以长时间稳定地进行蒸馏。DPC的凝固点为80℃,该凝固点高于PL的凝固点(40℃)。因此,当在适合于仅使常规低沸点化合物(例如PL)冷凝的温度条件下运行的冷凝器42中存在大量的DPC时,DPC有可能在冷凝器2中固化。因此,设置两个或两个以上的冷凝器42,在强行冷凝/去除高熔点化合物DPC后,使未冷凝气体冷凝,这种方法可以有效地防止凝固,并可稳定地保持蒸馏装置41中的真空度。另外,如果在蒸出的低沸点物质中,除了含有PL外还含有沸点比PL低的大量化合物,则理想的是使用多段这样的冷凝器42。
然后通过参考图9解释上述的回流装置。通过使用所述的回流装置,在抑制高沸点成分蒸发的同时,可以提高采用蒸馏进行分离的效率。
采用上述送液泵46使上述冷凝塔中的冷凝液回流到蒸馏装置41中,用于该回流的回流管路47的水平部分优选由蒸馏装置41侧到送液泵46侧向下倾斜。理想的是,这种倾斜的水平部分中没有完全水平或上升的部分。更理想的是,其倾斜度是恒定的。在此种情况中,在指向送液泵46的水平方向上2m处,向下倾斜的幅度理想的是等于或大于1cm,更理想的是5cm~1m。如果存在完全水平部分或上升部分,则由于倾斜而产生的高度差应该大于上升部分的总高度差,上升部分的总高度理想的是等于或小于1m,更理想的是等于或小于10cm。术语“上升部分”是指与上所述倾斜部分相反,是由冷凝器41侧到送液泵46侧向上倾斜的部分。
如图9所示,位于倾斜的水平部分和送液泵46之间的回流管路47的部分可以具有的垂直的或近似垂直地倾斜的部分,不过这取决于送液泵46的位置。在此种情况中,可以在上述送液泵46的吸入口和排出口周围的管路部分上安装排液口53和54,以便排出滞留在送液泵46之前和之后的液体。
理想的是,上述回流管路47具有以下设备,该设备用于加热并将其内部温度保持在不低于上述馏出物的熔点的温度。在上述馏出物由两种或两种以上成分组成的情况中,理想的是,可以将管路47的内部加热并保持在不低于其中具有最高熔点的物质的熔点的温度。当上述回流管路保持在不低于上述馏出物的熔点时,上述馏出物保持在液态或气态而未固化,据此可以进一步降低馏出物堵塞内部的可能性。这类加热/保温设备的例子包括其中具有双重管结构或蒸汽或电气流动通道结构的设备。
理想的是,在该回流管路47上靠近蒸馏塔41的部分上设置供给口55。在整个装置的运行停止的情况中,上述加热流体通过该供给口55进行导入并通过排液口54排出,据此清洗回流管路47。在此种情况中,优选在回流管路47和蒸馏装置41之间设置阀56,以防止上述加热流体流入蒸馏装置41中。
顺便提及的是,如上所述的那些用于将PL或DPC作为馏出物分离出的蒸馏装置可以用以回收PL或DPC,例如在以下步骤中进行PL或DPC的回收:DPC蒸馏步骤,其中从DPC中去除PL等杂质,以回收纯化的DPC;或PC制造步骤中的PC聚合步骤或PL蒸馏步骤,其中,一边回收在真空减压下使DPC与BPA反应产生的副产物PL(s-PL),一边通过聚合制造PC。该蒸馏装置可进一步用于同样作为馏出物分离PL或DPC的步骤中。
另外,如上所述,虽然用于回流PL或DPC的回流装置可以用于上述例示的步骤中,在这些例子中,作为馏出物从蒸馏装置41中排出的PL和DPC被返回到蒸馏装置41中,以抑制包含在所提供的PL和DPC中的高沸点成分的蒸发,并据此提高蒸馏分离的效率,但是,上述回流装置还可用于同样需要进行回流的步骤中。顺便提及的是,可以通过蒸馏装置41的下部另外排出上述高沸点成分。
在使用这些装置制造DPC的情况中,在回流管路47上倾斜的水平部分之外的部分中,优选具有用于从系统中排出DPC的排出口57。
通过分别在这些步骤中使用上述这些装置,在出现管路堵塞时,通过清洗方法可以容易地消除该管路堵塞,在所述清洗方法中,通过设置在相应装置上的供给口50和55提供加热流体。
<实施例>
[实施例1]
以下将就s-PL处理对本发明进行更详细的解释。
(脱水s-PL的制造)
[PC聚合步骤]
在氮气氛围中,于130℃熔融混合以34.3kg/hr(千克/小时)供应的BPA(由三菱化学(株)制造;在后述参考例2中获得的BPA)和以33.5kg/hr供应的DPC(由三菱化学(株)制造;在后述参考例1中获得的DPC)。通过加热到130℃的原料导入管,将该混合物连续加料到调节为常压、氮气氛围和210℃的第一立式搅拌聚合槽中。通过调节安装在连接所述槽的底部的聚合物排出管线中的阀的开度,使液体水平保持恒定,从而得到60分钟的平均滞留时间。另外,在对所述原料混合物开始进行加料的同时,以0.5×10-6摩尔/1摩尔BPA的流量开始连续供应水溶液形式的作为催化剂的碳酸铯。随后将槽底排出的液体聚合反应混合物相继连续地供应到第二、第三和第四立式聚合槽和第五卧式聚合器中。在反应期间,调节各个槽中的液体水平,从而获得60分钟的平均滞留时间,同时,蒸出作为副产物产生的PL。采用多段冷凝器冷凝并液化分别从第一至第三的聚合槽中蒸发并排出的气体,将部分冷凝液回流到各聚合槽,回收剩下的冷凝液并贮存在s-PL罐中。另一方面,采用并排的两个冻结冷凝器之一固化从第四和第五聚合器中蒸发排出的气体。通过切换到另一个冻结冷凝器中,熔化所得固体,回收并贮存在s-PL罐中。
各反应槽的聚合条件如下:第一聚合槽(210℃,100Torr),第二聚合槽(240℃,15Torr),第三聚合槽(260℃,0.5Torr),第四聚合槽(270℃,0.5Torr)。另外,聚碳酸酯制造的速度为38.3kg/hr。系统运行400小时。
将所得处于熔融状态的聚合物导入双螺杆挤出机(神户制钢所(株)制造;螺杆直径,0.046m;L/D=40.2),向其中连续添加占聚碳酸酯5ppm的对甲苯磺酸丁酯。对甲苯磺酸丁酯为采用搅拌器通过将原液分散在片状聚碳酸酯中制得的母料形式,并利用重量加料器在氮气氛围中供应到上述挤出机。对聚合物进行造粒。得到的聚碳酸酯的粘均分子量(Mv)为21000,且初期色相(YI)为1.7。
<粘均分子量(Mv)的测定>
在20℃的温度下,采用乌氏粘度计,使用具有0.6g/dL(克/分升)的PC浓度(C)的二氯甲烷溶液来测定其比粘度(ηsp),采用以下两个等式通过粘度值计算分子量:
ηsp/C=[η](1+0.28ηsp)
[η]=1.23×10-4(Mv)0.83
<初期色相(YI)的测定>
在氮气氛围中于120℃干燥PC 6小时,并采用(株)日本制钢所制造
的J-100注射成型机,在360℃将其制成3mm厚度的注射成型片。采
用由Suga Test Instruments Co.Ltd.制造的SC-1检测该片的YI值(YI值越大,PC着色越严重)。
[s-PL纯化步骤]
分析以约30.2kg/hr由上述聚合步骤回收的s-PL。结果检测到5.0重量%的DPC,0.5重量%的BPA,0.3重量%的低聚物和0.3重量%的水。
该s-PL由以下两个蒸馏塔连续纯化。第一PL蒸馏塔在200Torr并以回流比为2运行,据此一起蒸出所包含的水与部分PL。将塔底液输送到第二PL蒸馏塔。由第一PC蒸馏塔排出的PC低沸馏出物具有约90重量%的浓度的苯酚。随后,第二PL蒸馏塔在50Torr并以回流比为0.5运行,通过顶部以约27kg/hr获得纯化的s-PL。另一方面,液体PL混合物作为塔底液以约2.2kg/hr排出,液体PL混合物分别含有67重量%、7重量%和4重量%的DPC、BPA和低聚物。
(实验例1)DPC的制造
首先,对以下方法进行详细解释:将从如图5所示的第二PL蒸馏塔作为馏出物排出的脱水s-PL用作DPC的原料来制造DPC,同时,由第一PL蒸馏塔30的s-PL脱水获得的PC低沸馏出物(D6)被循环到DPC洗涤步骤。
[DPC反应步骤/脱盐酸步骤]
根据图1所示的流程图进行DPC制造步骤。顺便提及的是,使用的DPC反应器1由两个串联的反应器组成。
将具有50℃的温度处于熔融状态的纯化的s-PL以30.0kg/hr(0.32kmol/hr)连续加料到DPC第一反应器,同时加入作为催化剂的含有吡啶的PL,所述含有吡啶的PL通过对由后述低沸物质蒸馏塔作为馏出物排出的低沸物质进行脱水而获得。在如此加料的同时,将上述纯化的s-PL加热到150℃。在充分搅拌下,将光气(CDC)气体以3.56Nm3/hr(0.16kmol/hr)连续加料到DPC第一反应器。通过溢流管将已从DPC第一反应器流出并具有气/液混合物相的所述反应混合物供应到DPC第二反应器中。同样通过充分搅拌,调节DPC第二反应器中的内容物,使其具有150℃的温度。将液体反应混合物供应到脱盐酸塔2中。在脱盐酸塔2中,利用氮气在160℃进行逆流接触,以使作为中间体形成的氯甲酸苯酯与PL完全反应。具有约89重量%的浓度的DPC的脱盐酸液体b由脱盐酸塔2的底部连续排出。几乎100%所加入的光气被转化为DPC。另一方面,将DPC合成所得的排气(D1;来自DPC第二反应器的反应排气和来自脱盐酸塔2的含氮排气)混合在一起,然后冷却到10℃。将所得冷凝液返回到DPC第二反应器,而作为未冷凝的气体获得的氯化氢则用碱性水溶液中和并排出。
[DPC洗涤步骤/DPC水洗步骤]
将所得脱盐酸液体b与从后述的DPC回收/蒸馏塔8回收的含DPC的回收液d一起送到混合槽3。接着,将该混合物送到具有特氟隆内衬的碱中和槽4中。将约5重量%的氢氧化钠水溶液(通过混合25重量%氢氧化钠水溶液和随后的水洗涤步骤后分离的水相以及在上述s-PL纯化步骤中获得的PC低沸馏出物而获得的液体)供应到中和槽4中。该内容物在80℃混合约10分钟,然后将pH调节到8.5。静置分离,将分离的有机相转移到水洗槽5中。另一方面,分离后余留的水相(含有PL和食盐)与水蒸气接触,从而所含的PL几乎全部作为低沸馏出物回收。在下一步骤中,将该馏出物供应到水洗槽5中。在水洗槽5中,使用相对于有机相约30重量%的温水洗涤有机相。分离水相(循环到前述中和/混合槽),获得经水洗的液体f,该液体为粗制DPC(含有水、催化剂吡啶和PL)。
[DPC蒸馏步骤/低沸物质蒸馏步骤]
然后,上述经水洗的液体f和0.1N的氢氧化钠水溶液分别以约42kg/hr和70mL/hr连续供应到第一DPC蒸馏塔6的中段。作为所述的第一DPC蒸馏塔6,使用了具有理论塔板数为8、内径为150mm和高度为4.0m的连续蒸馏塔,其上部装有回流装置,中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约220℃的热介质油温、80℃~100℃的顶部温度和回流比为1的条件下进行蒸馏,蒸出含有具有比DPC的沸点低的物质,即含有水、催化剂吡啶和未反应的PL的混合气体F。混合气体F脱水后,排出部分气体,并将剩下的气体供应到前述DPC第一反应器。另一方面,主要含有DPC的第一蒸馏残留物g以约37kg/hr由塔底排出。其中的水是不可检测的(等于或低于10ppm)。吡啶和PL的含量分别为不可检测(等于或低于1ppm)和50ppm。
[DPC蒸馏步骤/高沸物质蒸馏步骤]
另外,该第一蒸馏残余物g连续供应到第二DPC蒸馏塔7。作为该第二DPC蒸馏塔7,使用了具有理论塔板数为8、内径为200mm和高度为4.0m的连续蒸馏塔,其上部装有回流装置,中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约240℃的热介质油温、约180℃的顶部温度和回流比为0.5的条件下进行蒸馏,馏出物比例约90%。结果,通过顶部以约33.5kg/hr获得纯化的DPC,而高沸物质DPC蒸馏残留物(X1)以约4kg/hr从塔底排出。所述纯化的DPC为含有80ppm的PL的高纯度产物。
[DPC回收/蒸馏步骤]
另外,从高沸物质蒸馏塔的底部排出的DPC蒸馏残留物(X1)同时供应到DPC回收/蒸馏塔8,以在下列条件下进行连续蒸馏。通过顶部以约3.5kg/hr回收的含DPC的回收液d被循环到混合槽3中,而来自DPC回收/蒸馏塔8的塔底液以约0.2kg/hr连续排出。对于DPC回收/蒸馏的条件,使用了具有理论塔板数为8的连续蒸馏塔,其具有100mm的内径和3.0m的高度,其上部装有回流装置,其中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约240℃的热介质油温、180℃的顶部温度和回流比为0.5的条件下进行蒸馏。经检测,在DPC回收/蒸馏残留物(X1′)(为来自DPC回收/蒸馏塔8的塔底液)中,烷基取代的DPC衍生物和溴取代的DPC衍生物的量以重量计分别为约7000ppm和约800ppm。
(参考例1)DPC的制造
以与实验例1相同的方式制造DPC,不同之处是使用商购PL(三菱化学(株)制造)代替纯化的s-PL。
[结果]
经确定,即便当使用s-PL时,还是获得与使用商购PL同样的收率,并保持该制造效率。
(比较例1)DPC的制造
以与实验例1相同的方式制造DPC,不同之处是使用了通过上述s-PL纯化步骤中的第一PL蒸馏塔的旁路获得的纯化s-PL(水含量,0.3重量%)。结果,由于在DPC的反应步骤中水解,脱盐酸液体b中的DPC浓度下降到86重量%,导致制造效率的显著下降。
(参考例2)BPA的制造
(BPA制造步骤)
根据图2~4所示的流程图以以下方式制造BPA。将60L磺酸型酸性阳离子交换树脂(商品名为DIAION SK-104,三菱化学(株)制造)填充到具有温度调节器的流通式BPA反应器中,所述阳离子交换树脂中15%的磺基已经被4-吡啶乙烷硫醇所中和。将PL与丙酮的摩尔比为10∶1的液体混合物在80℃以68.2kg/hr的流速导入该BPA反应器中并反应。丙酮的转化率为80%。低沸点物质(未反应的丙酮、水和部分PL)以5.1kg/hr的流速排出后,将反应混合物冷却到50℃,析出加成物结晶。过滤该混合物,将加成物的结晶和母液分离。其流速分别为16.5kg/hr和46.5kg/hr。将10重量%的该母液供应到母液处理步骤,而剩下的母液作为导入BPA反应器的原料的一部分而循环。
将如此得到的加成物结晶重新溶解在以27.2kg/hr的流速供应的PL中。冷却所得溶液到50℃,以析出结晶,然后过滤分离母液(32.5kg/hr)和加成物结晶(11.3kg/hr)。在0.3mmHg的减压下,将分离的结晶加热到180℃,以去除PL。因此,获得流速为7.7kg/hr的具有等于或大于99.95%的纯度的BPA。
用如图4所示的PL蒸发器处理供应到上述母液处理步骤中的母液,以蒸出部分PL并浓缩该母液。然后,以0.1重量%的加入量将氢氧化钠加到母液中,然后将其导入被调节为50mmHg的减压和210℃的温度的残留物反应器14的底部。在使底部的液体水平保持恒定的条件下运行所述反应器(滞留时间,1hr),以0.5kg/hr的流速从该系统中排出残留物反应器14中的塔底液。另外,混合从残留物反应器14的顶部排出的馏出物和PL。以4.2kg/hr的流速将该混合物导入填充有4L磺酸型酸性阳离子交换树脂(商品名为DIAION SK-104,三菱化学(株)制造)的流通式再生反应器15。该混合物在80℃的条件下反应。所得液体反应混合物循环到在起始阶段使用的BPA反应器。
从反应混合物中分离得到的低沸点物质(未反应的丙酮、水和部分PL)以5.1kg/hr的流速导入PL回收塔中。与此同时,通过塔顶供应乙苯(共沸抑制物)。结果,丙酮、水和乙苯的液体混合物以2.4kg/h的流速从PL回收塔的顶部排出,而PL以3.5kg/h的流速从塔底排出。另外,从PL回收塔的顶部排出的馏出物(丙酮、水和乙苯)导入丙酮回收塔。丙酮以0.7kg/h的流速从丙酮回收塔的顶部排出,而水和乙苯的混合物以1.6kg/h的流速从塔底排出。通过PL回收塔的底部获得的PL和通过丙酮回收塔的顶部获得的丙酮作为导入前述合成反应器的原料的一部分进行循环。
另外,丙酮和纯化的PL补加到前述合成反应器中,补加的量与从系统中排出的量和所得BPA的量相对应。即,丙酮和纯化的PL分别以2.9kg/h和15kg/h进行加料,以连续进行BPA合成反应。因此,此处所得BPA导入上述PC聚合步骤中以制造PC。
上述使用的纯化的PL是通过处理工业用途的商购PL(水含量,0.1重量%;杂质浓度,0.05重量%;羟基丙酮浓度,20ppm)而得到的PL,然后在塔底温度为175℃且塔顶压力为560mmHg的蒸馏塔蒸馏PL,以通过塔顶回收PL,所述处理是使所述商购PL与三菱化学(株)制造商品名为DIAION SK-104H的树脂在80℃接触50分钟的时间。纯化的PL中的羟基丙酮的含量为等于或低于1ppm。
(实验例2)BPA的制造
下一步,对以下方法进行解释:将从如图5所示的第二PL蒸馏塔作为馏出物排出的脱水s-PL用作BPA的原料来制造BPA,而将由s-PL脱水获得的PC低沸馏出物(D6)循环到BPA/水分离步骤中。
混合从上述BPA制造步骤(参考例2)中的反应混合物分离得到的低沸点物质(未反应的丙酮、水和部分PL)(5.1kg/h)和从上述s-PL纯化步骤中的第一蒸馏塔的顶部获得的低沸馏出物。将该混合物导入PL回收塔,与此同时,通过塔顶供应乙苯(共沸抑制物)。结果,丙酮、水和乙苯的液体混合物以2.5kg/h的流速从PL回收塔的顶部排出,而PL以4.0kg/h的流速从塔底排出。另外,将PL回收塔的顶部排出的馏出物(丙酮、水和乙苯)导入丙酮回收塔。丙酮以0.7kg/h的流速从丙酮回收塔的顶部排出,而水和乙苯的混合物以1.7kg/h的流速从塔底排出。通过PL回收塔的底部获得的PL和通过丙酮回收塔的顶部获得的丙酮作为导入前述合成反应器的原料的一部分进行循环。
另外,将丙酮和PL补加到BPA反应器中,补加的量与从系统中排出的量和所得BPA的量相对应,所述PL为通过上述PL蒸馏步骤中的第二PL蒸馏塔的顶部获得的纯化的s-PL。即,丙酮和该PL分别以2.9kg/h和14.5kg/h进行加料,以连续进行合成反应。因此,运行整个系统以连续制造BPA。另外,将此处所得的BPA导入上述聚合步骤中以制造PC。
结果,通过将s-PL纯化步骤中的第一蒸馏塔的顶部获得的低沸馏出物循环到BPA制造步骤中所存在的步骤中,几乎所有包含在低沸馏出物中的PL可以作为BPA用原料而被有效地回收。在进行以上操作的同时,以上述方式制造BPA和PC。结果,所得BPA和PC在质量上没有任何问题。
(比较例2)BPA的制造
以与实验例2相同的方式制造BPA,不同之处是,使用通过上述s-PL纯化步骤中的第一PL蒸馏塔的旁路获得的s-PL(水含量,0.3重量%)来代替上述纯化的s-PL。结果,观测到BPA收率的下降。据认为其原因是包含的水导致作为反应催化剂的离子交换树脂的活性下降。
(比较例3)BPA的制造
以与参考例2相同的方式制造BPA,不同之处是使用工业用途的商购PL来代替参考例2中的纯化的PL。结果,观测到BPA收率的下降。经确定,所包含的羟基丙酮导致催化剂活性的下降。
[实施例2]
以下采用实验例,将PC聚合步骤中的PC蒸发成分的处理作为s-PL处理2进行解释。
[DPC制造例(1)]
以下显示由商购PL和CDC制造DPC的例子。
<反应步骤>
在将熔融的商购PL和吡啶催化剂连续供应到反应器中的同时,在搅拌下于150℃将光气连续供应。将光气化反应的副产物氯化氢气体冷却到10℃。将所得冷凝液返回到反应器中,并用碱性水溶液中和未冷凝的气体,然后排出。另一方面,含约91重量%DPC的液体反应混合物从反应器连续排出。光气在反应步骤中的转化率几乎为100%。
<洗涤步骤>
将液体反应混合物和约5重量%的氢氧化钠溶液供应到具有特氟隆内衬的中和/混合槽中。该内容物在80℃混合约10分钟,然后将pH调节到8.5。中和后,通过静置分离有机相,并将其转移到水洗涤/混合槽中。在水洗涤/混合槽中,以占有机相约30重量%的温水洗涤有机相。分离水相,获得粗制DPC(包含1重量%的水,2重量%的吡啶,8重量%的PL和89重量%的DPC)。
<低沸物质蒸馏步骤>
然后,将所述粗制DPC以约30kg/hr连续供应到低沸物质蒸馏塔的中段。作为所述的低沸物质蒸馏塔,使用了具有理论塔板数为8、内径为150mm和高度为4.0m的连续蒸馏塔,其上部装有回流装置,中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约220℃的热介质油温、80℃~100℃的顶部温度、160℃的塔中段温度和回流比为1的条件下进行蒸馏,蒸出含有沸点比DPC低的物质,即,水、吡啶和未反应的PL。从塔底以约26kg/hr连续排出DPC(水,以重量计等于或小于10ppm;吡啶,以重量计等于或小于1ppm;PL以重量计为50ppm)。
<高沸物质蒸馏步骤>
另外,将所述DPC(来自低沸物质蒸馏塔的塔底液)连续供应到高沸物质蒸馏塔中。作为所述的高沸物质蒸馏塔,使用了具有理论塔板数为8、内径为200mm和高度为4.0m的连续蒸馏塔,其上部装有回流装置,中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约240℃的热介质油温、约180℃的顶部温度和回流比为0.5的条件下进行蒸馏。结果,从塔顶以约23.5kg/hr获得纯化的DPC,并以约2.5kg/hr从塔底排出高沸物质(含有以重量计约350ppm的烷基取代的DPC衍生物和以重量计约40ppm的溴取代的DPC衍生物的DPC),所述纯化的DPC为含有以重量计80ppm的PL的高纯度产物。
[DPC制造例(2)]
以下显示由商购PL和碳酸二甲酯制造DPC的实施例。
<反应步骤>
将包含商购PL、碳酸二甲酯和作为催化剂的四苯氧基钛的原料液体以600g/hr的流速(碳酸二甲酯为390g/hr,PL为200g/hr,四苯氧基钛为0.5g/hr)加料到板式蒸馏塔(第一反应/蒸馏塔)的从顶部起第10塔板,所述蒸馏塔实际塔板数为50,内径为50mm且高度为5m。在用覆套式电阻加热器(mantle heater)加热塔底的同时进行反应/蒸馏。含有甲醇的碳酸二甲酯溶液从塔顶排出,同时以回流比为12进行回流。含有所得碳酸甲基·苯基酯的塔底液和少量的DPC从塔底排出,并加料到板式蒸馏塔(第二反应/蒸馏塔)的从顶部起第10塔板,所述蒸馏塔实际塔板数为50,内径为80mm且高度为4m。在第二反应/蒸馏塔中,反应进一步进行,含有所得DPC和碳酸甲基·苯基酯的液体从塔底排出。大量未反应的碳酸二甲酯和部分未反应的PL通过第二反应/蒸馏塔的顶部蒸出,并循环到第一反应/蒸馏塔中。
<循环步骤>
将从第一反应/蒸馏塔排出的作为馏出物的含有甲醇的碳酸二甲酯溶液加料到实际塔板数为30、内径为32mm且高度为2.5m的蒸馏塔(共沸蒸馏塔)中段。以回流比为5进行蒸馏。组成接近于共沸组合物的甲醇和碳酸二甲酯的液体混合物由塔顶排出,然后加料到萃取/蒸馏塔。在萃取/蒸馏塔中,甲醇与碳酸二甲酯分离。甲醇从系统中排出,而碳酸二甲酯则循环到第一反应/蒸馏塔中。来自前述共沸蒸馏塔的塔底液是含有少量PL的碳酸二甲酯,将该塔底液循环到第一反应/蒸馏塔中。
<纯化步骤>
将连续从第二反应/蒸馏塔的底部排出并含有催化剂和DPC的高沸点反应混合物导入蒸发器中,含有催化剂的蒸发冷凝液由该蒸发器排出。另一方面,含有在蒸发器中形成的大量DPC的蒸发成分供应到碳酸二苯酯纯化塔。调节纯化塔,使其塔顶压力为20Torr且塔底温度为190℃。含有苯酚和碳酸甲基·苯基酯的低沸混合物由塔顶作为馏出物排出。回流部分所述的混合物,将余留的混合物循环到第二反应/蒸馏塔。另一方面,高沸杂质由碳酸二苯酯纯化塔的底部排出,而DPC通过塔中段获得。
连续进行上述操作,直到各个步骤处于平稳状态。对碳酸二苯酯采样并通过高效液相色谱进行分析。结果,在所得的碳酸二苯酯中检测到以重量计300ppm的碳酸甲基·苯基酯。以PL计,DPC的收率约为95%。
[BPA制造例]
以下显示由商购PL和丙酮制造BPA的例子。
将60L磺酸型酸性阳离子交换树脂(商品名为DIAION SK-104,三菱化学(株)制造)填充到具有温度调节器的流通式合成反应器中,所述交换树脂中15%的磺基已经被4-吡啶乙烷硫醇所中和。将PL与丙酮的摩尔比为10∶1的液体混合物在80℃以68.2kg/hr的流速导入该合成反应器中并反应。丙酮的转化率为80%。低沸点物质(未反应的丙酮、水和部分PL)以5.1kg/hr的流速排出后,将反应混合物冷却到50℃并析出加成物结晶。过滤该混合物,将加成物的结晶和母液分离。其流速分别为16.5kg/hr和46.5kg/hr。将该母液的10重量%供应到母液处理步骤,而剩下的母液作为导入合成反应器的原料的一部分而循环。
将如此得到的加成物结晶重新溶解在以27.2kg/hr的流速供应的PL中。冷却所得溶液到50℃,以析出结晶,然后过滤,将从母液(32.5kg/hr)中分离加成物结晶(11.3kg/hr)。在0.3mmHg的减压下将分离的结晶加热到180℃,以去除PL。因此,以7.7kg/hr的流速获得具有等于或大于99.95%的纯度的BPA。
另一方面,通过蒸出部分PL而浓缩供应到母液处理步骤的母液。然后,将0.1重量%的氢氧化钠加到母液中,然后将其导入经调节具有50mmHg的减压和210℃的温度的分解/蒸馏塔的底部。在使底部的液体水平保持恒定的条件下运行所述塔(滞留时间,1小时),以0.5kg/hr的流速从该系统中排出分解/蒸馏塔中的塔底液。另外,将从分解/蒸馏塔的顶部排出的馏出物和前述PL混合。以4.2kg/hr的流速将该混合物导入填充有4L磺酸型酸性阳离子交换树脂(商品名为DIAION SK-104,三菱化学(株)制造)的流通式反应器。该混合物在80℃的条件下反应。所得液体反应混合物循环到在起始阶段使用的合成反应器。
将商购PL(18.5kg/hr)和丙酮(3.6kg/hr)补加到合成反应器中,补加量与从系统中排出的量和所得双酚A的量相对应。因此,连续进行合成反应,并运行整个系统以连续制造BPA。
[PC制造例(1)]
在以下显示的例子中,通过图6所示的步骤由上述DPC制造例(1)中所得的DPC和上述BPA制造例中所得的BPA制造PC。
<PC聚合步骤>
在氮气氛围中,使用混合槽21以0.977的重量比熔融混合DPC和BPA。在氮气氛围中,将该混合物连续加料到经调节具有210℃的温度和100Torr的压力的第一立式搅拌聚合槽22中。通过调节置于连接所述槽的底部的聚合物排出管线中的阀的开度,使液体水平保持恒定,从而得到60分钟的平均滞留时间。另外,在对所述原料混合物开始进行加料的同时,以0.5×10-6摩尔/1摩尔BPA的流量开始连续供应水溶液形式的作为催化剂的碳酸铯。随后将槽底排出的液体聚合反应混合物相继连续地供应到第二立式聚合槽23和第三立式聚合槽24和第四卧式聚合器25中。在反应期间,调节各槽中的液体水平,从而获得60分钟的平均滞留时间,与此同时,蒸出作为副产物产生的PL。分别采用回流装置33a和33b与多段冷凝器26和27冷凝并液化分别从第一聚合槽22和第二聚合槽23中蒸发排出的气体。将部分的各冷凝液回流到各聚合槽中,回收剩下的冷凝液并贮存在第一PC用PL回收罐29a中。另一方面,采用并排的两个冻结冷凝器之一固化从第三聚合槽24中蒸发排出的气体。通过切换到另一个冻结冷凝器中,熔化所得固体,回收并贮存在第二PC用PL回收罐29b中。在这一操作中,作为馏出物从第一聚合槽22和第二聚合槽23中排出的PC蒸发成分全部贮存在第一PC用PL回收罐29a中,而作为馏出物从第三聚合槽24中排出的PC蒸发成分全部贮存在第二PC用PL回收罐29b中。
各聚合槽的聚合条件如下:第一聚合槽22(210℃,100Torr),第二聚合槽23(240℃,15Torr),第三聚合槽24(260℃,0.5Torr),第四聚合器25(280℃,0.5Torr)。
将所得处于熔融状态的聚合物导入双螺杆挤出机(神户制钢所(株)制造;螺杆直径,0.046m;L/D=40.2),向其中连续添加相对聚碳酸酯为5ppm的对甲苯磺酸丁酯的同时进行造粒。如此得到的PC具有21000的粘均分子量(Mv)和1.7的初期色相(YI)。用于测定分子量(Mv)和初期色相(YI)的方法按上述方法进行。
<PC蒸发成分>
测定从上述聚合步骤中回收的各PC蒸发成分的量和组成。所得结果如下。
第一PC用PL回收罐29a
在回收的第一PC蒸发成分p1中的苯酚的量相对于PC聚合步骤中蒸出的全部PL量约为60%。除了PL之外,还检测到1.1重量%的DPC。而BPA和低聚物成分则没有检测到。
第二PC用PL回收罐29b
在回收的第二PC蒸发成分p2中的苯酚的量相对于PC聚合步骤中蒸出的全部PL量约为40%。除了PL之外,还检测到6.0重量%的DPC。而BPA和低聚物成分所检测到的量分别为1.2重量%和0.3重量%。
[PC制造例(2)]
在以下显示的例子中,由上述DPC制造例(2)所得的DPC和上述BPA制造例中获得的BPA制造PC。
<PC聚合步骤>
以与前述PC制造例(1)相同的方式制造PC,不同之处是将上述DPC制造例(2)所得的DPC作为DPC。所得PC的Mv为21000且初期YI为1.7。其具有与上述芳香族聚碳酸酯制造例(1)中所得的PC相同的品质。
<PC蒸发成分>
测定从上述聚合步骤中回收的各PC蒸发成分的量和组成。所得结果如下。
第一PC用PL回收罐29a
在回收的第一PC蒸发成分p1中苯酚的量相对于PC聚合步骤中蒸出的全部PL量约为60%。除了PL之外,还检测到1.1重量%的DPC和以重量计95ppm的甲醇。而BPA和低聚物成分则没有检测到。
第二PC用PL回收罐29b
在回收的第二PC蒸发成分p2中的苯酚的量相对于PC聚合步骤中蒸出的全部PL量约为40%。除了PL之外,还检测到6.0重量%的DPC。另外,BPA和低聚物成分所检测到的量分别为1.2重量%和0.3重量%。没有检测到甲醇(以重量计等于或低于5ppm)。
(实验例1)
使用含有副产物苯酚的在上述PC制造例(1)中获得的PC蒸发成分来制造DPC和BPA。
<DPC的制造>
通过进行与上述DPC制造例(1)相同的方法制造DPC,不同之处是,用上述PC制造例(1)中回收的第一PC蒸发成分p1代替前述DPC制造例(1)中所使用的商购PL的60%。结果,在反应步骤中的光气转化率和所得DPC的品质与DPC制造例(1)中的相同,并且是令人满意的。
<BPA的制造>
通过进行与上述BPA制造例相同的方法制造BPA,不同之处是,用上述PC制造例(1)中回收的第二PC蒸发成分p2代替前述BPA制造例中连续补加到合成反应器中的商购PL的40%。结果,丙酮的转化率和双酚A的品质是令人满意的。
(实验例2)
使用含有副产物苯酚的由上述PC制造例(2)中获得的PC蒸发成分来制造DPC和BPA。
<DPC的制造>
通过进行与上述DPC制造例(2)相同的方法制造DPC,不同之处是,用上述PC制造例(2)中回收的第一PC蒸发成分p1代替前述DPC制造例(2)中所使用的商购PL的60%。结果可以得到品质相同的DPC。经确定,即便衍生自碳酸甲基·苯基酯的甲醇进入系统中也不存在问题。
<BPA的制造>
通过进行与上述BPA制造例相同的方法制造BPA,不同之处是,用上述PC制造例(2)中回收的第二PC蒸发成分p2代替前述BPA制造例中连续补加到合成反应器中的商购PL的40%。结果,丙酮的转化率和双酚A的品质是令人满意的。另外,在用于反应的原料中没有检测到甲醇浓度。
(比较实验例1)
使用上述PC制造例(1)中回收的第二PC蒸发成分p2来制造DPC。
<DPC的制造>
通过进行与上述DPC制造例(1)相同的方法制造DPC,不同之处是,用上述PC制造例(1)中回收的第二PC蒸发成分p2代替前述DPC制造例(1)中所使用的全部的商购PL。结果堵塞了用以转移液体反应混合物到洗涤步骤的管路,使该操作不能继续进行。
(比较实验例2)
使用上述PC制造例(2)中回收的第一PC蒸发成分p1来制造BPA。
<BPA的制造>
以与上述BPA制造例相同的方式连续制造BPA,不同之处是,用上述PC制造例(2)中回收的第一PC蒸发成分p1(含有以重量计95ppm的甲醇)代替前述BPA制造例中连续补加到合成反应器中的全部的商购PL。结果,丙酮的转化率显著下降,即降到55.0%。据认为所含甲醇导致催化剂性能的下降。在合成反应时,由于循环母液稀释的原因,原料苯酚中的甲醇浓度以重量计约为30ppm。
[实施例3]
作为s-PL处理3,以下采用实验例,对利用PC蒸发成分p和商购PL的方法根据杂质所进行的分类进行解释。
(实验例1)
(DPC的制造)
<反应步骤>
在将熔融的商购PL(三菱化学(株)制造;甲酚含量,以重量计为45ppm;羟基丙酮含量,以重量计为27ppm;下文称为“PL1”)和吡啶催化剂连续加料到反应器中的同时,在搅拌下于150℃将光气连续加料。将通过光气化反应作为副产物产生的氯化氢气体冷却到10℃。将所得冷凝液返回到反应器中,并用碱性水溶液中和未冷凝的气体,然后排出。另一方面,含有约91重量%DPC的液体反应混合物由反应器连续排出。
<洗涤步骤>
将上述液体反应混合物和约5重量%的氢氧化钠水溶液供应到具有特氟隆内衬的中和/混合槽中。该内容物在80℃混合约10分钟,然后将pH调节到8.5。中和后,通过静置分离有机相,并将其转移到水洗涤/混合槽中。在水洗涤/混合槽中,使用相对于有机相约30重量%的温水洗涤有机相。分离水相,获得粗制DPC(包含1重量%的水,2重量%的吡啶,8重量%的PL和89重量%的DPC)。
<低沸物质蒸馏步骤>
然后,将所述粗制DPC以约30kg/hr连续供应到低沸物质蒸馏塔的中段。作为该低沸物质蒸馏塔,使用了具有理论塔板数为8、内径为150mm和高度为4.0m的连续蒸馏塔,其上部装有回流装置,中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约220℃的热介质油温、80℃~100℃的顶部温度、160℃的塔中段温度和回流比为1的条件下进行蒸馏,蒸出含有沸点比DPC低的物质,即,水、吡啶和PL。从塔底以约26kg/hr连续排出DPC(水,以重量计等于或小于10ppm;吡啶,以重量计等于或小于1ppm;PL以重量计为50ppm;)
<高沸物质蒸馏步骤>
另外,所述DPC(来自低沸物质蒸馏塔的塔底液)连续供应到高沸物质蒸馏塔中。作为所述的高沸物质蒸馏塔,使用了具有理论塔板数为8、内径为200mm和高度为4.0m的连续蒸馏塔,其上部装有回流装置,中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约240℃的热介质油温、约180℃的顶部温度和回流比为0.5的条件下进行蒸馏。结果,通过顶部以约23.5kg/hr获得纯化的DPC(含有以重量计约80ppm的PL)。
(参考例1)
以与实验例1相同的方式制造DPC,不同之处是,使用下述的苯酚代替上述商购的PL(PL1)。所述苯酚是在三菱化学(株)的PC制造厂中获得的PC蒸发成分p在以下条件下通过蒸馏/纯化获得的副产物苯酚(甲酚含量以重量计为5ppm;羟基丙酮含量以重量计为等于或小于1ppm;下文称为“PL2”)。
[蒸馏/纯化条件]
在第一蒸馏塔中,在200Torr以回流比为2蒸出所包含的水和部分PL。将所得塔底液连续供应到第二蒸馏塔中。在第二蒸馏塔中,通过50Torr以回流比为0.5从塔顶获得纯化的副产物苯酚。包含高沸点成分(即,DPC、BPA和低聚物)的液体PL混合物作为塔底液而连续排出。
[结果]
即便当将未经纯化的商购PL用于DPC制造中,也获得与使用经过蒸馏/纯化的副产物苯酚相同的具有高纯度未变色等高纯度的DPC。
(实验例2和比较例1)BPA的制造
将磺酸型酸性阳离子交换树脂(苯乙烯/二乙烯基苯交联共聚物的磺化物(商品名为DIAION SK-104H,三菱化学(株)制造))填充到反应器中,所述交换树脂中15重量%的磺基已经由4-(2-巯基乙基)吡啶进行改性。将由上述PL(PL2或PL1)和丙酮(三菱化学(株)制造)组成的原料流体(PL∶丙酮=13∶1(以摩尔计))连续通过反应器,以苯酚润湿催化剂为基准,该原料流体的LHSV(液体时空间速度)为5/hr,在70℃的温度下进行BPA生成反应1008小时。表1显示了反应开始后立即测定的丙酮转化率、反应开始后1008小时时测定的丙酮转化率,以及BPA的选择率。另外,以反应开始后1008小时时测定的丙酮转化率与开始后120小时时测定的丙酮转化率的比作为活性维持率。计算结果也显示在表1中。
苯酚 | 转化率(%) | 活性维持率(%) | ||
120小时后 | 1008小时后 | |||
实施例2 | PL2 | 73.8 | 70.8 | 94.7 |
比较例1 | PL1 | 78.5 | 58.6 | 74.6 |
顺便提及的是,转化率(%)和催化剂的活性维持率(%)采用以下等式计算。
转化率(%)={[(丙酮加料量)-(未反应丙酮量)]/(丙酮加料量)}×100
活性维持率(%)=[(1008小时后的丙酮转化率)/(120小时后的丙酮转化率)]×100
[结果]
当使用通过蒸馏/纯化来自聚合步骤的PL馏出物而获得的PL时,可以得到不同于使用商购PL的情况的高的转化率和高的催化剂活性维持率。
另外,使用通过蒸馏/纯化来自聚合步骤的PL馏出物而获得的PL获得了白色调的BPA,而使用商购PL则获得了微黄色的BPA。可以预期,在PC制造步骤中使用这些BPA产物将获得以下结果。在使用通过蒸馏/纯化来自聚合步骤的PL馏出物而获得的PL制造BPA的情况中,据认为将获得高纯度的白色PC。相反,当使用商购PL制造BPA时,据认为将获得微黄色且纯度较低的PC。
[实施例4]
下一步,以下将根据图7所示的流程图,就制造步骤间的连接更详细地解释本发明。不同于图7的是,BPA贮存步骤置于加热/熔融步骤(步骤(d))和PL去除步骤(步骤(e))之间。
(实验例1)
[BPA的制造]
将60L磺酸型酸性阳离子交换树脂(商品名为DIAION SK-104,三菱化成(株)制造)填充到具有温度调节器的流通式BPA反应器中,所述交换树脂中15%的磺基已经被4-吡啶乙烷硫醇所中和。将PL与丙酮的摩尔比为10∶1的液体混合物在80℃以68.2kg/hr的流速导入该合成反应器中并反应。丙酮(A)的转化率为80%。低沸点物质(未反应的丙酮、水和部分PL)以5.1kg/hr的流速排出后,将反应混合物冷却到50℃并析出加成物结晶。过滤该混合物,将加成物结晶与母液分离。其流速分别为16.5kg/hr和46.5kg/hr。将该母液的10重量%供应到母液处理步骤,而剩下的母液作为导入合成反应器的原料的一部分而循环。
如此得到的加成物结晶重新溶解在以27.2kg/hr的流速供应的苯酚中。冷却所得溶液到50℃,以析出结晶,然后过滤,将母液(32.5kg/hr)与加成物结晶(11.3kg/hr)分离。将分离的结晶与以1.5kg/hr供应的纯化的PL混合,以制备60重量%的BPA和40重量%的PL的混合物。以12.8kg/hr将该混合物导入BPA贮存罐(以下条件)并在其中贮存,并以12.0kg/hr连续供应到随后的PL去除步骤中。
所使用的BPA贮存罐由SUS304制成,具有150L的容量(其中在说明书中规定的Vb/Fb值为22)。系统内部用氮密封,BPA/PL混合物的内部温度调节到120℃。另外,在BPA/PL混合物中,经检测,据认为得自离子交换树脂的PL-磺酸以重量计约为10ppb。因此,在将该混合物转移到贮存罐之前,向该混合物加入完全中和所述酸物质所需量的苛性钠水溶液,以将其中和。操作开始时,贮存罐中的液体水平开始逐渐缓慢地上升。
随后,BPA贮存罐中的BPA/PL混合物以12.0kg/hr连续转移到PL去除步骤中。在0.3mmHg的减压下将该混合物加热到180℃,以去除PL。因此,以流速为7.2kg/hr(6.8L/hr)获得了纯度为99.95%的BPA。所得BPA以其本身连续供应到将在后文叙述的芳香族聚碳酸酯制造步骤。
另一方面,用PL蒸发器13处理供应到母液处理步骤(未在图7中示出,见图4)的母液,以蒸出部分PL并浓缩该母液。然后,将0.1重量%的氢氧化钠加到母液中,然后将其导入经调节具有50mmHg的减压和210℃的温度的残留物反应器14的底部。在使底部的液体水平保持恒定的条件下运行所述反应器(滞留时间,1小时),以0.5kg/hr的流速从该系统中排出残留物反应器14中的塔底液。另外,将残留物反应器14的顶部排出的馏出物和PL混合,并以4.2kg/hr的流速将该混合物导入填充有4L磺酸型酸性阳离子交换树脂(商品名为DIAION SK-104,三菱化学(株)制造)的流通式再生器15中。该混合物在80℃的条件下反应。所得液体反应混合物循环到在起始阶段使用的BPA反应器。
商购PL(18.5kg/hr)和丙酮(3.6kg/hr)补加到前述BPA反应器中,补加量与从系统中排出的量和所得BPA的量相对应。因此,连续进行合成反应,并运行系统而连续制造BPA。
[PC制造]
以下显示根据图5显示的流程图制造PC的例子。
在氮气氛围中,通过混合槽21以1.024重量比熔融混合DPC和BPA。在氮气氛围中,将该混合物连续加料到经调节具有210℃的温度和100Torr的压力的第一立式搅拌聚合槽22中。通过调节置于连接到所述槽的底部的聚合物排出管线中的阀的开度,使液体水平保持恒定,从而得到60分钟的平均滞留时间。另外,在对所述原料混合物开始进行加料的同时,将水溶液形式的作为催化剂的碳酸铯以0.5×10-6摩尔/1摩尔BPA的流速开始连续供应。随后将槽底排出的液体聚合反应混合物相继连续地供应到第二立式聚合槽23和第三立式聚合槽24和第四卧式聚合槽25中。在反应期间,调节各槽中的液体水平,从而获得60分钟的平均滞留时间,与此同时,蒸出作为副产物产生的PL。采用相应的多段冷凝器冷凝并液化从第一聚合槽和第二聚合槽中排出的PC蒸发成分p,将各自冷凝液的一部分回流到各聚合槽中,回收剩下的冷凝液并贮存在PC用PL回收罐29中。另一方面,采用并排的两个冻结冷凝器之一固化通过蒸发形成并各自从第三聚合槽24和第四聚合槽25中排出的气体。通过切换到另一个冻结冷凝器中,熔化所得固体,回收并贮存在PC用PL回收罐29(未示出)中。
各聚合槽的聚合条件如下:第一聚合槽(210℃,100Torr),第二聚合槽(240℃,15Torr),第三聚合槽(260℃,0.5Torr),第四聚合器(280℃,0.5Torr)。
对所得处于熔融状态的聚合物进行造粒,同时向对于PC以重量计按5ppm的量连续添加对甲苯磺酸丁酯。如此得到的碳酸酯的Mv为21000且初期YI为1.8。
<分子量(Mv)的测定>
在20℃的温度下,采用乌氏粘度计,使用具有0.6g/dL(克/分升)的PC浓度(C)的二氯甲烷溶液来测定其比粘度(ηsp),采用以下两个等式通过粘度值计算分子量(Mv):
ηsp/C=[η](1+0.28ηsp)
[η]=1.23×10-4(Mv)0.83
<初期色相(YI)的测定>
在氮气氛围中于120℃干燥PC 6小时,并采用(株)日本制钢所(株)制造的J-100注射成型机,在360℃将其制成3mm厚度的注射成型片。采用由Suga Test Instruments Co.Ltd.制造的SC-1检测该片的YI值(YI值越大,PC着色越严重)。
上述操作持续一个星期。此后,为清洗BPA结晶器的目的,临时停止合成反应/结晶步骤约8小时。但在整个这一期间,使用贮存在贮存罐中的液体混合物连续运行后继步骤,由此可以制造BPA和芳香族聚碳酸酯。在连续运行一周所得的这些产物与在后继步骤的随后运行中获得的产物的品质与初期品质相同,并且是令人满意的。
(实验例2)
通过进行与实验例1相同的方法连续制造BPA和芳香族聚碳酸酯,不同之处是上述实验例1的BPA制造中BPA贮存罐的容量改变为2m3(Vb/Fb=294)。所得聚碳酸酯的Mv为21000且初期YI为1.8。
这一操作持续2个月。在整个这一期间,芳香族聚碳酸酯显示出1.8~1.9的色相(初期YI),并且所得产物是令人满意的。临时停止BPA合成反应/结晶步骤约3天。但使用贮存在贮存罐中的液体混合物可以连续运行后继步骤,如此得到的产物的品质是令人满意的。此后,如上所述在每2个月进行一次为期3天的停止期间,间歇性地运行BPA制造中的前期步骤(在BPA贮存罐前的步骤),并采用上述方式连续运行BPA制造至芳香族聚碳酸酯制造中的后期步骤。因此,在约半年的时间内连续得到品质令人满意的芳香族聚碳酸酯。
(比较实验例1)
通过进行与实验例1相同的方法连续制造BPA和芳香族聚碳酸酯,不同之处是上述实验例1的BPA制造中BPA贮存罐的容量改变为50L(Vb/Fb=7)。所得聚碳酸酯的Mv为21000且初期YI为1.8。
然而,自运行开始起2天过去后,BPA贮存罐变满,这降低了双酚制造中的前期步骤(贮存罐之前的步骤)的制造速度。因此调节操作以维持贮存罐中液体水平的恒定。此后,只停止前期步骤。结果,贮存罐中的液体水平迅速下降,并且该罐在约4小时内变空,需要停止后继步骤和所有的PC步骤。
(比较实验例2)
在比较实验例1中连续制造BPA,其中调节BPA制造中的前期步骤(在贮存罐前的步骤)的制造速度,以维持贮存罐中液体水平的恒定。冷却所得的BPA,然后造粒,并将这些颗粒临时贮存在新安装的BPA粉末料斗(容量,1m3)中。此后,在用粉末重量加料器将所述颗粒供应到并溶解在DPC溶液中的同时,以上述方式连续制造PC。只要粉末料斗中存在BPA,临时停止BPA步骤对PC制造速度不存在问题。但是,从热效率的观点来看,这一方法是不利的,这是因为临时冷却熔融的BPA以将其转化为粉末,而在其后的溶解时需要进行加热。另外,当供应BPA时会产生粉尘,这会引起气体管线堵塞的问题。
(比较实验例3)
在比较实验例1中以7.7kg/hr连续制造BPA,其中稍微加快贮存罐之后的步骤的制造速度,以维持贮存罐中液体水平的恒定。将所得纯BPA贮存在新安装的容量为2m3的罐中,其中将内部温度调节到160℃。此后,与比较实验例1相同,将BPA作为PC制造原料以7.2kg/hr加料。所得PC的初期YI为1.8。但是,随着操作的继续,色相开始明显恶化。将纯BPA熔融保存后导致品质的显著恶化。
(实验例3)
以下给出了实验例,其中,将BPA制造步骤、DPC制造步骤和PC制造步骤相互连接,并且使BPA、DPC和PC贮存步骤包含在这些制造步骤中。
[BPA的制造]
以与上述实验例1相同的方式进行BPA制造。
[DPC制造]
<反应步骤>
以6.4kg/hr将温度为50℃的熔融苯酚与作为催化剂的含吡啶的苯酚一起连续加料到第一反应器中,所述含吡啶的苯酚通过对作为馏出物从后述低沸物质蒸馏塔排出的低沸点物质进行脱水而获得。在如此加料的同时,将熔融苯酚加热到150℃。在充分搅拌下,以0.75Nm3/hr将光气气体连续加料到第一反应器中。通过溢流管将从第一反应器流出并具有气/液混合物相的所述反应混合物供应到第二反应器中。在充分搅拌下,也将第二反应器中的内容物调节到150℃的温度。将液体反应混合物供应到脱气塔中。在脱气塔中,利用氮气在160℃进行逆流接触,以使作为中间体形成的氯甲酸苯酯与苯酚完全反应。具有约89重量%的浓度的碳酸二苯酯的液体反应混合物由脱气塔的底部连续排出。几乎100%所加入的光气被转化为碳酸二苯酯。另一方面,将由碳酸二苯酯合成所得的排气(来自第二反应器的反应排气和来自脱气塔的含氮排气)混合在一起,然后冷却到10℃。将所得冷凝液返回到第二反应器,而作为未冷凝气体获得的氯化氢则用碱性水溶液中和并排出。
<洗涤步骤>
将所得液体反应混合物、从后述回收/蒸馏塔回收的碳酸二苯酯和约5重量%的氢氧化钠水溶液(通过混合25重量%的氢氧化钠水溶液和随后的水洗涤步骤后分离的水相而获得的液体)分别供应到具有特氟隆内衬的中和/混合槽中。该内容物在80℃混合约10分钟,然后将pH调节到8.5。中和后,经静置后分离有机相,并将有机相转移到水洗涤/混合槽中。另一方面,分离后余留的水相(含有PL和食盐)与水蒸气接触,所得PL几乎全部作为含苯酚的水回收。在下一步骤中,将所述水供应到水洗涤/混合槽中。在水洗涤/混合槽中,相对于有机相使用约30重量%的温水洗涤有机相。分离水相(被循环到前述中和/混合槽),获得粗制碳酸二苯酯(含有水、催化剂吡啶和苯酚)。
<低沸物质蒸馏步骤>
然后,将所述粗制碳酸二苯酯和0.1N的氢氧化钠水溶液分别以约9kg/hr和15ml/hr的流速连续供应到低沸物质蒸馏塔的中段。作为该低沸物质蒸馏塔,使用了具有理论塔板数为8、内径为100mm和高度为4.0m的连续蒸馏塔,其上部装有回流装置,中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约220℃的热介质油温、80℃~100℃的顶部温度和回流比为1的条件下进行蒸馏,蒸出含有沸点比碳酸二苯酯低的物质,即,水、吡啶和未反应的苯酚。低沸点物质脱水处理后,排出部分这些物质,而剩余的物质则供应到前述光气化的第一反应器中。另一方面,从塔底以约7.8kg/hr排出碳酸二苯酯。其中的水没有检测到(等于或小于10ppm),吡啶和苯酚的含量分别为没有检测到(等于或小于1ppm)和50ppm。
<高沸物质蒸馏步骤>
另外,所述碳酸二苯酯(来自低沸物质蒸馏塔的塔底液)连续供应到高沸物质蒸馏塔中。作为所述的高沸物质蒸馏塔,使用了具有理论塔板数为8、内径为100mm和高度为4.0m的连续蒸馏塔,其上部装有回流装置,中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约240℃的热介质油温、约180℃的顶部温度和回流比为0.5,以及馏出物的比例约为90%的条件下进行蒸馏。结果,以约7.1kg/hr(7L/hr)从顶部获得纯化的碳酸二苯酯,而从塔底以约0.8kg/hr排出高沸物质。所述纯化的碳酸二苯酯为含有80ppm的苯酚的高纯度产物。将一定量(约100L)的所述碳酸二苯酯于100℃贮存在由SUS316制成容量为200L的罐(在说明书规定的Vd/Fd值为29)中,然后作为PC制造原料以7L/hr进行加料。
<回收/蒸馏步骤>
另外,从高沸物质蒸馏塔的底部排出的塔底液同时供应到回收/蒸馏塔,以在下列条件下连续蒸馏。通过顶部以约0.7kg/hr回收碳酸二苯酯,循环到中和/混合槽中,而塔底液则以约0.04kg/hr进行连续排出。对于碳酸二苯酯回收/蒸馏的条件,使用了具有理论塔板数为8的连续蒸馏塔,其具有50mm的内径和3.0m的高度,其上部装有回流装置,其中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约240℃的热介质油温、180℃的顶部温度和回流比为0.5的条件下进行蒸馏。经检测,在回收/蒸馏塔的塔底液中,烷基取代的碳酸二苯酯衍生物和溴取代的碳酸二苯酯衍生物的量以重量计分别为约7000ppm和约800ppm。
[PC的制造]
<聚合步骤>
在氮气氛围中,于130℃熔融混合以7.2kg/hr供应的上述获得的双酚A和以7.1kg/hr供应的碳酸二苯酯。通过加热到130℃的原料导入管,将该混合物连续加料到经调节在常压氮气氛围中具有210℃的温度的第一立式搅拌聚合槽中。通过调节安装在连接到所述槽的底部的聚合物排出管线中的阀的开度,使液体水平保持恒定,从而得到60分钟的平均滞留时间。另外,在对所述原料混合物开始进行加料的同时,将水溶液形式的作为催化剂的碳酸铯以0.5×10-6摩尔/1摩尔双酚A的流速开始连续供应。随后将槽底排出的液体聚合反应混合物相继连续地供应到第二、第三和第四立式聚合槽和第五卧式聚合槽中。在反应期间,调节各个槽中的液体水平,从而获得60分钟的平均滞留时间,与此同时,蒸出作为副产物产生的苯酚。采用多段冷凝器冷凝并液化通过蒸发形成和各自分别从第一至第三的聚合槽中排出的气体,将部分冷凝液回流到聚合槽,回收剩下的冷凝液并贮存在副产物苯酚罐中。另一方面,采用并排的两个冻结冷凝器之一固化通过蒸发形成以及各自从第四和第五聚合槽中排出的气体。通过切换到另一个冻结冷凝器中,熔化所得固体,回收并贮存在上述副产物苯酚罐中。
各反应槽的聚合条件如下:第二聚合槽(210℃,100Torr),第三聚合槽(240℃,15Torr),第四聚合槽(260℃,0.5Torr),第五聚合槽(270℃,0.5Torr)。系统在聚碳酸酯制造的速度为8.0kg/hr运行。
然后,将所得处于熔融状态的聚合物导入双螺杆挤出机(神户制钢所(株)制造),以相对于聚碳酸酯为5ppm的量向其中连续添加对甲苯磺酸丁酯。对甲苯磺酸丁酯为采用搅拌器通过将原液分散在片状聚碳酸酯中制得的母料形式,并利用重量加料器在氮气氛围中供应到上述挤出机。对聚合物进行造粒。如此得到的聚碳酸酯的Mv为21000和初期YI为1.7。分子量(Mv):
在20℃的温度下,采用乌氏粘度计,使用具有0.6g/dL的聚碳酸酯浓度(C)的二氯甲烷溶液来测定其比粘度(ηsp),采用以下两个等式通过粘度值计算分子量:
ηsp/C=[η](1+0.28ηsp)
[η]=1.23×10-4(Mv)0.83
初期色相(YI):
在氮气氛围中于120℃干燥聚碳酸酯树脂6小时,并采用(株)日本制钢所制造的J-100注射成型机,在360℃将其制成3mm厚度的注射成型片。采用由Suga Test Instruments Co.Ltd.制造的SC-1检测该片的YI值(YI值越大,PC着色越严重)。
<副产物苯酚纯化步骤>
将一定量(约100L)的以约6.3kg/hr(6L/hr)由聚合步骤回收的副产物苯酚贮存在副产物苯酚罐(由SUS304制成,具有200L的容量;说明书中规定的Vc/Fc为33)中,然后进行以下蒸馏/纯化。所得纯化的苯酚作为DPC制造原料进行循环。缺量的一部分由商购PL补充。
第一蒸馏塔在200Torr以回流比为2运行,据此将所包含的水与部分苯酚一起蒸出。将塔底液输送到第二蒸馏塔。第二蒸馏塔在50Torr和回流比为0.5运行,以通过顶部以约5.8kg/hr获得纯化的苯酚。所述纯化的苯酚通过纯化苯酚槽加料到DPC制造步骤。另一方面,含有分别为67重量%、7重量%和4重量%的碳酸二苯酯、双酚A和低聚物的液体苯酚混合物作为塔底液连续排出。
上述实验持续进行400小时。在实验过程中,由于有关温度控制等问题需要临时停止DPC制造步骤。但是,由于使用了贮存在贮存罐中的液体,因此不需要停止整个系统,可以迅速采取解决所述问题的措施。在运行期间,制造出了Mv为15000级别的聚碳酸酯,这导致从聚合槽回收的副产物苯酚的组成的临时变化。但是,可以在贮存罐中减小所述变化,并可以顺当地改变随后副产物苯酚纯化步骤的操作条件。
[实施例5]
下一步,本发明将就废液处理进行更详细的解释。顺便提及,粘均分子量(Mv)和初期色相(YI)的测定采用了上文所述的方法。
(实验例1)
(DPC制造步骤)
根据图1所示的流程图进行DPC制造步骤。细节如下。
[DPC反应步骤]
在将熔融PL和吡啶催化剂连续加料到DPC反应器1中的同时,在搅拌下于150℃用光气(CDC)向其中连续加料。然后,将混合物送到脱盐酸塔2中。将作为光气化反应副产物产生的氯化氢气体(D1)冷却到10℃。将所得冷凝液返回到反应器中,用碱性水溶液中和剩下未冷凝的气体,然后排出。另一方面,含约91重量%DPC的脱盐酸液体由脱盐酸塔2连续排出。
[DPC洗涤步骤/DPC水洗步骤]
将脱盐酸液体b送到混合槽3中,然后送到具有特氟隆内衬的碱中和槽4中。另外,将约5重量%的氢氧化钠水溶液供应到碱中和槽4中。该内容物在80℃混合约10分钟,然后将pH调节到8.5。中和后,经静置后分离有机相并将其转移到水洗槽5中。在水洗槽5中,使用相对于有机相约30重量%的温水洗涤有机相。分离水相,获得经水洗的液体f,该液体为粗制DPC(包含1重量%的水,2重量%的吡啶,8重量%的PL和89重量%的DPC)。
[DPC蒸馏步骤/低沸物质蒸馏步骤]
然后,经水洗的液体f以约30kg/hr连续供应到第一PL蒸馏塔6的中段。作为所述第一PL蒸馏塔6,使用了具有理论塔板数为8、内径为150mm和高度为4.0m的连续蒸馏塔,其上部装有回流装置,中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约220℃的热介质油温、80℃~100℃的顶部温度、塔中段温度为160℃和回流比为1的条件下进行蒸馏,蒸出含有沸点比DPC低的物质(即,水、催化剂吡啶和未反应的PL)的混合气体F。以约26kg/hr从塔底连续排出第一蒸馏残留物g,所述残留物g为含有DPC的塔底液(水,以重量计等于或小于10ppm;吡啶,以重量计等于或小于1ppm;PL以重量计为50ppm)。
[DPC蒸馏步骤/高沸物质蒸馏步骤]
另外,将该第一蒸馏残余物g连续供应到第二PL蒸馏塔7。作为该第二PL蒸馏塔7,使用了具有理论塔板数为8、内径为200mm和高度为4.0m的连续蒸馏塔,其上部装有回流装置,中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约240℃的热介质油温、约180℃的顶部温度和回流比为0.5的条件下进行蒸馏。结果,通过顶部以约23.5kg/hr获得纯化的DPC,而高沸物质(含有以重量计分别约为350ppm和40ppm的烷基取代的DPC衍生物和溴取代的DPC衍生物的DPC)DPC蒸馏残留物(X1)以2.5kg/hr从塔底排出。所述纯化的DPC为含有以重量计为80ppm的PL的高纯度产物。
(PC制造步骤)
[PC聚合步骤]
根据图5所示的流程图以以下方式制造PC。即在氮气氛围中,通过混合槽21,以0.977的重量比熔融混合在上述DPC制造步骤中获得的纯化DPC和BPA。在氮气氛围和常压下,该混合物通过加热到130℃的原料供应管连续加料到经调节具有210℃的温度的第一立式聚合槽22中。通过调节置于连接到所述槽的底部的聚合物排出管线中的阀的开度,使液体水平保持恒定,从而得到60分钟的平均滞留时间。另外,在对所述原料混合物开始进行加料的同时,将水溶液形式的作为催化剂的碳酸铯以0.5×10-6摩尔/1摩尔BPA的流速开始连续供应。随后将槽底排出的液体聚合反应混合物相继连续地供应到第二和第三立式聚合槽和第四卧式聚合槽中。在反应期间,调节各槽中的液体水平,从而获得60分钟的平均滞留时间,与此同时,蒸出作为副产物产生的PL。采用相应的多段冷凝器冷凝并液化从第一至第三聚合槽中排出的PC蒸发成分p。将各所得冷凝液的一部分回流到各聚合槽中,回收剩下的冷凝液并贮存在PC用PL回收罐29中。另一方面,采用并排的两个冻结冷凝器之一固化通过蒸发形成以及从第四聚合器中排出的气体。通过切换到另一个冻结冷凝器中,熔化所得固体,回收并贮存在PC用PL回收罐29(未示出)中。
各反应槽的聚合条件如下:第一聚合槽(210℃,100Torr),第二聚合槽(240℃,15Torr),第三聚合槽(260℃,0.5Torr),第四聚合器(270℃,0.5Torr)。
将所得处于熔融状态的聚合物导入双螺杆挤出机(神户制钢所(株)制造;螺杆直径,0.046m;L/D=40.2)32中并造粒,同时以相对于PC为5ppm的量向其中连续添加对甲苯磺酸丁酯。所得PC的粘均分子量(Mv)为21000且初期色相(YI)为1.7。
[PL蒸馏步骤]
分析从PC聚合步骤回收的PC蒸发成分p。结果检测到5.0重量%的DPC,0.5重量%的BPA,0.3重量%的低聚物和0.2重量%的水。
该PC蒸发成分p由以下两个蒸馏塔连续纯化(第一PL蒸馏塔30和第二PL蒸馏塔31)。第一PL蒸馏塔30在200Torr和回流比为2运行,据此将所包含的水与一部分PL作为PC低沸馏出物(D6)一起蒸出。将塔底液作为第一阶段残留物q输送到第二PL蒸馏塔31。第二PL蒸馏塔31在50Torr以回流比为0.5运行,以通过顶部获得纯化的PL。含有分别为67重量%、7重量%和4重量%的DPC、BPA和低聚物的PL蒸馏残留物(X2)作为塔底液连续排出。
(将PC制造步骤中的蒸馏残留物X2送到DPC制造步骤中的例子)
将上述PC制造步骤中的副产物PL纯化步骤排出的PL蒸馏残留物(X2;含有分别为22重量%的PL、67重量%的DPC、7重量%的BPA和4重量%的低聚物)供应到上述DPC制造步骤的第一DPC蒸馏塔6中。然后,第一蒸馏残留物g(第一DPC蒸馏塔6的塔底液)供应到第二DPC蒸馏塔7中。结果,几乎100%的包含在PL蒸馏残留物(X2)中的PL由第一蒸馏塔6的顶部回收,约一半的DPC由第二蒸馏塔7的顶部回收。因此,仅将上述PL蒸馏残留物(X2)循环到现存的特定步骤中就可以有效地回收有用的成分。
在进行上述操作的同时,以上述方式制造DPC和PC。结果,所得DPC和PC在品质上没有任何问题。
(实验例2)
(DPC制造步骤)
根据图1所示的流程图进行DPC制造步骤。细节如下。
[回收/蒸馏步骤]
将从实验例1中的DPC制造步骤的高沸物质蒸馏步骤排出的DPC蒸馏残留物(X1)供应到DPC回收/蒸馏塔8,并在以下条件下连续蒸馏,以通过顶部回收作为馏出物的含DPC的回收液d。所回收的馏出物循环到DPC制造步骤中的洗涤步骤,以实现收率的提高。另一方面,高沸物质(所含烷基取代的DPC衍生物和溴取代的DPC衍生物的量以重量计分别为约7000ppm和约800ppm的DPC)DPC回收/蒸馏残留物(X1′)作为塔底液从DPC回收/蒸馏塔连续排出。
对于DPC回收/蒸馏,使用了具有理论塔板数为8、内径为100mm和高度为3.0m的连续蒸馏塔,其上部装有回流装置,中央具有原料供应部分,并具有各自由Sulzer Packing(住友重机工业(株)制造)填充的浓缩区和回收区。在20Torr的真空度、约240℃的热介质油温、180℃的顶部温度和回流比为0.5的条件下进行蒸馏。
以与实验例1相同的方式进行的其它操作。因此,制造出了作为高纯度产物的纯化DPC(含有以重量计为80ppm的PL),从而制造出PC。
(将PC制造步骤中的蒸馏残留物(X2)送到DPC制造步骤中的回收/蒸馏步骤的例子)
将上述PC制造步骤中的PL蒸馏步骤中排出的PL蒸馏残留物(X2;含有分别为22重量%的PL、67重量%的DPC、7重量%的BPA和4重量%的低聚物)供应到DPC制造步骤的DPC回收/蒸馏塔8中。结果,从回收/蒸馏塔的顶部回收了几乎100%的包含在蒸馏残留物中的PL和约80重量%的包含在该残留物中的DPC。因此,仅将PL蒸馏残留物X2循环到现存的特定步骤中就可以有效地回收有用的成分。
在进行上述操作的同时,以上述方式制造DPC和PC。结果,所得DPC和PC在品质上没有任何问题。
(实验例3)
(BPA制造步骤)
根据图2~4所示的流程图进行BPA制造步骤。将60L磺酸型酸性阳离子交换树脂(商品名为DIAION SK-104,三菱化学(株)制造)填充到具有温度调节器的流通式BPA反应器中,所述交换树脂中15%的磺基已经被4-吡啶乙烷硫醇所中和。将PL与丙酮的摩尔比为10∶1的液体混合物在80℃以68.2kg/hr的流速导入该BPA反应器中并反应。丙酮的转化率为80%。低沸物质(未反应的丙酮、水和部分PL)以5.1kg/hr的流速排出后,将反应混合物冷却到50℃并析出加成物结晶。过滤该混合物,将加成物结晶与母液分离。其流速分别为16.5kg/hr和46.5kg/hr。将该母液的10重量%供应到母液处理步骤中,而剩下的母液作为导入合成反应器的原料的一部分而循环。
将如此得到的加成物结晶重新溶解在以27.2kg/hr的流速供应的苯酚中。冷却所得溶液到50℃,以析出结晶,然后过滤,以便将母液(32.5kg/hr)与加成物结晶(11.3kg/hr)分离。在0.3mmHg的低压将分离的结晶加热到180℃,以去除PL。因此,获得流速为7.7kg/hr的具有等于或大于99.95%的纯度的BPA。
另一方面,如图4所示,用PL蒸发器13处理供应到母液处理步骤中的母液,以蒸出部分PL并冷凝母液。然后,将0.1重量%的氢氧化钠加到母液中,然后将其导入经调节具有50mmHg的减压和210℃的温度的残留物反应器14(作为分解/蒸馏塔)的底部。在使底部的液体水平保持恒定的条件下运行所述反应器(滞留时间,1小时),以0.5kg/hr的流速从该系统中排出分解/蒸馏塔中的塔底液。此外,将从残留物反应器14的顶部排出的馏出物与前述PL混合,以4.2kg/hr的流速将该混合物导入填充有4L磺酸型酸性阳离子交换树脂(商品名为DIAION SK-104,三菱化学(株)制造)的流通式再生反应器15中。该混合物在80℃的条件下反应。所得液体反应混合物循环到在起始阶段使用的BPA反应器中。
将丙酮(3.6kg/hr)和PL(18.5kg/hr)补加到BPA反应器中,补加量与从系统中排出的量和所得BPA的量相对应。因此,连续进行合成反应,并运行整个系统而连续制造BPA。
(DPC制造步骤中的DPC蒸馏残留物(X1)和PC制造步骤中的PL蒸馏残留物(X2)被送到BPA制造步骤中的母液处理步骤的例子)
分别以0.11kg/hr和0.15kg/hr的流速,将上述DPC制造步骤中排出的DPC蒸馏残留物(X1;含有以重量计约350ppm的烷基取代的DPC衍生物和以重量计约40ppm的溴取代的DPC衍生物,其余为DPC)和从PC制造步骤的副产物PL纯化步骤中排出的PL蒸馏残留物(X2;含有分别为22重量%的PL、67重量%的DPC、7重量%的BPA和4重量%的低聚物)供应到上述BPA制造步骤中的母液处理步骤(步骤(g))中。在该操作中,残留物反应器14在保持底部液体水平恒定的条件下运行(滞留时间,1小时),塔底液以0.6kg/hr从系统排出。
结果,从母液处理步骤中的残留物反应器14的顶部,回收了包含在所述蒸馏残留物中的几乎100%的PL和BPA分解产物。因此,仅将上述蒸馏残留物循环到现存的特定步骤中就可以有效地回收有用的成分。
在进行上述操作的同时,以上述方式制造BPA、DPC和PC。结果,所得BPA、DPC和PC在品质上没有任何问题。
(实验例4)
(DPC制造步骤中的DPC回收/蒸馏残留物(X1′)和PC制造步骤中的PL蒸馏残留物(X2)被送到BPA制造步骤中的母液处理步骤的例子)
分别以0.11kg/hr和0.15kg/hr的流速,将上述DPC制造步骤中排出的DPC蒸馏残留物(X1′;含有以重量计约7000ppm的烷基取代的DPC衍生物和以重量计约800ppm的溴取代的DPC衍生物,其余为DPC)和从PC制造步骤的副产物PL纯化步骤中排出的PL蒸馏残留物(X2;含有分别为22重量%的PL、67重量%的DPC、7重量%的BPA和4重量%的低聚物)供应到上述BPA制造步骤中的母液处理步骤(步骤(g))中。在该操作中,残留物反应器14在保持底部液体水平恒定的条件下运行(滞留时间,1小时),塔底液以0.6kg/hr从系统排出。
结果,从母液处理步骤中的残留物反应器14的顶部,回收了包含在所述蒸馏残留物中的几乎100%的PL和BPA分解产物。因此,仅将蒸馏残留物循环到现存的特定步骤中就可以有效地回收有用的成分。
在进行上述操作的同时,以上述方式制造BPA、DPC和PC。结果,所得BPA、DPC和PC在品质上没有任何问题。
(实验例5)
(将PC制造步骤中的PL蒸馏残留物(X2)送到DPC制造步骤中的回收/蒸馏步骤,且将DPC回收/蒸馏残留物(X1′)送到BPA制造步骤中的母液处理步骤的例子)
将上述PC制造步骤的副产物PL纯化步骤中排出的PL蒸馏残留物(X2;含有分别为22重量%的PL、67重量%的DPC、7重量%的BPA和4重量%的低聚物)供应到上述DPC制造步骤中的DPC回收/蒸馏塔8。将作为馏出物从DPC回收/蒸馏塔8排出的有用成分循环到上述DPC制造步骤中的洗涤步骤,将作为塔底液从DPC回收/蒸馏塔8排出的DPC回收/蒸馏残留物(X1′)供应到上述BPA制造步骤中的母液处理步骤(步骤(g))中。以该处理步骤回收的有用成分为原料,用于BPA制造步骤中的合成。在进行上述操作的同时,在400小时内连续制造BPA、DPC和PC。结果,所得BPA、DPC和PC在品质上没有任何问题。高沸废弃物可以合并到由BPA制造步骤中的母液处理步骤的排出物中。所述废弃物的量显著下降,而收率则得到大幅度提高。
虽然参照具体实施方案对本发明进行了详细描述,但是,本领域技术人员明白,在不脱离本发明的精神和范围的前提下,可以进行各种变更和修正。
本申请基于2003年8月21日提交的日本专利申请(申请号:No.2003-297844)、2003年8月21日提交的日本专利申请(申请号:No.2003-297719)、2003年8月21日提交的日本专利申请(申请号:No.2003-297832)、2003年11月12日提交的日本专利申请(申请号:No.2003-382667)、2003年11月12日提交的日本专利申请(申请号:No.2003-382773)以及2003年11月12日提交的日本专利申请(申请号:No.2003-382646),在此通过参考的方式引入其全部内容。
<工业实用性>
根据本发明,将副产物苯酚中的水含量限制在一定范围的值。因此,即便当将所述副产物苯酚用作碳酸二苯酯制造步骤或双酚A制造步骤中的原料的一部分时,制造效率几乎没有下降并基本上得以保持。
另外,在芳香族聚碳酸酯制造步骤的早期聚合中回收的副产物苯酚中所包含的杂质,是碳酸二苯酯制造步骤中使用的原料和该步骤的生成物。因此,可以未经提纯就将含有这些杂质的副产物苯酚用作碳酸二苯酯制造步骤中使用的苯酚的至少一部分。
另一方面,在芳香族聚碳酸酯制造步骤的后期聚合中回收的副产物苯酚中所包含的杂质在双酚A制造步骤中水解,变成该步骤的原料和反应产物。另外,在副产物苯酚中几乎不包含导致双酚A制造步骤中催化剂活性下降的醇等。因此,包含这些杂质的副产物苯酚可以未经提纯即用作双酚A制造步骤中使用的苯酚的至少一部分。
另外,通过综合运用碳酸二苯酯制造步骤、双酚A制造步骤和芳香族聚碳酸酯制造步骤,可以将商购苯酚用作碳酸二苯酯制造的原料,以及可以将芳香族聚碳酸酯制造步骤中的聚合步骤中产生的馏出成分用作双酚A制造步骤中的原料。
另外,如果存在以下情况,即,在上述PL蒸馏步骤之前或之后设置PC贮存步骤,在该PC贮存步骤中,将上述PL蒸馏步骤前的液化PC蒸发成分和/或上述PL蒸馏步骤中回收的副产物苯酚贮存;在上述DPC蒸馏步骤之后设置DPC贮存步骤,在该DPC贮存步骤中,贮存该DPC蒸馏步骤中获得的碳酸二苯酯;和/或在上述BPA结晶/分离步骤和上述PC聚合步骤之间设置贮存双酚A和苯酚的混合物的BPA贮存步骤,那么,在各步骤中获得的化合物的质量可以保持在一定的范围之内,并且可以连续进行后期步骤,而不管前面的步骤如何。
另外,当将PL蒸馏残留物、DPC蒸馏残留物和/或DPC回收/蒸馏残留物送到给定步骤时,可以完全利用包含在所述残留物中的有用成分。因此可以提高总体效率,并减小环境负荷。
另外,对连接冷凝器与真空设备的倾斜的真空管路进行调节,使得与下倾相反的上升部分的总高度等于或小于1m,此时,可以减少滞留在所述上升部分的液体物质和固体物质的量,还可以防止所述管路被完全堵塞或压力损失过大。
Claims (44)
1.芳香族聚碳酸酯的制造方法,该方法包括:
碳酸二苯酯制造步骤,其中将苯酚和至少一种羰基化合物用作制造碳酸二苯酯的原料;
和/或双酚A制造步骤,其中将苯酚和丙酮用作制造双酚A的原料;
以及芳香族聚碳酸酯制造步骤,其中以上述碳酸二苯酯和双酚A为原料,通过芳香族聚碳酸酯聚合步骤制造芳香族聚碳酸酯,并回收副产物苯酚,
其特征在于,将所述芳香族聚碳酸酯制造步骤中回收的副产物苯酚中所包含的水的量调节为等于或小于0.2重量%,并将所述苯酚用作上述碳酸二苯酯制造步骤和/或双酚A制造步骤的原料。
2.如权利要求1所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述碳酸二苯酯制造步骤是包括碳酸二苯酯反应步骤和碳酸二苯酯蒸馏步骤的步骤。
3.如权利要求1或2所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述双酚A制造步骤包括双酚A反应步骤、双酚A低沸物质去除步骤和双酚A结晶/分离步骤,并进一步包括对所述双酚A低沸物质去除步骤中排出的双酚A低沸馏出物进行双酚A/水分离步骤以回收苯酚的步骤。
4.如权利要求1~3任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述芳香族聚碳酸酯制造步骤中回收副产物苯酚的步骤为以下步骤:使从所述芳香族碳酸酯聚合步骤中获得的芳香族碳酸酯蒸发成分液化,并对其进行苯酚蒸馏步骤,以从该芳香族碳酸酯蒸发成分中去除芳香族碳酸酯低沸馏出物,并据此回收副产物苯酚。
5.如权利要求4所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,在所述苯酚蒸馏步骤中去除的聚碳酸酯低沸馏出物中的苯酚浓度为50重量%~99.8重量%。
6.如权利要求4所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述碳酸二苯酯制造步骤具有在所述碳酸二苯酯反应步骤和碳酸二苯酯蒸馏步骤之间的碳酸二苯酯洗涤步骤。
7.如权利要求4~6任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,将所述苯酚蒸馏步骤中产生的芳香族碳酸酯低沸馏出物送到所述双酚A/水分离步骤。
8.如权利要求1~7任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,用作所述双酚A制造步骤的原料的苯酚中羟基丙酮的含量以重量计低于10ppm。
9.如权利要求3~8任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其中,在所述双酚A反应步骤中所使用的酸催化剂是用具有巯基的化合物改性的磺酸型阳离子交换树脂。
10.如权利要求4~9任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,在所述苯酚蒸馏步骤之前和/或之后设置芳香族碳酸酯贮存步骤,在所述芳香族碳酸酯贮存步骤中,将进行所述苯酚蒸馏步骤前的芳香族碳酸酯蒸发成分液化物和/或在所述苯酚蒸馏步骤中回收的副产物苯酚贮存,并且,将容量满足下式(1)的条件的芳香族碳酸酯贮存罐用于所述芳香族碳酸酯贮存步骤:
10≤(Vc/Fc)≤100 (1)
其中,Vc表示所述芳香族碳酸酯贮存罐的容量,其单位为m3,Fc表示芳香族碳酸酯蒸发成分液化物或副产物苯酚的加料速度,其单位为m3/小时。
11.如权利要求2~10任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,在所述碳酸二苯酯蒸馏步骤之后,进行贮存所述碳酸二苯酯蒸馏步骤中获得的碳酸二苯酯的碳酸二苯酯贮存步骤,并且,将容量满足下式(2)的条件的碳酸二苯酯贮存罐用于所述碳酸二苯酯贮存步骤:
10≤(Vd/Fd)≤100 (2)
其中,Vd表示碳酸二苯酯贮存罐的容量,其单位为m3,Fd表示碳酸二苯酯的加料速度,其单位为m3/小时。
12.如权利要求3~11任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,在所述双酚A结晶/分离步骤和上述芳香族碳酸酯聚合步骤之间进行贮存双酚A和苯酚的混合物的双酚A贮存步骤。
13.如权利要求12所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,将容量满足下式(3)的条件的双酚A贮存罐用于所述双酚A贮存步骤:
10≤(Vb/Fb)≤1000 (3)
其中,Vb表示所述双酚A贮存罐的容量,其单位为m3,Fb表示被加入到所述芳香族碳酸酯聚合步骤中的双酚A的加料速度,其单位为m3/小时。
14.如权利要求12或13所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,在所述双酚A贮存步骤中贮存的双酚A/苯酚混合物为以下形式的任意一种:双酚A与苯酚的加成物的结晶;含有双酚A与苯酚的加成物的浆料;或双酚A与苯酚的液体混合物。
15.如权利要求12~14任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,在所述双酚A结晶步骤和芳香族碳酸酯聚合步骤之间或在这些步骤之前进行中和步骤。
16.如权利要求12~15任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,从所述双酚A反应步骤至双酚A结晶步骤的步骤是间歇性地进行的,所述芳香族碳酸酯聚合步骤是连续进行的。
17.如权利要求4~16任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,将所述苯酚蒸馏步骤中产生的苯酚蒸馏残留物送到所述碳酸二苯酯蒸馏步骤。
18.如权利要求4~17任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述碳酸二苯酯制造步骤包括从所述碳酸二苯酯蒸馏步骤产生的碳酸二苯酯蒸馏残留物中回收碳酸二苯酯的碳酸二苯酯回收/蒸馏步骤,并且,
将所述苯酚蒸馏步骤中产生的苯酚蒸馏残留物送到所述碳酸二苯酯蒸馏步骤和/或碳酸二苯酯回收/蒸馏步骤。
19.如权利要求4~17任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述双酚A制造步骤包括以下步骤,在该步骤中,将所述双酚A结晶/分离步骤排出的部分或全部母液送到双酚A母液处理步骤以降低该母液中副产物的量,然后将该母液用作双酚A制造中作为原料的苯酚的一部分或全部,并且
将所述苯酚蒸馏步骤中产生的苯酚蒸馏残留物和/或所述碳酸二苯酯蒸馏步骤中产生的碳酸二苯酯蒸馏残留物送到所述双酚A制造步骤中的所述双酚A母液处理步骤。
20.如权利要求4~19任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,将以下物质送到所述双酚A制造步骤中的所述双酚A母液处理步骤;所述物质为所述苯酚蒸馏步骤中产生的苯酚蒸馏残留物,和/或所述碳酸二苯酯蒸馏步骤中产生的碳酸二苯酯蒸馏残留物,和/或所述碳酸二苯酯回收/蒸馏步骤中产生的碳酸二苯酯回收/蒸馏残留物。
21.如权利要求4~20任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,将所述苯酚蒸馏步骤中产生的苯酚蒸馏残留物送到所述碳酸二苯酯蒸馏步骤,然后将所述碳酸二苯酯蒸馏步骤中产生的蒸馏残留物送到所述双酚A母液处理步骤。
22.如权利要求4~21任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,将所述苯酚蒸馏步骤中产生的苯酚蒸馏残留物送到所述碳酸二苯酯蒸馏步骤和/或苯基碳酸酯回收/蒸馏步骤,然后将所述碳酸二苯酯蒸馏步骤中产生的碳酸二苯酯蒸馏残留物和/或碳酸二苯酯回收/蒸馏残留物送到所述双酚A母液处理步骤。
23.如权利要求19~22任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述双酚A母液处理步骤包括:向部分或全部母液添加碱性物质,加热该混合物以产生苯酚和苯酚的衍生物,然后在酸催化剂或碱催化剂的协助下使该苯酚和苯酚的衍生物反应,据此获得双酚A。
24.如权利要求23所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述碱性物质是氢氧化钠或氢氧化钾。
25.如权利要求2~24任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,为所述碳酸二苯酯蒸馏步骤中的蒸馏塔提供用于冷凝馏出物的冷凝器、用于系统减压的真空设备以及连接所述冷凝器与所述真空设备的真空管路,并且
所述真空管路由所述冷凝器侧到所述真空设备侧向下倾斜,并且由所述冷凝器侧至所述真空设备侧向上升起的部分的总高度等于或小于1m。
26.如权利要求2~25任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,为所述聚碳酸酯聚合步骤中的液化聚碳酸酯蒸发成分的步骤使用的聚合装置提供用于冷凝作为馏出物的聚碳酸酯蒸发成分的冷凝器、用于聚合系统减压的真空设备以及连接所述冷凝器与所述真空设备的真空管路,并且
所述真空管路由所述冷凝器侧到所述真空设备侧向下倾斜,并且由所述冷凝器侧至所述真空设备侧向上升起的部分的总高度等于或小于1m。
27.如权利要求2~25任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,为所述苯酚蒸馏步骤中的蒸馏塔提供用于冷凝馏出物的冷凝器、用于系统减压的真空设备以及连接所述冷凝器与所述真空设备的真空管路,并且
所述真空管路由所述冷凝器侧到所述真空设备侧向下倾斜,并且由所述冷凝器侧至所述真空设备侧向上升起的部分的总高度等于或小于1m。
28.如权利要求25~27任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述真空管路具有以下设备,该设备用来加热保温所述管路内部,使其温度不低于由所述蒸馏塔和/或聚合装置排出的馏出物的熔点。
29.如权利要求25~28任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,在所述真空管路的所述真空设备侧提供至少一个排液口。
30.如权利要求25~29任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,在所述真空管路的所述冷凝器侧提供供给口,所述供给口用于供应加热流体。
31.如权利要求30所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,通过所述供给口供应加热流体,以清洗所述真空管路。
32.如权利要求30或31所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述加热流体包含水蒸汽、苯酚和氮气中的至少一种。
33.如权利要求1~32任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,用作所述碳酸二苯酯制造步骤中的原料的苯酚是含有以重量计为20ppm~1000ppm的甲酚和/或二甲苯酚的苯酚,并且
将所述芳香族聚碳酸酯制造步骤中的所述聚合步骤中产生的苯酚用作所述双酚A制造步骤中用作原料的苯酚的至少一部分。
34.如权利要求33所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述双酚A制造步骤中用作原料的苯酚中的甲酚和/或二甲苯酚的含量以重量计低于20ppm。
35.如权利要求33或34所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,在所述芳香族聚碳酸酯制造步骤中的所述聚合步骤中产生的苯酚经过去除水的步骤之后,用作所述双酚A制造步骤中用作原料的苯酚的至少一部分。
36.如权利要求35所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述双酚A制造步骤包括双酚A反应步骤、双酚A低沸物质去除步骤以及双酚A结晶/分离步骤,并进一步包括对所述双酚A低沸物质去除步骤中排出的所述双酚A低沸馏出物进行双酚A/水分离步骤以回收苯酚的步骤,并且
所述去除水的步骤是所述双酚A制造步骤中的水分离步骤。
37.如权利要求35或36所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,在所述去除水的步骤之后,进行分离沸点比苯酚高的成分的双酚A/高沸物质分离步骤。
38.如权利要求37所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述双酚A制造步骤包括以下步骤:将所述双酚A结晶/分离步骤排出的母液的部分或全部送到双酚A母液处理步骤,以降低该母液中的副产物的量,然后将该母液用作双酚A制造原料的苯酚的一部分或全部;并且,将所述双酚A/高沸物质去除步骤中得到的沸点比苯酚高的成分送到所述双酚A母液处理步骤。
39.如权利要求1~38任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,将所述芳香族聚碳酸酯制造步骤中作为副产物产生的苯酚的50重量%~95重量%用作所述碳酸二苯酯制造步骤中用作原料的苯酚的至少一部分,并且将所述芳香族聚碳酸酯制造步骤中作为副产物产生的苯酚的50重量%~5重量%用作所述双酚A制造步骤中用作原料的苯酚的至少一部分。
40.如权利要求39所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,将所述芳香族聚碳酸酯制造步骤中作为副产物产生的苯酚的50重量%~70重量%用作所述碳酸二苯酯制造步骤中用作原料的苯酚的至少一部分,并且将所述芳香族聚碳酸酯制造步骤中作为副产物产生的苯酚的50重量%~30重量%用作所述双酚A制造步骤中用作原料的苯酚的至少一部分。
41.如权利要求1~40任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其特征在于,所述芳香族聚碳酸酯制造步骤中的聚合步骤至少由3个聚合槽构成,在上述聚合槽中,将从所述第一槽或第一和第二槽回收的副产物苯酚用作所述碳酸二苯酯制造步骤中使用的苯酚的至少一部分,以及在上述聚合槽中,将从所述第二槽以后或所述第三槽以后的聚合槽中回收的副产物苯酚用作所述双酚A制造步骤中使用的苯酚的至少一部分。
42.如权利要求39~41任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其中,所述碳酸二苯酯制造步骤中使用的副产物苯酚包含最高达1.0重量%的沸点比碳酸二苯酯高的高沸点化合物。
43.如权利要求39~42任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其中,获得所述碳酸二苯酯制造步骤中使用的副产物苯酚的一个或多个所述聚合槽具有用于回流蒸发成分的回流装置。
44.如权利要求39~43任一项所述的芳香族聚碳酸酯的制造方法,其中,当所述羰基化合物为碳酸二烷基酯和/或碳酸烷基·芳基酯,且所述芳香族聚碳酸酯制造步骤中作为副产物产生的苯酚被用作所述双酚A制造步骤中的原料的一部分时,该用作原料的苯酚包含以重量计为等于或低于20ppm的碳酸二烷基酯、碳酸烷基·芳基酯以及获自碳酸二烷基酯和/或碳酸烷基·芳基酯的烷基醇。
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