-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Diese
Erfindung betrifft die Herstellung von Polyalkylhydroxyaromaten
aus Polyalkylenen und Hydroxyaromaten. Genauer betrifft diese Erfindung die
Herstellung von Polyalkylphenolen, wie etwa Polybutylphenol, aus
der Reaktion von Polyalkylenen, wie etwa Polybutylen, mit Hydroxyaromaten,
wie etwa Phenol, in Gegenwart eines Säurekatalysators und eines organischen
Lösungsmittels
mit einem Siedepunktbereich von bei etwa oder unterhalb des Siedepunktes
des Hydroxyaromaten bis bei etwa oder oberhalb des Siedepunktes
von Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukten der Reaktion.
-
2. Beschreibung des Standes
der Technik
-
Polyalkylhydroxyaromaten
können
hergestellt werden durch Alkylieren von Hydroxyaromaten mit polymeren
Olefinen in Gegenwart von sauren Katalysatoren. Während eines
solchen Verfahrens ist ein gewisses Ausmaß an Depolymerisierung typisch, was
zur Produktion von unerwünschten
Alkylhydroxyaromaten führt.
Tert-Butylphenol ist zum Beispiel ein unerwünschtes Alkylphenol-Nebenprodukt,
das typischerweise während
der Polybuten-Alkylierung von Phenol auftritt. In einem typischen
Polybutylen-Alkylierungsverfahren
werden üblicherweise Überschußmengen
Phenol eingesetzt, um guten Ausbeuten an Polybutylphenol-Produkt
sicherzustellen. Nicht-umgesetztes Phenol wird dann typischerweise
von Polybutylphenol-Produkt getrennt und zum Alkylierungsreaktor
rückgeführt. In
herkömmlichen
Alkylierungsverfahren ist tert-Butylphenol typischerweise im Phenol-Rückführstrom
vorhanden. Folglich neigt tert-Butylphenol dazu, sich im Alkylierungsreaktor
aufzubauen, was zu verringerter Ausbeute an Polybutylphenol führt. Um
tert-Butylphenol-Gehalt auf einem annehmbaren Niveau in einem Alkylierungsreaktor
zu halten (z.B. weniger als 2 Gew.-%), ist typischerweise Trennung
erforderlich. Abtrennung von tert-Butylphenol aus dem Alkylierungsprozeßstrom erfordert
typischerweise zusätzliche
Verfahrensschritte, Kosten und macht Systemabschaltzeiten notwendig.
In Abhängigkeit
vom eingesetzten Trennverfahren können beträchtliche Mengen an Phenol-Reaktant
verloren gehen und Abfallprodukt, das tert-Butylphenol enthält, erzeugt
und entsorgt werden. Das Entfernen von tert-Butylphenol aus Phenol
wird typischerweise durch fraktionierte Destillation durchgeführt.
-
Eine
Reihe von Verfahren sind in einem Versuch entwickelt worden, die
Depolymerisation während
Alkylierungsreaktionen zu bekämpfen.
Solche Verfahren setzen spezifische Katalysatoren und/oder Alkylen-Polymere
mit spezifischen Struktureigenschaften ein, die so ausgewählt sind,
daß sie
zu verringerter Produktion von Alkylhydroxyaromaten, wie etwa tert.-Butylphenol,
führen.
Diese Verfahren limitieren typischerweise jedoch nicht die Depolymerisation
und/oder können
zu verringerten Ausbeuten an Polyalkylhydroxyaromat-Produkt führen. Überdies können diese
Verfahren die Katalysatorauswahl beschränken und/oder die Verwendung
spezifischer Polymerverbindungen mit bestimmten chemischen Strukturen
erfordern.
-
In
einem typischen Alkylierungsverfahren wird üblicherweise eine Überschußmenge eines
Hydroxyaromat-Reaktanten eingesetzt, um gute Ausbeuten an Polyalkylhydroxyaromat-Produkt sicherzustellen.
Bei einem Verfahren zum Alkylieren von Phenol mit Polybutylen wird
zum Beispiel typischerweise überschüssiges Phenol
typischerweise eingesetzt. Im Anschluß an die Reaktion wird typischerweise nicht-umgesetztes
Phenol vom Polybutylphenol-Produkt getrennt und zum Alkylierungsreaktor
rückgeführt. In
einem herkömmlichen
Verfahren ist typischerweise tert-Butylphenol-Nebenprodukt im Mitlaufstrom
aus nicht-umgesetztem Phenol vorhanden. Folglich neigt tert.-Butylphenol
dazu, sich im Alkylierungsreaktor aufzubauen, was zu verringerter
Ausbeute an Polybutylphenol führt.
-
Weil
erhöhte
Konzentration von Alkylhydroxyaromaten im Alkylierungsreaktor zu
verringerter Polyalkylhydroxyaromat-Ausbeute fährt, ist es typischerweise
notwendig, Alkylhydroxyaromaten, wie etwa tert-Butylphenol, aus
einem Alkylierungssystem auf einer periodischen Basis zu entfernen.
Entfernung von Alkylphenol wird typischerweise durch Hochtemperatur-Strippen
durchgeführt.
Die Notwendigkeit des Entfemens von Alkylphenolen aus einem Alkylierungsreaktionssystem
erhöht
Kosten und führt zu
Abschaltzeiten.
-
Zusätzlich zu
den obigen Bedenken sind Polyalkylhydroxyaromat-Produkte aus herkömmlichen Alkylierungsverfahren
typischerweise relativ viskose Flüssigkeiten, die schwierig zu
pumpen und zu transportieren sein können.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Hierin
offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyalkylhydroxyaromaten
aus Hydroxyaromat- und Polyalkylen-Reaktanten unter Verwendung eines
festen/fester Säurekatalysators/-en.
Das Verfahren kann Lösungsmittel
in einem Siedepunktbereich mit einem Anfangssiedepunkt von weniger
als oder gleich etwa dem Siedepunkt des Hydroxyaromat-Reaktanten
und einem Endsiedepunkt von höher
als oder gleich etwa dem Siedepunkt von unerwünschtem/-n Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt/-en,
das/die mit dem in der spezifischen Reaktion eingesetzten Reaktanten
assoziiert ist/sind, einsetzen. Überraschenderweise
können
Polyalkylhydroxyaromaten bei Verwendung eines Lösungsmittels mit einem solchen
Siedepunktbereich konsistent und mit einem Minimum an Abschaltzeiten
aus den entsprechenden Hydroxyaromat- und Polyalkylen-Reaktanten
hergestellt werden, während
ein Aufbau von Alkylhydroxyaromat im Reaktionsgefäß minimiert oder
im wesentlichen eliminiert wird, wie er angetroffen werden kann
bei Lösungsmitteln
mit niedrigem Molekulargewicht/niedrigerem Siedepunkt, die in herkömmlichen
Alkylierungsverfahren eingesetzt werden. Statt dessen kann Alkylhydroxyaromat
im wesentlichen im Reaktionsgefäß fehlen
oder die Konzentration an Alkylhydroxyaromat im Reaktionsgefäß kann einen
stationären
Zustand auf einem annehmbaren Niveau erreichen. Dies steht im Gegensatz
zu herkömmlichen
Verfahren, bei denen Lösungsmittel
mit niedrigerem Molekulargewicht/niedrigerem Siedepunkt dazu neigen,
mit nicht-umgesetzten Hydroxyaromat-Verbindungen abzudestillieren und
rückgeführt zu werden,
wobei sie mit unerwünschtem/-n
Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt/-en strippen oder diese mitreißen, die
dann dazu neigen, sich im Reaktor zu akkumulieren. Vorteilhafterweise
kann die Katalysatorlebensdauer bei Verwendung des offenbarten Verfahrens
im wesentlichen unbeeinflußt
sein, und in einer Ausführungsform
kann ein Katalysator für
längere
Zeiträume
ohne Regeneration wiederverwendet werden.
-
Unter
anderen Dingen kann ein organisches Lösungsmittel eine Mischung aus
aliphatischen Verbindungen und/oder derivatisierten aliphatischen Verbindungen
mit einem für
ein bestimmtes Alkylierungsverfahren geeigneten Siedepunktbereich
sein. In einer Ausführungsform
für die
Alkylierung von Phenol mit Polybutylen kann ein organisches Lösungsmittel,
das bei der Herstellung von Polybutylphenol aus Phenol und Polybutylen
eingesetzt wird, eine Mischung mit einem Siedepunktbereich mit einem
Anfangssiedepunkt von weniger als dem Siedepunkt von Phenol und
einem Endsiedepunkt bei etwa dem Siedepunkt von tert-Butylphenol
sein. Solch ein Lösungsmittel
kann zum Beispiel eine Mischung von Paraffin- und/oder Alken-Verbindungen
mit einem Siedepunktbereich sein, der im Gesamtbereich von etwa
160°C bis
etwa 350°C
liegt, alternativ von etwa 160°C
bis etwa 300°C,
alternativ von etwa 170°C
bis etwa 250°C,
alternativ von etwa 180°C
bis etwa 210°C,
alternativ von etwa 190°C
bis etwa 210°C.
In dieser Ausführungsform
können
Vorteile des offenbarten Verfahren mit organischen Lösungsmitteln verwirklicht
werden, die irgendwo innerhalb dieser Bereiche liegen, obgleich
in anderen Ausführungsformen
der Anfangs- oder Minimalsiedepunkt solch eines Lösungsmittels
von etwa 160°C
bis etwa 190°C, alternativ
von etwa 160°C
bis etwa 180°C,
alternativ bei etwa 170°C
liegen kann; und der End- oder Maximalsiedepunkt von etwa 210°C bis etwa
350°C, alternativ
von etwa 210°C
bis etwa 300°C,
alternativ von etwa 250°C
bis etwa 300°C
und alternativ bei etwa 250°C
liegen kann, wobei man verstehen sollte, daß ein Lösungsmittel mit irgendeiner
Kombination von Anfangs- und Endsiedepunkte, die ausgewählt sind aus
irgendeinem der entsprechenden vorstehenden Anfangs- und/oder Endsiedepunktbereichen,
möglich
ist. Solch ein Lösungsmittel
steht im Gegensatz zu einem Lösungsmittel
mit zum Beispiel einem Siedepunkt von etwa 80°C bis etwa 100°C, wie es
oft herkömmlicherweise
eingesetzt wird.
-
Wenn
eingesetzt in einem Polyalkylhydroxyaromat-Alkylierungsverfahren,
das überschüssigen Hydroxyaromaten
und einen Rückführstrom
aus nicht-umgesetztem Hydroxyaromaten umfaßt, wird sich ein Teil des
offenbarten organischen Lösungsmittels
vom Produktstrom trennen und beim rückgeführten nicht-umgesetzten Hydroxyaromaten
verbleiben, oder für
diesen als ein Treiber wirken. Der Rest des organischen Lösungsmittels
wird beim Polyalkylhydroxyaromat-Produktstrom verbleiben. Vorteilhafterweise
neigt/neigen unerwünschtes)
Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt/-e aufgrund der Siedepunktsbereicheigenschaften
des Lösungsmittels
dazu, im Polyalkylhydroxyaromat-Produktstrom zu verbleiben. So kann
das offenbarte Verfahren verwendet werden, um einen Weg bereitzustellen,
um nicht-umgesetzte Hydroxyaromaten zu einem Alkylierungsreaktor
in einem Rückführstrom
rückzuführen, der
wenig oder im wesentlichen keine unerwünschten Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukte
enthält,
und/oder Akkumulation oder Aufbau von Alkylhydroxyaromat in einem
Alkylierungsreaktor kann verringert oder im wesentlichen verhindert
werden. Weiter vorteilhafterweise wird das Produkt, da ein Teil
des Lösungsmittels
beim Polyalkylhydroxyaromat-Produkt verbleibt und seine Viskosität senkt,
leichter zu pumpen und/oder für
den Verkauf zu transportieren gemacht.
-
In
einer Hinsicht ist ein Verfahren offenbart zur Herstellung von Polyalkylhydroxyaromat,
welches einschließt:
Inkontaktbringen von Hydroxyaromat und Polyalkylen mit einem Säurekatalysator
in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels,
um eine Reaktionskomponente zu bilden, die Polyalkylhydroxyaromat,
Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt, nicht-umgesetzten
Hydroxyaromaten und das organische Lösungsmittel einschließt; und
Abtrennen durch Destillation wenigstens eines Teils des nicht-umgesetzten
Hydroxyaromaten von der Reaktionskomponente, um eine Produktkomponente
zu bilden, die Polyalkylhydroxyaromat einschließt; wobei das organische Lösungsmittel
einen Siedepunktbereich mit einem Anfangssiedepunkt, der ausreichend nahe
am Siedepunkt des Hydroxyaromat-Reaktanten liegt, und einem Endsiedepunkt,
der ausreichend nah am Siedepunkt des Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes
liegt, aufweisen kann, so daß verringerte Konzentrationen
von Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt im nicht-umgesetzten Hydroxyaromaten,
der durch Destillation von besagtem Polyhydroxyaromat-Produkt getrennt
worden ist, vorliegen, verglichen mit einer solchen Trennung, die
unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels mit einem niedrigerem
Siedepunkt als dem Siedepunkt besagten Hydroxyaromat-Reaktanten
durchgeführt
wird. In einer Ausführungsform
kann der Säurekatalysator wenigstens
einer von Säureharzkatalysator,
saurem Metalloxid, sauren Molekülsieben
oder einer Mischung davon sein. Das organische Lösungsmittel kann eine Mischung
aus Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen einschließen, die
im Bereich von etwa 8 bis etwa 16 Kohlenstoffatome variieren.
-
In
einer weiteren Hinsicht ist ein Verfahren zur Herstellung von Polybutylphenol
offenbart, welches einschließt:
Einbringen der Komponenten Phenol, Polybutylen und organisches Lösungsmittel
in ein Reaktionsgefäß, das einen
Säurekatalysator
enthält,
wobei die Komponenten getrennt oder in Kombination als ein oder
mehrere Beschickungsströme
eingebracht werden, wobei das organische Lösungsmittel eine Mischung von
Alkanen umfaßt
und einen Siedepunktbereich mit einem Anfangssiedepunkt von weniger
als etwa dem Siedepunkt von besagtem Phenol bis etwa 190°C und einem
Endsiedepunkt von etwa 210°C
bis mehr als etwa dem Siedepunkt von besagtem tert-Butylphenol aufweist,
und wobei der Säurekatalysator
wenigstens einen aus Säureharzkatalysator,
saurem Metalloxid, sauren Molekülsieben
oder einer Mischung derselben umfaßt; Umsetzen wenigstens eines
Teils des Phenols mit wenigstens einem Teil des Polybutylens bei
einer Temperatur von etwa 0°C
bis etwa 100°C
in Gegenwart des Säurekatalysators,
um ein Reaktionsprodukt zu bilden, das Polybutylphenol und tert-Butylphenol
umfaßt;
Abziehen des Reaktionsproduktes als wenigstens ein Reaktionsstrom
aus dem Reaktionsgefäß, wobei
der Reaktionsstrom Polybutylphenol, tert-Butylphenol, nicht-umgesetztes
Phenol und das Lösungsmittel
umfaßt;
Abtrennen wenigstens eines Teils des nicht-umgesetzten Phenols aus
dem Reaktionsstrom durch Destillation bei einer Temperatur und einem
Druck, die darin wirksam sind, einen Produktstrom zu bilden, der
Polybutylphenol, tert-Butylphenol und Lösungsmittel umfaßt, und
einen Rückführstrom,
der Phenol, Lösungsmittel
und weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% tert-Butylphenol umfaßt; und
Einbringen des Rückführstroms
in das Reaktionsgefäß mit dem
einen oder den mehreren Beschickungsströmen. In einer Ausführungsform
schließt der
Rückführstrom
von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% Phenol, von etwa 0 bis etwa 2 Gew.-%
tert-Butylphenol und von etwa 80 bis etwa 90 Gew.-% des Lösungsmittels
ein; und schließt
der Produktstrom von etwa 45 bis etwa 80 Gew.-% Polybutylphenol,
von etwa 0,1 bis 3 Gew.-% tert-Butylphenol und von etwa 10 bis etwa
30 Gew.-% des Lösungsmittels
ein. Unter Verwendung dieses Verfahrens kann ein Aufbau von tert-Butylphenol-Gehalt
im Reaktionsstrom im wesentlichen verhindert werden. Das organische
Lösungsmittel
kann eine Mischung von Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen einschließen, die
im Bereich von etwa 8 bis etwa 16 Kohlenstoffatomen variieren, alternativ
kann das organische Lösungsmittel
eine Mischung von Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen einschließen, die
im Bereich von etwa 10 bis etwa 14 Kohlenstoffatomen variieren.
-
In
einer weiteren Hinsicht ist ein Verfahren zur Herstellung von Polybutylphenol
offenbart, welches einschließt:
Einbringen der Komponenten Phenol, Polybutylen und organisches Lösungsmittel
in ein Reaktionsgefäß, das einen
Säurekatalysator
enthält,
wobei die organische Lösungsmittelmischung eine
Mischung von Alkanen umfaßt
und einen Siedepunktbereich mit einem Anfangssiedepunkt von etwa 160°C bis etwa
180°C und
einem Endsiedepunkt von etwa 210°C
bis etwa 300°C
aufweist, und der Säurekatalysator
wenigstens einen von Säureharzkatalysator
oder einer Mischung davon umfaßt;
Umsetzen wenigstens eines Teils des Phenols mit wenigstens einem
Teil des Polybutylens bei einer Temperatur von etwa 0°C bis etwa
100°C in
Gegenwart des Säurekatalysators,
um ein Reaktionsprodukt zu bilden, das Polybutylphenol und tert-Butylphenol
umfaßt;
Abziehen des Reaktionsproduktes als wenigstens ein Reaktionsstrom
aus dem Reaktionsgefäß, wobei
der Reaktionsstrom Polybutylphenol, tert-Butylphenol, nicht-umgesetztes
Phenol und das Lösungsmittel umfaßt; Abtrennen
wenigstens eines Teils des nicht-umgesetzten Phenols aus dem Reaktionsstrom durch
Destillation bei einer Temperatur und einem Druck, die so ausgewählt sind,
daß ein
Produktstrom gebildet wird, der Polybutylphenol, tert-Butylphenol und
Lösungsmittel
umfaßt,
und ein Rückführstrom, der
von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% Phenol, von etwa 80 bis etwa 90 Gew.-%
Lösungsmittel
und von etwa 0 bis etwa 2 Gew.-% tert-Butylphenol umfaßt; und
Einbringen des Rückführstroms
in das Reaktionsgefäß mit dem
einen oder den mehreren Beschickungsströmen; wobei das Polybutylen
ein Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 300 bis etwa 5.000
besitzt; und wobei der Produktstrom von etwa 45 bis etwa 80 Gew.-%
Polybutylphenol, von etwa 0,1 bis etwa 3 Gew.-% tert-Butylphenol
und von etwa 15 bis etwa 30 Gew.-% des Lösungsmittels umfaßt. In einer
Ausführungsform
kann ein Aufbau von tert-Butylphenol-Gehalt im Reaktionsstrom im
wesentlichen verhindert werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein vereinfachtes Verfahrensschema gemäß einer Ausführungsform
des offenbarten Verfahrens.
-
BESCHREIBUNG
VON VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Das
offenbarte Verfahren stellt ein Verfahren zur Herstellung von Polyalkylhydroxyaromaten
aus Hydroxyaromaten und Polyalkylenen zur Verfügung, das ein organisches Lösungsmittel
mit einem Siedepunktbereich einsetzt, der sich in einer Ausführungsform
von unterhalb von oder bei etwa dem Siedepunkt des Hydroxyaromat-Reaktanten bis oberhalb oder
gleich zu etwa dem Siedepunkt von unerwünschtem Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt
erstreckt. In einer weiteren Ausführungsform kann sich der Siedepunktbereich
von einem Anfangssiedepunkt, der ausreichend nahe am Siedepunkt
des Hydroxyaromat-Reaktanten liegt, bis zu einem Endsiedepunkt,
der ausreichend nahe am Siedepunkt von unerwünschtem Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt liegt,
erstrecken, so daß das
Lösungsmittel
darin wirksam ist, zu verringerten Konzentrationen von Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt,
die in nicht-umgesetztem Phenol vorhanden sind, das vom Polyhydroxyaromat-Produkt
getrennt wird, zu führen,
verglichen mit herkömmlichen
Lösungsmitteln
mit niedrigeren Siedepunkten. Unter Nutzen dieser Offenbarung werden
die Fachleute verstehen, daß solch
ein Lösungsmittel
einen Anfangs- oder Minimalsiedepunkt von oberhalb des Siedepunktes
des Hydroxyaromat-Reaktanten und einen End- oder Maximalsiedepunkt
von unterhalb des Siedepunktes des unerwünschten Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes
haben kann.
-
Weiter
kann, wie die Fachleute unter Nutzen dieser Offenbarung verstehen
werden, ein Siedepunktbereich vom Siedepunkt bestimmter eingesetzter
Reaktanten abhängen
sowie von individuellen Verfahrenserfordernissen, wie etwa gewünschter Produktausbeute
und Rückführstrom-Reinheit.
In einer Ausführungsform
ist ein geeignetes organisches Lösungsmittel
ein Lösungsmittel,
das einen Siedepunktbereich besitzt, der geeignet ist, die Akkumulation
von unerwünschtem
Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt in einem Alkylierungsreaktor mit
einem Rückführstrom
aus nicht-umgesetztem Phenol, wie hierin an anderer Stelle beschrieben,
zu verringern oder im wesentlichen zu verhindern, zum Beispiel in
einem exemplarischen Fall durch Beschränken der Menge an unerwünschtem
Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt im Rückführstrom auf weniger als etwa
2 Gewichtsprozent, alternativ auf weniger als 1 Gewichtsprozent,
alternativ auf von etwa 0 Gewichtsprozent bis etwa 2 Gewichtsprozent.
Die Vorteile des offenbarten Verfahrens können jedoch mit verringerten Konzentrationen
von Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt in einem Rückführstrom aus nicht-umgesetztem Phenol
von gleich oder mehr als etwa 2 Gewichtsprozent ebenso erhalten
werden. Man wird auch verstehen, daß ein Anfangsoder Minimalsiedepunkt
eines geeigneten organischen Lösungsmittels
oberhalb von, bei oder unterhalb von dem Siedepunkt des Hydroxyaromat-Reaktanten
liegen kann und der End- oder Maximalsiedepunkt eines geeigneten
organischen Lösungsmittels
unterhalb von, bei oder oberhalb von dem Siedepunkt des unerwünschten
Hydroxyaromat-Nebenproduktes
liegen kann.
-
In
einer Ausführungsform
kann das Verfahren in einem Reaktionsprozeßschema eingesetzt werden,
in dem Alkylierung zwischen überschüssigem Hydroxyaromat-Reaktanten und Polyalkylen
in einem Reaktionsgefäß eintritt,
das einen festen Säurekatalysator
enthält,
und in dem Trennung von Polyalkylhydroxyaromat- Reaktionsprodukt von nicht-umgesetztem
Hydroxyaromat-Reaktanten über
Destillationskolonne eintritt. Wie hierin verwendet, bedeutet "Destillation" jedes Destillationsverfahren
oder Verfahren auf der Basis von Destillation, das im Stand der
Technik als geeignet zum Trennen von Polyalkylhydroxyaromat-Reaktionsprodukt
von nicht-umgesetztem Hydroxyaromat-Reaktanten bekannt ist. Der nicht-umgesetzte
Hydroxyaromat-Reaktant kann zusammen mit Komponenten des Lösungsmittels
mit niedrigerem Siedepunkt zum Reaktor rückgeführt und mit einem in den Reaktor
eintretenden Beschickungsstrom vermischt werden, der Polyalkylen,
frischen Ergänzungs-Hydroxyaromaten und
Ergänzungsmischung
aus organischen Lösungsmittel
enthält.
Wie hierin verwendet, wird "frisch" verwendet, um nicht-rückgeführte Komponenten
zu beschreiben, die in ein Reaktionsgefäß eingebracht werden. Komponenten
des Lösungsmittels
mit höherem
Siedepunkt und Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukte sind im Polyalkylhydroxyaromat-Produktstrom
enthalten, der aus der Destillationskolonne austritt. Somit kann in
einer Ausführungsform
gewählt
werden, daß organisches
Ergänzungs-Lösungsmittel
reicher an Paraffin-Komponenten mit höherer Kohlenstoffzahl ist,
um irgendwelche Komponenten mit höherem Siedepunkt zu ersetzen,
die im Produktstrom enthalten sind, um den gewünschten Siedepunktbereich des
Lösungsmittels,
das in einem Alkylierungsreaktor vorhanden ist, aufrechtzuerhalten.
-
1 veranschaulicht
eine Ausführungsform
des offenbarten Alkylierungsverfahrens, das bei der Herstellung
von Polybutenphenol (Polyisobutylphenol) verwendet wird. In 1 werden
ein eintretender Strom 10 aus frischem Phenol, ein eintretender
Strom 12 aus frischem organischen Lösungsmittel und ein eintretender
Strom 14 aus Polyisobutylen zu Alkylierungsreaktor 50 zugeführt. Alkylierungsreaktor 50 enthält festen
Säurekatalysator,
der zur Alkylierung von Phenol geeignet ist, um einen Reaktionsstrom 20 zu
bilden, der Polyalkylphenol enthält. Reaktionsstrom 20 kann
auch nichtumgesetztes Phenol, Alkylphenol-Nebenprodukt und organisches Lösungsmittel
enthalten. Reaktionsstrom 20 wird in Destillationskolonne 60 eingeführt, in
der nichtumgesetztes Phenol von Polyalkylphenol-Produkt getrennt wird.
In dieser Hinsicht wird nicht-umgesetztes Phenol über Rückführstrom 22 zu
Alkylierungsreaktor 50 rückgeführt, in diesem Beispiel nach
Mischen mit eintretendem Strom 10 aus frischem Phenol.
Rückführstrom 22 enthält auch
einen Anteil an organischem Lösungsmittel
mit niedrigerem Siedepunkt, der in Kolonne 60 abdestilliert
wird. Polybutylphenol-Produktstrom 24 wird
aus Destillationskolonne 60 abgezogen und enthält auch
tert-Butylphenol-Nebenprodukt und
einen zurückbleibenden
Teil des organischen Lösungsmittels
mit höherem
Siedepunkt. Da im wesentlichen alles unerwünschte tert-Butylphenol-Nebenprodukt das System über Produktstrom 24 verläßt, enthält Rückführstrom 22 wenig
oder im wesentlichen kein Butylphenol-Nebenprodukt, das zu Reaktor 50 rückgeführt wird.
Daher wird ein Aufbau oder eine Akkumulation von unerwünschtem
Butylphenol-Nebenprodukt im Alkylierungsreaktionssystem verringert
oder im wesentlichen verhindert, wodurch die Notwendigkeit zur Trennung
von Butylphenol-Nebenprodukt von nicht-umgesetztem Phenol verringert oder
im wesentlichen eliminiert wird.
-
Obgleich
eine Ausführungsform
eines Alkylierungsverfahrens zur Herstellung von Polyisobutylphenol
in 1 veranschaulicht ist, werden die Fachleute unter
Nutzen dieser Offenbarung verstehen, daß die Vorteile des offenbarten
Verfahrens mit anderen Reaktanten und Verfahrenskonfigurationen
und mit sowohl kontinuierlichen als auch diskontinuierlichen Methoden
verwirklicht werden können.
Weiter kann solch ein Verfahren auch eingesetzt werden für die Alkylierung
von anderen Hydroxyaromaten als Phenol, unter Verwendung von anderen
Polyalkylenen als Polyisobutylen. Informationen über geeignete Alkylierungsreaktanten,
entsprechende Produkte und Katalysatoren können z.B. gefunden werden in U.S.-Patenten
Nrn. 2,398,253; 2,671,117; 2,655,544; 4,238,628; 4,322,220; und
5,300,701; sowie im britischen Patent Nr. 1,159,368; wobei alle
Vorstehenden hierin durch Bezugnahme miteinbezogen sind. Überdies
wird man verstehen, daß,
obgleich Polyalkylen-Reaktant als die letzte Beschickungsstromkomponente
in der Ausführungsform
von 1 eingeführt
wird (um Depolymerisationseffekte zu minimieren), Reaktanten und
organisches Lösungsmittel
einem Alkylierungsreaktionsgefäß in einem
einzigen vereinigten Strom oder in getrennten Strömen für jede eintretende
Komponente oder irgendeiner Kombination davon eingebracht werden
können.
Eintretende(r/s) Reaktantenstrom/-ströme, Rückführstrom/ströme und/oder Lösungsmittel
können
zum Beispiel vereinigt oder getrennt in Reaktionsgefäß 50 in
irgendeiner gewünschten
Kombination eingebracht werden. Überdies
können
mehrere Alkylierungsreaktionsgefäße und/oder
Destillationskolonnen eingesetzt werden.
-
In
einer Ausführungsform
schließen
Beispiele für
hydroxyaromatische Verbindungen, die mit Polyalkylenen unter Verwendung
des offenbarten Verfahren alkyliert werden können, Phenol und andere hydroxyaromatische
Verbindungen ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. In dieser Ausführungsform schließen die
hydroxyaromatischen Verbindungen einkernige, monohydroxy- und polyhydroxyaromatische
Verbindungen mit von etwa eins bis etwa drei, alternativ von etwa
eins bis etwa zwei Hydroxygruppen ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Spezifische
Beispiele schließen
Phenol, Catechin, Resorcin, etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. In weiteren
Ausführungsformen
können
mehrkernige Hydroxyaromaten, wie etwa Naphthol, alkyliert werden.
-
Beispiele
für Polyalkylen-Reaktanten,
die eingesetzt werden können,
um hydroxyaromatische Verbindungen in der Praxis des offenbarten
Verfahrens zu alkylieren, schließen Olefin-Polymere mit einem
Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 300 bis etwa 5000 ein,
sind aber nicht hierauf beschränkt. In
einer Ausführungsform
kann Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von
etwa 300 bis etwa 5000, alternativ von etwa 400 bis etwa 3000 und
weiter alternativ von etwa 500 bis etwa 2000 eingesetzt werden.
Molekulargewichtswerte im Zahlenmittel von weniger als etwa 300
und mehr als etwa 5000 sind jedoch ebenfalls möglich. Weitere Information über die
Herstellung von Olefinen mit höherem Molekulargewicht,
wie etwa Polyisobuten, sind zu finden in den U.S.-Patenten Nrn.
2,986,588; 4,152,499; 4,238,628; 4,322,220; 5,300,701; und dem britischen Patent
Nr. 1,159,368, die jedes hierin zu Bezugnahme miteinbezogen sind.
-
In
einer beispielhaften Ausführungsform
wird Polyisobutylen als ein Polyalkylen-Reaktant eingesetzt. Geeignete Polyisobutylene
schließen
diejenigen mit Molekulargewichten im Zahlenmittel von 300 bis etwa
5000, alternativ von etwa 400 bis etwa 3000 und weiter alternativ
von etwa 500 bis etwa 2000 ein. Beispiele für spezifische Polyisobutene
schließen "H35", erhältlich von
Amoco Chemical Company (Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa
670), "ULTRAVIS
10" (erhältlich von
British Petroleum und mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel
von etwa 950 und einem Methylvinyliden-Gehalt von etwa 76%), "ULTRAVIS 30" (erhältlich von
British Petroleum und mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von
1300 und einem Methylvinylidengehalt von etwa 74%), "INDOPOL H-100R" (erhältlich von
Amoco und mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 940), "INDOPOL H-100HR" (erhältlich von
Amoco und mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 916), "ULTRAVIS 1000" (erhältlich von
British Petroleum und mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel
von 970), etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt.
-
Säurekatalysatormaterialien,
die in der Praxis einer Ausführungsform
des offenbarten Verfahrens eingesetzt werden können, schließen feste
Säurekatalysatoren
auf der Basis von festem Metalloxiden und Molekülsieb- oder Säureharzkatalysatoren, etc.
ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Beispiele schließen Katalysatoren
vom Molekülsieb-
oder Säureharztyp
ein, sind aber nicht hierauf beschränkt.
-
Geeignete
feste Harzkatalysatoren schließen
stark saure Ionenaustauschharzkatalysatoren ein, die aus sulfoniertem
Polystyrol, das mit Divinylbenzol vernetzt ist, bestehen, wie etwa
Katalysatoren der "AMBERLYST"-Reihe, erhältlich von
Rohm and Haas, Philadelphia, Pennsylvania, ein, sind aber nicht
hierauf beschränkt.
Spezifische Beispiele für "AMBERLYST"-Säureharzkatalysatoren
schließen stark
saure makroretikuläre
kationische polymere Katalysatoren "AMBERLYST 15", "AMBERLYST
16", "AMBERLYST 18" und "AMBERLYST 1010"; sehr stark saure
makroretikuläre
kationische polymere Katalysatoren "AMBERLYST 35" und "AMBERLYST 36"; stark saure kationische polymere Katalysatoren von "Gel"-Typ "AMBERLYST 19", "AMBERLYST 31", "AMBERLYST 32", etc. ein, sind
aber nicht hierauf beschränkt.
Weitere Beispiele für
geeignete Säureharzkatalysatoren
schließen "DOWEX 50", "DOWEX 2030", erhältlich von
Dow Chemical, etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Solche
Katalysatoren werden zum Beispiel in U.S.-Patent Nr. 4,144,138 diskutiert,
das hierin durch Bezugnahme miteinbezogen ist.
-
Weitere
beispielhafte Katalysatoren schließen Phosphorsäure-auf-Titandioxid-Katalysatoren des
in U.S.-Patent Nr. 4,822,921 (das hierin durch Bezugnahme miteinbezogen
ist) offenbarten Typs oder eine Heteropolysäure, wie etwa 12-Wolframatophosphorsäure oder
12-Molybdatophosphorsäure, geträgert auf
einem inerten Träger
wie etwa Titandioxid, etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt.
-
Geeignete
organische Lösungsmittel,
die im offenbarten Verfahren verwendet werden, schließen zum
Beispiel jede Mischung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen mit einem
Siedepunktbereich von unmittelbar weniger als oder gleich dem Siedepunkt der
ausgewählten
Hydroxyaromat-Reaktantenverbindungen bis etwa zum Siedepunkt des
unerwünschten
Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes ein.
-
In
der Praxis des offenbarten Verfahrens funktioniert eine organische
Lösungsmittelmischung so,
daß sie
mehrere Siedepunktbereiche bereitstellt, so daß der untere Siedepunktbereich
der organischen Lösungsmittelmischung
abgetrennt und mit nicht-umgesetztem Hydroxyaromaten entfernt werden
kann, wobei der Bereich des organischen Lösungsmittels mit höherem Siedepunkt
in einem Reaktionsprodukt verbleibt, das Polyalkylhydroxyaromat-
und Alkylhydroxyaromat-Verbindungen enthält. So werden Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukte
vorteilhafterweise im Produktstrom mit der polymeren Polyalkylhydroxyaromat-Verbindung
gehalten, was ein kontinuierliches Entfernen der Nebenprodukte aus
dem Alkylierungsverfahrensstrom ermöglicht.
-
Unter
Nutzen dieser Offenbarung werden die Fachleute verstehen, daß organisches
Lösungsmittel mit
dem (den) beschriebenen Siedepunktbereich(en) auf der Basis von
Siedepunkten (eines) bestimmten/.r Hydroxyaromat-Reaktanten und
(eines) entsprechenden/-r Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukts/-e, die
in einem bestimmten Alkylierungssystem vorliegen, ausgewählt oder
formuliert werden können.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann
ein organisches Lösungsmittel
so ausgewählt werden,
daß es
einen Anfangssiedepunkt von weniger als dem Siedepunkt eines ausgewählten Hydroxyaromaten
und einen Endsiedepunkt bis zu etwa dem Siedepunkt eines entsprechenden
ausgewählten
Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes aufweist. In einer Ausführungsform
kann es wünschenswert
sein, daß ein
Anfangssiedepunkt des organischen Lösungsmittels etwa 10°C unterhalb
des Siedepunktes des ausgewählten
Hydroxyaromaten liegt und/oder ein Endsiedepunkt des organischen
Lösungsmittels bei
etwa dem Siedepunkt des ausgewählten
Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes liegt.
-
Ein
organisches Lösungsmittel
kann so viele Komponenten wie notwendig einschließen, um
einen geeigneten Siedepunktbereich (wie hierin definiert) für bestimmte
Hydroxyaromat- und Alkylhydroxyaromat-Verbindungen, die im Alkylierungsstrom
vorliegen, bereitzustellen. So kann ein organisches Lösungsmittel
so wenig wie zwei Komponenten aufweisen. Um die Trennung von Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt
von rückgeführtem Hydroxyaromaten
jedoch zu maximieren, kann es wünschenswert
sein, ein organisches Lösungsmittel
mit zahlreichen Komponenten einzusetzen, mit Siedepunkten zwischen dem
Siedepunkt des Hydroxyaromaten und dem Siedepunkt des Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes. Beispiele
für ein
geeignetes organisches Lösungsmittel
schließen
Mischungen von verzweigten und/oder linearkettigen Alkanen mit Siedepunkten ein,
die so ausgewählt
sind, daß sie
in den gewünschten
Siedepunktbereich für
spezifische Alkylierungsreaktanten und -produkte fallen.
-
Obgleich
Mischungen von Alkanen in einer Ausführungsform eingesetzt werden,
würde man
den Vorteil dieser Offenbarung darin sehen, daß eine Mischung aller Arten
von Lösungsmittelverbindungen mit
den gewünschten
Siedepunkteigenschaften eingesetzt werden können. Beispiele schließen substituierte
verzweigte oder linearkettige Alkane, andere verzweigte oder zyklische
Aliphate und Derivate davon ein, sind aber nicht hierauf beschränkt.
-
Wenn
man nunmehr zu 1 zurückkehrt, ist dort ein vereinfachtes
schematisches Alkylierungsverfahren dargestellt, das zur Verwendung
mit einer Vielzahl von Hydroxyaromat- und Polyalkylen-Reaktanten
geeignet ist. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das in 1 veranschaulichte
Verfahren eingesetzt werden, um Polyisobutylphenol aus Phenol und
Polyisobutylen herzustellen. In solch einem Verfahren wird ein Beschickungsstrom 10 aus
frischem Phenol mit einem Rückführ-Phenolstrom 22 vereinigt
und über
einen kombinierten Phenol-Beschickungsstrom 16 Alkylierungsreaktor 50 zugeführt. Gleichzeitig
werden Beschickungsstrom 12 aus organischem Lösungsmittel
und Beschickungsstrom 14 aus Polyisobutylen vereinigt und
in Alkylierungsreaktor 50 über Beschickungsstrom 18 eingebracht.
Alkylierungsreaktor 50 enthält ein Bett aus Säurekatalysatoren,
das einen oder mehrere geeignete Säurekatalysatoren umfaßt, die
an anderer Stelle hierin beschrieben sind. In dieser Ausführungsform
kann Alkylierungsreaktor 50 bei einer Temperatur von zwischen
etwa 0°C
und etwa 100°C, bei
einem Druck von etwa Null psia bis etwa 500 psia, betrieben werden.
In Alkylierungsreaktor 50 reagieren Phenol und Polyisobutylen
("PIB"), um ein Reaktionsprodukt
zu bilden, das Polyisobutylphenol ("PIBP")
und tert-Butylphenol ("TBP") umfaßt. Ein Reaktionsstrom 20,
der PIBP, TBP, nicht-umgesetztes Phenol und organisches Lösungsmittel
umfaßt, wird
aus Alkylierungsreaktor 50 abgezogen und in Destillationskolonne 60 eingebracht.
-
Die
Menge an Katalysator relativ zum Reaktantenvolumen oder -volumenstrom
(abhängig
davon, ob ein diskontinuierliches oder kontinuierliches Verfahren
eingesetzt wird) kann von Fachleuten unter Nutzen dieser Offenbarung
ausgewählt
werden, wobei man verstehen wird, daß schnellere Reaktionszeiten
mit mehr Katalysator relativ zum Reaktantenvolumen erhalten werden
können. Überdies
kann die Katalysatormenge auf der Basis des gewünschten Umsatzes zu Produkt
sowie der in einem gegebenen Verfahren zugeordneten Kontaktzeit
ausgewählt werden.
Beispielhafte Ausführungsformen
für die
Katalysatormenge relativ zu Reaktanten- und Lösungsmittelmengen sind in den
Beispielen hierin zu finden. In einer Ausführungsform kann die Katalysatormenge
relativ zur Gesamtreaktantenmenge von etwa 10% bis etwa 300% des
Gewichtes des eingesetzten Katalysators in jedem der hierin angegebenen
Beispiele 1 bis 5 relativ zum Gesamtgewicht von Polyalkylen- und
Hydroxyaromat-Reaktanten variieren (d.h. Gramm Katalysator/Gramm
Polybutylen + Gramm Phenol). In einer weiteren Ausführungsform
kann das Katalysatorvolumen relativ zum Polyalkylen-Reaktantenvolumen
von etwa 10% bis etwa 300% des Gewichtes des eingesetzten Katalysators
in jedem der Beispiele 1–5
hierin relativ zum Gewicht von Polyalkylen-Reaktant variieren (d.h.
Gramm Katalysator/Gramm Polybutylen). In noch einer weiteren Ausführungsform
kann die Katalysatormenge relativ zur Hydroxyaromat-Reaktantenmenge
von etwa 10% bis etwa 300% des Gewichtes des eingesetzten Katalysators
in jedem der Beispiele 1–5
hierin relativ zum Gewicht des Hydroxyaromat-Reaktanten variieren (d.h.
Gramm Katalysator/Gramm Phenol).
-
Für die oben
beschriebene Herstellung von Polyisobutylphenol aus Polyisobutylbuten
und Phenol kann ein beispielhaftes geeignetes organisches Lösungsmittel
einen Siedepunktbereich von etwa 182°C (Siedepunkt von Phenol) bis
etwa 239°C
(Siedepunkt von para-Polyisobutylphenol) besitzen, alternativ kann
solch ein organisches Lösungsmittel
einen Anfangssiedepunkt von zwischen etwa 170°C und etwa 190°C und einen
Endsiedepunkt von zwischen etwa 220°C und etwa 250°C besitzen.
Weiter alternativ kann solch ein organisches Lösungsmittel einen Siedepunktbereich
von 170°C
bis etwa 250°C besitzen.
Unter Nutzen dieser Offenbarung werden die Fachleute verstehen,
daß diese
Temperaturbereiche nur beispielhaft sind und das Vorteile des offenbarten
Verfahrens unter Verwendung von organischen Lösungsmitteln mit Anfangs- und/oder Endsiedepunkten
außerhalb
dieser Bereiche ebenso verwirklicht werden können.
-
Beispiele
für organische
Lösungsmittelmischungen,
die in der Praxis solch einer Ausführungsform geeignet sind, schließen Mischungen
von Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen ein, die von zwischen
etwa 10 Kohlenstoffatomen bis etwa 14 Kohlenstoffatomen variieren,
sind aber nicht hierauf beschränkt.
Spezifische Beispiele für
organische Lösungsmittelmischungen,
die zur Verwendung in dieser Ausführungsform geeignet sind, schließen "EXXPAR 252" und "EXXPAR 251", erhältlich von
Exxon, etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Die Fachleute werden den
Vorteil dieser Offenbarung darin verstehen, daß alternative organische Lösungsmittelmischungen
mit Anzahlen von Kohlenstoffatomen von weniger als 10 und mehr als
14 ebenfalls eingesetzt werden können,
zum Beispiel organische Lösungsmittelmischungen,
die aus Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen von etwa 8 Kohlenstoffatomen
bis etwa 16 Kohlenstoffatomen bestehen.
-
Wenn
man nunmehr wieder zu 1 zurückkehrt, wird der Durchfluß von Phenol
und Polyisobuten in der oben beschriebenen Ausführungsform so eingestellt,
daß ein
molarer Überschuß Phenol
in Alkylierungsreaktionsgefaß 50 vorliegt.
Zum Beispiel kann ein Molverhältnis
von Phenol zu PIB von etwa 1,1 bis etwa 10 Mol Phenol pro molarem Äquivalent Polyisobuten
sein, alternativ von etwa 1,5 bis etwa 3 Mol Phenol zu molarem Äquivalent
Polyisobutylen. In einer Ausführungsform
umfaßt
der Gesamt-Phenol-Beschickungsstrom 16 zu
Alkylierungsreaktor 50 von etwa 10 Gewichtsprozent bis
etwa 70 Gewichtsprozent frische nicht-umgesetzte Phenol-Beschickung 10,
wobei ein Rest Phenol durch Rückführstrom 22 bereitgestellt
wird. Unter Nutzen dieser Offenbarung werden die Fachleute verstehen,
daß das Verhältnis von
frischem Phenol zu nichtumgesetztem Phenol gemäß den Reaktionsumsatzeigenschaften variieren
wird.
-
In
der Praxis des offenbarten Verfahrens kann organisches Lösungsmittel
in jeder Menge bereitgestellt werden, die geeignet ist, um den ungestörten Ablauf
des Verfahren sicherzustellen, zum Beispiel jede Menge, die geeignet
ist, die Akkumulation von unerwünschten
Alkylhydroxyaromaten in (einem) Reaktor/-en des Verfahrens zu verringern.
In einer Ausführungsform
kann jedoch die Menge an organischem Lösungsmittel, die in das Reaktorgefäß 50 eingebracht
wird, von etwa 20 bis etwa 50 Gewichtsprozent, alternativ von etwa
25 bis etwa 50 Gewichtsprozent, der Gesamtbeschickung zum Reaktor (z.B.
der Gesamtheit der Beschickungsströme 16 und 18 in
der Ausführungsform
von 1) sein. In dieser Hinsicht können, bei der Polyisobutylphenol-Ausführungsform
von 1, etwa 50 Gewichtsprozent der gesamten organischen
Lösungsmittelmischung,
die zum Reaktor zugeführt
wird, bereitgestellt werden durch Strom 12, wobei die restlichen
50 Gewichtsprozent des gesamten organischen Lösungsmittels bereitgestellt
werden durch Rückführstrom 22.
Unter Nutzen dieser Offenbarung werden die Fachleute verstehen,
daß Strom 12 einen
größeren Prozentanteil
an organischen Lösungsmittelkomponenten
mit höherem
Molekulargewicht oder höherem
Siedepunkt umfassen kann, um den Verlust solcher Komponenten in
Strom 24 auszugleichen. In einer beispielhaften Ausführungsform,
die ein organisches Lösungsmittel
mit einem Siedepunktbereich von etwa 170°C bis etwa 250°C einsetzt,
kann Strom 12 zum Beispiel ein organisches Lösungsmittel mit einem Siedepunktbereich
von etwa 190°C
bis etwa 250°C
umfassen, nachdem steady-state-Reaktionsbedingungen erreicht sind.
-
Reaktionsstrom 20 wird
aus Alkylierungsreaktionsgefäß 50 abgezogen
und umfaßt
in einer Ausführungsform
von etwa 35 Gewichtsprozent bis etwa 60 Gewichtsprozent Polyisobutylphenol;
von etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 2 Gewichtsprozent tert-Butylphenol; von
etwa 5 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent nicht-umgesetztes
Phenol; und von etwa 25 Gewichtsprozent bis etwa 50 Gewichtsprozent
organisches Lösungsmittel.
Reaktionsstrom 20 wird in Destillationskolonne 60 eingebracht,
in der wenigstens ein Teil des nicht-umgesetztem Phenols zusammen
mit einem Teil des organischen Lösungsmittels
abgetrennt und zu Alkylierungsreaktor 50 über Strom 22 rückgeführt wird.
In einer Ausführungsform
umfaßt
Rückführstrom 22 von etwa
10 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent nicht-umgesetztes
Phenol und von etwa 80 Gewichtsprozent bis etwa 90 Gewichtsprozent
organisches Lösungsmittel,
wobei die Konzentration von tert-Butylphenol weniger als etwa 2
Gewichtsprozent beträgt,
alternativ weniger als 1 Gewichtsprozent, alternativ von etwa 0
Gewichtsprozent bis etwa 2 Gewichtsprozent und weiter alternativ
von etwa 0 Gewichtsprozent bis etwa 1 Gewichtsprozent. Obgleich nicht
notwendig, um Nutzen aus dem offenbarten Verfahren zu ziehen, kann
die tert-Butylphenol-Konzentration in Reaktor 50 einen
annehmbaren steady-state-Wert von etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 1,5
Gewichtsprozent erreichen.
-
Produktstrom 24 wird
aus Destillationskolonne 60 abgenommen und umfaßt in einer
Ausführungsform
von etwa 45 Gewichtsprozent bis etwa 80 Gewichtsprozent, alternativ
von etwa 45 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent Polyisobutylphenol;
von etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 3 Gewichtsprozent tert-Butylphenol;
und von etwa 15 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent organisches Lösungsmittel.
-
Um
die Trennung in Destillationskolonne 60, die oben beschrieben
ist, zu erreichen, werden die Fachleute unter Nutzen dieser Offenbarung
verstehen, daß jede
Kombination von Temperatur und Druck (z.B. einschließlich verringertem
Druck oder Vakuum) eingesetzt werden kann, die geeignet ist, um
die gewünschte
Trennung von Komponenten zu erreichen, in dieser Ausführungsform
Trennung von Phenol-Komponenten und Isobutylphenol- und tert-Butylphenol-Komponenten.
In dieser Hinsicht kann eine Destillationskolonne 60 unter
atmosphärischem
Druck bei einer Temperatur von zum Beispiel von etwa 200°C bis etwa
210°C betrieben
werden, um die gewünschte
Trennung in der oben beschriebenen Polyisobutylphenol-Ausführungsform
zu erreichen. Bei verringertem Druck und/oder Vakuum kann eine verringerte
Destillationstemperatur eingesetzt werden. In einer Ausführungsform,
in der Destillationskolonne 60 bei atmosphärischem
Druck und bei einer Temperatur von etwa 210°C betrieben wird, wird Rückführstrom 22 aus
Reaktionsstrom-Komponenten mit einem Siedepunkt von weniger als
etwa 210°C
bestehen (einschließlich
Phenol und organischen Lösungsmittelkomponenten
mit Siedepunkten von weniger als etwa 210°C) und Produktstrom 24 wird
aus Komponenten mit Siedepunkten von mehr als etwa 210°C bestehen
(einschließlich
tert-Butylphenol und organischen Lösungsmittelmischungskomponenten
mit einem Siedepunkt von mehr als etwa 210°C).
-
Man
wird verstehen, daß die
Konzentrationswerte, die hierin für verschiedene Komponenten
der Reaktantenströme,
Rückführströme und Produktströme angegeben
sind, nur beispielhaft sind und daß andere Konzentrationswerte
existieren können,
die ermöglichen,
Vorteile aus dem offenbarten Verfahren zu verwirklichen.
-
BEISPIELE
-
Die
folgenden Beispiele sind veranschaulichend und sollten nicht als
den Schutzumfang der Erfindung oder der Ansprüche derselben beschränkend angesehen
werden.
-
Beispiel 1
-
Zu
einem 1-Liter-Kolben, ausgestattet mit einem Thermometer, Rührer und
Stickstoffauslaß,
wurden 308,4 g INDOPOL® H-100R (Molekulargewicht 940),
56,4 g Phenol, 237,7 g paraffinische organische Lösungsmittelmischung
(EXXPAR® 252)
und 60 g vorgetrockneter Amberlyst® 15
eingebracht. Die Mischung wurde für neun Stunden auf 55°C erhitzt.
Die Reaktionslösung
wurde filtriert. Die resultierende Lösung wurde dann bei bis zu
150°C und
etwa 45 mmHg Druck destilliert, um das Lösungsmittel und nicht-umgesetztes
Phenol zu entfernen. Sieben Schnitte, jeweils etwa 30 g, wurde abgenommen.
Die ersten zwei Schnitte waren zwei Phasen, wobei die feste Phase
als Phenol analysiert wurde. Die letzten zwei Schnitte waren ebenfalls
zwei Phasen, wobei die feste Phase als tert-Butylphenol analysiert
wurde. Dieses Beispiel zeigt, daß das Phenol zusammen mit einem
Teil der organischen Lösungsmittelmischung rückgeführt werden
kann und daß tert-Butylphenol durch
Steuerung der Destillationstemperatur im Produkt gehalten werden
kann. Nach Analyse enthielt das resultierende Produkt etwa 50% des
gewünschten
Produktes nach IR-Spektroskopie und Protonen-NMR.
-
Beispiel 2
-
Zu
einem 1-Liter-Kolben, ausgestattet mit einem Thermometer, Rührer und
Stickstoffauslaß,
wurden 300 g INDOPOL® H-100HR (Molekulargewicht 916),
56,4 g Phenol, 118,8 g Paraffin (EXXPAR 252) und 60 g vorgetrockneter
Amberlyst 15 eingebracht. Die Mischung wurde für sieben Stunden auf 55°C erhitzt.
Die Reaktionslösung
wurde filtriert. Die resultierende Lösung wurde dann bei bis zu
150°C und
etwa 45 mmHg Druck destilliert, um das Lösungsmittel und nicht-umgesetztes
Phenol zu entfernen. Nach Analyse enthielt das resultierende Produkt,
nachdem kein Überkopfprodukt
mehr gesammelt wurde, etwa 75% des gewünschten Produktes. Wieder zeigte
die Destillation, wie in Beispiel 1 oben ebenfalls gezeigt, daß Phenol
und tert-Butylphenol
in getrennten Fraktionen gesammelt wurden.
-
Beispiel 3
-
Zu
einem 5-Liter-Kolben, ausgestattet mit einem Thermometer, Rührer und
Stickstoffauslaß,
wurden 1380 g Ultravis® 1000 (Molekulargewicht
970), 260 g Phenol, 1000 g Paraffin (EXXPAR 252) und 275 g vorgetrockneter
Amberlyst 15 eingebracht. Die Mischung wurde für sieben Stunden auf 55°C erhitzt und
zeigte, nach Analyse durch IR-Spektroskopie, ein
gewünschtes
Umsatzniveau. Die flüssige
Schicht wurde in einen anderen Kolben dekantiert, um Phenol-Entfernung
zu durchlaufen. Die Lösung
wurde bei 50 mmHg Druck destilliert. Etwa 560 g Phenol-Paraffin-Lösung wurden
entfernt. Nach Analyse enthielt das resultierende Produkt etwa 25%
Paraffin und 56% des gewünschten
Produktes.
-
Beispiel 4
-
Zu
dem Kolben, der Katalysatorschicht aus Beispiel 3 enthielt, wurden
1380 g Ultravis 1000, 260 g Phenol und 1000 g Paraffin (EXXPAR 252)
zugegeben. Die Mischung wurde für
sieben Stunden auf 55°C
erhitzt und zeigte nach Analyse ein gewünschtes Umsatzniveau. Die flüssige Schicht
wurde in einen anderen Kolben dekantiert, um Phenol-Entfernung zu
durchlaufen. Die Lösung
wurde bei 50 mmHg Druck destilliert. Etwa 710 g Phenol-Paraffin-Lösung wurden
entfernt. Nach Analyse enthielt das resultierende Produkt etwa 23%
Paraffin und 58% des gewünschten
Produktes.
-
Beispiel 5
-
Die
Vorgehensweise von Beispiel 4 wurde befolgt, mit der Ausnahme, daß es die
Katalysator-Fortsetzung von Beispiel 4 statt von Beispiel 3 ist. Nach
Analyse enthielt das resultierende Produkt etwa 28% Paraffin und
54% des gewünschten
Produktes. Das Ergebnis dieses Beispiels zeigt, daß keine
offensichtliche Katalysator-Desaktivierung eintrat, nachdem der
Katalysator verwendet worden war.
-
Obgleich
die Erfindung an verschiedene Modifikationen und alternative Formen
anpaßbar
sein kann, sind spezifische Ausführungsformen
hierin beispielhaft dargestellt und beschrieben worden. Man sollte
jedoch verstehen, daß die
Erfindung nicht so gedacht ist, daß sie auf die bestimmten offenbarten Formen
beschränkt
ist. Statt dessen soll die Erfindung alle Modifikationen, Äquivalente
und Alternativen abdecken, die in den Geist und Schutzumfang der
Erfindung fallen, wie definiert durch die beigefügten Ansprüche. Überdies können die verschiedenen Aspekte
der offenbarten Zusammensetzung und Verfahren in verschiedenen Kombinationen
und/oder unabhängig
eingesetzt werden. Somit ist die Erfindung nicht auf nur diese hierin
gezeigten Kombinationen beschränkt,
sondern kann statt dessen weitere Kombinationen einschließen.