DE10027908A1

DE10027908A1 - Monodisperse Katalysatorharze

Info

Publication number: DE10027908A1
Application number: DE2000127908
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schnegg; Rudolf Wagner; Wolfgang Wambach; Reinhold Klipper
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Lanxess Deutschland GmbH
Priority date: 2000-06-06
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: DE10027908B4

Abstract

Die Anmeldung betrifft die Konditionierung und Verwendung von monodispersen Kationen- und Anionenaustauschern als Katalysatoren insbesondere von Kondensationsreaktionen, bevorzugt für die Synthese von Bisphenolen, besonders bevorzugt von 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft die Konditionierung von monodispersen Kationen- und Anionenaustauschern sowie deren Verwendung als Katalysatoren, insbesondere zur Katalyse von Kondensationsreaktionen.

Kondensationsreaktionen sind literaturbekannt, wie z. B. die Synthese von Bisphe nolen, die im allgemeinen durch säurekatalysierte Umsetzung von Phenolen mit Carbonylverbindungen erfolgt. Letztere Reaktion wird im allgemeinen in Festbett- oder Wirbelbettreaktoren wie auch in Reaktivkolonnen durchgeführt.

Beispielsweise werden bei der Synthese von Bisphenolen üblicherweise Katalysato ren aus vernetzten sulfonierten Polystyrolharzen (saure Ionentauscher) zum Einsatz gebracht. Diese Ionenaustauscher können gegebenenfalls durch kovalent- oder ionisch gebundene Cokatalysatoren chemisch modifiziert sein und sind makroporös oder gelförmig (US-A-4,191,843; US-A-3,037,052). Gemäß US-A-5,233,096 wer den für die Kondensationsreaktion des Phenols mit Aldehyden oder Ketonen zu Bisphenolen gejettete, suspensionspolymerisierte Styrol-Copolymere, die mit stark sauren funktionellen Gruppen funktionalisiert wurden, eingesetzt.

In der Handelsform enthalten die Ionentauscher jedoch 45 bis 85 Gew.-% Wasser. Um bei Kondensationsreaktionen eine Konkurrenz von Wasser zu den Einsatzstoffen an den katalytischen Stellen und somit eine Verringerung der Aktivität des Ionentau schers zu vermeiden, sollte das Wasser weitgehend entfernt werden. Darüber hinaus sind handelsübliche Ionenaustauscher aufgrund ihres Herstellverfahrens mit gewissen Mengen an sauren Oligomeranteilen versehen, die während der Kondensationsreak tionen bei kontinuierlichem Durchströmen mit Reaktionslösung ausgewaschen wer den können und die Reinheit, Thermostabilität und Farbe von hieraus hergestellten Produkten nachteilig beeinflussen.

Zur Verbesserung der Raum-Zeit-Ausbeuten und zur Erhöhung der Selektivitäten bei Kondensationsreaktionen, in denen diese Ionenaustauscher als Katalysatoren einge setzt werden, ist es deshalb nötig, den Katalysator vor dem ersten Einsatz zu kondi tionieren. Insbesondere die technisch wichtige Synthese des 2,2-Bis(4-hydroxyphe nyl)propans (BPA) erfordert einen konditionierten Ionenaustauscher.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, monodisperse Ionenaustauscher auf Basis von vernetzten sulfonierten Polystyrolharzen so zu konditionieren, dass eine Kontamination des Reaktionsprodukts mit sauren Bruchstücken bei Kondensations reaktionen verhindert wird. Im Falle der bereits oben beschriebenen Synthese von Bisphenolen soll somit ein problemloses Anfahren mit Phenol/Aceton-Mischungen gewährleistet werden, ohne dass Aktivierungsverluste bei der Überführung des so konditionierten Ionentauschers in das Reaktionsgefäß auftreten und dass die bei der Konditionierung anfallenden Stoffströme sinnvoll aufgearbeitet und gegebenenfalls zurückgeführt werden können ohne dass unnötiger Materialverlust auftritt.

Im Falle der Synthese von Bisphenolen sind in der Literatur zur Lösung dieser Auf gabe verschiedene Ansätze beschrieben worden. So kann ein wasserhaltiger Ionen tauscher im Reaktionsgefäß durch Spülen mit Phenol entwässert werden, wobei Wasser von durchströmendem Phenol mitgenommen wird. Hierbei tritt jedoch eine Schrumpfung des Ionentauschers ein, die zu einer zusätzlichen mechanischen Belas tung des Ionenaustauschers führt und somit Bruch der Körner zur Folge haben kann. Außerdem werden Oligomerspuren bei diesem Vorgehen nur unzureichend entfernt. Darüber hinaus ist dieser Prozess zeitaufwendig und das Reaktionsgefäß steht in diesem Zeitraum nicht für die Produktion zur Verfügung.

In US-A-3,037,052 wird daher empfohlen, den Ionenaustauscher vor dem Gebrauch zur Synthese von Bisphenolen bei erhöhten Temperaturen (ca. 150°C) zu trocknen. Hierbei muss jedoch die Trockengeschwindigkeit sehr genau kontrolliert werden (vgl. Zundel et al. Physik. Chem. (Frankfurt), 59, 225 (1968)) und es besteht die Gefahr einer mechanischen Schädigung bei den hohen Temperaturen.

In US-A-5,146,007 ist die teilweise Entwässerung des Katalysators vor dem Umfül len in den Reaktor beschrieben. 20 bis 90% des Wassers werden durch Vakuum trocknung oder Trocknung mit einem Schleppgasstrom entfernt. Anschließend wird der Katalysator in den Reaktor überführt und das Restwasser durch Spülen mit Phe nol entfernt. Bei einem derartigen Vorgehen werden jedoch schädliche wassserlös liche Oligomeranteile nicht ausreichend entfernt.

In EP-A-765 685 wird vorgeschlagen, den Katalysator zunächst mit Wasser bis zu einer definierten Restleitfähigkeit zu waschen, anschließend einen Teil des Wassers durch Vakuum- oder Schleppgastrocknung zu entfernen und anschließend durch eine kontinuierliche Spülung mit Phenol den Wassergehalt auf bis zu < 1% zu reduzieren. Während dieses Vorgehen für eine Abtrennung von Oligomerbestandteilen sorgt, ist es in der praktischen Durchführung umständlich, da spezielle Vorrichtungen zur teil weisen Wasserentfernung durch Vakuum- oder Schleppgastechnik nötig sind. Darüber hinaus fallen große Mengen Wasser und Phenol an, die mit schädlichen Katalysatorbestandteilen kontaminiert sind und nicht ohne weiteres in den Prozess rückgeführt werden können. Bei Durchführung von Wasserwäsche und Entwässe rung im Reaktorbehälter entsteht Produktionsausfall durch die Blockierung des Be hälters für die genannten Konditionierungsarbeiten.

Um die oben beschriebenen Nachteile der verschiedenen Konditionierungsverfahren zu umgehen, wird ein integriertes Verfahren zur Katalysatorpräparation entwickelt, das für die Konditionierung von Ionenaustauschern, die in Kondensationsreaktionen eingesetzt werden sollen, geeignet ist.

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren zur Konditionierung von monodispersen Ionenaustauschern zur Katalyse von Kondensationsreaktionen, Addi tionsreaktionen, Umesterungen oder Alkylierungsreaktionen, dadurch gekennzeich net, dass man

a) wasserfeuchte monodisperse Ionenaustauscher in sauerstofffreiem VE-Wasser suspendiert,
b) den monodispersen Ionenaustauscher einer diskontinuierlichen oder kontinu ierlichen Wäsche mit sauerstoffreiem VE-Wasser bis zur konstanten Leitfähig keit unterzieht,
c) nach der letzten Wäsche das VE Wasser ablässt und dem monodispersen Ionenaustauscher die sauerstofffreie OH-Komponente zumischt,
d) die erhaltene Mischung in einer kontinuierlich betriebenen Umlaufapparatur mit Destillationseinheit entwässert und
e) schließlich die Suspension aus monodispersem Ionenaustauscher und OH-Komponente in ein Reaktionsgefäß überführt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch die für die Katalyse der oben ge nannten Reaktionen konditionierten monodispersen Ionenaustauscher gemäß der Verfahrensschritte a) bis e), sowohl als Kationen- als auch als Anionenaustauscher.

VE-Wasser bedeutet gemäß der vorliegenden Erfindung vollentsalztes Wasser. Als mögliche OH-Komponenten für Kondensationsreaktionen im Sinne der vorliegenden Erfindung kommen beispielsweise Phenole, ortho-, meta-, para-Kresole oder α-, oder β-Naphthole in Frage.

Die bei der Katalyse der oben genannten Reaktionen, insbesondere von Konden sationsreaktionen gemäß der vorliegenden Anmeldung zu konditionierenden mono dispersen Ionenaustauscher weisen mikroporöse oder gelförmige oder makroporöse Strukturen auf. Diese Strukturen sind in der Fachliteratur eingehend beschrieben worden. Bevorzugt werden zur Katalyse der oben genannten Reaktionen, insbe sondere von Kondensationsreaktionen jedoch makroporöse oder gelförmige monodisperse Ionenaustauscher eingesetzt. Bei der BPA Synthese werden beispielsweise gemäß der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt gelförmige monodisperse Ionenaustauscher eingesetzt.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung für die Katalyse der oben genannten Reaktionen, insbesondere von Kondensationsreaktionen zu konditionierenden mono dispersen Ionenaustauscher können nach bekannten Verfahren hergestellt werden.

Beispielhaft werden monodisperse Ionenaustauscher gemäß der US-A-4,444,961 oder der DE-A 198 52 667 hergestellt.

Als monodisperse Ionenaustauscher werden in der vorliegenden Anmeldung solche Stoffe bezeichnet, bei denen mindestens 90 Volumen- oder Massen-% der Teilchen einen Durchmesser besitzen, der in dem Intervall mit der Breite von ±10% des häu figsten Durchmessers um den häufigsten Durchmesser herum liegt.

Zum Beispiel bei einem Stoff mit häufigstem Durchmesser von 0,5 mm liegen min destens 90 Volumen- oder Massen-% in einem Größenintervall zwischen 0,45 mm und 0,55 mm, bei einem Stoff mit häufigstem Durchmesser von 0,7 mm liegen min destens 90 Volumen- oder Massen-% in einem Größenintervall zwischen 0,77 mm und 0,63 mm.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Konditionierung monodisperser Ionenaustau scher vermeidet jedoch nicht nur die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Konditionierungsverfahren, sondern ermöglicht gleichzeitig den optimalen Einsatz der konditionierten monodispersen Ionenaustauscher als Katalysatorharze bei Kon densationsreaktionen, bevorzugt bei Kondensationsreaktionen ausgehend von Phenolen, o-, m-, p-Kresolen oder α- oder β-Naphtholen, insbesondere bevorzugt bei der Synthese von Bisphenolen, ganz besonders bevorzugt zur Synthese von BPA aus Phenolen und Aldehyden oder Ketonen.

Die konditionierten monodispersen Ionenaustauscher eignen sich aber auch hervorragend zum Einsatz als Katalysatoren bei Additionsreaktionen. Beispielsweise sei als Additionsreaktion die Addition von Alkoholen an Alkene genannt, bevorzugt von Alkoholen an C₁-C₄-Alkene, insbesondere bevorzugt von Methanol, Ethanol, Propanol oder Butanol an Isobuten, ganz besonders bevorzugt von Methanol an Isobuten zu Methyl-t-butylether.

Die konditionierten monodispersen Ionenaustauscher eignen sich zudem zur Katalyse von Veresterungen durch Reaktion von Alkoholen mit Carbonsäuren, bevorzugt von C₁-C₈-Alkoholen mit C₁-C₈-Carbonsäuren, besonders bevorzugt zur Veresterung von Methanol, Ethanol, Propanol und allen Isomeren des Butanols mit Carbonsäuren der Reihe Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure oder Buttersäure.

Außerdem eignen sich die konditionierten monodispersen Ionenaustauscher zur Katalyse von Umesterungsreaktionen, beispielsweise von Triestern zu Monoestern, insbesondere die Umesterung eines Triglycerids mit Methanol, Ethanol, Propanol oder Butanol zu einem Fettsäuremonoester.

Schließlich eignen sich die konditionierten monodispersen Ionenaustauscher zur Katalyse von Alkylierungsreaktionen, beispielsweise die Alkylierung von Phenolen oder Kresolen mit linearen oder verzweigten Olefinen beispielsweise zu Triisobuten oder Nonen.

Bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren zur Konditionierung von monodispersen Ionenaustauschern zur Katalyse von Konden sationsreaktionen, insbesondere der Synthese von Bisphenolen, dadurch gekenn zeichnet, dass

a) der wasserfeuchte monodisperse Ionenaustauscher in einer Einheit (1) mit sauerstoffreiem VE-Wasser bei 5 bis 80°C, insbesondere 20 bis 60°C suspen diert wird; wobei insbesondere ein Volumenverhältnis von 3 bis 1,5 Teilen, bevorzugt 2,5 bis 2 Teilen wasserfeuchtem Ionenaustauscher zu 1 Teil Wasser eingestellt wird und wobei der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im eingesetzten VE-Wasser vorzugsweise nicht grösser als 1 ppm, bevorzugt nicht grösser als 100 ppb, ist, und wobei der Gehalt an gelösten oder ungelösten Metallionen im verwendeten VE-Wasser vorzugsweise nicht grösser als 1 ppm, bevorzugt nicht grösser als 0,5 ppm für Fe, Co, Ni, Mo, Cr, Cu als individuelle Komponenten ist und vorzugsweise nicht größer als 10 ppm, bevorzugt nicht größer als 1 ppm für die Summe der genannten Metalle ist;
b) die Suspension, vorzugsweise durch ½ bis 24-stündiges Rühren bei 5 bis 80°C, insbesondere 20 bis 60°C bewegt wird und anschließend eine Analyse der überstehenden wässrigen Lösung auf ihre Leitfähigkeit durchgeführt wird, um einen Anhaltspunkt über den Oligomerengehalt des monodispersen Ionenaus tauschers und die Anzahl der nötigen Waschzyklen für Schritt c) zu erhalten;
c) der monodisperse Ionenaustauscher einer diskontinuierlichen Wäsche mit sauerstofffreiem VE-Wasser bis zur konstanten Restleitfähigkeit unterzogen wird, in Abhängigkeit der Leitfähigkeit wird vorzugsweise 5 bis 50, insbe sondere 10 bis 25 mal gewaschen; wobei nach Ablassen des VE-Wassers je weils 0,2 bis 1,5 Volumenteile VE-Wasser, bezogen auf den wasserfeuchten monodispersen Ionenaustauscher hinzugefügt, die Mischung bewegt und das VE Wasser abgelassen und am Ablauf die Leitfähigkeit überprüft wird, wobei die Leitfähigkeit am Ende der Waschzyklen kleiner 100 mikro-Siemens/cm, be vorzugt kleiner 50 mikro-Siemens/cm, besonders bevorzugt kleiner 20 mikro- Siemens/cm ist und sich mit einer Abweichung von kleiner 20 mikro-Sie mens/cm von Wäsche zu Wäsche konstant verhält, und wobei der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im eingesetzten VE-Wasser vorzugsweise nicht grösser als 1 ppm, bevorzugt nicht grösser als 100 ppb, ist und wobei der Gehalt an ge lösten oder ungelösten Metallionen im verwendeten VE-Wasser vorzugsweise nicht größer als 1 ppm, bevorzugt nicht größer als 0,5 ppm für Fe, Co, Ni, Mo, Cr, Cu als individuelle Komponenten ist und vorzugsweise nicht größer als 10 ppm, bevorzugt nicht grösser als 1 ppm für die Summe der genannten Metalle ist;
d) nach der letzten Wäsche das VE Wasser abgelassen und dem monodispersen Ionenaustauscher sauerstofffreies Phenol bei 50 bis 90°C, insbesondere 60 bis 80°C zugemischt wird; wobei vorzugsweise ein Volumenverhältnis von 0,60 bis 1,5 Teilen von wasserfeuchtem monodispersen Ionenaustauscher zu einem Teil Phenol eingestellt wird und wobei vorzugsweise der Gehalt an gelöstem Sauerstoff des verwendeten Phenols kleiner 1 ppm, bevorzugt kleiner 100 ppb ist, und wobei der Gehalt an gelösten oder ungelösten Metallionen im verwen deten Phenol vorzugsweise nicht grösser als 1 ppm, bevorzugt nicht grösser als 0,5 ppm für Fe, Co, Ni, Mo, Cr, Cu als individuelle Komponenten ist und vorzugsweise nicht größer als 10 ppm, bevorzugt nicht grösser als 1 ppm für die Summe der genannten Metalle ist;
e) die vorliegende Mischung in einer kontinuierlich betriebenen Umlaufapparatur, enthaltend die Einheit (1) und mindestens eine Destillationseinheit (2) zur Phenol/Wassertrennung, entwässert wird; wobei in der Einheit (1) der wasser feuchte Ionenaustauscher, vorzugsweise unter einer Inertgasatmosphäre, mit Phenol bei 50 bis 90°C, bevorzugt 60 bis 80°C, gerührt wird und ein Phenol teilstrom von bis zu 20% des Gesamtvolumens pro Stunde über eine Leitung (4) ausgespeist und in die Destillationseinheit (2) überführt wird und in der Destillationseinheit (2) eine Auftrennung in Phenol (Sumpfprodukt) und Wasser/Phenol-Mischung (Kopfprodukt) durchgeführt wird und das Phenol über die Leitung (4') in die Einheit (1) zurückgeführt wird. Das phenolhaltige Wasser wird vorzugsweise einer im Herstellungsverfahren vorhandenen Extrak tionsapparatur zugeführt. Als Destillationseinheit (2) wird insbesondere eine im Herstellungsverfahren gegebenenfalls integrierte Destillationskolonne zur Wasser/Phenol-Abtrennung genutzt. Das in diesem Teilschritt abgetrennte Kopfprodukt enthält 2 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 10 Gew.-% Phenol. Das auf diesem Wege aus dem System ausgetragene Phenol wird durch frisches Phenol in der Einheit (1) ergänzt. Die Mischung wird solange durch die Um laufapparatur geführt, bis ein Restwassergehalt am Ablauf der Einheit (1) von vorzugsweise kleiner 3 Vol%, bevorzugt kleiner 1 Vol% gemessen wird;
f) die Mischung anschließend, vorzugsweise unter inerten Bedingungen, in Form einer Ionenaustauscherharz/Phenol-Suspension in ein geeignetes Reaktionsge fäß überführt wird, wobei die Ionenaustauscherharz/Phenol-Suspension vor zugsweise bei Temperaturen von 50 bis 80°C und vorzugsweise bei einem Fest stoffanteil von 40 bis 80 Vol% in pumpfähiger Form vorliegt und vorzugs weise
g) das überstehende Phenol aus dem Reaktionsgefäß abgelassen wird.

Weiterhin bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind die zur Synthese von Bisphenolen konditionierten monodispersen Ionenaustauscher gemäß der Ver fahrensschritte a) bis g), in der Kationform.

Die auf den oben beschriebenen Wegen konditionierten monodispersen Ionentau scher sind hervorragend zur Durchführung von Kondensationsreaktionen, beispiels weise zur Herstellung von Bisphenolen, insbesondere zur Herstellung von BPA aus Aceton und Phenol geeignet. Das mit diesem konditionierten monodispersen Ionen tauscher hergestellte BPA weist hohe Produktqualität auf und ist in besonderer Weise zur Herstellung von Polymeren wie Epoxharzen und insbesondere Polycarbonat geeignet.

Das im erfindungsgemässen Verfahren bei der Konditionierung des monodispersen Ionenaustauschers im Falle der Synthese von Bisphenolen unter Punkt g) anfallende Phenol ist mit sauren löslichen Anteilen aus dem Ionenaustauscher kontaminiert. Zur beliebigen Weiterverwendung, insbesondere als Ausgangsstoff zur Herstellung von BPA, wird deshalb das so anfallende Phenol gegebenenfalls vorzugsweise durch Destillation gereinigt, wobei der Sumpf der Kolonne mit bis zu 5 Gew.-% einer basischen Verbindung beschickt wird, die geeignet ist, saure Bestandteile zurückzuhal ten. Eine bevorzugte basische Verbindung ist Natriumhydroxid.

Ein Vorteil des zur Herstellung von Bisphenolen, insbesondere bevorzugt zur Her stellung von BPA beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass auf diesem Wege störende saure Oligomeranteile aus dem monodispersen Ionentauscher entfernt wer den (dies führt z. B. zu verbesserter Produktqualität). Durch die Katalysatorvorbe handlung in einem externen Behälter kann während der Konditiorrierrmg-das Her stellungsverfahren im Reaktionsgefäß fortgeführt werden. Die kontinuierliche Ent wässerung des Katalysators mit Phenol-Kreislaufführung erfordert eine Minimal menge an Phenol, es sind keine zusätzlichen, technisch aufwendigen Apparaturen wie zum Beispiel Vakuum oder Schleppgastrocknung nötig. Durch die Bewegung der Suspension bei der Entwässerung treten keine mechanischen Spannungen durch die Volumenverringerung der Ionentauscherpartikel auf. Entstehende Nebenströme können in einer Produktions-Anlage in denen die monodispersen Ionenaustauscher als Katalysatoren eingesetzt werden und in der Destillations- und Extraktionseinhei ten vorhanden sind, aufgearbeitet werden. Dabei kann auch der Großteil des zur Ent wässerung verwendeten Phenols in dem Herstellungsverfahren eingesetzt werden.

In Abb. 1 steht

(

1

) für einen Rührbehälter
(

2

) für eine Destillationseinheit
(

3

) für eine Phenolzuleitung
(

4

) für Phenolumlaufleitungen
(

5

) für Wasser/(Phenol)austragsleitung

Darüber hinaus und dies ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung können die gemäß dem in dieser Anmeldung beanspruchten Konditionierungsverfahren hergestellten konditionierten monodispersen Ionenaustauscher für eine Vielzahl weiterer Reaktionen als Katalysatoren eingesetzt werden.

So eignen sich die konditionierten monodispersen Ionenaustauscher in der Kation- oder Anion-Form als Katalysatoren nicht nur für Kondensationsreaktionen sondern auch für Additionsreaktionen, beispielsweise von Alkoholen an Alkenen zu Ethern, als Katalysatoren bei Veresterungen oder Umesterungen aber auch als Katalysatoren bei Alkylierungsreaktionen.

Beispielsweise kann mit dem erfindungsgemäß konditionierten Ionenaustauschern in der Kation-Form die Umsetzung von Methanol mit Isobuten oder Isopenten zu Methyl-t-butyl-ether oder t-Amyl-methylether katalysiert werden.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Die Erfindung ist nicht auf die Beispiele limitiert.

Beispiele Kondensationsreaktion am Beispiel der Synthese von Bisphenolen, hier BPA

Kommerziell erhältlicher monodisperser Ionentauscher (Lewatit K 1261®, Bayer AG) wird nach oben beschriebenem Schema präpariert. Die Wasserwäsche (Sauer stoffgehalt im VE-Wasser 50 ppb) erfolgt unter Stickstoffatmosphäre in 12 Zyklen bei 30°C, die Restleitfähigkeit des Waschwassers am Ablauf beträgt beim letzten Zyklus 14 mikro-Siemens/cm. Die Entwässerung erfolgt kontinuierlich unter Stick stoffatmosphäre bei 70°C mit 0,60 Volumenteilen Phenol (Sauerstoffgehalt 50 ppb). Hierbei verringert sich das Volumen des monodispersen Ionentauschers um 40%. Das am Ablauf anfallende wasserhaltige Phenol wird durch Destillation bei anfäng lich 700 mbar und 105°C Sumpftemperatur abdestilliert. Zum Ende der Destillation wird das Vakuum auf 130 mbar abgesenkt, die Sumpftemperatur steigt auf 125°C. Auf diese Weise wird pro Stunde in ansteigender Menge 1 bis 10% der gesamt vor handenen Flüssigkeitsmenge im Rührbehälter über die Destillationskolonne geführt. Phenol wird als Sumpfprodukt in den Entwässerungsbehälter zurückgeführt. Das Kopfprodukt der Kolonne (8% Phenol, 92% Wasser) wird einer kontinuierlichen Extraktionsanlage zugeführt. Auf diese Weise ausgeschleustes Phenol wird kontinu ierlich durch Frischphenol ergänzt.

Die kontinuierliche Entwässerung wird beendet, wenn am Ablauf ein Wassergehalt von 0,2% Wasser in Phenol erreicht wird. Der monodisperse Ionentauscher wird bei 70°C als Suspension in Phenol (Feststoffanteil 40 Vol-%) in das Reaktionsgefäß überführt. Überstehendes Phenol wird abgelassen und durch Destillation bei 120°C, 150 mbar über Natriumhydroxyd (0,001 Gew.-%) gereinigt.

Der so präparierte monodisperse Ionentauscher wird zur kontinuierlichen Produktion von 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan aus einer Mischung von Phenol (96%) und Aceton (4%) bei 65°C genutzt. Hierbei wird bei einem Durchsatz von 0,15 l/l.h ein Acetonumsatz von 96% und eine Selektivität von 93,5% BPA erzielt. Die Farbzahl am Ablauf des Reaktors beträgt 5 Hazen. Die Reaktionsmischung am Ablauf des Reaktors wird anschließend 4 h bei 190°C getempert, hierbei erhöhte sich die Farb zahl von 5 Hazen auf 15 Hazen.

Wird die Reaktion mit dem durch alkalische Destillation zurückgewonnenen Phenol durchgeführt, kann kein messbarer Unterschied bezüglich Umsatz, Selektivität, Farb zahl und Farbentwicklung bei Temperung festgestellt werden.

Vergleichsbeispiel

Kommerziell erhältlicher heterodisperser Ionentauscher (Lewatit SC 104®, Bayer AG) wird analog zu Beispiel 1 präpariert und zur Herstellung von BPA genutzt, jedoch wird auf eine anfängliche Wasserwäsche verzichtet. Es wird ein Acetonum satz von 94% und eine Selektivität von 92,5% beobachtet. Die Hazen-Farbzahl der Reaktionsmischung beträgt 15 Hazen. Der Wert steigt nach 4 h bei 190°C auf 40 Hazen an.

Claims

1. Verfahren zur Konditionierung von monodispersen Ionenaustauschern zur Katalyse von Kondensationsreaktionen, Additionsreaktionen, Umesterungen, Veresterungen oder Alkylierungsreaktionen, dadurch gekennzeichnet, dass man

a) wasserfeuchte monodisperse Ionenaustauscher in sauerstofffreiem VE- Wasser suspendiert,
b) den monodispersen Ionenaustauscher einer diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Wäsche mit sauerstoffreiem VE-Wasser bis zur kon stanten Leitfähigkeit unterzieht,
c) nach der letzten Wäsche das VE Wasser ablässt und dem mono dispersen Ionenaustauscher die sauerstofffreie OH-Komponente zumischt,
d) die erhaltene Mischung in einer kontinuierlich betriebenen Umlauf apparatur mit Destillationseinheit entwässert und
e) schließlich die Suspension aus monodispersem Ionenaustauscher und OH-Komponente in ein Reaktionsgefäß überführt.

2. Verfahren zur Konditionierung von monodispersen Ionenaustauschern für die Synthese von Bisphenolen, dadurch gekennzeichnet, dass

a) der wasserfeuchte Ionentauscher in einer Einheit (1) mit sauerstoffreiem VE-Wasser bei 5 bis 80°C suspendiert wird;
b) die Suspension bewegt und anschließend eine Analyse der überstehen den wässrigen Lösung auf Leitfähigkeit durchgeführt wird;
c) der Ionenaustauscher einer diskontinuierlichen Wäsche mit sauerstoff freiem VE-Wasser bis zu konstanter Restleitfähigkeit unterzogen wird;
d) nach der letzten Wäsche das VE Wasser abgelassen und dem Ionenaus tauscher sauerstofffreies Phenol bei Temperaturen von 50 bis 90°C zugemischt wird;
e) die erhaltene Mischung in einer kontinuierlich betriebenen Umlauf apparatur, enthaltend die Einheit (1) und mindestens eine Destillations einheit (2) zur Phenol/Wassertrennung, entwässert wird;
f) die Mischung anschließend in Form einer Ionenaustauscher/Phenol-Sus pension in ein Reaktionsgefäß überführt wird.

3. Verfahren zur Konditionierung von monodispersen Ionentauschern gemäß An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Überführung der Ionen tauscher/Phenol-Suspension in das Reaktionsgefäß überstehendes Phenol abge lassen und durch Destillation über basische Verbindungen aufgereinigt wird.

4. Verwendung des nach Anspruch 1 erhältlichen monodispersen konditio nierten Ionenaustauschers als Katalysatoren bei Kondensationsreaktionen, Additionsreaktionen, Umesterungen, Veresterungen oder Alkylierungs reaktionen.

5. Verwendung des nach Anspruch 2 erhältlichen monodispersen Ionenaus tauschers als Katalysator für die Synthese von Bisphenolen.

6. Für die Synthese von Bisphenolen konditionierte monodisperse Ionenaus tauscher, erhältlich durch

a) Suspendieren der wasserfeuchten monodispersen Ionenaustauscher in einer Einheit (1) mit sauerstofffreiem VE-Wasser bei 5 bis 80°C;
b) Bewegen der Suspension und anschließend Analysieren der überste henden wässrigen Lösung auf Leitfähigkeit;
c) diskontinuierliches Waschen des monodispersen Ionenaustauschers mit sauerstofffreiem VE-Wasser bis zu konstanter Restleitfähigkeit;
d) Ablassen des VE-Wassers nach der letzten Wäsche und Zumischen von sauerstofffreiem Phenol zum monodispersen Ionenaustauscher bei Temperaturen von 50 bis 90°C;
e) Entwässern der erhaltenen Mischung in einer kontinuierlich betrie benen Umlaufapparatur, enthaltend die Einheit (1) und mindestens eine Destillationseinheit (2) zur Phenol/Wassertrennung, und
f) anschließend Überführen der Mischung in Form einer Ionenaustau scher/Phenol-Suspension in ein Reaktionsgefäß.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die monodispersen Ionenaustauscher eine gelförmige oder makroporöse Struktur aufweisen.

8. Konditionierte monodisperse Ionenaustauscher, erhältlich durch

a) Suspendieren der wasserfeuchten monodispersen Ionenaustauscher in sauerstofffreiem VE-Wasser,
b) Unterziehen der monodispersen Ionenaustauscher einer diskontinu ierlichen oder kontinuierlichen Wäsche mit sauerstoffreiem VE-Wasser bis zur konstanten Leitfähigkeit,
c) Ablassen des VE Wassers nach der letzten Wäsche und Zumischen der sauerstofffreien OH-Komponente zum monodispersen Ionenaustau scher,
d) Entwässern der erhaltenen Mischung in einer kontinuierlich betriebenen Umlaufapparatur mit Destillationseinheit und
e) schließlich Überführen der Suspension aus monodispersem Ionenaus tauscher und OH-Komponente in ein Reaktionsgefäß.

9. Verwendung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mono dispersen Ionenaustauscher bei Kondensationsreaktionen ausgehend von Phenolen, ortho-, meta-, para-Kresolen oder α- oder β-Naphtholen eingesetzt werden.

10. Konditionierte monodisperse Ionenaustauscher gemäß der Ansprüche 6 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass diese in der Kation- oder Anion-Form vorliegen.