DE2335687A1

DE2335687A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von waessrigen dialkalisalzloesungen aromatischer dihydroxyverbindungen

Info

Publication number: DE2335687A1
Application number: DE19732335687
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr Bottenbruch; Gerhard Dipl Ing Emmer; Duisburg Hucks; Hugo Dr Vernaleken
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1973-07-13
Filing date: 1973-07-13
Publication date: 1975-02-13
Also published as: NL7409346A; IT1017078B; BE817588A; CA1041548A; NL179901C; FR2236825B1; US3960968A; JPS577611B2; FR2236825A1; JPS5037737A; GB1454852A; NL179901B; DE2335687B2

Description

509 Leverkusen, Bayerwerk Ha/Gr

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von wäßrigen Dialkalisalzlösungen aromatischer Dihydroxyverbindungen

Wäßrige Dialkalisalzlösungen aromatischer Dihydroxyverbindungen stellt man im allgemeinen diskontinuierlich her, indem man die abgewogene Menge der entsprechenden Dihydroxyverbindung, die voher zweckmäßig durch Entgasen oder Spülen mit Stickstoff von Sauerstoffspuren befreit wird, in eine verdünnte wäßrige Alkalihydroxidlösung einträgt.

Dieser Löseprozeß wird normalerweise in Riihrkesseln durchgeführt. Der hierfür erforderliche Zeitaufwand richtet sich nach der Ansatzgröße und beträgt im allgemeinen 60 bis 180 Minuten für Ansätze zwischen 0,5 und 2 t Dihydroxyverbindung.

Diese Herstellungsart erlaubt es, Dialkalisalzlösungen mit einem reproduzierbaren engen Toleranzbereich bezüglich der Feststoffkonzentration zu erstellen. Schwierigkeiten bereitet die Entfernung der Sauerstoffspuren. Sauerstoff ist bei diesen Lösungen nicht erwünscht, da er zu Ver-

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färbungen der Lösungen führt. Verfärbungen durch Sauerstoffeinfluß sind oft Ursache für eine mangelnde Farbqualität der aus diesen Lösungen hergestellten Polycarbonate.

Für eine größere Produktion an Polycarbonaten ist das Verfahren der diskontinuierlichen Herstellung von Diakalisalzlösungen nicht mehr geeignet. Es ist nur unter sehr großem Aufwand möglich, in einer Rührkesselkaskade kontinuierlich

Dialkalisalzlösungen herzustellen. Besondere Schwierigkeiten 'bereiten die kontinuierlichen Dosierungen der Einsatzprodukte und die Entgasung des Feststoffes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und sicheres Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von wäßrigen Dialkalisalzlösungen aromatischer Dihydroxyverbindungen zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dihydroxyverbindungen als Schmelze auf einem turbulenten Flüssigkeitsfilm einer wäßrigen Alkalihydroxidlösung aufgesprüht und gelöst werden.

Die mit dieeer Erfindung erzielbarenVorteile bestehen insbesondere darin, daß die zur Lösung der aromatischen Dihydroxyverbindungen benötigten Reaktionszeiten außerordentlich gering sind. Sie liegen unterhalb 1 Min. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren alle Mengenströme flüssig dosiert werden, erhält man Dialkalisalzlösungen, deren Feststoff- und Alkalikonzentration in einem vorher bestimmbaren,engen Toleranzbereich liegen. Ein nicht vorhersehbarer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die sehr gute Farbqualität der Dialkalisalzlösungen und der daraus herstellbaren Polycarbonate. Die sehr gute Farbqualität ist überraschend,

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ORIGINAL INSPECTED

da aromatische Dihydroxyverbindungen bei hohen Temperaturen, besonders in Gegenwart von Alkali,zu Spaltreaktionen neigen.

Eine Modifikation des erfindungsgemäßen VerSirens geht davon aus, daß der Flüssigkeitsfilm in einem Reaktor durch tangentiales Einfördern eines Teilstromes der wäßrigen
Alkalihydroxidlösung erzeugt wird, und die Versprühung
der geschmolzenen Eihydroxyverbindungen über Düsen erfolgt.

Der Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens liegt insbesondere darin, daß ein gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm
der wäßrigen Alkalihydroxidlösung erzeugt wird, auf den die geschmolzene Dihydroxyverbindung in feinen Teilchen aufgesprüht wird.

Nach einer weiteren Modifizierung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Schmelzen der Dihydroxyverbindungen in einem definierten Mengenstrom über ein Düsensystem
in einen zylindrischen Reaktor auf den turbulenten Flüssigkeitsfilm aufgesprüht und gelöst, wobei der Reaktor mit Kühlvorrichtungen versehen ist und wobei der turbulente Flüssigkeitsfilm durch tangentiales Einfördern eines

definierten Mengenstroms einer wäßrigen Alkalihydroxidlösung und eines Teilstromes der Reaktionslösung, welcher das o,5- bis 2Ofache der eingespeisten wäßrigen Alkalihydroxidlösung betragen kann, erzeugt wird.

Der Vorteil dieses.erfindungsgemäßen Verfahrens besteht insbesondere darin, daß der Umsatz bei der Reaktion gesteuert v.erden kann, und unerwünschte Temperaturbereiche vermieden werden.

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Damit die thermische Beanspruchung des Reaktionsproduktes möglichst gering gehalten werden kann, wird die Anlage so ausgelegt, daß nach einer weiteren Modifizierung des erfindungsgemäßen Verfahrens die mittlere Verweilzeit der wäßrigen Dialkalisalzlösungen der aromatischen Dihydroxyverbindungen etwa 0,5 bis 20 Minuten beträgt.

Nach einer weiteren Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens können nahezu alle aromatischen Dihydroxyverbindungen sowie deren Gemische, die als Schmelzen wenigstens 1 Minute stabil sind und ■ deren Alkalisalze in Wasser die erforderliche Löslichkeit besitzen, zur Reaktion herangezogen werden. Bevorzugt wird das Verfahren zur Herstellung von Dialkalisalzlösungen der Di-hydroxydiarylalkane, wie z. B. 4,4'-Dihydroxydiphenylpropan 2,2; 4,4'-Dihydroxydiphenylcyclohexan 1,1; 4,4 ^r-Dihydroxy-3, 3', 5,5'-tetramethyldiphenylpropan 2,2; 4,4'-Dihydroxy-3,3J 5,5'-tetrachlordiphenylpropan 2,2; 4,4'-Dihydroxy-3,3', 5,5'-tetrabromdiphenylpropan 2,2 angewendet, als wäßrige Alkalihydroxidlösung wird bevorzugt Natronlauge verwendet.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens soll der näheren Erläuterung des geschilderten Prinzips dienen. Hiernach wird, wie in Figur 1 dargestellt, die aromatische Dihydroxyverbindung in einer entsprechenden Vorrichtung 1 aufgeschmolzen und mit der Pumpe 2 als Dosieraggregat über die beheizte Rohrleitung 3 in den Reaktor 4 gefördert. Mit dem Förderorgan 5 wird die wäßrige Alkalilösung, der gegebenenfalls noch spezielle Zuschlagstoffe beigemischt sein können, über die Rohrleitung 6 in den Reaktor gepumpt. Die Durchflußmengen der eingespeisten Produktströme werden über die Durch-

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flußmesser 7 und 8 kontrolliert und registriert.

Der Reaktor 4 besteht aus einem zylindrischem Schuß 9 und den Deckeln 10 und 11. Der Deckel 11 ist beheizbar. Im unteren Teil des zylindrischen Schusses 9 1st eine Rohrschlange 12 installiert, über die Lösungs- und Reaktionswärme abgeführt wird.

Im oberen Teil des Reaktors sind, wie in Fig. 2 als Schnitt längs der Linie AA¹ in Fig. 1 dargestellt, mindestens 2,vorteilhafterweise jedoch mehrere tangentiale Stutzen 13 angebracht, durch die Reaktionslösung eingespeist wird, so daß der Flüssigkeit sfUm 14 entsteht.

Die Schmelze der aromatischen Dihydroxyverbindung aus Vorrichtung 1 wird durch das beheizte Rohr 15 in die ebenfalls beheizte Verteilerkammer 16 geführt und über- die Düsen 17, die auf dem Umfang der Verteilerkammer 16 verteilt angeordnet sind, auf den Flüssigkeitsfilm 14 gesprüht. Hier entsteht spontan die Dialkalisalzlösung.

Die gewünschte Ausbildung des Flüssigkeitsfilms 14 wird durch das Einströmen der wäßrigen Alkalihydroxidlösung über die Rohrleitung 6 und durch einen Teilstrom der Reaktionslösung aus Reaktor 4,der im allgemeinen das o,5- bis 2Ofache des Mengenstroms aus der Rohrleitung beträgt, über die Pumpe 18 und die Rohrleitung 19 erreicht. Die Ringleitung 20 verteilt den Flüssigkeitsstrom aus der Rohrleitung 19 auf die einzelnen Einsteckrohre 21, die durch die Stutzen 13 in den Reaktor eingeführt sind. Der Querschnitt der Einsteckrohre 21 ist so bemessen, daß die auströmende Flüssigkeit den Flüssigkeitsfilm 14 erzeugt.

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Aus dem von der Pumpe 18 geförderten Flüssigkeitsstrom wird die Dialkalisalzlösung mit Hilfe der Regelorgane 22 und 23 und des Durchflußmessers 25 in die Rohrleitung 24 zur weiteren Verwendung ausgeschleust.

Nach diesem geschilderten Verfahren ist es möglich, auf einfache und schonende Weise bei kurzen Reaktionszeiten aus den Schmelzen aromatischer Dihydroxoverbindungen die entsprechenden wäßrigen Dialkalisalzlösungen kontinuierlich und mit reproduzierbarer Feststoffkonzentration herzustellen. Anstelle der Alkalihydroxidlösung kann auch eine Erdalkalihydroxidlöeung eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, dieses Verfahren zur Herstellung von Lösungen der Dihydroxyverbindungen in organischen Lösungsmitteln anzuwenden.
Beispiel:

In der beschriebenen Apparatur, die ein Füllvolumen von 16 ltr, und eine Umpumpleistung von 900 ltr/Std. hat, werden kontinuierlich durch Eintragen der Bisphenolschmelze und der Lösung von Natronlauge in Wasser die Dinatriumbisphenolat-Lösungen 1-7 hergestellt. Die Versuchsparametor sind in der folgenden Tabelle angeführt. Zum Vergleich werden die entsprechenden Dinatriumbiijphenolat-Lösungen in einem 800 ltr-Kessel diskontinuierlich hergestellt. Hierfür wird folgendes Verfahren angewendet. Durch Einfördern von Wasser und 45%iger Natronlauge in einen Rührkessel wird eine verdünnte Natronlauge hergestellt. In diese Lösung trägt man innerhalb von 20 Min. in zwei Portionen die Dihydroxyverbindungen 1,5, 6,7 in fester Form (Schuppen) unter starkem Rühren ein. Nach einer Gesamtreaktionszeit von 90 bis 130 Min. erhält man die gewünschten Bisphenolatlösungen.

DieEarbzahlen dieser Ansätze und die erforderlichen Lösezeiten sind aus der BttelLe zu entnehmen. Zum Vergleich werden auch die Raumzeitausbeuten nach beiden Verfahren angegeben.

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Dihydroxyverbindung

cn
ο
co
οο
ο

rvj 1. Hephenol A 2. 5. .,

5. IVtr»methy1bisphenol A

6. tetraehlorbisptvtnol A

7. Bisphenol Z

Temp. Durchs. Verweil- Natronlauge RZA r /°C7 /kg/h/ zeit Konz. Durchs./kg/1· h/

/Min/ /Gew.*//kg/h/

Bisphenolatl. Disk.Ansätze % Festst. FZ FZ RZ RZA

/Hz/ JHz/ /Min;/icg/h«V

165

175
I4o

195

5o
4o
25
3o
25

4o 4o

1,9 3,6 5, ο 6,4 7,7

2,4 2,4

6,19 8,69

8,77 7,o4

226,7 2,50

lOo,7 1,56

12o 1,87

loo 1,56

2,43 360 2,5

3,32 36o 2,5

lo,o 15,o 15,o 2o,o 2o,o

lo,o

5 0-5

5 Io

15 9o 0,067

25 loo o,12 35 130 0,092

5-I0 4o 9o 0,067

lo,o 5-I0 45 12o o,o5

x) r = Verhältnis der umgepumpten Menge C¹) ^zur eingespeisten Menge (1) xx) Verwendung von Kalilauge anstelle von Natronlauge

Eine Vorrichtung zur Erzeugung des Flüssigkeitsfilmes mit einem Teilstrom der Reaktionslösung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5» geht davon aus, daß von einer Ringleitung 20 wenigstens zwei Einsteckrohre 21 ausgehen, die über Stutzen 13 in den Reaktor 4 führen und mit der Reaktorinnenwand einen Winkel < 45° bilden.

Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt insbesondere darin, daß ein gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm erzeugt werden kann.

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Claims

Patentansprüche;

"^Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von wäßrigen Dialkalisalzlösungen aromatischer Dihydroxyverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dihydroxoverbindungen als Schmelze auf einen turbulenten Flüssigkeitsfilm einer wäßrigen Alkalihydroxidlösung aufgesprüht und gelöst werden.
2. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von wäßrigen Dialkalisalzlösungen aromatischer Dihydroxyverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsfilm in einem Reaktor durch tangentiales Einfördern eines Teilstromes der wäßrigen Alkalihydroxidlösung erzeugt wird, und die Versprühung der geschmolzenen Dihydroxyverbindungen über Düsen erfolgt.
3. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von wäßrigen Dialkalisalzlösungen aromatischer Dihydroxyverbindungen nach Anspruch 1, 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzen der Dihydroxyverbindungen in einem definierten Mengenstrom über ein Düsensystem in einen zylindrischen Reaktor auf einen trubulenten Flüssigkeitsfilm aufgesprüht und gelöst werden, wobei der Reaktor mit Kühlvorrichtungen versehen ist und wobei der turbulente Flüssigkeitsfilm durch tangentiales Einfördern eines definierten Mengenstrom einer wäßrigen Alklihydroxidlösung und eines Teilstroms der Reaktionslösung, webher das o,5- bis 2Ofache der eingespeisten wäßrigen Alkalihydroxidlösung betragen kann, erzeugt wird.

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ν JO«

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von wäßrigen Dialkalisalzlösungen aromatischer Dihydroxyverbindungen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Verweilzeit der wäßrigen Dialkalisalzlösungen der aromatischen Dihydroxyverbindungen im Reaktor 0,5 bis 20 Min. beträgt.

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von wäßrigen Dialkalisalzlösungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Dihydroxyverbindungen benutzt werden Bisphenol A, 1,1 - Bis (4 -hydroxypenyl)- cyclohexan, Tetramenthylbisphenol A, Tetrachlorbisphenol A und Tetrabromibsphenol A und als wäßrige Alkalihydroxidlösung verdünnte Natronlauge verwendet wird.

Vorrichtung zur Erzeugung des Flüssigkeitsfilmes mit einem Teilstrom der Reaktionslosung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Ringleitung (20) wenigstens zwei Einsteckrohre (21) ausgehen, die über Stutzen (13) in den Reaktor (4) führen und mit der Reaktorinnenwand einen Winkel kleiner 45° bilden.

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