ES2198743T3 - Proceso para la produccion de carbonatos aromaticos. - Google Patents
Proceso para la produccion de carbonatos aromaticos.Info
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Abstract
Se refiere a un proceso para la producción de carbonatos aromáticos, el cual comprende la tran-sesterificación, en presencia de un catalizador que contiene un metal, un material de inicio seleccionado del grupo que consiste en un dialquil-carbonato, un alquil aril carbonato y una mezcla de los mismos, con un reactivo seleccionado del grupo que consiste en un compuesto monohidroxi-aromático, un alquil-aril-carbonato y una mezcla de los mismos.
Description
Proceso para la producción de carbonatos
aromáticos.
La presente invención se refiere a un proceso
para la producción de carbonatos aromáticos. Más específicamente, la
presente invención se refiere a un proceso para la producción de
carbonatos aromáticos, el cual comprende la transesterificación, en
presencia de un catalizador que contiene un metal, un material de
inicio seleccionado del grupo que consiste en un dialquil carbonato,
un alquil aril carbonato y una mezcla de los mismos, con un reactivo
seleccionado del grupo que consiste en un compuesto monohidroxi
aromático, un alquil aril carbonato y una mezcla de los mismos,
caracterizado por:
la extracción de, al menos, un tipo de líquido
que contiene catalizador
el líquido que contiene catalizador se selecciona
del grupo que consiste en:
una parte de una mezcla de reacción de elevado
punto de ebullición, obtenida por la transesterificación
anteriormente mencionada y que contiene el carbonato aromático
deseado y el catalizador que contiene un metal, y
una parte de una fracción catalizadora líquida,
obtenida por separación del carbonato aromático deseado de la mezcla
de reacción de elevado punto de ebullición.
cada parte contiene (A) sustancia de elevado
punto de ebullición con un punto de ebullición más alto que el punto
de ebullición del carbonato aromático producido y contiene (B) el
catalizador que contiene un metal;
(C) se añade al líquido extraído que contiene un
catalizador, una sustancia funcional capaz de reaccionar, al menos,
con un componente seleccionado del grupo que consiste en la
sustancia de elevado punto de ebullición (A) y el catalizador que
contiene un metal (B), para obtener de esta manera al menos un
producto de reacción seleccionado del grupo que consiste en un
producto de reacción (A)/(C) y un producto de reacción (B)/(C);
y
se recicla el producto de reacción (B)/(C) en el
sistema de reacción, extrayendo además el producto de reacción
(A)/(C).
De acuerdo con el proceso de la presente
invención, los fenómenos desventajosos, tal como la acumulación de
la sustancia de elevado punto de ebullición (A) en el sistema de
reacción, la cual causa la decoloración de un policarbonato
aromático final (el cual es producido a partir de un carbonato
aromático), pueden evitarse sin extraer el catalizador del sistema
de reacción, de manera que es posible producir los carbonatos
aromáticos deseados con elevada pureza de manera estable durante un
período prolongado de tiempo.
Un carbonato aromático es útil como materia prima
para, por ejemplo, la producción de un policarbonato aromático (cuya
utilidad como plástico de ingeniería se ha incrementado en los
últimos años) sin utilizar el venenoso fosgeno. Con respecto al
método para la producción de un carbonato aromático, se conoce un
método para la producción de un carbonato aromático o una mezcla de
carbonatos aromáticos, en el cual se utiliza un dialquil carbonato,
un alquil aril carbonato, o una mezcla de los mismos, como material
de inicio y un compuesto monohidroxi aromático, un alquil aril
carbonato, o una mezcla de los mismos, como reactivo, y en el cual
se lleva a cabo una reacción de transesterificación entre el
material de inicio y el reactivo.
Sin embargo, debido a que este tipo de
transesterificación constituye una reacción reversible en la cual,
además, no sólo se desplaza el equilibrio hacia el sistema original,
sino que también la velocidad de reacción es pequeña, la producción
de un carbonato aromático por el método anteriormente mencionado a
escala industrial está acompañada de grandes dificultades.
Para mejorar el método anteriormente mencionado,
se han hecho varias propuestas, la mayoría de las cuales se refieren
al desarrollo de un catalizador para incrementar la velocidad de
reacción. Como catalizador para su utilización en el método de
producción de un alquil aril carbonato, un diaril carbonato o una
mezcla de los mismos por reacción de un dialquil carbonato con un
compuesto hidroxi aromático, se han propuesto diversos catalizadores
que contienen un metal, entre los que se incluyen, un ácido de
Lewis, tal como un haluro de metal de transición, o compuestos
capaces de formar un ácido de Lewis, [ver Solicitud de Patente
Japonesa No Examinada a inspección pública Nº
51-105032, Solicitud de Patente Japonesa No
Examinada a inspección pública Nº 56-123948 y
Solicitud de Patente Japonesa No Examinada a inspección pública Nº
56-123948 (que corresponde a la Publicación de
Solicitud de Patente de la República Federal de Alemania Nº 2528412,
Patente Británica Nº 1499530 y Patente U.S.A. Nº 4.182.726)], un
compuesto de estaño, tal como un alcóxido orgánico de estaño o un
óxido orgánico de estaño [Solicitud No Examinada de Patente Japonesa
a inspección pública Nº 54-48733 (correspondiente a
la Publicación de Solicitud de Patente de la República Federal de
Alemania Nº 2736062), Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a
inspección pública Nº 54-63023, Solicitud No
Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
60-169444 (correspondiente a la Patente U.S.A. Nº
4.554.110 y la Publicación de Solicitud de Patente de la República
Federal de Alemania Nº 3445552), Solicitud No Examinada de Patente
Japonesa a inspección pública Nº 60-169445
(correspondiente a la Patente U.S.A. Nº 4.552.704 y Publicación de
Solicitud de Patente de la República Federal de Alemania Nº
3445555), Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a inspección
pública Nº 62-277345, y Solicitud No Examinada de
Patente Japonesa a inspección pública Nº 1-265063
(correspondiente a la Publicación de Patente Europea Nº 338760 y la
Patente U.S.A. Nº 5.034.557)], sales y alcóxidos de un metal
alcalino y un metal alcalino-térreo (Solicitud No
Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
56-25138), compuestos de plomo (Solicitud No
Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
57-176932), complejos de un metal, tal como cobre,
hierro o zirconio (Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a
inspección pública Nº 57-183745), ésteres de ácido
titánico [Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a inspección
pública Nº 58-185536 (correspondiente a la Patente
U.S.A. Nº 4.410.464 y Publicación de Solicitud de Patente de la
República Federal de Alemania Nº 3308921)], una mezcla de un ácido
de Lewis y ácido protónico [Solicitud de Patente Japonesa No
Examinada a inspección pública Nº 60-173016
(correspondiente a la Patente U.S.A. Nº 4.609.501 y la Solicitud de
Patente de la República Federal de Alemania Nº3445553)], un
compuesto de Sc, Mo, Mn, Bi, Te ó similares [Solicitud No Examinada
de Patente Japonesa a inspección pública Nº 1-265064
(correspondiente a la Solicitud de Patente Europea Nº 0 338 760 A1 y
Patente U.S.A. Nº 5.034.557)], y acetato férrico (Solicitud No
Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
61-172852).
Como catalizador para su utilización en el método
para la producción de un diaril carbonato por una
transesterificación intermolecular de mismas especies, en la que se
desproporciona un alquil aril carbonato en un dialquil carbonato y
un diaril carbonato, se han propuesto diversos catalizadores, entre
los cuales se incluyen por ejemplo, un ácido de Lewis y un compuesto
de metal de transición el cual es capaz de formar un ácido de Lewis
[ver Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a inspección pública
Nº 51-75044 (correspondiente a la Publicación de
Solicitud de Patente de la República Federal de Alemania Nº 2552907
y la Patente U.S.A. Nº 4.045.464], un compuesto polimérico de estaño
[Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
60-169444 (correspondiente a la Patente U.S.A.
4.554.110 y a la Publicación de Solicitud de Patente de la República
Federal de Alemania Nº 3445552)], un compuesto representado por la
fórmula R-X(=O)OH (en el que X se selecciona
de Sn y Ti, y R se selecciona de residuos monovalentes de
hidrocarburo) [Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a
inspección pública Nº 60-169445 (correspondiente a
la Patente U.S.A. Nº 4.552.704 y a la Publicación de Solicitud de
Patente de la República Federal de Alemania Nº 3445555)], una mezcla
de un ácido de Lewis y ácido protónico [Solicitud No Examinada de
Patente Japonesa a inspección pública Nº 60-173016
(correspondiente a la Patente U.S.A. Nº 4.609.501 y a la Publicación
de Solicitud de Patente de la República Federal de Alemania Nº
3445553)], un catalizador con plomo [Solicitud No Examinada de
Patente Japonesa a inspección pública Nº 1-93560
(correspondiente a la Patente U.S.A. Nº 5.166.393)], un compuesto de
titanio o zirconio (Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a
inspección pública Nº 1-265062), un compuesto de
estaño [Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a inspección
pública Nº 1-265063 (correspondiente a la Patente
U.S.A. Nº 5.034.557 y a la Publicación de Patente Europea Nº 0 338
760)], y un compuesto de Sc, Mo, Mn, Bi, Te ó similares [Solicitud
No Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
1-265064 (correspondiente a la Patente U.S.A. Nº
5.034.557 y a la Publicación de Patente Europea Nº 0 338 760)].
Otro intento de mejorar el rendimiento de
carbonatos aromáticos en estas reacciones consiste en el
desplazamiento del equilibrio hacia el sistema de producto tanto
como sea posible, por modificación del modo del proceso de reacción.
Por ejemplo, se ha propuesto un método en el cual el metanol
producido secundariamente se elimina por destilación junto a un
agente formador de azeotropo por destilación azeotrópica en la
reacción de un dimetilcarbonato con fenol [ver Solicitud No
Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
54-48732 (correspondiente a la Publicación de
Solicitud de Patente de la República Federal de Alemania Nº 2736063
y a la Patente U.S.A. Nº 4.252.737) y a la Solicitud No Examinada de
Patente Japonesa A inspección pública Nº
61-291545], y un método en el cual el metanol
producido secundariamente es eliminado por adsorción del mismo a un
filtro molecular [Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a
inspección pública Nº 58-185536 (correspondiente a
la Patente U.S.A. Nº 4.410.464 y a la Publicación de Solicitud de
Patente de la República Federal de Alemania Nº 3308921)].
Además, se conoce un método en el cual se utiliza
un aparato que comprende un reactor al que se le incorpora en su
parte superior una columna de destilación, con el fin de separar y
eliminar por destilación alcoholes (producidos secundariamente en el
curso de la reacción) de una mezcla de reacción obtenida en el
reactor. [Con respecto a este método, puede hacerse referencia a,
por ejemplo, la Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a
inspección pública Nº 56-123948 (correspondiente a
la Patente U.S.A. Nº 4.182.726 y a la Solicitud de Patente de la
República Federal de Alemania Nº 2528412), a la Solicitud No
Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
56-25138, Solicitud No Examinada de Patente Japonesa
a inspección pública Nº 60-169444 (correspondiente
a la Patente U.S.A. Nº 4.554.110 y a la Solicitud de Patente de la
República Federal de Alemania Nº 3445552), Solicitud No Examinada de
Patente Japonesa a inspección pública Nº 60-169445
(correspondiente a la Patente U.S.A. Nº 4.552.704 y a la Solicitud
de Patente de la República Federal de Alemania Nº 3445555, Solicitud
No Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
60-173016 (correspondiente a la Patente U.S.A. Nº
4.609.501 y a la Solicitud de Patente de la República Federal de
Alemania Nº 3445553), Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a
inspección pública Nº 61-172852, Solicitud No
Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
61-291545, y Solicitud No Examinada de Patente
Japonesa a inspección pública Nº 62-277345.]
\newpage
Como métodos preferentes para la producción de un
carbonato aromático, los presentes inventores previamente
desarrollaron un método en el cual se alimentaba continuamente con
un dialquil carbonato y un compuesto hidroxi aromático, una columna
de destilación multi-etapa para llevar a cabo una
reacción continua de transesterificación en la columna de
destilación, al tiempo que se retiraba de manera continua, una
mezcla de reacción de bajo punto de ebullición que contenía un
alcohol producido secundariamente, de una parte superior de la
columna de destilación por destilación y retirando continuamente de
una parte inferior de la columna de destilación, una mezcla de
reacción de elevado punto de ebullición que contenía un alquil aril
carbonato producido [ver la Solicitud No Examinada de Patente
Japonesa a inspección pública Nº 3-291257
(correspondiente a la Patente U.S.A. Nº 5.210.268 y a la Publicación
de Patente Europea Nº 0 461 274)], y un método en el cual se
alimentaba continuamente con un alquil aril carbonato, una columna
de destilación continua multi-etapa para llevar a
cabo una reacción continua de transesterificación en la columna de
destilación, al tiempo que se retiraba de manera continua una mezcla
de reacción de bajo punto de ebullición que contenía un dialquil
carbonato producido secundariamente por destilación, y retirando de
manera continua de una parte inferior de la columna de destilación,
una mezcla de reacción de elevado punto de ebullición que contenía
un diaril carbonato producido [ver Solicitud No Examinada de Patente
Japonesa a inspección pública Nº 4-9358
(correspondiente a la Patente U.S.A. Nº 5.210.268 y a la Publicación
de Patente Europea Nº 0 461 274)]. Estos métodos proporcionaron por
primera vez una producción eficiente y continua de un carbonato
aromático. Desde entonces se han desarrollado todavía más diversos
métodos para la producción continua de carbonato aromático, basados
en los métodos anteriormente mencionados por los presentes
inventores. Entre los ejemplos de estos métodos se incluye un método
en el cual se lleva a cabo una reacción catalizada de
transesterificación en un reactor de columna [ver Solicitud No
Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
6-41022 (correspondiente a la Patente U.S.A. Nº
5.362.901 y a la Publicación de Patente Europea Nº 0 572 870),
Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
6-157424 (correspondiente a la Patente U.S.A. Nº
5.334.724 y a la Publicación de Patente Europea Nº 0 582 931),
Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
6-184058 (correspondiente a la Patente U.S.A. Nº
5.344.954 y a la Publicación de Patente Europea Nº 0 582 930)], un
método en el cual se hace uso de una pluralidad de reactores, los
cuales se conectan en serie [Solicitud No Examinada de Patente
Japonesa a inspección pública Nº 6-234707
(correspondiente a la Patente U.S.A. Nº 5.463.102 y a la Publicación
de Patente Europea Nº 0 608 710 A1), y la Solicitud No Examinada de
Patente Japonesa a inspección pública Nº 6-263694],
un método en el cual se utiliza un reactor de columna de burbuja
[Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
6-298700 (correspondiente a la Patente U.S.A. Nº
5.523.451 y a la Publicación de Patente Europea Nº 0 614 877)], y un
método en el cual se utiliza un tanque de reacción vertical
(Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
6(345697).
Además, se han propuesto métodos para la
producción estable a escala comercial durante un período prolongado
de tiempo de un carbonato aromático. Por ejemplo, la Solicitud No
Examinada de Patente Japonesa a inspección pública Nº
6-157410 (correspondiente a la Patente U.S.A. Nº
5.380.908 y a la Publicación de Patente Europea Nº 0 591 923 A1) da
a conocer un método para la producción de carbonatos aromáticos a
partir de un dialquil carbonato y un compuesto hidroxi aromático, el
cual comprende la alimentación continua de una mezcla de materias
primas y un catalizador, a un tanque de reacción provisto de una
columna de destilación, para llevar a cabo una reacción de
transesterificación en el reactor, retirando simultáneamente y de
manera continua del tanque de reacción, un alcohol alifático
producido secundariamente, a través de la columna de destilación por
destilación, de manera que se mantenía la concentración de alcohol
alifático del sistema de reacción en un 2% en peso o menos. Este
documento de la técnica anterior describe que por este método puede
llevarse a cabo la producción continua de un carbonato aromático de
manera estable. El objetivo de este método es evitar el depósito del
catalizador en la columna de destilación. Además, la Solicitud de
Patente anterior a su inspección publicación (Kohyo) Nº
9-11049 (correspondiente al documento WO 97/11049)
da a conocer un proceso para la producción de un carbonato
aromático, en el cual la transesterificación se lleva a cabo
manteniendo de manera simultánea una proporción en peso de compuesto
polihidroxi aromático, y/o un residuo del mismo, a componente
metálico del catalizador que contiene un metal, de 2,0 ó menos, con
respecto a una mezcla en fase líquida que contiene catalizador en un
sistema para la transesterificación, de manera que los carbonatos
aromáticos deseados pueden ser producidos establemente durante un
período de tiempo prolongado sin sufrir fenómenos desventajosos tal
como el depósito del catalizador.
Por otra parte, se sabe que cuando se produce un
carbonato aromático por transesterificación, es probable que se
produzcan secundariamente sustancias de elevado punto de ebullición.
Por ejemplo, la Solicitud No Examinada de Patente Japonesa a
inspección pública Nº 61-172852 da a conocer que
durante la producción de difenil carbonato mediante una
transesterificación de dimetilcarbonato con fenol, se produce
secundariamente una impureza con un punto de ebullición igual o
mayor que el punto de ebullición del difenil carbonato producido,
causando que la impureza penetre en el difenil carbonato provocando
la decoloración del producto final, por ejemplo, un policarbonato
aromático. Este documento de la técnica anterior no da a conocer un
ejemplo de impureza con un punto de ebullición igual o mayor que el
punto de ebullición del difenil carbonato producido; sin embargo,
como ejemplo de la impureza, puede mencionarse un
ariloxicarbonil-(hidroxi)-areno, el cual es
producido como un isómero de un diaril carbonato por transposición
de Fries. Más específicamente, cuando se produce difenil carbonato
como el diaril carbonato, puede mencionarse un fenil salicilato como
un ejemplo del ariloxicarbonil-(hidroxi)-areno. El
fenil salicilato es una sustancia de elevado punto de ebullición,
cuyo punto de ebullición es entre 4 y 5ºC más elevado que el punto
de ebullición del difenil carbonato.
En este caso, cuando se lleva a cabo la
transesterificación durante un período prolongado de tiempo, la
sustancia de elevado punto de ebullición anteriormente mencionada se
acumula en el sistema de reacción y la cantidad de impureza mezclada
en el carbonato aromático final tiende a incrementarse, de manera
que la pureza del carbonato aromático final disminuye. Además, a
medida que aumenta la cantidad de sustancia de elevado punto de
ebullición en la mezcla de reacción, el punto de ebullición de la
mezcla de reacción aumenta, de manera que se acelera la producción
secundaria de la sustancia de elevado punto de ebullición,
dificultando de este modo la producción estable durante un período
prolongado de tiempo de los carbonatos aromáticos deseados. Como
medida para resolver estos problemas, es concebible retirar del
sistema de reacción una mezcla de reacción que contiene una
sustancia de elevado punto de ebullición, previniendo así la
acumulación de la sustancia de elevado punto de ebullición en el
sistema de reacción. Sin embargo, con esta medida, se causa una
desventaja en el sentido de que, cuando se utiliza un catalizador el
cual es soluble en el líquido de reacción, tanto el catalizador como
la sustancia de elevado punto de ebullición están presentes en un
estado disuelto en la mezcla de reacción, de manera que, para la
separación del catalizador de la sustancia de elevado punto de
ebullición por un método convencional de destilación, es necesario
calentar la mezcla de reacción a elevadas temperaturas, comportando
un consiguiente incremento en la formación de productos secundarios.
Por tanto, resulta difícil separar el catalizador de la sustancia de
elevado punto de ebullición. Esto significa que la retirada de la
sustancia de elevado punto de ebullición del sistema de reacción
está inevitablemente acompañada de la descarga del catalizador. De
acuerdo con esto, para continuar la reacción, es necesario
suministrar nuevo catalizador al sistema de reacción. En
consecuencia, se requiere una gran cantidad de catalizador.
En esta situación, para la resolución de los
problemas anteriormente mencionados que acompañan a la técnica
anterior, los presentes inventores han realizado estudios extensivos
e intensivos. Como resultado, se ha descubierto que:
en un proceso para la producción de carbonatos
aromáticos el cual comprende la transesterificación, en presencia de
un catalizador que contiene un metal, un material de inicio
seleccionado del grupo que consiste en un dialquil carbonato, un
alquil aril carbonato, y una mezcla de los mismos con un reactivo
seleccionado del grupo que consiste en un compuesto monohidróxido
aromático, un alquil aril carbonato y una mezcla de los mismos,
cuando se utiliza un proceso caracterizado
por:
la retirada de al menos un tipo de líquido que
contiene catalizador,
el líquido que contiene catalizador se selecciona
del grupo que consiste de una parte de la mezcla de reacción de
elevado punto de ebullición obtenida por la transesterificación
anterior y que contiene el carbonato aromático deseado y un
catalizador que contiene un metal, y una parte de una fracción
catalítica líquida obtenida por separación del carbonato aromático
deseado de la mezcla de reacción de elevado punto de ebullición, en
la que cada parte que contiene sustancia de elevado punto de
ebullición (A) con un punto de ebullición más elevado que el punto
de ebullición del carbonato aromático producido y que contiene el
catalizador que contiene un metal (B);
se añaden al líquido extraído que contiene
catalizador, una sustancia funcional (C) capaz de reaccionar con al
menos un componente seleccionado del grupo que consiste en una
sustancia de elevado punto de ebullición (A) y un catalizador que
contiene un metal (B), para así obtener al menos un producto de
reacción seleccionado del grupo que consiste en un producto de
reacción (A)/(C) y un producto de reacción (B)/(C); y
el producto de reacción (B)/(C) se recircula en
el sistema de reacción directa o indirectamente, a la vez que se
retira la sustancia de elevado punto de ebullición sin retirar el
catalizador del sistema de reacción,
los fenómenos desventajosos, tal como la
acumulación de la sustancia de elevado punto de ebullición (A) en el
sistema de reacción, la cual causa la decoloración del policarbonato
aromático final (el cual es producido a partir de un carbonato
aromático), puede evitarse, de manera que puede obtenerse de manera
estable durante un período prolongado de tiempo, un carbonato
aromático de alta pureza. La presente invención ha sido completada,
basándose en el descubrimiento anterior.
De acuerdo con esto, es un objetivo principal de
la presente invención proporcionar un proceso mejorado para la
producción de un carbonato aromático, el cual comprende la
transesterificación, en presencia de un catalizador que contiene un
metal, un material de inicio seleccionado del grupo que consiste en
un dialquil carbonato, un alquil aril carbonato y una mezcla de los
mismos, con un reactivo seleccionado del grupo que consiste en un
compuesto monohidroxi aromático, un alquil aril carbonato y una
mezcla de los mismos, en el cual los carbonatos aromáticos de alta
pureza deseados pueden ser producidos de manera estable durante un
período de tiempo prolongado sin sufrir los fenómenos desventajosos
anteriormente mencionados.
Es decir, de acuerdo con el proceso de la
presente invención, puede descargarse selectivamente la sustancia de
elevado punto de ebullición del sistema de reacción, de manera que
la concentración de la sustancia de elevado punto de ebullición en
el sistema de reacción puede mantenerse en un nivel por debajo de
cierto valor y, por tanto, pueden producirse carbonatos aromáticos
de alta pureza. Además, dado que el catalizador puede reciclarse, no
solamente puede reducirse marcadamente la cantidad necesaria de
catalizador, sino que también puede evitarse la producción de
residuos en los que hay catalizador, los cuales contienen una
sustancia de elevado punto de ebullición, lo que solía ocurrir en la
técnica convencional de retirada del sistema de reacción de una
sustancia de elevado punto de ebullición.
Lo anterior y otros objetivos, características y
ventajas de la presente invención quedarán claramente explicados en
la descripción detallada, reivindicaciones adjuntas y figuras que
los acompañan, a continuación.
En los dibujos:
Figura 1 es un diagrama que muestra un ejemplo de
sistemas para la puesta en práctica del proceso de la presente
invención;
Figura 2 es un diagrama que muestra otro ejemplo
de sistemas para la puesta en práctica del proceso de la presente
invención;
Figura 3 es un diagrama que muestra un ejemplo
adicional de sistemas para la puesta en práctica del proceso de la
presente invención; y
Figura 4 es un diagrama que muestra otro ejemplo
adicional de sistemas para la puesta en práctica del proceso de la
presente invención.
Figura 5 es un diagrama que muestra otro ejemplo
adicional de sistemas para la puesta en práctica del proceso de la
presente invención.
(1), (101), (201): columna de destilación
continua multi-etapa
(2), (102), (202): parte superior de la columna
de destilación continua multi-etapa
(3), (5), (7), (9), (10), (12), (13), (15),
(15'), (16), (18), (19), (20), (20'), (21), (23), (25), (27), (28),
(29), (30), (32), (34), (35), (37), (39), (40), (41), (44), (45),
(46), (48), (48'), (49), (51), (53), (55A), (56), (59A), (58), (60),
(61), (63), (105), (113), (115), (115'), (116), (118), (119), (120),
(121), (124), (125), (127), (128), (129), (130), (132), (149),
(224), (225), (227), (228), (229), (230), (232), (233), (235):
conducto
(4): precalentador
(6), (106), (206): parte inferior de la columna
de destilación continua multi-etapa
(8): evaporador
(11), (22), (26), (127), (226), (234):
condensador
(14), (114): evaporador
(17), (31), (117), (131): generador de vapor de
fondo
(24), (43), (54), (62): columna de
destilación
(33): evaporador de capa delgada
(36), (47), (59): tanque de almacenamiento
(38): horno eléctrico
(42), (50), (55), (100): tanque de reacción
En la presente invención, se da a conocer un
proceso para la producción de carbonatos aromáticos, el cual
comprende:
(1) la transesterificación de un material de
inicio seleccionado del grupo que consiste en un dialquil carbonato
representado por la fórmula (1)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{1} O \hskip-2,8mm \+ COR ^{1}
\hskip4cm (1)\cr \+
\hskip-0,1mm ||\cr \+
\hskip-0,5mm
O\cr}
un alquil aril carbonato, representado por la
fórmula (2)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{2} O \hskip-2,8mm \+ COAr ^{2}
\hskip5cm (2)\cr \+ \hskip0,1mm ||\cr \+
\hskip-0,2mm
O\cr}
y una mezcla de los mismos con un reactivo
seleccionado del grupo que consiste en un compuesto monohidroxi
aromático representado por la fórmula (3)
Ar^{1}OH
\hskip5,5cm(3)
un alquil aril carbonato representado por la
fórmula (4)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{3} O \hskip-2,8mm \+ COAr ^{3}
\hskip5cm (4)\cr \+ \hskip0,1mm ||\cr \+
\hskip0,1mm
O\cr}
y una mezcla de los mismos,
en la que cada uno de R^{1}, R^{2} y R^{3}
representa, de maneraindependiente, un grupo alquilo con entre 1 y
10 átomos de carbono, un grupo alicíclico con entre 3 y 10 átomos de
carbono o un grupo aralquilo con entre 6 y 10 átomos de carbono, y
cada uno de Ar^{1}, Ar^{2} y Ar^{3} representan, de manera
independiente, un grupo aromático con entre 5 y 30 átomos de
carbono,
en presencia de un catalizador que contiene un
metal, el cual es soluble en un sistema de reacción que comprende el
material de inicio, y un reactivo, y el cual está presente en un
estado disuelto en el sistema de reacción, para obtener de esta
manera una mezcla de reacción de elevado punto de ebullición que
comprende el catalizador que contiene un metal y al menos un
carbonato aromático, el cual es producido por la transesterificación
y la cual corresponde al material de inicio y al reactivo, y se
selecciona del grupo que consiste en un alquil aril carbonato
representado por la fórmula (5)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
RO \hskip-2,8mm \+ COAr
\hskip4cm (5)\cr \+ \hskip0,2mm ||\cr \+
\hskip0,1mm
O\cr}
y un diaril carbonato representado por la fórmula
(6)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
ArO \hskip-2,8mm \+ COAr
\hskip4cm (6)\cr \+ \hskip0,2mm ||\cr \+
\hskip0,1mm
O\cr}
en la que R y Ar se seleccionan, respectivamente,
del grupo que consiste en R^{1}, R^{2} y R^{3} y del grupo que
consiste en Ar^{1}, Ar^{2} y Ar^{3} en correspondencia al
material de inicio y al reactivo, a la vez que se retira una mezcla
de reacción de bajo punto de ebullición, la cual contiene un
producto secundario de bajo punto de ebullición que comprende un
alcohol alifático, un dialquilcarbonato o una mezcla de los mismos,
correspondiente al material de inicio y al reactivo, y representados
por al menos una fórmula seleccionado del grupo que consiste en ROH
y
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
RO \hskip-2,8mm \+ COR,\cr \+
\hskip0,2mm ||\cr \+ \hskip0,1mm
O\cr}
en la que R es como se ha definido
anteriormente,
(2) por separación de la mezcla de reacción de
elevado punto de ebullición en una fracción-producto
que comprende el carbonato aromático producido y una fracción
líquida de catalizador que comprende el catalizador que contiene un
metal, y
(3) por reciclado de la fracción líquida de
catalizador en el sistema de reacción y retirada simultánea de la
fracción-producto,
caracterizada porque el proceso comprende
además:
(1') la extracción de, al menos, un tipo de
líquido que contiene catalizador, el cual se selecciona del grupo
que consiste en:
una parte de la mezcla de reacción de elevado
punto de ebullición previamente a la separación de la mezcla de
reacción de elevado punto de ebullición en fracción de producto y
fracción líquida de catalizador, y
una parte de la fracción separada líquida de
catalizador,
cada parte contiene (A) al menos una sustancia de
elevado punto de ebullición que tiene un punto de ebullición mayor
que el punto de ebullición del carbonato aromático producido y (B)
el catalizador que contiene un metal,
(2') la adición al líquido extraído que contiene
catalizador de una sustancia funcional (C) capaz de reaccionar con
al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en el
componente (A) y el componente (B), para obtener de esta manera al
menos un producto de reacción seleccionado del grupo que consiste en
un producto de reacción (A)/(C) y un producto de reacción (B)/(C),
y
(3') el reciclado del producto de reacción
(B)/(C) en el sistema de reacción de manera directa o indirecta,
retirando el producto de reacción (A)/(C).
Para facilitar la comprensión de la presente
invención, los rasgos esenciales y diversas realizaciones
preferentes de la presente invención se enumeran a continuación.
1. Proceso para la producción de carbonatos
aromáticos, el cual comprende:
(1) la transesterificación de un material de
inicio seleccionado del grupo que consiste en un dialquilcarbonato
representado por la fórmula (1)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{1} O \hskip-2,8mm \+ COR ^{1}
\hskip4cm (1),\cr \+ \hskip0,2mm ||\cr
\+ \hskip0,1mm
O\cr}
un alquil aril carbonato representado por la
fórmula (2)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{2} O \hskip-2,8mm \+ COAr ^{2}
\hskip4cm (2)\cr \+ \hskip0,2mm ||\cr \+
\hskip0,1mm
O\cr}
y una mezcla de los mismos con un reactivo
seleccionado del grupo que consiste en un compuesto monohidroxi
aromático representado por la fórmula (3)
Ar^{1}OH
\hskip4,5cm(3),
un alquil aril carbonato representado por la
fórmula (4)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{3} O \hskip-2,8mm \+ COAr ^{3}
\hskip4cm (4)\cr \+ \hskip0,2mm ||\cr \+
\hskip0,1mm
O\cr}
y una mezcla de los mismos,
en la que cada uno de R^{1}, R^{2} y R^{3}
representan de manera independiente un grupo alquilo con entre 1 y
10 átomos de carbono, un grupo alicíclico con entre 3 y 10 átomos de
carbono o un grupo aralquilo con entre 6 y 10 átomos de carbono, y
cada uno de Ar^{1}, Ar^{2} y Ar^{3} representa de manera
independiente un grupo aromático con entre 5 y 30 átomos de
carbono,
en presencia de un catalizador que contiene un
metal, el cual es soluble en una mezcla de reacción que comprende un
material de inicio y el reactivo, y el cual está presente en un
estado disuelto en el sistema de reacción, para obtener de esta
manera una mezcla de reacción de elevado punto de ebullición que
comprende un catalizador que contiene un metal y al menos un
carbonato aromático, el cual es producido por la
transesterificación, la cual corresponde al material de inicio y al
reactivo, y se selecciona del grupo que consiste en un alquil aril
carbonato representado por la fórmula (5)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
RO \hskip-2,8mm \+ COAr
\hskip4cm (5)\cr \+ \hskip0,2mm ||\cr \+
\hskip0,1mm
O\cr}
\newpage
y un diaril carbonato representado por la fórmula
(6)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
ArO \hskip-2,8mm \+ COAr
\hskip4cm (6)\cr \+ \hskip0,2mm ||\cr \+
\hskip0,1mm
O\cr}
en la que R y Ar se seleccionan, respectivamente,
del grupo que consiste en R^{1}, R^{2} y R^{3} y del grupo que
consiste en Ar^{1}, Ar^{2} y Ar^{3}, en correspondencia con el
material de inicio y el reactivo,
a la vez que se retira una mezcla de reacción de
bajo punto de ebullición, la cual contiene un producto secundario de
bajo punto de ebullición que comprende un alcohol alifático, un
dialquilcarbonato o una mezcla de los mismos, correspondiente al
material de inicio y al reactivo, y representados por al menos una
fórmula seleccionada del grupo que consiste en ROH y
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
RO \hskip-2,8mm \+ COR,\cr \+
\hskip0,2mm ||\cr \+
\hskip0,1mm O\cr}
en la que R es como se ha definido
anteriormente,
(2) la separación de la mezcla de reacción de
elevado punto de ebullición en una fracción de producto que
comprende el carbonato aromático producido y una fracción líquida de
catalizador que comprende el catalizador que contiene un metal,
y
(3) el reciclado de la fracción líquida de
catalizador en el sistema de reacción, a la vez que se retira la
fracción de producto,
caracterizado porque el proceso comprende
además:
(1') la retirada de, al menos, un tipo de líquido
que contiene catalizador, el cual es seleccionado del grupo que
consiste en:
una parte de la mezcla de reacción de elevado
punto de ebullición, previamente a la separación de la mezcla de
reacción de elevado punto de ebullición en una fracción de producto
y una fracción líquida de catalizador, y
una parte de la fracción líquida separada de
catalizador,
cada parte contiene (A) al menos una sustancia de
elevado punto de ebullición con un punto de ebullición más elevado
que el punto de ebullición del carbonato aromático producido y
contiene (B) el catalizador que contiene un metal,
(2') la adición al líquido extraído que contiene
catalizador, de una sustancia funcional (C) capaz de reaccionar con
al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en el
componente (A) y el componente (B), para obtener de esta manera al
menos un producto de reacción seleccionado del grupo que consiste de
un producto de reacción (A)/(C) y un producto de reacción
(B)/(C),
en la que
cuando la sustancia funcional (C) es capaz de
reaccionar con el componente (A), el producto de reacción (A)/(C) es
un producto formado por la reacción entre el componente (A) y el
componente (C),
cuando la sustancia funcional (C) no es capaz de
reaccionar con el componente (A), el producto de reacción (A)/(C) es
componente (A) no reaccionado presente en la mezcla de reacción,
cuando la sustancia funcional (C) es capaz de
reaccionar con el componente (B), el producto de reacción (B)/(C) es
un producto formado por la reacción entre el componente (B) y el
componente (C), y
cuando la sustancia funcional (C) no es capaz de
reaccionar con el componente (B), el producto de reacción (B)/(C) es
componente (B) no reaccionado presente en la mezcla de reacción,
y
(3') el reciclado del producto de reacción
(B)/(C) en el sistema de reacción de manera directa o indirecta,
retirando el producto de reacción (A)/(C).
\newpage
2. Proceso, según el punto 1 anterior, en el que
la parte de la mezcla de reacción de elevado punto de ebullición
constituye entre 0,01 y 10% en peso, sobre el peso de la mezcla de
reacción de elevado punto de ebullición, y en el que la parte de
fracción líquida separada de catalizador constituye entre 0,01 y 40%
en peso, sobre el peso de la fracción líquida separada de
catalizador.
3. Proceso, según los puntos 1 ó 2 anteriores, en
el que la sustancia de elevado punto de ebullición (A) se origina de
al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en un
material de inicio, el reactivo, impurezas contenidas en el material
de inicio y el reactivo, y productos secundarios de la reacción de
transesterificación.
4. Proceso, según el punto 3 anterior, en el que
la sustancia de elevado punto de ebullición (A) es al menos una
sustancia seleccionada del grupo que consiste en un compuesto
hidroxi aromático (7), un compuesto (8) derivado del compuesto (7),
un compuesto carboxiaromático (9), un compuesto (10) derivado del
compuesto (9), y xantona,
en el que:
el compuesto (7) se representa por la fórmula
(7):
Ar^{4} \abrepg
OH)_{m}(7)
en el que Ar^{4} representa un grupo aromático
con una valencia m, m representa un número entero, 2 ó más, y cada
grupo -OH está unido de manera independiente a una posición
arbitraria de carbono anular del grupo Ar^{4},
el compuesto (8) contiene un residuo representado
por la fórmula (8):
\abrepg O\cierrapg{n}Ar^{4} \abrepg
OH)_{m-n}(8)
en la que Ar^{4} y m se definen según la
fórmula (7), n representa un número entero entre 1 y m, y cada
grupo -OH y grupo -O- se encuentra unido de manera independiente a
una posición arbitraria de carbono anular del grupo Ar^{4},
el compuesto (9) se representa por la fórmula
(9):
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
(HO \cierrapg{s}Ar^{5}
\abrepg \hskip-2,8mm \+
COH) _{r-s} \hskip4cm (9)\cr \+
||\cr \+
O\cr}
en la que Ar^{5} representa un grupo aromático
con una valencia r, r repreenta un número entero 1 ó más, s
representa un número entero entre 0 y (r-1), y cada
grupo -OH y grupo -COOH se encuentra unido de manera independiente a
una posición arbitraria de carbono anular del grupo Ar^{5}, y
el compuesto (10) contiene un residuo
representado por la fórmula (10):
en la que Ar^{5}, r y s se definen según la
fórmula (9), t es un número entero entre 0 y s, u es un número
entero entre 0 y (r-s), con la condición de que t y
u no pueden ser 0 simultáneamente, y cada grupo -OH, grupo -COOH,
grupo -O- y grupo -(COO)- se encuentra unido de manera independiente
a una posición arbitraria de carbono anular del grupo
Ar^{5}.
5. Proceso, según cualquiera de los puntos 1 a 4
anteriores, en el que la sustancia funcional (C) es un agente
oxidante, de manera que el producto de reacción (A)/(C) es un
producto de oxidación de bajo punto de ebullición y el producto de
reacción (B)/(C) es un óxido metálico.
\newpage
6. Proceso, según cualquiera de los puntos 1 a 4
anteriores, en el que la sustancia funcional (C) es un precipitante,
de manera que el producto de reacción (B)/(C) es una sustancia que
contiene un metal el cual precipita.
7. Proceso, según el punto 6 anterior, en el que
la sustancia que contiene un metal es un compuesto metálico
seleccionado del grupo que consiste en un carbonato de metal, un
hidróxido de metal, un óxido de metal, un sulfuro de metal y un
sulfato de metal.
8. Proceso, según cualquiera de los puntos 1 a 4
anteriores, en el que la sustancia funcional (C) es un disolvente
reactivo, de manera que el producto de reacción (A)/(C) es un
producto de bajo punto de ebullición obtenido por la solvolisis del
componente (A).
9. Proceso, según el punto 8 anterior, en el que
el disolvente reactivo es agua, de manera que el producto de
reacción (A)/(C) es un compuesto monohidroxi aromático obtenido por
la hidrólisis del componente (A).
10. Proceso, según cualquiera de los puntos 1 a 9
anteriores, en el que las etapas (1), (2) y (3) se llevan a cabo
continuamente, produciendo de esta manera continuamente un carbonato
aromático.
11. Proceso, según el punto 10 anterior, en el
que se alimenta de manera continua a una columna de destilación
continua multi-etapa con el material de inicio y el
reactivo, para llevar a cabo una reacción de transesterificación
entre al menos una fase seleccionada del grupo que consiste en una
fase líquida y una fase gas-líquido en presencia de
un catalizador que contiene un metal en la columna de destilación,
mientras que se retira continuamente de una parte inferior de la
columna de destilación, una mezcla de reacción de elevado punto de
ebullición que contiene el carbonato aromático producido en una
forma líquida, y se retira continuamente de una parte superior de la
columna por destilación una mezcla de reacción de bajo punto de
ebullición que contiene el producto secundario de bajo punto de
ebullición en una forma gaseosa.
12. Proceso, según cualquiera de los puntos 1 a
11 anteriores, el cual comprende el someter el carbonato aromático
producido y un compuesto dihidroxi aromático a polimerización por
transesterificación para la producción de policarbonatos
aromáticos.
El proceso de la presente invención para la
producción de un carbonato aromático a partir del material de inicio
y reactivo anteriormente mencionados mediante transesterificación en
presencia de un catalizador que contiene un metal, se caracteriza
por:
la extracción de al menos un tipo de líquido que
contiene catalizador,
el líquido que contiene catalizador se selecciona
del grupo que consiste en:
una parte de una mezcla de reacción de elevado
punto de ebullición obtenida por la transesterificación
anteriormente mencionada y que contiene el carbonato aromático y
catalizador que contiene un metal deseados, y
un parte de la fracción líquida de catalizador
obtenida por separación del carbonato aromático deseado de la mezcla
de reacción de elevado punto de ebullición,
cada parte contiene una sustancia de elevado
punto de ebullición (A) con un punto de ebullición más elevado que
el punto de ebullición del carbonato aromático producido y que
contiene el catalizador (B) que contiene un metal;
una sustancia funcional (C) capaz de reaccionar
con al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en la
sustancia de elevado punto de ebullición (A) y el catalizador (B)
que contiene un metal es añadido al líquido extraído que contiene
catalizador, para obtener de esta manera al menos un producto de
reacción seleccionado del grupo que consiste en un producto de
reacción (A)/(C) y un producto de reacción (B)/(C); y
el producto de reacción (B)/(C) se recicla en el
sistema de reacción, a la vez que se retira el producto de reacción
(A)/(C).
Como se ha descrito anteriormente, cuando se
utiliza el catalizador soluble que contiene un metal en el sistema
de reacción, la separación de la mezcla de reacción de elevado punto
de ebullición en catalizador (B) y sustancia de elevado punto de
ebullición (A) es dificultosa utilizando las técnicas
convencionales. Por tanto, el reciclado de solamente el catalizador
(B) en el sistema de reacción era convencionalmente imposible.
En el proceso de la presente invención, mediante
la reacción del líquido que contiene catalizador, el cual contiene
una sustancia de elevado punto de ebullición (A) y un catalizador
(B) que contiene un metal con una sustancia funcional (C), puede
obtenerse un producto de reacción (A)/(C) y/o un producto de
reacción (B)/(C). La separación del producto de reacción (A)/(C) y
el producto de reacción (B)/(C) puede llevarse a cabo fácilmente. De
esta manera, ha sido posible por primera vez retirar la sustancia de
elevado punto de ebullición (A) fuera del sistema de reacción, a la
vez que se recicla el catalizador (B) en el sistema de reacción.
La presente invención se describe en detalle a
continuación.
\newpage
El dialquilcarbonato utilizado como material de
inicio en la presente invención se representa por la fórmula
(1):
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{1} O \hskip-2,8mm \+ COR ^{1}
\hskip4cm (1),\cr \+ \hskip0,2mm ||\cr
\+ \hskip0,2mm
O\cr}
en la que R^{1} representa un grupo alquilo con
entre 1 y 10 átomos de carbono, un grupo alicíclico con entre 3 y 10
átomos de carbono o un grupo aralquilo con entre 6 y 10 átomos de
carbono. Entre los ejemplos de R^{1} se incluyen un grupo alquilo,
tal como metilo, etilo, propilo (isómeros), alilo, butilo
(isómeros), butenilo (isómeros), pentilo (isómeros), hexilo
(isómeros), heptilo (isómeros), octilo (isómeros), nonilo
(isómeros), decilo (isómeros) y ciclohexilmetil; un grupo
alicíclico, tal como ciclopropilo, ciclobutilo, ciclopentilo,
ciclohexilo y cicloheptilo; y un grupo aralquilo, tal como bencilo,
fenetilo (isómeros), fenilpropilo (isómeros), fenilbutilo (isómeros)
y metilbencilo (isómeros). El grupo alquilo, grupo alicíclico y
grupo aralquilo anteriormente mencionados, pueden estar sustituidos
con un sustituyente, tal como un grupo alquilo inferior, un grupo
alcoxi inferior, un grupo ciano y un átomo de haluro, siempre y
cuando el número de átomos de carbono del grupo sustituido no exceda
10, y puede contener también una unión no saturada.
Pueden mencionarse como un dialquilcarbonato que
presenta dicho R^{1}, por ejemplo el dimetilcarbonato,
dietilcarbonato, dipropilcarbonato (isómeros), dialilcarbonato,
dibutenilcarbonato (isómeros), dibutilcarbonato (isómeros),
dipentilcarbonato (isómeros), dihexilcarbonato (isómeros),
diheptilcarbonato (isómeros), dioctilcarbonato (isómeros),
dinonilcarbonato (isómeros), didecilcarbonato (isómeros),
diciclopentilcarbonato, diciclohexilcarbonato,
dicicloheptilcarbonato, dibencilcarbonato, difenetilcarbonato
(isómeros), di(fenilpropil) carbonato (isómeros),
di(fenilbutil)carbonato (isómeros),
di(clorobencil)carbonato (isómeros),
di(metoxibencil)carbonato (isómeros),
di(metoximetil)carbonato,
di(metoxietil)carbonato (isómeros), di
(cloroetil)carbonato (isómeros) y
di(cianoetil)carbonato (isómeros). Estos
dialquilcarbonatos también pueden utilizarse mezclados.
De estos dialquilcarbonatos, es de uso preferente
un dialquilcarbonato que contiene como R^{1} un grupo alquilo
inferior con 4 ó menos átomos de carbono. Es de la mayor preferencia
el dimetilcarbonato.
El alquil aril carbonato utilizado como material
de inicio en la presente invención se representa mediante la fórmula
siguiente (2):
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{2} O \hskip-2,8mm \+ COR ^{2}
\hskip4cm (2)\cr \+ \hskip0,2mm ||\cr \+
\hskip0,2mm
O\cr}
en la que R^{2} puede ser idéntica o diferente
de R^{1}, y representa un grupo alquilo con entre 1 y 10 átomos de
carbono, un grupo alicíclico con entre 3 y 10 átomos de carbono o un
grupo aralquilo con entre 6 y 10 átomos de carbono; y Ar^{2}
representa un grupo aromático con entre 5 y 30 átomos de carbono.
Pueden mencionarse como R^{2}, por ejemplo, los mismos grupos que
los mencionados anteriormente para R^{1}.
Entre los ejemplos ilustrativos de Ar^{2} en la
fórmula (2) se incluyen:
un grupo fenilo y diversos grupos alquilfenilo,
tal como fenilo, tolilo (isómeros), xililo (isómeros),
trimetilfenilo (isómeros), tetrametilfenilo (isómeros), etilfenilo
(isómeros), propilfenilo (isómeros), butilfenilo (isómeros),
dietilfenilo (isómeros), metiletilfenilo (isómeros), pentilfenilo
(isómeros), hexilfenilo (isómeros) y ciclohexilfenilo
(isómeros);
diversos grupos alcoxifenilo, tal como
metoxifenilo (isómeros), etoxifenilo (isómeros) y butoxifenilo
(isómeros);
diversos grupos fenilo halogenados, tal como
fluorofenilo (isómeros), clorofenilo (isómeros), bromofenilo
(isómeros), clorometilfenilo (isómeros) y diclorofenilo
(isómeros);
diversos grupos fenilo sustituidos representados
por la fórmula (11):
en la que A representa un enlace simple, un
grupo divalente, tal como -O-, -S-, -CO- o -SO_{2}-, un grupo
alquileno, un grupo alquileno sustituido de la siguiente
fórmula:
\newpage
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
\+ R ^{4} \+ \+ \+ R ^{4} \+ R ^{6} \cr \+ \hskip1mm |
\+ \+ \+ \hskip1mm | \+ \hskip1mm |\cr
-- \hskip-2,8mm \+ C
-- \hskip-4mm \+ o \+
-- \hskip-2,8mm \+ C
-- \hskip-3,5mm \+ C --,\cr
\+ \hskip0,1mm | \+ \+ \+ \hskip0,1mm | \+
\hskip0,1mm |\cr \+ R ^{5} \+ \+ \+ R ^{5} \+
R ^{7} \cr}
en la que R^{4}, R^{5}, R^{6} y R^{7}
representan de manera independiente un átomo de hidrógeno; o un
grupo alquilo inferior, un grupo cicloalquilo, un grupo arilo o un
grupo aralquilo, el cual puede estar sustituido con un átomo de
haluro o un grupo alcoxi,
o un grupo cicloalquileno de la siguiente
fórmula:
en la que k es un número entero entre 3 y 11, y
los átomos de hidrógeno pueden reemplazarse por un grupo alquilo
inferior, un grupo arilo, un átomo de haluro o similar, y el anillo
aromático en la fórmula (2) puede ser sustituido con un
sustituyente, tal como un grupo alquilo inferior, un grupo alcoxi
inferior, un grupo éster, un grupo hidroxilo, un grupo nitro, un
átomo de haluro y un grupo
ciano;
un grupo naftilo y diversos grupos sustituidos
naftilo, tal como naftilo (isómeros), metilnaftilo (isómeros),
dimetilnaftilo (isómeros), cloronaftilo (isómeros), metoxinaftilo
(isómeros) y cianonaftilo (isómeros); y
diversos grupos heteroaromáticos no sustituidos o
sustituidos, tal como piridilo (isómeros), cumarilo (isómeros),
quinolilo (isómeros), metilpiridilo (isómeros), cloropiridilo
(isómeros), metilcumarilo (isómeros) y metilquinolilo
(isómeros).
Entre los ejemplos representativos de alquil aril
carbonato con estos R^{2} y Ar^{2} se incluyen, metilfenil
carbonato, etilfenil carbonato, propilfenil carbonato (isómeros),
alilfenil carbonato, butilfenil carbonato (isómeros), pentilfenil
carbonato (isómeros), hexilfenil carbonato (isómeros), heptilfenil
carbonato (isómeros), octiltolil carbonato (isómeros),
noniletilfenil carbonato (isómeros), decilbutilfenil carbonato
(isómeros), metiltolil carbonato (isómeros), etiltolil carbonato
(isómeros), propiltolil carbonato (isómeros), butiltolil carbonato
(isómeros), aliltolil carbonato (isómeros), metilxilil carbonato
(isómeros), metiltrimetilfenil carbonato (isómeros), metilclorofenil
carbonato (isómeros), metilnitrofenil carbonato (isómeros),
metilmetoxifenil carbonato (isómeros), metilcumil carbonato
(isómeros), metilnaftil carbonato (isómeros), metilpiridil carbonato
(isómeros), etilcumil carbonato (isómeros), metilbenzoilfenil
carbonato (isómeros), etilxilil carbonato (isómeros), bencilxilil
carbonato (isómeros). Estos alquil aril carbonatos pueden utilizarse
también mezclados. De estos alquil aril carbonatos, es de uso
preferente uno que contiene como R^{2} un grupo alquilo con entre
1 y 4 átomos de carbono y como Ar^{2} un grupo aromático con entre
6 y 10 átomos de carbono, y el de mayor preferencia es el metilfenil
carbonato.
El material de inicio utilizado en la presente
invención se selecciona del grupo que consiste en un dialquil
carbonato representado por la fórmula (1) anterior, un alquil aril
carbonato representado por la fórmula (2) anterior y una mezcla de
los mismos.
El compuesto monohidroxi aromático utilizado como
reactivo en la presente invención se representa por la fórmula
(3):
Ar^{1}OH
\hskip4cm(3)
en la que Ar^{1}puede ser idéntico o ser
diferente de Ar^{2}, representa un grupo aromático con entre 5 y
30 átomos de carbono, y el tipo de compuesto no está limitado, con
la condición de que el grupo hidróxilo no está directamente unido al
grupo aromático. Como Ar^{1}, pueden mencionarse, por ejemplo, los
mismos grupos que los mencionados para Ar^{2}.
Entre los ejemplos preferentes de compuestos
monohidroxi aromáticos de fórmula (3) se incluyen el fenol; diversos
alquilfenoles, tal como cresol (isómeros), xilenol (isómeros),
trimetilfenol (isómeros), tetrametilfenol (isómeros), etilfenol
(isómeros), propilfenol (isómeros), butilfenol (isómeros),
dietilfenol (isómeros), metiletilfenol (isómeros), metilpropilfenol
(isómeros), dipropilfenol (isómeros), metilbutilfenol (isómeros),
pentilfenol (isómeros), hexilfenol (isómeros) y ciclohexilfenol
(isómeros); diversos alcoxifenoles, tal como el metoxifenol
(isómeros) y etoxifenol (isómeros); diversos fenoles sustituidos,
representados por la siguiente fórmula (12):
en la que A se define como
anteriormente;
naftol (isómeros) y diversos naftoles
sustituidos; y compuestos monohidroxi heteroaromáticos, tal como la
hidroxipiridina (isómeros), hidroxicumarina (isómeros) y
hidroxiquinolina (isómeros). Estos compuestos monohidroxi aromáticos
también pueden utilizarse mezclados.
De estos compuestos monohidroxi aromáticos, se
utiliza preferentemente en la presente invención, un compuesto
monohidroxi aromático que contiene como Ar^{1} un grupo aromático
con entre 6 y 10 átomos de carbono, y fenol es el de mayor
preferencia.
El alquil aril carbonato utilizado como reactivo
en la presente invención se representa por la fórmula siguiente:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{3} O \hskip-2,8mm \+
COAr ^{3} \hskip3cm (4)\cr \+ \hskip0,1mm
||\cr \+ \hskip0,05mm
O\cr}
en la que R^{3} puede ser idéntico o puede ser
diferente de R^{1} y R^{2}, y representa un grupo alquilo con
entre 1 y 10 átomos de carbono, como grupo alicíclico tiene entre 3
y 10 átomos de carbono o un grupo aralquilo con entre 6 y 10 átomos
de carbono; y Ar^{3} puede ser idéntico o diferente de Ar^{1} y
Ar^{2}, y representa un grupo aromático con entre 5 y 30 átomos de
carbono. Como Ar^{3}, pueden mencionarse, por ejemplo, los mismos
grupos mencionados anteriormente para R^{1}. Como Ar^{3}, pueden
mencionarse, por ejemplo, los mismos grupos mencionados
anteriormente para Ar^{2}.
Como alquil aril carbonatos con estos R^{3} y
Ar^{3} pueden mencionarse, por ejemplo, aquéllos ya mencionados
anteriormente para alquil aril carbonatos representados por la
fórmula anteriormente mencionada (2).
De estos alquil aril carbonatos, se utiliza
preferentemente uno que contiene como R^{3} un grupo alquilo con
entre 1 y 4 átomos de carbono, y como Ar^{3}, un grupo aromático
con entre 6 y 10 átomos de carbono, y el de mayor preferencia es
metil fenil carbonato.
El reactivo utilizado en la presente invención se
selecciona del grupo que consiste en un compuesto monohidroxi
aromático representado por la fórmula (3) anterior, un alquil aril
carbonato representado por la fórmula (4) anterior y una mezcla de
los mismos.
Las reacciones típicas; las cuales se hallan
involucradas en el proceso de la presente invención para la
producción de un carbonato aromático o una mezcla de carbonatos
aromáticos por transesterificación de un material de inicio con un
reactivo en presencia de un catalizador que contiene un metal, se
representan por las fórmulas siguientes (E1), (E2), (E3) y (E4):
| R^{1}O | \hskip-7mm COR^{1} + Ar^{1} \rightleftarrows R^{1}O | \hskip-4mm COAr^{1} + R^{1}OH \hskip7.5cm (E1) |
| \hskip-6.5mm || | \hskip-4.5mm || | |
| \hskip-7mm O | \hskip-5mm O |
| R^{2}O | \hskip-7mm COAr^{2} + Ar^{1}OH \rightleftarrows Ar^{1}O | \hskip-4.8mm COAr^{2} + R^{2}OH \hskip6.7cm (E2) |
| \hskip-6.5mm || | \hskip-4.5mm || | |
| \hskip-7mm O | \hskip-5mm O |
| R^{1}O | \hskip-7mm COR^{1} + R^{3}O | \hskip-4,3mm COAr^{3}\rightleftarrows R^{1}O | \hskip-4.8mm COAr^{3} + R^{1}OCOR^{3} \hskip5.8cm (E3), y | |
| \hskip-5.5mm || | \hskip-4.5mm || | \hskip-4.3mm || | \hskip-8.4cm || | |
| \hskip-6.8mm O | \hskip-4.7mm O | \hskip-4.5mm O | \hskip-84,5mm O |
| R^{2}O | \hskip-7mm COAr^{2} + R^{3}O | \hskip-5.1mm COAr^{3} \rightleftarrows Ar^{2}O | \hskip-4.8mm COAr^{3} + R^{2}O | \hskip-5mm COR^{3} \hskip5.5cm (E4), |
| \hskip-6.2mm || | \hskip-4.2mm || | \hskip-4mm || | \hskip-4.4mm || | |
| \hskip-6.5mm O | \hskip-4.8mm O | \hskip-4.6mm O | \hskip-4.8mm O |
en las que R^{1}, R^{2}, R^{3}, Ar^{1},
Ar^{2} y Ar^{3} se definen como anteriormente, cada Ar que
aparece en la fórmula (E4) representa de manera independiente
Ar^{2} ó Ar^{3}, y cada R que aparece en la fórmula (E4)
representa de manera independiente R^{2} ó R^{3}, y en la que
cuando R^{2}= R^{3} y Ar^{2} = Ar^{3} en la fórmula (E4),
la reacción es una reacción de transesterificación intermolecular
entre mismas especies, generalmente conocida como una reacción de
desproporción.
Cuando cada una de las reacciones de las fórmulas
(E1), (E2), (E3) y (E4) se lleva a cabo de acuerdo con el proceso de
la presente invención, pueden utilizarse solos o mezclados dialquil
carbonatos o alquil aril carbonatos como los materiales de inicio
para la reacción, y pueden utilizarse solos o mezclados, compuestos
monohidroxi aromáticos o alquil aril carbonatos como reactivos para
la reacción.
Cuando R^{2}=R^{3}=R y Ar^{2}=Ar^{3}=Ar
en la reacción de transesterificación de la fórmula (E4), pueden
obtenerse un diaril carbonato y un dialquil carbonato por una
reacción de transesterificación intermolecular entre mismas especies
de un solo tipo de alquil aril carbonato. Ésta es una realización
preferente de la presente invención.
Además, cuando R^{1}=R^{2}=R^{3}=R y
Ar^{1}=Ar^{2}=Ar^{3}=Ar en las fórmulas (E1) y (E4), por
combinación de la reacción de fórmula (E1) con la reacción de
fórmula (E4), puede obtenerse un diaril carbonato a partir de un
dialquil carbonato y un compuesto monohidroxi aromático a través de
un alquil aril carbonato, como se muestra en las fórmulas (E5) y
(E6). Ésta es una realización especialmente preferente de la
presente invención.
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
2RO \hskip-2,8mm \+ COR + 2ArOH
\rightleftarrows 2RO \hskip-2,8mm \+
COAr + 2ROH \hskip4cm (E5)\cr \+ \hskip0,1mm
|| \+ \hskip0,1mm ||\cr \+ \hskip0,1mm O \+
\hskip0,1mm
O\cr}
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
2RO \hskip-2,8mm \+ COAr
\rightleftarrows ArO \hskip-2,8mm \+
COAr + RO \hskip-2,8mm \+ COR
\hskip5cm (E6)\cr \+ \hskip0,3mm || \+
\hskip0,2mm || \+ \hskip0,3mm ||\cr \+
\hskip0,3mm O \+ \hskip0,2mm O \+
O\cr}
El reciclado del dialquil carbonato producido
secundariamente en la reacción de la fórmula (E6) como material de
inicio para la reacción de la fórmula (E5), resulta en la formación
de 1 mol de un diaril carbonato y 2 moles de un alcohol alifático a
partir de 1 mol de un dialquil carbonato y 2 moles de un compuesto
monohidroxi aromático.
Cuando R=CH_{3} y Ar=C_{6}H_{5} en las
fórmulas anteriores (E5) y (E6), el difenil carbonato, el cual es
una materia prima importante para un policarbonato y un isocianato,
puede ser obtenido fácilmente a partir de dimetilcarbonato, el cual
es la forma más simple de un dialquil carbonato, y fenol. Esto es
especialmente importante.
El catalizador que contiene un metal utilizado en
la presente invención es un catalizador capaz de promocionar las
reacciones de las fórmulas (E1) y (E4). Como tales catalizadores que
contienen un metal, pueden mencionarse por ejemplo:
<compuestos del plomo>
óxidos de plomo, tal como PbO, PbO_{2} y
Pb_{3}O_{4}; sulfuros de plomo, tal como PbS y Pb_{2}S;
hidróxidos de plomo, tal como Pb(OH)_{2} y
Pb_{2}O_{2}(OH)_{2}; plumbitas, tal como
Na_{2}PbO_{2}, K_{2}PbO_{2}, NaHPbO_{2} y KHPbO_{2};
plumbatos, tal como Na_{2}PbO_{3}, Na_{2}H_{2}PbO_{4},
K_{2}PbO_{3}, K_{2}[Pb(OH)_{6}],
K_{4}PbO_{4}, Ca_{2}PbO_{4} y CaPbO_{3}; carbonatos de
plomo y sales básicas de los mismos, tal como PbCO_{3} y
2PbCO_{3}\cdotPb(OH)_{2}; sales de plomo de
ácidos orgánicos, y carbonatos y sales básicas de los mismos, tal
como Pb(OCOCH_{3})_{2},
Pb(OCOCH_{3})_{4} y
Pb(OCOCH_{3})_{2}\cdotPbO\cdot3H_{2}O;
compuestos organoplomados, tal como Bu_{4}Pb, Ph_{4}Pb,
Bu_{3}PbCl, Ph_{3}PbBr, Ph_{3}Pb (ó Ph_{6}Pb_{2}),
Bu_{3}PbOH y Ph_{3}PbO en los que Bu representa un grupo butilo
y Ph representa un grupo fenilo; compuestos alcoxiplomados y
compuestos ariloxiplomados, tal como
Pb(OCH_{3})_{2}, (CH_{3}O)Pb(OPh)
y Pb(OPh)_{2}; aleaciones de plomo, tal como
Pb-Na, Pb-Ca,
Pb-Ba, Pb-Sn y
Pb-Sb; minerales de plomo, tal como la galena y la
zinc blenda; e hidratos de estos compuestos de plomo;
<compuestos metálicos de la familia del
cobre>
sales o complejos de metales de la familia del
cobre, tal como CuCl, CuCl_{2}, CuBr, CuBr_{2}, CuI, CuI_{2},
Cu(OAc)_{2}, Cu(acac)_{2}, oleato
de cobre, Bu_{2}Cu, (CH_{3}O)_{2}Cu, AgNO_{3}, AgBr,
picrato de plata, AgC_{6}H_{6}ClO_{4},
Ag(bulvaleno)_{3}NO_{3},
[AuC=C-C(CH_{3})_{3}]_{n}
y [Cu(C_{7}H_{8})Cl]_{4} en los que Ac
representa un grupo acetilo y acac representa un ligando quelato de
acetilacetona;
<complejos de metal alcalino>
complejos de metal alcalino, tal como
Li(acac) y LiN(C_{4}H_{9})_{2};
<complejos del zinc>
complejos de zinc, tal como
Zn(acac)_{2};
<complejos del cadmio>
complejos del cadmio, tal como
Cd(acac)_{2};
<compuestos metálicos de la familia del
hierro>
complejos metálicos de la familia del hierro, tal
como Fe(C_{10}H_{8})(CO)_{5},
Fe(CO)_{5},
Fe(C_{3}H_{6})(CO)_{3},
Co(mesitileno)_{2}(Pet_{2}Ph)_{2},
CoC_{5}F_{5}(CO)_{2},
Ni-\pi-C_{5}H_{5}NO y
ferroceno;
<complejos del zirconio>
complejos del zirconio, tal como
Zr(acac)_{4} y zirconoceno;
<ácidos de Lewis y compuestos formadores de
ácidos de Lewis>
ácidos de Lewis y compuestos de metales de
transición formadores de ácidos de Lewis, tal como AlX_{3},
TiX_{3}, TiX_{4}, VOX_{3}, VX_{5}, ZnX_{2}, FeX_{3} y
SnX_{4}, en los que X representa un átomo de haluro, un grupo
acetoxi, un grupo alcoxi o un grupo ariloxi; y
<compuestos orgánicos de estaño>
compuestos orgánicos de estaño, tal como
(CH_{3})_{3}SnOCOCH_{3},
(C_{2}H_{5})_{3}SnOCOC_{6}H_{5},
Bu_{3}SnOCOCH_{3}, Ph_{3}SnOCO CH_{3},
Bu_{2}Sn(OCOCH_{3})_{2},
Bu_{2}Sn(OCOC_{11}H_{23})_{2},
Ph_{3}SnOCH_{3}, (C_{2}H_{5})_{3}SnOPh,
Bu_{2}Sn(OCH_{3})_{2},
Bu_{2}Sn(OC_{2}H_{5})_{2},
Bu_{2}Sn(OPh)_{2},
Ph_{2}Sn(OCH_{3})_{2},
(C_{2}H_{5})_{3}SnOH, Ph_{3}SnOH, Bu_{2}SnO,
(C_{8}H_{17})_{2}SnO, Bu_{2}SnCl_{2} y
BuSnO(OH) en los que Ph representa un grupo fenilo.
Estos catalizadores son efectivos incluso cuando
han reaccionado con un compuesto orgánico presente en el sistema de
reacción, tal como un alcohol alifático, un compuesto monohidroxi
aromático, un alquil aril carbonato, un diaril carbonato y un
dialquil carbonato. Pueden utilizarse también aquéllos que son
obtenidos por tratamiento con calor de estos catalizadores junto con
un material de inicio, un reactivo y/o un producto de reacción
previamente a su utilización en el proceso de la presente
invención.
Es preferente que el catalizador que contiene un
metal tenga alta solubilidad en la fase líquida del sistema de
reacción. Entre los ejemplos preferentes de catalizadores que
contienen un metal se incluyen los compuestos del Pb, tal como PbO,
Pb(OH)_{2} y Pb(OPh)_{2}; compuestos
del Ti, tal como TiCl_{4} y Ti(OPh)_{4};
compuestos del Sn, tal como SnCl_{4},
Sn(OPh)_{4}, Bu_{2}SnO y
Bu_{2}Sn(OPh)_{2}; compuestos del Fe, tal como
FeCl_{3}, Fe(OH)_{3} y
Fe(OPh)_{3}; y aquellos productos obtenidos por
tratamiento de los compuestos metálicos anteriores con fenol o una
fase líquida del sistema de reacción.
No existe limitación particular en el tipo de
tanque de reactor a utilizar en el proceso de la presente invención,
y pueden utilizarse diversos tipos convencionales de tanque de
reactor, tal como un reactor de tipo tanque con agitación, un
reactor multi-etapa de tanque con agitación y una
columna de destilación multi-etapa. Pueden
utilizarse estos tipos de reactores individualmente o en
combinación, y pueden utilizarse en un proceso intermitente
(``batch'') o en un proceso continuo. Desde el punto de vista del
desplazamiento eficiente del equilibrio hacia el sistema de
producto, es preferente una columna de destilación
multi-etapa, y es especialmente preferente un
proceso continuo con una columna de destilación
multi-etapa. No hay ninguna limitación particular
con respecto a la columna de destilación multi-etapa
a utilizar en la presente invención con la condición de que sea una
columna de destilación con un número teórico de etapas de
destilación de dos o más y la cual puede utilizarse para llevar a
cabo destilación en continuo. Entre los ejemplos de tales columnas
de destilación multi-etapa se incluyen las columnas
de tipo placas que utilizan un plato, tal como un plato de campana,
un plato de filtros, un plato de válvulas y un plato de contraflujo,
y columnas rellenas con diversos rellenos, tal como un anillo
Raschig, un anillo Lessing, un anillo Pall, un soporte (``saddle'')
Berl, un soporte Intalox, un relleno Dixon, un relleno McMahon, un
relleno Heli, un relleno Sulzer y Mellapak. En la presente
invención, puede utilizarse cualquiera de las columnas generalmente
utilizadas como columna de destilación multi-etapa.
Además, también puede utilizarse preferentemente un tipo mixto de
columna de placa y columna rellena que comprende una parte de placa
y una parte rellena de rellenos.
En una realización preferente de la presente
invención, en la cual la producción continua de un carbonato
aromático se lleva a cabo utilizando una columna de destilación
multi-etapa, se alimenta continuamente a una columna
de destilación multi-etapa en continuo con un
material de inicio y un reactivo para llevar a efecto una reacción
de transesterificación entre por lo menos una fase seleccionada de
una fase líquida y una fase gas-líquido en presencia
de un catalizador que contiene un metal en la columna de
destilación, mientras se retira de manera continua una mezcla de
reacción de elevado punto de ebullición que contiene un carbonato
aromático producido o una mezcla de carbonatos aromáticos en forma
líquida, de una parte inferior de la columna de destilación y se
retira continuamente por destilación una mezcla de reacción de bajo
punto de ebullición que contiene un producto secundario en forma
gaseosa de una parte superior de la columna de destilación.
La cantidad de catalizador utilizada en la
presente invención varía dependiendo del tipo de catalizador, de los
tipos y proporción en peso del material de inicio y reactivo, de las
condiciones de reacción, tal como la temperatura de reacción y la
presión de reacción, y similares. Generalmente, la cantidad de
catalizador se encuentra en el rango de entre 0,0001 y 30% en peso,
basado en el peso total del material de inicio y reactivo.
El tiempo de reacción (o el tiempo de residencia
cuando la reacción se lleva a cabo en continuo) para la reacción de
transesterificación en la presente invención no está específicamente
limitado, pero se encuentra generalmente en el rango de entre 0,001
y 50 horas, preferentemente entre 0,01 y 10 horas, más
preferentemente entre 0,05 y 5 horas.
La temperatura de reacción varía dependiendo de
los tipos de material de inicio y reactivo, pero se encuentra
generalmente en el rango de entre 50 y 350ºC, preferentemente entre
100 y 280ºC. La presión de reacción varía dependiendo de los tipos
de material de inicio y reactivo y de la temperatura de reacción, y
puede ser una presión reducida, una presión atmosférica y una
presión superior a la atmosférica. Sin embargo, la presión de
reacción se encuentra generalmente en el rango de entre 0,1 y 2,0 x
10^{7} Pa.
En la presente invención, no es necesario
utilizar un disolvente de reacción. Sin embargo, con el fin de
facilitar el curso de la reacción, puede utilizarse como un
disolvente de reacción un disolvente inerte apropiado, tal como un
éter, un hidrocarburo alifático, un hidrocarburo aromático o un
hidrocarburo aromático halogenado.
Como se ha mencionado anteriormente, el proceso
de la presente invención se caracteriza por la extracción del
líquido que contiene el catalizador, que contiene la sustancia de
elevado punto de ebullición (A) y un catalizador (B) que contiene un
metal; adición de una sustancia funcional (C) capaz de reaccionar
con la sustancia de elevado punto de ebullición (A) y/o el
catalizador (B) que contiene un metal, al líquido extraído (B) que
contiene un metal , para obtener de esta manera un producto de
reacción (A)/(C) y/o un producto de reacción (B)/(C); y el reciclado
del producto de reacción (B)/(C) directa o indirectamente en el
sistema de reacción, retirando el producto de reacción (A)/(C).
En el proceso de la presente invención, el paso
``reciclado del producto de reacción (B)/(C) directa o
indirectamente en el sistema de reacción'' significa ``reciclado del
producto de reacción (B)/(C) en el tanque de reacción directamente,
o reciclado del producto de reacción (B)/(C) en el tanque de
reacción indirectamente a través de una tubería y un dispositivo el
cual comunica con la entrada del tanque de reacción o el cual es
utilizado para la recuperación del catalizador''.
El ``líquido que contiene el catalizador, el cual
contiene la sustancia de elevado punto de ebullición y un
catalizador que contiene un metal'' significa al menos un tipo de
líquido que contiene un catalizador, el cual se selecciona del grupo
que consiste en una parte de mezcla de reacción de elevado punto de
ebullición antes de la separación de la mezcla de reacción de
elevado punto de ebullición en fracción de producto y fracción de
catalizador líquido, y una parte de fracción separada de catalizador
líquido. Más específicamente, el líquido anteriormente mencionado
que contiene un catalizador significa, por ejemplo, un líquido que
contiene catalizador el cual se selecciona del grupo que consiste en
una parte de mezcla de reacción {que contiene el catalizador (B) que
contiene un metal y la sustancia de elevado punto de ebullición
(A)}, la cual es retirada del tanque de reacción, o una parte de un
material líquido (al haber incrementado las concentraciones con
respecto al catalizador y a la sustancia de elevado punto de
ebullición), el cual se obtiene sometiendo a evaporación una parte
de la mezcla de reacción que contiene catalizador que se ha retirado
del tanque de reacción. En el líquido que contiene un catalizador,
el catalizador puede estar completamente disuelto, o puede estar en
forma de una mezcla en la cual los materiales insolubles se forman
por la reacción entre el catalizador y la sustancia de elevado punto
de ebullición. En la presente invención, cuando el líquido que
contiene catalizador está en la forma de una mezcla líquida, una
parte de la mezcla presente en un estado no disuelto se incluye
también en el ``líquido que contiene catalizador, el cual contiene
la sustancia de elevado punto de ebullición (A) y un catalizador (B)
que contiene un metal''. El líquido que contiene catalizador puede
ser extraído de manera continua o intermitentemente.
En el proceso de la presente invención, la
``sustancia de elevado punto de ebullición (A)'' significa una
sustancia con un punto de ebullición mayor que el punto de
ebullición de los carbonatos aromáticos producidos, en el que dicha
sustancia se origina de al menos un compuesto seleccionado del grupo
que consiste en un material de inicio, el reactivo, impurezas
contenidas en el material de inicio y el reactivo, y productos
secundarios de la reacción de transesterificación. Entre los
ejemplos de tales sustancias de elevado punto de ebullición (A) se
incluyen un compuesto hidroxi aromático, un compuesto que contiene
un residuo del compuesto hidroxi aromático, un compuesto aromático,
un compuesto que contiene un residuo del compuesto carboxiaromático,
y xantona. Los productos secundarios de elevado peso molecular
producidos, por reacción, a partir del compuesto hidroxi aromático,
un compuesto que contiene un residuo del compuesto hidroxi
aromático, un compuesto carboxiaromático, un compuesto que contiene
un residuo del compuesto carboxiaromático, y xantona, también pueden
mencionarse como ejemplos de las anteriormente mencionadas
sustancias de elevado punto de ebullición (A).
En la presente invención, el compuesto hidroxi
aromático se representa por la fórmula siguiente (7):
Ar^{4}-(OH)_{m}(7)
en la que Ar^{4} representa un grupo aromático
con una valencia m, m representa un número entero 2 ó más, y cada
grupo -OH está enlazado individualmente a una posición arbitraria de
carbono anular del grupo Ar^{4}.
El residuo del compuesto hidroxi aromático se
representa por la siguiente fórmula (8):
-(O)_{n}-Ar^{4}-(OH)_{m-n}(8)
en la que Ar^{4} y m se definen como
anteriormente, n representa un número entero entre 1 y m, y cada uno
de los grupos -OH y los grupos -O- se enlaza individualmente a una
posición arbitraria de carbono anular en el grupo Ar^{4}.
\newpage
El residuo (8) del compuesto hidroxi aromático
está presente en tal forma que esté químicamente enlazado a al menos
un elemento seleccionado del grupo que consiste en un metal del
catalizador que contiene un metal, un grupo
alcoxi-carbonilo derivado del dialquil carbonato o
del alquil aril carbonato, un grupo ariloxicarbonilo derivado del
alquil aril carbonato o del diaril carbonato, y un grupo carbonilo
derivado del dialquil carbonato, el alquil aril carbonato o el
diaril carbonato.
Entre los ejemplos ilustrativos de los grupos
Ar^{4} en las fórmulas (7) y (8) anteriores, se incluyen los
grupos aromáticos representados por las siguientes fórmulas (13),
(14), (15), (16) y (17):
en las que Y^{1} representa un enlace simple,
un grupo alcano divalente con entre 1 y 30 átomos de carbono, o un
grupo divalente seleccionado de -O-, -CO-, -S-, -SO_{2}-, -SO- y
-COO-,
en la que cada uno de los dos y^{1} es como se
ha definido anteriormente, y los dos Y^{1} pueden ser iguales o
diferentes;
en la que Z representa un grupo trivalente,tal
como un grupo alcano C_{1}-C_{30} trivalente o
un grupo aromático trivalente; y al menos un átomo de hidrógeno de
cada anillo aromático puede ser sustituido con un sustituyente, tal
como un átomo de haluro, un grupo C_{1}-C_{30}
alquilo, un grupo C_{1}-C_{30} alcoxi, un grupo
fenilo, un grupo fenoxi, un grupo vinilo, un grupo ciano, un grupo
éster, un grupo amido, un grupo nitro o similares;
y
Entre los ejemplos de estos compuestos
polihidroxi aromáticos se incluyen la hidroquinona, resorcina,
catecol, trihidroxibenceno (isómeros),
bis(hidroxifenil)propano (isómeros),
bis(hidroxifenil)metano (isómeros),
bis(hidroxifenil)éter (isómeros),
bis(hidroxifenil)cetona (isómeros),
bis(hidroxifenil)sulfona (isómeros),
bis(hidroxifenil)sulfuro (isómeros), dihidroxi difenil
(isómeros), bis(dihidroxifenil)metano (isómeros),
2-hidroxifenil hidroxipropil fenol, dihidroxi
(hidroxifenil difenil) (isómeros),
tri(hidroxifenil)etano (isómeros), tri-
(hidroxifenil)benceno (isómeros), dihidroxinaftaleno
(isómeros) y trihidroxinaftaleno (isómeros).
De estos compuestos hidroxi aromáticos y
compuestos con un residuo de los compuestos hidroxi aromáticos, debe
prestarse atención a aquellos compuestos los cuales es probable que
estén presentes en el sistema para la transesterificación para la
producción de un carbonato aromático. Como tal compuesto, pueden
mencionarse al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste
en:
- (a)
- un producto de oxidación de un compuesto monohidroxi aromático como reactivo,
- (b)
- al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en un producto producido por la reorganización de Fries de un diaril carbonato obtenido por la transesterificación y productos oxidativos del producto, y
- (c)
- al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en compuestos dihidroxi aromáticos derivados del fenol como reactivo y representados por la siguiente fórmula (18):
en la que Y^{1} se define como anteriormente, y
productos oxidativos de los compuestos dihidroxi
aromáticos.
Pueden mencionarse como ejemplos de productos
oxidativos (a) de un compuesto monohidroxi aromático, compuestos
representados por las siguientes fórmulas (19) y (20).
Pueden mencionarse como ejemplos de productos (b)
producidos por la reorganización de Fries de un diaril carbonato,
compuestos representados por las siguientes fórmulas (21), (22) y
(23).
Pueden mencionarse como ejemplos de productos
oxidativos del producto (b) anteriormente mencionado producido por
la reorganización de Fries de un diaril carbonato y representado por
la formula (21), compuestos representado por las siguientes fórmulas
(24) y (25). Además, pueden mencionarse como ejemplos de los
productos oxidativos respectivos de los productos (b) anteriormente
mencionados, representados por las fórmulas (22) y (23), compuestos
representados por las siguientes fórmulas (26) y (27).
Puede mencionarse como un ejemplo de compuestos
dihidroxi aromáticos (c) representados por la fórmula (18), un
compuesto representado por la siguiente fórmula (28).
Pueden mencionarse como ejemplos de productos
oxidativos de los compuestos dihidroxi aromáticos (c) anteriormente
mencionados, representados por la fórmula (28), compuestos
representados por las siguientes fórmulas (29) y (30).
y
en la que Y^{1} es como se ha definido
anteriormente.
La razón de que el producto de oxidación (a)
anteriormente mencionado de un compuesto monohidroxi aromático es
probable que esté presente en el sistema para la
transesterificación para la producción de un carbonato aromático,
por ejemplo, es que dicho producto oxidativo se forma por la
oxidación de un compuesto monohidroxi aromático con una cantidad muy
pequeña de oxígeno, el cual entre ocasionalmente en el sistema para
la transesterificación, o que dicho producto oxidativo se halla
ocasionalmente presente como un contaminante de un compuesto
monohidroxi aromático como materia prima y entra en el sistema junto
con la materia prima. Entre los ejemplos representativos de
productos oxidativos (a), es decir, productos oxidativos de
compuestos monohidroxi aromáticos se incluyen el dihidroxibenceno
(isómeros), dihidroxi difenilo (isómeros), y similares.
El producto (b) producido por la reorganización
de Fries del diaril carbonato es probable que se forme como un
producto secundario en la producción del diaril carbonato. Entre los
ejemplos de productos (b) se incluyen el
2,2'-dihidroxibenzofenona,
2,4'-dihidroxibenzofenona y
4,4'-dihidroxibenzofenona.
El compuesto dihidroxi aromático (c) es un
compuesto el cual es utilizado comúnmente como monómero para la
producción de un policarbonato aromático. Puede producirse un
policarbonato aromático mediante una transesterificación del
compuesto dihidroxi aromático (c) anteriormente mencionado con un
diaril carbonato, en el que un compuesto monohidroxi aromático es
producido secundariamente. Cuando se utiliza dicho compuesto
monohidroxi aromático producido secundariamente como una materia
prima en el proceso de la presente invención, el compuesto dihidroxi
aromático (c) es probable que se introduzca en el sistema para la
transesterificación para la producción de un carbonato aromático.
Entre los ejemplos de compuestos dihidroxi aromáticos (c) se
incluyen
2,2-bis-(4-hidroxifenil)propano,
y similares.
Además, el
2,2-bis-(4-hidroxifenil)propano
contiene comúnmente compuestos polihidroxi aromáticos representados
por las fórmulas siguientes, los cuales compuestos también están
incluidos en el compuesto polihidroxi aromático definido en la
presente invención.
En la presente invención, el compuesto
carboxiaromático, el cual es una de las sustancias de elevado punto
de ebullición, se presenta por la siguiente fórmula (9):
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
(HO \cierrapg{s}Ar^{5}
\abrepg \hskip-2,8mm \+
COH) _{r-s} \hskip3cm (9)\cr \+
||\cr \+
O\cr}
en la que Ar^{5} representa un grupo aromático
con una valencia r, r representa un número entero 1 ó más, s
representa un número entero entre 0 y r-1, y cada
uno de los grupos -OH y -(COOH) se halla individualmente unido a una
posición arbitraria de carbono anular del grupo Ar^{5}, y
El residuo del compuesto carboxiaromático se
presenta por la siguiente fórmula (10):
en la que Ar^{5}, r y s se definen como
anteriormente, t representa un número entero entre 0 y s, u
representa un número entero entre 0 y r-s, bajo la
condición de que t y u no son simultáneamente 0, y cada uno de los
grupos -OH, -(COOH), -O- y -(COO)- se encuentra individualmente
unido a una posición arbitraria de carbono anular del grupo
Ar^{5}.
El residuo del compuesto carboxiaromático, el
cual se representa por la fórmula (10), está presente en tal forma
que está químicamente unido a, al menos, un elemento seleccionado
del grupo que consiste en un metal del catalizador que contiene un
metal, un grupo alcoxicarbonilo derivado del dialquil carbonato o
del alquil aril carbonato, un grupo alquilo formado por la reacción
de descarboxilación del grupo alcoxicarbonilo, un grupo
ariloxicarbonilo derivado del alquil aril carbonato o del diaril
carbonato, un grupo arilo formado por la reacción de
descarboxilación del grupo ariloxicarbonilo, y un grupo carbonilo
derivado del dialquil carbonato, del alquil aril carbonato o del
diaril carbonato.
Entre los ejemplos de estos compuestos
carboxiaromáticos y de compuestos que presentan residuos de tales
compuestos carboxiaromáticos se incluyen los ácidos carboxílicos
aromáticos, tal como el ácido benzoico, ácido tereftálico, ácido
isoftálico y ácido ftálico; ésteres de ácidos carboxílicos
aromáticos, tal como el metil benzoato, fenil benzoato y dimetil
tereftalato; ácidos carboxílicos hidroxi aromáticos, tal como el
ácido salicílico, ácido p-hidroxibenzoico, ácido
m-hidroxibenzoico, ácido dihidroxibenzoico
(isómeros), carboxidifenol (isómeros) y
2-(4-hidroxifenil)-2-(3'-carboxi-40-hidroxifenil)propano;
ariloxicarbonil-(hidroxi)-arenos, tal como el fenil
salicilato, fenil p-hidroxibenzoato, tolil
salicilato, tolil p-hidroxibenzonato, fenil
dihidroxibenzoato (isómeros), tolil dihidroxibenzoato (isómeros),
fenil dihidroxibenzoato (isómeros), fenoxicarbonildifenol (isómeros)
y 2-(4
-hidroxifenil)-2-(3'-fenoxicarbonil-4'-hidroxifenil)propano;
alcoxicarbonil-(hidroxi)-arenos, tal como el metil
salicilato, metil p-hidroxibenzoato, etil
salicilato, etil p-hidroxibenzoato, metil
dihidroxibenzoato (isómeros), metoxicarbonildifenol (isómeros) y
2-(4
-hidroxifenil)(-2-(3'-metoxicarbonil-4'-hidroxifenil)propano;
ariloxicarbonil-(alcoxi)-arenos, tal como el fenil
metoxibenzoato (isómeros), tolil metoxibenzoato (isómeros), fenil
etoxibenzoato (isómeros), tolil etoxibenzoato (isómeros), fenil
hidroxi-metoxibenzoato (isómeros),
hidroxi-metoxi-(fenoxicarbonil)difenil
(isómeros), 2-(4-metoxi
-fenil)-2-(3'fenoxicarbonil-4'-hidroxifenil)propano
y 2-(4-hidroxifenil)-2-(3'
-fenoxicarbonil-4'-metoxifenil)propano;
ariloxicarbonil-(ariloxi)-arenos, tal como el fenil
fenoxibenzoato (isómeros), tolil fenoxibenzoato (isómeros), tolil
toliloxibenzoato (isómeros), fenil
hidroxi-fenoxi-benzoato (isómeros),
hidroxi-fenoxi
-(fenoxicarbonil)-difenil (isómeros),
2-(4-fenoxifenil)-2-(3'-fenoxicarbonil-4'
-hidroxifenil)propano y
2-(4-hidroxifenil)-2-(3'-fenoxicarbonil-4'
-fenoxifenil)propano;
alcoxicarbonil-(alcoxi)-arenos, tal como el metil
metoxibenzoato (isómeros), etil metoxibenzoato (isómeros), metil
etoxibenzoato (isómeros), etil etoxibenzoato (isómeros), metil
hidroxi-metoxibenzoato (isómeros),
hidroxi-metoxi-
(metoxicarbonil)-difenil (isómeros),
2-(4-metoxifenil)-2-(3'-metoxicarbonil-4'
-hidroxifenil)propano y
2-(4'hidroxifenil)-2-(3'metoxi-carbonil-4'
-metoxifenilo)propano;
alcoxicarbonil-(ariloxi)-arenos, tal como el metil
fenoxibenzoato (isómeros), etil fenoxibenzoato (isómeros), metil
toliloxibenzoato (isómeros), etil toliloxibenzoato (isómeros), fenil
hidroxi-metoxi-benoato (isomeros),
hidroxi-metoxi-(fenoxicarbonil)-difenil
(isómeros),
2-(4'metoxifenil)-2-(3'-fenoxicarbonil-4'-hidroxi-fenil)propano
y
2-(4'hidroxifenil)-2-(3-fenoxicarbonil-4'-metoxifenil)propano
(isómeros);
ariloxicarbonil-(ariloxicarboniloxi)-arenos, tal
como el fenil fenoxicarboniloxibenzoato (isómeros), tolil
fenoxicarboniloxibenzoato (isómeros), tolil
toliloxicarboniloxibenzoato (isómeros), fenil
hidroxi-fenoxicarboniloxibenzoato (isómeros),
hidroxi
-fenoxicarboniloxi-(fenoxi-carbonil)-difenil
(isómeros), 2-[4-
(fenoxicarboniloxi)fenil]-2-(3'fenoxicarbonil-4'-hidroxifenil)propano
y
2-(4-hidroxifenil)-2-[3'-fenoxicarbonil-
\hskip2mm4- fenoxicarboniloxi)fenil]propano; ariloxicarbonil-(alcoxicarboniloxi)-arenos, tal como el fenil metoxicarboniloxibenzoato (isómeros), tolil metoxicarboniloxibenzoato (isómeros), fenil etoxicarboniloxibenzoato (isómeros), tolil etoxicarboniloxibenzoato (isómeros), fenil hidroxi -metoxicarboniloxibenzoato (isómeros), hidroxi-metoxicarboniloxi-(fenoxi -carbonil)-difenil (isómeros), 2-[4-(metoxicarboniloxi)fenil]-2-(3' -fenoxicarbonil-4'-hidroxifenil)propano y 2-(4-hidroxifenil)-2-[3' -fenoxicarbonil-4'-(metoxicarboniloxi)fenil]propano; alcoxicarbonil -(ariloxicarboniloxi)-arenos, tal como el metil fenoxicarboniloxibenzoato (isómeros), etil fenoxicarboniloxibenzoato (isómeros), metil toliloxicarboniloxibenzoato (isómeros), etil toliloxicarboniloxibenzoato (isómeros), metil hidroxi-fenoxicarboniloxi-benzoato (isómeros), hidroxi -fenoxicarboniloxi-(metoxicarbonil)-difenil (isómeros), 2-[4-(fenoxi -carboniloxi)fenil]-2-(3'-metoxicarbonil-4'-hidroxifenil)propano y 2-(4 -hidroxifenil)-2-[3'-metoxi-carbonil-4'-(fenoxicarboniloxi)fenil]propano; y alcoxicarbonil-(alcoxicarboniloxi)-arenos, tal como el metil metoxicarboniloxibenzoato (isómeros), etil metoxicarboniloxibenzoato (isómeros), metil etoxi-carboniloxibenzoato (isómeros), etil etoxicarboniloxibenzoato (isómeros), metil hidroxi-metoxicarboniloxi-benzoato (isómeros), hidroxi-metoxicarboniloxi-(metoxi-carbonil)-difenil (isómeros), 2-
\hskip2mm[4-(metoxicarboniloxi)fenil]-2-(3'-metoxicarbonil-4'- hidroxifenil)propano y 2-(4-hidroxifenil)-2-[3'-metoxicarbonil-4'- (metoxicarboniloxi)fenil]propano.
De estos compuestos carboxiaromáticos y
compuestos que presentan residuos de tales compuestos
carboxiaromáticos, debe prestarse atención a aquéllos los cuales es
probable que estén presentes en el sistema para la
transesterificación para la producción de un carbonato aromático.
Como tal compuesto carboxiaromático y un compuesto que presenta un
residuo de tal compuesto carboxiaromático, puede mencionarse al
menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en:
- (d)
- al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en un producto producido por la reorganización de Fries de un carbonato aromático obtenido mediante la transesterificación y un derivado del producto y
- (e)
- al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en un producto producido por la reorganización de Fries de un producto de reacción obtenido mediante la transesterificación de un compuesto polihidroxi aromático y un derivado del producto.
Como se ha mencionado anteriormente, durante el
proceso de la producción de carbonatos aromáticos de la presente
invención, son especialmente importantes las reacciones de
producción de metil fenil carbonato y difenil carbonato a partir de
dimetilcarbonato y fenol. Por tanto, tomando como ejemplos estas
reacciones, se enumeran a continuación ejemplos de compuestos
carboxiaromáticos y compuestos que presentan residuos de tales
compuestos carboxiaromáticos, los cuales están incluidos en los
apartados (d) y (e) anteriores.
Entre los ejemplos de (d) se incluyen el ácido
salicíclico, ácido p-hidroxibenzoico, fenil
salicilato, fenil p-hidroxibenzoato, metil
salicilato, metil p-hidroxibenzoato, fenil
metoxibenzoato (isómeros), fenil fenoxibenzoato (isómeros), fenil
fenoxicarboniloxibenzoato (isómeros), metil
fenoxicarboniloxibenzoato (isómeros), metil
metoxicarboniloxibenzoato (isómeros).
Entre los ejemplos de (e) se incluyen el ácido
dihidroxibenzoico (isómeros), fenil dihidroxibenzoato (isómeros),
fenoxicarbonildifenol (isómeros), 2-(4-
hidroxifenil)-2-(3'-fenoxicarbonil-4'-hidroxifenil)propano.
Entre los ejemplos de xantonas que pertenecen a
las sustancias de elevado punto de ebullición en la presente
invención, se incluyen xantona y aquéllas en las cuales el anillo
aromático de la xantona se encuentra sustituido por al menos un
sustituyente seleccionado del grupo que consiste en un grupo
alquilo, tal como metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo,
isobutilo y similares; un grupo hidroxilo; un grupo alcoxilo, tal
como metoxilo, etoxilo, propoxilo, ixopropoxilo, butoxilo y
similares; un grupo ariloxilo, tal como fenoxilo, toliloxilo y
similares; un grupo alcoxicarboniloxilo, tal como
metoxicarboniloxilo, etoxicarboniloxilo, propoxicarboniloxilo,
butoxicarboniloxilo y similares; un grupo ariloxicarboniloxilo, tal
como fenoxicarboniloxilo, toliloxicarboniloxilo y similares; un
grupo carboxilo; un grupo alcoxicarbonilo, tal como metoxicarbonilo,
etoxicarbonilo y similares; un grupo ariloxicarbonilo, tal como
fenoxicarbonilo, toliloxicarbonilo y similares; un grupo
arilcarboniloxilo, tal como benzoyloxilo, tolilcarboniloxilo y
similares.
La sustancia funcional (C) utilizada en la
presente invención es una sustancia capaz de reaccionar con al menos
un componente seleccionado del grupo que consiste en una sustancia
de elevado punto de ebullición (A) y un catalizador (B) que contiene
un metal. No existe ninguna limitación particular con respecto a la
sustancia funcional (C), siempre y cuando la sustancia sea capaz de
formar al menos un producto de reacción seleccionado del grupo que
consiste en un producto de reacción (A)/(C) {el cual es un producto
de reacción de la sustancia funcional (C) con la sustancia de
elevado punto de ebullición (A)} y un producto de reacción (B)/(C)
{el cual es un producto de reacción de la sustancia funcional (C)
con el catalizador (B) que contiene un metal}. Entre los ejemplos de
tal sustancia funcional (C) se incluyen los agentes oxidantes,
agentes reductores, precipitantes, absorbentes y disolventes
reactivos. De éstos, son preferentes los agentes oxidantes,
precipitantes y los disolventes reactivos. Además, estas sustancias
funcionales pueden utilizarse individualmente, o pueden utilizarse
al menos dos sustancias funcionales diferentes de manera simultánea,
o añadirse escalonadamente al líquido extraído que contiene
catalizador. Además, la reacción de la sustancia funcional (C) con
la sustancia de elevado punto de ebullición (A) y el catalizador (B)
que contiene un metal puede llevarse a cabo en lotes (``batchwise'')
o de manera continua.
En la presente invención, cuando la sustancia
funcional (C) es capaz de reaccionar con la sustancia de elevado
punto de ebullición (A), el producto de reacción (A)/(C) es un
producto formado por la reacción entre la sustancia de elevado punto
de ebullición (A) y la sustancia funcional (C). Sin embargo, cuando
la sustancia funcional (C) no es capaz de reaccionar con la
sustancia de elevado punto de ebullición (A), la sustancia de
elevado punto de ebullición (A) no reaccionada se considera un
producto de reacción (A)/(C). Por otra parte, cuando la sustancia
funcional (A) es capaz de reaccionar con el catalizador (B) que
contiene un metal, el producto de reacción (B)/(C) es un producto
formado por la reacción entre el catalizador (B) que contiene un
metal y la sustancia funcional (C). Sin embargo, cuando la sustancia
funcional (C) no es capaz de reaccionar con el catalizador (B) que
contiene un metal, el catalizador (B) no reaccionado que contiene un
metal se considera un producto de reacción (B)/(C).
En la presente invención, el producto de reacción
(A)/(C) se retira del sistema de producción de carbonatos aromáticos
deseados, mientras que el producto de reacción (B)/(C) se recicla en
el sistema de reacción que comprende el material de inicio y el
reactivo. La retirada del producto de reacción (A)/(C) puede
llevarse a cabo, por ejemplo, separando el producto de reacción
(A)/(C) del producto de reacción (B)/(C) durante y/o después de la
reacción de la sustancia de elevado punto de ebullición (A) con la
sustancia funcional (C).
Con respecto al método para la separación del
producto de reacción (A)/(C) del producto de reacción (B)/(C), puede
utilizarse cualquier método siempre y cuando pueda separarse el
líquido que contiene catalizador en un componente compuesto
principalmente de producto de reacción (A)/(C), y un componente el
cual se componga principalmente del producto de reacción (B)/(C).
Entre los ejemplos de tales métodos de separación se incluyen un
método de separación fase gaseosa-fase condensada,
tal como un método de separación fase gaseosa-fase
líquida, un método de separación fase gaseosa-fase
sólida, o un método de separación fase gaseosa-fase
mixta sólida/líquida; un método de separación fase
sólida-fase líquida, tal como la sedimentación,
centrifugación o filtración; un método de destilación; un método de
extracción; y un método de adsorción. De éstos, son preferentes los
métodos de sedimentación, destilación y adsorción. Pueden utilizarse
estos métodos de separación individualmente, o pueden utilizarse al
menos dos de dichos métodos de separación de manera simultánea o
escalonada.
Con respecto a la combinación de la sustancia
funcional (C) y el método de separación, no existe ninguna
limitación particular. Sin embargo, entre los ejemplos de los modos
preferentes utilizables para la puesta en práctica del método de la
presente invención, en los cuáles se utilizan combinaciones
específicas de la sustancia funcional (C) y el método de separación,
se incluyen:
(I) modo en el cual la sustancia funcional (C) es
un agente oxidante, de manera que se lleva a cabo una reacción de
oxidación con respecto al líquido que contiene catalizador, en el
cual el producto de reacción (A)/(C) es un producto de oxidación de
bajo punto de ebullición y el producto de reacción (B)/(C) es un
óxido metálico; y el método de separación es el método de separación
fase gaseosa-fase condensada,
(II) modo en el cual la sustancia funcional (C)
es un precipitante, de manera que se lleva a cabo una reacción de
precipitación con respecto al líquido que contiene catalizador, en
el cual el producto de reacción (B)/(C) es una sustancia que
contiene un metal el cual precipita; y el método de separación es el
método de separación sólido-líquido,
(III) modo en el cual la sustancia funcional (C)
es un disolvente reactivo, de manera que se lleva acabo una reacción
de solvolisis con respecto al líquido que contiene catalizador, en
el cual el producto de reacción (A)/(C) es un producto de solvolisis
de bajo punto de ebullición; y el método de separación es la
destilación.
Cuando se utiliza el modo preferente del punto
(I) anterior, se utiliza un agente oxidante el cual puede no
solamente oxidar la sustancia de elevado punto de ebullición (A)
para formar un producto oxidativo de bajo punto de ebullición como
el producto de reacción (A)/(C), sino que también puede oxidar el
catalizador (B) que contiene un metal para formar un óxido metálico
como producto de reacción (B)/(C). Entre los ejemplos de agentes
oxidantes se incluyen el aire; oxígeno molecular; ozono; peróxido de
hidrógeno; óxido de plata; peróxidos orgánicos, tal como el ácido
peracético, ácido perbenzoico, peróxido de benzoilo,
tert-butil hidroperóxido e hidroperóxido de cumilo;
oxoácidos, tal como el ácido nitroso, ácido nítrico, ácido clórico,
ácido hipocloroso; y sales de los mismos. De éstos, son preferentes
el aire, oxígeno molecular, ozono, peróxido de hidrógeno, ácido
nitroso y ácido nítrico, y los de mayor preferencia son el aire y el
oxígeno molecular.
El tipo de reacción que se lleva a cabo en el
líquido que contiene catalizador utilizando el agente oxidante,
varía dependiendo del tipo de agente oxidante y de las condiciones
de reacción. Sin embargo, la reacción se lleva a cabo en una fase
seleccionada del grupo que consiste en una fase líquida, una fase
mixta gas-líquido y un fase mixta
gas-líquido/sólido. La temperatura de reacción varía
dependiendo del tipo de agente oxidante; sin embargo, la temperatura
de reacción está generalmente entre -30 y 2.000 ºC, preferentemente
entre 0 y 1.200 ºC, más preferentemente entre 0 y 900 ºC. El tiempo
de reacción varía dependiendo del tipo de agente oxidante y la
temperatura de reacción; sin embargo, el tiempo de reacción está
generalmente entre 0,001 y 100 horas, preferentemente entre 0,1 y 20
horas. La presión de rección está generalmente entre 10 y 10^{7}
Pa, preferentemente entre 10^{2} y 3 x 10^{6} Pa. La reacción
puede llevarse a cabo en lotes (``batchwise'') o de una manera
continua.
En el modo preferente del punto (I) anterior, se
utiliza el método de separación fase gaseosa-fase
condensada para separar el producto de reacción (A)/(C) del producto
de reacción (B)/(C). La fase condensada significa una fase líquida,
una fase sólida o una fase mixta sólida/líquida. En el caso en que
la mezcla de reacción de oxidación obtenida al completarse la
reacción de oxidación forma una fase líquida, una fase mixta
gas/líquido o una fase mixta gas/sólido/líquido, se separa la mezcla
de reacción en una fase gaseosa compuesta principalmente de un
producto oxidativo de bajo punto de ebullición y una fase condensada
que contiene un óxido metálico. Puede obtenerse, entonces, una fase
condensada rica en óxido metálico (compuesta principalmente del
óxido metálico), retirando de la fase condensada separada, por
destilación o por evaporación, el producto de oxidación de bajo
punto de ebullición. Alternativamente, cuando el óxido metálico
{formado por la oxidación del catalizador (B) que contiene un metal,
la cual se lleva a cabo con respecto al líquido que contiene
catalizador} forma una fase sólida durante la reacción de oxidación,
es posible obtener una mezcla de reacción en forma de una mezcla
líquido-sólido. Además, durante la reacción de
oxidación, el producto oxidativo de bajo punto de ebullición formado
por oxidación de la sustancia de elevado punto de ebullición (A)
puede someterse a evaporación junto con los componentes volátiles
del sistema de reacción líquido, para obtener de esta manera una
mezcla sólida de reacción. Este método es preferente, porque se hace
posible la separación del sistema de reacción oxidativa en una fase
sólida compuesta principalmente del óxido metálico, y la fase
gaseosa que contiene el producto oxidativo de bajo punto de
ebullición a la vez que se lleva a cabo la reacción de
oxidación.
El ``producto oxidativo de bajo punto de
ebullición'' significa compuestos que tienen un punto de ebullición
menor que el de la sustancia de elevado punto de ebullición (A), los
cuáles se forman por oxidación de la sustancia de elevado punto de
ebullición (A) utilizando el agente oxidante. El tipo de producto
oxidativo de bajo punto de ebullición varía dependiendo del tipo de
agente oxidante y del tipo de sustancia de elevado punto de
ebullición (A). Entre los ejemplos de productos oxidativos de bajo
punto de ebullición se incluyen el dióxido de carbono, agua,
monóxido de carbono, compuestos orgánicos que contienen oxígeno,
compuestos orgánicos insaturados, compuestos formados por la
descomposición de la sustancia de elevado punto de ebullición.
``Óxido metálico'' significa un óxido del metal
del catalizador (B) que contiene un metal. Un solo tipo de
catalizador (B) que contiene un metal puede formar diferentes óxidos
metálicos dependiendo de las condiciones de la reacción oxidativa y
del tipo de metal contenido en el catalizador (B). Entre los
ejemplos específicos de óxidos metálicos se incluyen PbO, PbO_{2},
Pb_{3}O_{4}, CuO, Cu_{2}O, Li_{2}O, ZnO, CdO, FeO,
Fe_{3}O_{4}, Fe_{2}O_{3}, CoO, Co_{3}O_{4},
Co_{2}O_{3}, CoO_{2}, NiO, ZrO_{2}, Al_{2}O_{3}, TiO,
Ti_{2}O_{3}, TiO_{2}, SnO y SnO_{2}. Cuando el catalizador
(B) que contiene un metal contiene una pluralidad de diferentes
metales, se obtiene una mezcla de óxidos metálicos correspondientes
a los metales contenidos en el catalizador (B) y/o un compuesto
óxido metálico.
Cuando se utiliza el modo preferente del punto
(II) anterior, no existe limitación particular con respecto a la
sustancia que contiene un metal formada como producto de reacción
(B)/(C), siempre y cuando la sustancia que contiene un metal se
halle presente en estado sólido en la mezcla de reacción de
precipitación, y contenga el metal. Entre los ejemplos de sustancias
que contienen un metal se incluyen los hidróxidos metálicos;
calcogenuros metálicos, tal como un óxido metálico y un sulfuro
metálico; sales de ácidos inorgánicos, tal como un carbonato
metálico y un sulfato metálico; sales metálicas de ácidos orgánicos;
complejos metálicos; y sales dobles metálicas. De éstos, desde el
punto de vista de la baja solubilidad en la mezcla de reacción, son
preferentes un carbonato metálico, un hidróxido metálico, un óxido
metálico, un sulfuro metálico y un sulfato metálico. Cada una de las
sustancias que contienen un metal, puede contener otra sustancia
(tal como el reactivo, el material de inicio y la sustancia de
elevado punto de ebullición) coordinada con la misma.
Con respecto al precipitante, no hay limitación
particular, bajo la condición de que el precipitante pueda
reaccionar con el catalizador (B) que contiene un metal para formar
la sustancia que contiene un metal anteriormente mencionada. Por
ejemplo, para la precipitación de hidróxidos metálicos, pueden
utilizarse hidróxidos inorgánicos (tal como un hidróxido de un metal
alcalino o de un metal alcalino-térreo) y agua; para
la precipitación de óxidos metálicos, pueden utilizarse óxidos
inorgánicos (tal como un óxido de un metal alcalino o un metal
alcalino-térreo) y agentes oxidantes (tal como
peróxido de hidrógeno); para la precipitación de sulfuros metálicos,
pueden utilizarse sulfuros inorgánicos (tal como un sulfuro de un
metal alcalino o de un metal alcalino-térreo) y
sulfuro de hidrógeno; para la precipitación de carbonatos metálicos,
pueden utilizarse carbonatos inorgánicos (tal como un carbonato de
un metal alcalino o de un metal alcalino-térreo),
ácido carbónico y dióxido de carbono con agua; para la precipitación
de sulfatos metálicos, pueden utilizarse sulfatos inorgánicos (tal
como un sulfato de un metal alcalino o de un metal
alcalino-térreo), ácido sulfúrico y trióxido de
azufre con agua.
El tipo de reacción entre el catalizador (B) que
contiene un metal y el precipitante varía dependiendo del tipo de
catalizador, del tipo de precipitante, de las condiciones de
reacción y similares. Sin embargo, la reacción se lleva a cabo
generalmente en una fase seleccionada del grupo que consiste en una
fase líquida, una fase mixta líquido-gas, una fase
mixta gas-líquido-sólido y una fase
mixta sólido-líquido. La temperatura de reacción
varía dependiendo del tipo de precipitante; sin embargo, la
temperatura de reacción está generalmente en el rango entre -70 y
600ºC, preferentemente entre -30 y 400ºC, más preferentemente entre
-10 y 250ºC. El tiempo de reacción varía dependiendo del tipo de
precipitante y de la temperatura de reacción; sin embargo, el tiempo
de reacción está generalmente en el rango entre 0,001 y 100 horas,
preferentemente entre 0,1 y 20 horas. La presión de reacción está
generalmente en el rango entre 10 y 10^{7} Pa. La reacción
anteriormente mencionada puede llevarse a cabo en lotes
(``batchwise'') o de manera continua.
En la presente invención, es preferente añadir la
sustancia la cual actúa como núcleo de cristalización al sistema de
reacción de precipitación. En el momento de separar la sustancia que
contiene un metal de la mezcla de reacción de precipitación, la
sustancia que contiene un metal necesita estar en estado sólido. Sin
embargo, la sustancia que contiene un metal no necesita estar en
estado sólido durante la reacción de precipitación, bajo la
condición de que la sustancia que contiene un metal se convierta en
sólida mediante una operación de enfriamiento, etc. tras completar
la reacción.
En el modo preferente del punto (II) anterior, el
método de separación fase sólida-fase líquida se
utiliza para separar el producto de reacción (A)/(C) del producto de
reacción (B)/(C). Específicamente, se separa la mezcla de reacción
de precipitación en una fase sólida compuesta principalmente de una
sustancia que contiene un metal y una fase líquida compuesta
principalmente de sustancias originadas por la sustancia de elevado
punto de ebullición. El método de separación fase
sólida-fase líquida se lleva a cabo generalmente por
sedimentación, centrifugación, filtración o similares.
Además, en el modo preferente del punto (II)
anterior, la sustancia de elevado punto de ebullición (A) contenida
en el líquido que contiene el catalizador no experimenta la reacción
de precipitación con la sustancia funcional (C) [por tanto, en este
modo preferente, el componente no reaccionado (A), el cual no
precipita al añadir la sustancia funcional (C), se considera como el
producto de reacción (A)/(C)]; sin embargo, la sustancia de elevado
punto de ebullición (A) puede experimentar una reacción diferente de
la reacción de precipitación durante la reacción de precipitación
del catalizador (B) que contiene un metal.
Cuando se utiliza el modo preferente del punto
(III) anterior, no existe limitación particular con respecto al
disolvente reactivo, bajo la condición de que el disolvente reactivo
pueda reaccionar con la sustancia de elevado punto de ebullición (A)
para formar compuestos que tengan un punto de ebullición menor que
el punto de ebullición de la sustancia de elevado punto de
ebullición (A). Entre los ejemplos de disolventes reactivos se
incluyen el agua; alcoholes inferiores, tal como metanol, etanol,
propanol (isómero) y butanol (isómero); ácidos carboxílicos
inferiores, tal como ácido fórmico, ácido acético y ácido
propiónico; y carbonatos, tal como dimetilcarbonato y dietil
carbonato. De éstos, son preferentes el agua, metanol, etanol, ácido
acético, metil acetato, etil acetato, dimetilcarbonato, dietil
carbonato y similares, y el agua es más preferente.
En la presente invención, ``solvolisis''
significa la reacción de descomposición de la sustancia de elevado
punto de ebullición (A) con el disolvente reactivo. El producto de
reacción obtenido por la solvolisis puede someterse a una reacción
posterior diferente de la solvolisis, tal como la descarboxilación y
similares.
Con respecto al producto de bajo punto de
ebullición obtenido por la solvolisis, no existe limitación
particular, bajo la condición de que el producto de bajo punto de
ebullición tenga un punto de ebullición menor que el punto de
ebullición de la sustancia de elevado punto de ebullición (A). El
tipo y estructura del producto de bajo punto de ebullición varía
dependiendo del tipo de disolvente reactivo y del tipo de sustancia
de elevado punto de ebullición (A). Con respecto a la relación entre
el disolvente reactivo, la sustancia de elevado punto de ebullición
(A) y el producto de bajo punto de ebullición, se da una explicación
específica posteriormente, tomando como ejemplo el caso en que la
sustancia de elevado punto de ebullición (A) es el fenil salicilato,
el cual es uno de los compuestos carboxiaromáticos.
(i) Cuando el disolvente reactivo es agua, se
forman, por hidrólisis, fenol y ácido salicílico, y el ácido
salicílico formado experimenta descarboxilación para formar fenol y
dióxido de carbono.
(ii) Cuando el disolvente reactivo es un alcohol,
se forman, por alcoholisis, un alquil salicilato y fenol.
(iii) Cuando el disolvente reactivo es un ácido
carboxílico, se forman, por transesterificación, un ácido salicílico
y un fenil carboxilato, y el ácido salicílico formado experimenta
descarboxilación formando fenol y dióxido de carbono.
Como se ha mencionado anteriormente, se da la
explicación anterior tomando como ejemplo el fenil salicilato, el
cual tiene una estructura relativamente simple como compuesto
carboxiaromático. Sin embargo, también en el caso de un compuesto
carboxiaromático con una estructura más compleja, ocurren los mismos
tipos de reacciones mencionadas en los puntos (i) a (iii)
anteriores. Por tanto, como productos de reacción correspondientes a
aquéllos mencionados en los puntos (i) a (iii) anteriores, puede
obtenerse, por ejemplo, un compuesto hidroxi aromático, tal como un
compuesto monohidroxi aromático; un éster de ácido carboxílico
inferior de un compuesto monohidroxi aromático; un éster de un
compuesto carboxiaromático con un alcohol inferior; y dióxido de
carbono. De los productos de reacción anteriormente mencionados
obtenidos por la solvolisis, es especialmente preferente el
compuesto monohidroxi aromático, debido a que este producto es un
reactivo utilizado en la presente invención, de manera que este
producto puede reciclarse.
El líquido que contiene el catalizador contiene
el catalizador (B) que contiene un metal, y el catalizador (B)
también sirve generalmente como un catalizador para la solvolisis.
Por tanto, no es necesario utilizar específicamente un catalizador
para la solvolisis, pero puede utilizarse dicho catalizador para la
solvolisis con el fin de mejorar la tasa de reacción, etc.
El tipo de reacción entre la sustancia de elevado
punto de ebullición (A) y el disolvente reactivo varía dependiendo
de las condiciones de reacción; sin embargo, la reacción se lleva a
cabo generalmente en una fase seleccionada del grupo que consiste en
una fase líquida y una fase mixta sólido-líquido. La
temperatura de reacción varía dependiendo del tipo de disolvente
reactivo; sin embargo, la temperatura de reacción está generalmente
en el rango entre -30 y 400ºC, preferentemente entre -10 y 300ºC,
más preferentemente entre 0 y 250ºC. El tiempo de reacción varía
dependiendo del tipo de disolvente reactivo y la temperatura de
reacción; sin embargo, el tiempo de reacción está generalmente en el
rango de entre 0,001 y 100 horas, preferentemente entre 0,1 y 20
horas. La presión de reacción está generalmente en el rango de entre
10 y 10^{7} Pa. La reacción puede llevarse a cabo en lotes
(``batchwise'') o de una manera continua.
El catalizador (B) que contiene un metal puede
experimentar o no solvolisis [por tanto, en este modo preferente,
cuando el catalizador (B) que contiene un metal no experimenta la
solvolisis, el componente no reaccionado (B), el cual no experimenta
solvolisis con la sustancia funcional (C), se considera como el
producto de reacción (B)/(C)]. En el caso en que se utilice agua o
un alcohol como disolvente reactivo con el fin de solvolizar un
compuesto carboxiaromático, contenido en el líquido que contiene
catalizador como la sustancia de elevado punto de ebullición (A), se
produce simultáneamente a la solvolisis una reacción de
descarboxilación, de manera que se forma dióxido de carbono como uno
de los productos de reacción que se originan en la sustancia de
elevado punto de ebullición (A). Por tanto, es posible que el
dióxido de carbono formado sirva como un precipitante y reaccione
con el catalizador (B) que contiene un metal para formar de esta
manera una sustancia que contiene un metal (tal como un carbonato
metálico) en forma de una solución del mismo y/o en forma de
sólido.
En el modo preferente del punto (III) anterior,
la separación del producto de reacción (A)/(C) del producto de
reacción (B)/(C) se lleva a cabo por un método de destilación, por
el que un producto de bajo punto de ebullición, formado como
producto de reacción (A)/(C) por la solvosis, es eliminado de la
mezcla de reacción de solvolisis como un destilado. El producto de
reacción (B)/(C) se encuentra en el líquido que queda en la columna
de destilación utilizada. La temperatura de destilación está
generalmente en el rango de entre 10 y 300ºC, preferentemente entre
50 y 250ºC, en términos de temperatura del líquido en la columna de
destilación. La presión de destilación está generalmente en el rango
de entre 0,1 y 1,0 x 10^{6} Pa, preferentemente entre 1,0 y 1,0 x
10^{5} Pa. La destilación puede llevarse a cabo en lotes
(``batchwise'') o de una manera continua.
El reciclado del producto de reacción (B)/(C) en
el sistema de reacción puede llevarse a cabo por un método por el
cual el producto de reacción (B)/(C), el cual ha sido separado del
producto de reacción (A)/(C) y el cual está en forma líquida, sólida
o como mezcla líquido-sólido, como tal, es
reciclado en el sistema de reacción. Alternativamente, cuando el
producto de reacción (B)/(C) se obtiene en una forma tal que
contiene otros productos diferentes del producto de reacción, el
reciclado del producto de reacción (B)/(C) puede llevarse a cabo por
un método en el que una parte o todos los otros dichos componentes
son separados de los otros componentes que contienen producto de
reacción (B)/(C), y lo resultante se recicla en el sistema de
reacción. Además, el reciclado del producto de reacción (B)/(C)
puede llevarse acabo por un método en el que el producto de reacción
(B)/(C) separado se mezcla y/o hace reaccionar con el material de
inicio o el reactivo, y el resultado (es decir, una mezcla de
reacción líquida, una mezcla (``slurry''), etc.) es reciclada en el
sistema de reacción. Este método es ventajoso cuando el producto de
reacción (B)/(C) está en forma sólida o de mezcla
sólido-líquido. El reciclado del producto de
reacción (B)/(C) en el sistema de reacción puede llevarse a cabo en
lotes (``batchwise'') o de manera continua.
Como se ha mencionado anteriormente, el método de
la presente invención comprende:
extraer al menos un tipo de líquido que contiene
catalizador, el cual se selecciona del grupo que consiste en:
una parte de la mezcla de reacción de elevado
punto de ebullición obtenida por la reacción de transesterificación
antes de la separación de la mezcla de reacción de elevado punto de
ebullición en la fracción producto y la fracción líquida de
catalizador, y
una parte de la fracción líquida separada que
contiene catalizador
cada parte contiene al menos una sustancia de
elevado punto de ebullición (A) con un punto de ebullición mayor que
el punto de ebullición del carbonato aromático producido y que
contiene el catalizador (B) que contiene un metal; y
añadir al líquido extraído que contiene
catalizador una sustancia funcional (C) capaz de reaccionar con al
menos un componente seleccionado del grupo que consiste en el
componente (A) y el componente (B).
Con respecto a la cantidad de la parte de la
mezcla de reacción de elevado punto de ebullición, la cual es
extraída como líquido que contiene catalizador, la cantidad está
entre 0,01 y 10% en peso, preferentemente entre 0,1 y 5% en peso,
más preferentemente entre 0,3 y 1% en peso, basado en el peso de la
mezcla de reacción de elevado punto de ebullición. Por otra parte,
con respecto a la cantidad de la parte de la fracción líquida
separada que contiene catalizador, la cual se extrae como líquido
que contiene catalizador, la cantidad está entre 0,01 y 40% en peso,
preferentemente entre 0,1 y 20% en peso, más preferentemente entre 1
y 10% en peso, basado en el peso de la fracción líquida separada que
contiene catalizador.
Con respecto a la concentración de la sustancia
de elevado punto de ebullición (A) en el líquido extraído que
contiene catalizador, la concentración varía dependiendo del tipo de
sustancia de elevado punto de ebullición (A). Sin embargo, no es
preferente una concentración demasiado baja de la sustancia de
elevado punto de ebullición (A), ya que la cantidad de líquido
extraído que contiene catalizador se hace demasiado grande. Por otra
parte, tampoco es preferente una concentración demasiado alta de la
sustancia de elevado punto de ebullición (A), ya que el punto de
ebullición y viscosidad del líquido extraído que contiene
catalizador se hacen demasiado elevadas, de manera que la
manipulación del líquido extraído que contiene catalizador se hace
dificultosa. Por tanto, la concentración de sustancia de elevado
punto de ebullición (A) en el líquido extraído que contiene
catalizador está generalmente entre 0,01 y 99% en peso,
preferentemente entre 0,1 y 95% en peso, más preferentemente entre 1
y 90% en peso.
Además, cuando la sustancia de elevado punto de
ebullición (A) es un compuesto polihidroxi aromático, con el fin de
prevenir el depósito o adherencia del catalizador a las paredes
internas del tanque de reacción, tuberías y similares, es preferente
que el líquido extraído que contiene catalizador contenga el
compuesto polihidroxi aromático y el catalizador que contiene un
metal en cantidades tales que la proporción en peso del compuesto
polihidroxi aromático con respecto a metal del catalizador sea de
2,0 ó menos.
Con respecto a la separación del carbonato
aromático deseado de la fracción de producto (separada de la mezcla
de reacción de elevado punto de ebullición obtenida por la reacción
de transesterificación) que comprende el carbonato aromático, el
material de inicio no reaccionado y el reactivo no reaccionado, la
separación puede llevarse a cabo fácilmente mediante un método de
separación convencional, tal como un método de destilación.
En la presente invención, puede calcularse la
pureza del carbonato aromático, el cual ha sido separado de la
fracción de producto, mediante la fórmula siguiente:
Pureza del carbonato aromático (% en peso)
= \frac{Carbonato\; aromático\; (%\; en\;
peso)}{100\; -\; material\; de\; inicio\; sin\; reaccionar\; (%\;
en\; peso) - material\; reactivo\; sin\; reaccionar\; (%\; en\;
peso)} x 100
La pureza del carbonato aromático obtenido por el
proceso de la presente invención es generalmente de 99% ó, más
preferentemente, de 99,5% ó más, con la mayor preferencia 99,8% ó
más.
En otro aspecto preferente de la presente
invención, se da a conocer un modo del proceso anteriormente
mencionado de la presente invención, en el cual las etapas (1), (2)
y (3) anteriormente mencionadas se llevan a cabo de manera continua.
Es decir, en este modo del proceso, se llevan a cabo continuamente
las siguientes etapas:
(1) transesterificación, en presencia de un
catalizador que contiene un metal, un material de inicio
seleccionado del grupo que consiste en un dialquil carbonato, un
alquil aril carbonato y una mezcla de los mismos con un reactivo
seleccionado del grupo que consiste en un compuesto monohidroxi
aromático, un alquil aril carbonato y una mezcla de los mismos, para
obtener de esta manera una mezcla de reacción de elevado punto de
ebullición que comprende el catalizador que contiene un metal y al
menos un carbonato aromático, retirando simultáneamente una mezcla
de reacción de bajo punto de ebullición que contiene un producto
secundario de bajo punto de ebullición que comprende un alcohol
alifático, un dialquil carbonato o una mezcla de los mismos,
(2) separación de la mezcla de reacción de
elevado punto de ebullición en una fracción de producto que
comprende el carbonato aromático producido y una fracción líquida
del catalizador que comprende el catalizador que contiene un metal,
y
(3) reciclado de la fracción líquida que contiene
catalizador en el sistema de reacción, retirando simultáneamente la
fracción de producto, lo que permite, de esta manera, la producción
continua del carbonato aromático.
En este modo preferente para la producción
continua del carbonato aromático, es especialmente preferente que la
etapa (1) del proceso de la presente invención se lleve a cabo de la
manera siguiente: se alimenta una columna de destilación continua
multi-etapa, de manera continua, con el material de
inicio y el reactivo para producir la reacción de
transesterificación entre ellos en al menos una fase seleccionada
del grupo que consiste en una fase líquida y una fase
gas-líquido, en presencia de un catalizador que
contiene un metal, en la que se retira en forma líquida de una parte
inferior de la columna de destilación una mezcla de reacción de
elevado punto de ebullición que contiene el carbonato aromático
producido, retirando simultáneamente y de manera continua una mezcla
de reacción de bajo punto de ebullición que contiene el producto
secundario de bajo punto de ebullición en forma gaseosa de una parte
superior de la columna de destilación por destilación.
En otro aspecto de la presente invención, se da a
conocer un proceso para la producción de un policarbonato aromático,
el cual comprende la polimerización del diaril carbonato de elevada
pureza, obtenido mediante el proceso de la presente invención, con
un compuesto dihidroxi aromático por transesterificación.
Con respecto al método para la producción del
policarbonato aromático por transesterificación, puede hacerse
referencia a, por ejemplo, la Patente U.S.A. Nº 5.589.564. Mediante
la utilización del diaril carbonato obtenido mediante el proceso de
la presente invención, se hace posible llevar a cabo la
polimerización a tasas elevadas. Además, el policarbonato aromático
obtenido por la reacción de transesterificación entre el compuesto
dihidroxi aromático y el diaril carbonato obtenido por el proceso de
la presente invención es un policarbonato aromático de elevada
calidad, el cual se halla libre de decoloración.
El compuesto dihidroxi aromático, el cual puede
utilizarse para la producción de policarbonato aromático por
transesterificación, puede representarse mediante la siguiente
fórmula:
HO-Ar'-OH
en la que Ar' representa un grupo aromático
divalente con entre 5 y 200 átomos de carbono.
Entre los ejemplos preferentes de grupos
aromáticos divalentes Ar' con entre 5 y 200 átomos de carbono se
incluyen un grupo fenileno no sustituido o sustituido, un grupo
naftileno no sustituido o sustituido, un grupo bifenileno no
sustituido o sustituido, y un grupo piridileno no sustituido o
sustituido. Entre los ejemplos adicionales de tales grupos
aromáticos divalentes se incluyen grupos divalentes, cada uno
representado por la siguiente fórmula:
-Ar^{1'}-Y'-Ar^{2'}-
en la que cada uno de Ar^{1'} y Ar^{2'}
representa, de manera independiente, un grupo aromático carbocíclico
o heterocíclico divalente con entre 5 y 70 átomos de carbono, e Y'
representa un grupo alcano divalente con entre 1 y 30 átomos de
carbono.
En los grupos aromáticos divalentes Ar^{1'} y
Ar^{2'}, al menos un átomo de hidrógeno puede ser sustituido de
manera que no afecta adversamente a la reacción, tal como un átomo
de haluro, un grupo alquilo con entre 1 y 10 átomos de carbono, un
grupo alcoxi con entre 1 y 10 átomos de carbono, un grupo fenilo, un
grupo fenoxi, un grupo vinilo, un grupo ciano, un grupo éster, un
grupo amida y un grupo nitro.
Entre los ejemplos ilustrativos de grupos
aromáticos heterocíclicos se incluyen un grupo aromático con al
menos un heteroátomo, tal como un átomo de nitrógeno, un átomo de
oxígeno o un átomo de azufre.
Entre los ejemplos de grupos aromáticos
divalentes Ar^{1'} y Ar^{2'} se incluyen un grupo fenileno no
sustituido o sustituido, un grupo bifenileno no sustituido o
sustituido y un grupo piridileno no sustituido o sustituido. Los
sustituyentes para Ar^{1'} y Ar^{2'} son como se han descrito
anteriormente.
Entre los ejemplos de grupos alcanos divalentes
Y' se incluyen los grupos orgánicos representados respectivamente
por las siguientes fórmulas:
en las que cada uno de R^{3'}, R^{4'},
R^{5'} y R^{6'} representa, de manera independiente, un átomo de
hidrógeno, un grupo alquilo con entre 1 y 10 átomos de carbono, un
grupo alcoxi con entre 1 y 10 átomos de carbono, un grupo
cicloalquilo con entre 5 y 10 átomos de carbono formadores de
anillo, un grupo aromático carbocíclico con entre 5 y 10 átomos de
carbono formadores de anillo y un grupo aralquilo carbocíclico con
entre 6 y 10 átomos de carbono formadores de anillo; k' representa
un número entero entre 3 y 11; cada X' representa un átomo de
carbono y tiene R^{7'} y R^{8'} unidos a los mismos; cada
R^{7'} representa, de manera independiente, un átomo de hidrógeno
o un grupo alquilo con entre 1 y 6 átomos de carbono, y cada
R^{8'} representa, de manera independiente, un átomo de hidrógeno
o un grupo alquilo con entre 1 y 6 átomos de carbono, en los que
R^{7'} y R^{8'} son iguales o
diferentes;
en la que al menos un átomo de hidrógeno de cada
uno de R^{3'}, R^{4'}, R^{5'}, R^{6'}, R^{7'} y R^{8'}
puede ser sustituido, de manera independiente, por un sustituyente,
el cual no afecta adversamente a la reacción, tal como un átomo de
haluro, un grupo alquilo con entre 1 y 10 átomos de carbono, un
grupo alcoxi con entre 1 y 10 átomos de carbono, un grupo fenilo,
un grupo fenoxi, un grupo vinilo, un grupo ciano, un grupo éster,
un grupo amida y un grupo nitro.
Entre los ejemplos específicos de grupos
aromáticos divalentes Ar' se incluyen,respectivamente, los grupos
representados por las siguientes fórmulas:
en las que cada uno de R^{9'} y R^{10'}
representa, de manera independiente, un átomo de hidrógeno, un
átomo de haluro, un grupo alquilo con entre 1 y 10 átomos de
carbono, un grupo alcoxi con entre 1 y 10 átomos de carbono, un
grupo cicloalquilo con entre 5 y 10 átomos de carbono formadores de
anillo, o un grupo alilo con entre 6 y 30 átomos de carbono; cada
uno de m' y n' representa, de manera independiente, un número
entero entre 1 y 4, con la condición de que cuando m' es un número
entero entre 2 y 4, los R^{9'} son iguales o diferentes, y cuando
n' es un número entero entre 2 y 4, los R^{10'} son iguales o
diferentes.
Además, entre los ejemplos de grupos aromáticos
divalentes Ar' también se incluyen aquéllos que están representados
por la siguiente fórmula:
-Ar^{1'}-Z-Ar^{2'}-
en la que Ar^{1'} y Ar^{2'} son como se ha
definido anteriormente; y Z' representa un enlace simple o un grupo
divalente, tal como -O-, -CO-, -S-, -SO_{2}, -SO-, -COO-, ó
-CON(R^{3'})-, en el que R^{3'} es como se ha definido
anteriormente.
Entre los ejemplos de tales grupos aromáticos
divalentes Ar' se incluyen los grupos, respectivamente,
representados por las siguientes fórmulas:
en las que R^{9'}, R^{10'}, m' y n' son como
se ha definido
anteriormente.
Los compuestos dihidroxi aromáticos mencionados
anteriormente pueden utilizarse individualmente o combinados. Entre
los ejemplos representativos de compuestos dihidroxi aromáticos se
incluyen el bisfenol A.
Con respecto al material de un aparato utilizado
para la producción del policarbonato aromático, no existe limitación
particular. Sin embargo, el acero inoxidable, vidrio o similares son
utilizados generalmente como un material para al menos las paredes
internas del aparato.
A continuación en este documento, se describirá
en mayor detalle la presente invención con referencia a los
siguientes Ejemplos y Ejemplos Comparativos, pero no deben
interpretarse como limitativos del ámbito de la presente
invención.
En los siguientes Ejemplos y Ejemplos
Comparativos, se llevaron a cabo diversas mediciones de acuerdo con
los métodos siguientes.
La concentración de metal de un catalizador que
contiene un metal se midió mediante un ICP (``inductively coupled
plasma emission spectral analyzer'' [``Espectroscopía de emisión por
plasma de acoplamiento inductivo'']) (JY38PII: fabricado y
comercializado por Seiko Electronics Co., Ltd., Japón).
La concentración de materia orgánica en un
líquido se midió por cromatografía de gases.
La concentración de una sustancia de elevado
punto de ebullición (A) coordinada con un catalizador que contiene
un metal en un líquido que contiene catalizador se midió mediante un
método en el cual se lleva a cabo un intercambio de ligandos con
ácido trifluoroacético, seguido de análisis por cromatografía de
gases.
La concentración total de sustancias de elevado
punto de ebullición (A), coordinadas y no coordinadas con un
catalizador que contiene un metal, en un líquido que contiene
catalizador, se determinó como se describe a continuación. Se
sometió el líquido que contiene catalizador a destilación en una
columna de destilación pequeña, calculando el peso total de una
fracción con un punto de ebullición más elevado que el de un
carbonato aromático deseado, más el peso de materia orgánica en el
residuo de destilación remanente en la columna de destilación.
Entonces, se calculó el porcentaje del peso total calculado de esta
manera, basado en el peso del líquido que contiene catalizador, y el
porcentaje del peso total obtenido se consideró equivalente a la
concentración total de sustancias de elevado punto de ebullición
(A), coordinadas y no coordinadas con un catalizador que contiene un
metal en el líquido que contiene catalizador.
La masa molecular media en número de un
policarbonato aromático producido se midió por cromatografía de
permeación en gel (CPG)(aparato: HLC-8020, fabricado
y comercializado por Tosoh Corp., Japón; columna:
TSK-GEL, fabricada y comercializada por Tosoh Corp.,
Japón; disolvente: tetrahidrofurano).
Todas las concentraciones se indican como
porcentajes en peso.
Se calentó una mezcla de 40 kg de fenol (a partir
de ahora, referida frecuentemente como ``PhOH'') y 8 kg de monóxido
de plomo, manteniéndola a 180ºC durante 10 horas, llevando a cabo de
esta manera una reacción. Tras este período de tiempo, se eliminó
por destilación el agua formada en la mezcla de reacción resultante,
junto con fenol no reaccionado, para obtener de esta manera
catalizador I.
Se llevó a cabo la producción de un carbonato
aromático utilizado el sistema como se muestra en la figura 1, la
cual comprende la columna de destilación continua
multi-etapa (1) con una altura de 6 m y un diámetro
de 6 pulgadas y equipada con 20 platos perforados.
Se alimentó de manera continua en forma líquida
una mezcla de dimetilcarbonato (a partir de ahora, referida
frecuentemente como ``DMC''), fenol (el cual contiene, como
impureza, 30 ppm en peso de 4,4'-dihidroxidifenil,
el cual es una sustancia de elevado punto de ebullición) y
catalizador I, desde el conducto (3) a través del precalentador (4)
y el conducto (5) hasta la continua de destilación
multi-etapa (1) en una posición 0,5 m por debajo de
la parte superior (2)de la misma a una tasa de 32 kg/hr, y
se permitió el flujo hacia abajo en el interior de la columna de
destilación multi-etapa (1), llevando a cabo de esta
manera una reacción. La proporción en peso del dimetilcarbonato con
respecto a fenol en la mezcla era de 62/38, y el catalizador I se
utilizó en una cantidad tal que la concentración de Pb de la mezcla
de reacción en el conducto (13) llegase a 0,038 % en peso de manera
que la concentración de Pb puede confirmarse por el uso de una
muestra recogida a través de una boquilla de toma de muestra (no se
muestra) incorporada al conducto (13). Se cargó el dimetilcarbonato
a través del conducto (7) en el evaporador (8), formando de esta
manera un gas, y el gas formado de dimetilcarbonato se condujo a
través del conducto (9) a fondo (6) de la columna de destilación
multi-etapa (1) a una tasa de 26 kg/hr. Las
condiciones de reacción de la reacción anterior eran tales que la
temperatura en el fondo de la columna de destilación continua
multi-etapa (1) era de 203ºC y la presión en el
extremo superior de la columna de destilación continua
multi-etapa (1) era de 7,4 x 10^{5} Pa. Se condujo
el gas destilado de la parte superior (2) de la columna a través del
conducto (10) al condensador (11), en el cual se condensó el gas. El
condensado resultante se retiró continuamente a una tasa de 25 kg/hr
a través del conducto (12). Se retiró continuamente una mezcla de
reacción [que contenía metil fenilcarbonato (como un producto de
reacción deseado)(a partir de ahora, referido frecuentemente como
``MPC''), el catalizador, y sustancias de elevado punto de
ebullición] de la parte inferior (6) de la columna a una tasa de 34
kg/hr y se condujo al interior del evaporador (14) a través del
conducto (13), del cual se retiró un gas evaporado que contiene el
metil fenil carbonato, y se condujo a través del conducto (21) hasta
el interior del condensador (22), en el cual se condensó el gas. El
condensado resultante se retiró del condensador (22) a través del
conducto (23), en el que la tasa de retirada durante el período de
tiempo de 400 horas a partir del inicio de la operación, la tasa de
retirada de condensado durante el período de tiempo de entre 400
horas y 600 horas tras el inicio de la operación, y la tasa de
retirada de condensado durante el período de tiempo de entre 600
horas y 5.000 horas tras el inicio de la operación, eran de 32,95
kg/hr, 32,99 kg/hr y 33 kg/hr, respectivamente. Por otra parte, se
formó en el evaporador (14) un líquido concentrado por evaporación
que contenía el catalizador y sustancias de elevado punto de
ebullición. Una parte del líquido concentrado se condujo al
generador de vapor de fondo (17) a través de los conductos (15) y
(16) y se recicló en el evaporador (14)a través del conducto
(18). El resto del líquido concentrado en el evaporador (14) se
recicló en la columna de destilación continua
multi-etapa (1) a una tasa de 1 kg/hr a través de
los conductos (15), (19) y (3). Tras el inicio del reciclado del
líquido concentrado en la columna de destilación continua
multi-etapa (1) a través de los conductos (15), (19)
y (3), se llevó un control apropiado de la tasa de alimentación a la
columna de destilación continua multi-etapa (1) de
la mezcla de dimetilcarbonato, fenol y catalizador I a través del
conducto (3), de acuerdo con la tasa de reciclado del líquido
concentrado.
Durante el período de tiempo de entre 400 horas y
5.000 horas tras el inicio de la operación, se retiró continuamente
una parte del líquido concentrado en el evaporador (14) a través del
conducto (20) a una tasa de 0,05 kg/hr y se condujo al evaporador de
capa delgada (33)formando de esta manera un gas evaporado.
En un momento determinado de 400 horas tras el inicio de la
operación, se recogió una muestra (del líquido concentrado retirado
del evaporador (14)) a través de una boquilla de toma de muestra (no
se muestra) incorporada en el conducto (15'), y se analizó para
determinar la composición del líquido concentrado por los métodos
anteriormente mencionados. El líquido concentrado tenía la
composición siguiente: Pb (el cual es el componente metal del
catalizador I): 1,3% en peso; concentración total de las sustancias
de elevado punto de ebullición: 1,7% en peso; y 4,
4'-dihidroxidifenil (la cual es una sustancia de
elevado punto de ebullición): 0,7% en peso. El gas evaporado formado
en el evaporador de capa delgada (33) se retiró continuamente desde
ahí a través del conducto (35) a una tasa de 0,04 kg/hr y se recicló
a través del conducto (49) en el sistema para la
transesterificación. Por otra parte, se retiraron continuamente del
fondo del evaporador de capa delgada (33), un líquido concentrado
por evaporación que contiene el catalizador y sustancias de elevado
punto de ebullición, a través del conducto (34) a una tasa de 0,01
kg/hr y se condujeron al tanque de almacenamiento (36). Se recogió
una muestra (del líquido concentrado por evaporación retirado del
evaporador de capa delgada (33)) a través de la boquilla de toma de
muestras (no se muestra) incorporada en el conducto (34) en un
momento determinado 400 horas tras el inicio de la operación, y se
analizó para determinar la composición del líquido concentrado por
evaporación por los métodos anteriormente mencionados. El líquido
concentrado por evaporación tenía la composición siguiente: Pb (el
cual es el componente metal del catalizador I): 6,5% en peso;
concentración total de sustancias de elevado punto de ebullición:
8,6 % en peso; y 4,4'-dihidroxidifenil (la cual es
una sustancia de elevado punto de ebullición): 3,6% en peso. En un
momento determinado de 550 horas tras el inicio de la operación, se
retiró 1 kg del líquido concentrado almacenado en el tanque de
almacenamiento (36) y se condujo al horno eléctrico (38) a través
del conducto (37). En el horno eléctrico (38), se calentó el líquido
concentrado manteniéndolo a 700ºC durante 8 horas, introduciendo
simultáneamente aire en el horno eléctrico (38) desde el conducto
(39), para oxidar de esta manera el líquido concentrado a presión
atmosférica. Se retiraron los productos de oxidación resultantes (es
decir, dióxido de carbono, agua y compuestos orgánicos de bajo punto
de ebullición) derivados de la materia orgánica contenida en el
líquido concentrado a través del conducto de residuos (40). Se
dejaron enfriar los productos de oxidación remanentes en el horno
eléctrico (38) y, entonces, se recogió una muestra de los productos
de oxidación que quedaban en el horno eléctrico (38) y se
analizaron. En el análisis, sólo se detectó monóxido de plomo,
derivado del catalizador I. Esto significa que, debido a la reacción
oxidativa del líquido concentrado, la materia orgánica en el líquido
concentrado había cambiado a productos de oxidación volátiles de
bajo punto de ebullición.
Se alimentó el tanque de reacción (42), al que se
le había incorporado la columna de destilación (43) y una recámara
(no se muestra) para la circulación del medio de calentamiento, con
0,07 kg del producto de oxidación que quedaba en el horno eléctrico
(38) (es decir, monóxido de plomo), y se introdujeron 1,2 kg de
fenol en el tanque de reacción (42) desde el conducto (45), para
obtener de esta manera una mezcla. La mezcla obtenida se calentó
hasta 160ºC y se mantuvo a la misma (medidos en el medio de
calentamiento) durante 6 horas a presión atmosférica, llevando a
cabo de esta manera una reacción. Entonces, se elevó la temperatura
de calentamiento a 200ºC (medidos en el medio de calentamiento) a
fin de causar la eliminación del agua formada por la reacción y del
fenol no reaccionado, por destilación a través del extremo superior
de la columna de destilación (43) a través del conducto (44), por el
cual la cantidad total de agua y de fenol no reaccionado eliminados
por destilación fue de 0,277 kg. Se recogió una muestra de la mezcla
de reacción que quedaba en el tanque de reacción (42) y se analizó.
Los resultados del análisis muestran que la mezcla de reacción
remanente es una solución de difenóxido de plomo (II)
[Pb(OPh)_{2}] en fenol. Se retiró 1 kg de la mezcla
de reacción remanente del tanque de reacción (42) y se transfirió a
través del conducto (46) introduciéndola en el tanque de
almacenamiento (47). Desde ese momento, cada 100 horas a partir del
momento de cumplirse 550 horas tras el inicio de la operación (es
decir, el momento en el cual se retiró 1 kg del líquido concentrado
del tanque de almacenamiento (36) y se condujo al horno eléctrico
(38) como se ha mencionado anteriormente), se repitió una secuencia
de las operaciones anteriores de la manera descrita anteriormente,
utilizando el tanque de almacenamiento (36) (del cual se retiró 1 kg
de líquido concentrado), el horno eléctrico (38), el tanque de
reacción (42) y el tanque de almacenamiento (47) (en el que se
introdujo 1 kg de la mezcla de reacción remanente obtenida en el
tanque de reacción (42)). Por otra parte, a partir de un momento 600
horas tras el inicio de la operación, se retiró de manera continua
la mezcla de reacción guardada en el tanque de almacenamiento (47) a
una tasa de 0,01 kg/hr a través del conducto (48), provocando la
reunión de la mezcla de reacción retirada del tanque de
almacenamiento (47) con el gas evaporado, el cual se había retirado
del evaporador de capa delgada (33) y conducido a través del
conducto (35), y la mezcla resultante (es decir, una mezcla de los
productos retirados a través de los conductos (48) y (35)) se
recicló en el sistema para la transesterificación a través del
conducto (49). Como se ha mencionado anteriormente, la tasa de
retirada de condensado del condensador (22) a través del conducto
(23) durante el período de tiempo entre las 400 horas y las 600
horas tras el inicio de la operación era de 32,99 kg/hr, y la tasa
de retirada de condensado del condensador (22) a través del conducto
(23) durante el período de tiempo entre las 600 horas y las 5.000
horas tras el inicio de la operación era de 33 kg/hr. Durante el
período de tiempo entre las 400 horas y las 600 horas tras el inicio
de la operación, se añadió catalizador I a la columna de destilación
(1) a través del conducto (3) a una tasa de alimentación que
compensaba la tasa de retirada de catalizador a la cual el
catalizador era retirado a través del conducto (20), es decir, se
añadía catalizador I a través del conducto (3) a una tasa de
alimentación tal que permitía el mantenimiento de la concentración
de Pb anteriormente mencionada de 0,038% en peso en el conducto
(13). Se llevó a cabo la operación durante 5.000 horas. A partir del
momento de las 600 horas tras el inicio de la operación, es decir,
tras el momento en el cual se inició el reciclado del catalizador en
el sistema para la transesterificación a través del conducto (49),
no hubo necesidad de introducir catalizador nuevo en el sistema para
la transesterificación. Además, debido a que el líquido que contiene
catalizador, que contenía catalizador y sustancias de elevado punto
de ebullición, se retiró del sistema para la transesterificación y
se sometió a los tratamientos anteriormente descritos de acuerdo con
la presente invención, no se produjo en absoluto líquido de residuo
que contuviera catalizador residual. Se recogieron muestras del
líquido concentrado por evaporación, el cual se formó en el
evaporador (14) y contenía el catalizador y sustancias de elevado
punto de ebullición, a través de la boquilla anteriormente
mencionada de toma de muestras incorporada al conducto (15'), por el
que se recogieron, respectivamente, muestras a las 1.000 horas,
2.500 horas y 5.000 horas tras el inicio de la operación. Se
determinó la concentración total de sustancias de elevado punto de
ebullición en cada muestra por los métodos anteriormente
mencionados. Con respecto a estas muestras, retiradas a las 1.000
horas, 2.500 horas y 5.000 horas tras el inicio de la operación, las
concentraciones totales de sustancias de elevado punto de ebullición
fueron, respectivamente, de 1,7% en peso, 1,8% en peso y 1,8% en
peso.
Durante el tiempo de operación de 5.000 horas,
pudo llevarse a cabo la operación de manera estable (por ejemplo, el
flujo y la composición en cada conducto fueron estables) sin sufrir
fenómenos desventajosos, tal como el depósito del catalizador del
líquido que contiene catalizador y la adherencia del catalizador
depositado a las superficies internas de los aparatos utilizados
para la operación. Se recogieron muestras de la mezcla de reacción
del fondo de la columna de destilación continua
multi-etapa (1) durante la operación, a través de la
anteriormente mencionada boquilla de toma de muestras incorporada al
conducto (13), y se analizaron las muestras. Con respecto a la
mezcla de reacción recogida del conducto (13) tras 3.000 horas del
inicio de la operación, la composición de la mezcla de reacción era
la siguiente: fenol (PhOH): 31% en peso; metil fenilcarbonato (MFC):
9% en peso; difenilcarbonato (a partir de ahora, referida
frecuentemente como ``DFC''): 0,5% en peso; anisol (a partir de
ahora, frecuentemente referida como ``ANS''): 0,1% en peso; y Pb:
0,038% en peso. La pureza del carbonato aromático (el cual era una
mezcla de MFC y DFC) en el condensado retirado del condensador (22)
a través del conducto (23) era de 99,99% ó más, y no se detectó
sustancia de elevado punto de ebullición en el condensado. Tras la
terminación de la operación, se inspeccionaron las superficies
internas asociadas con los aparatos utilizados durante la operación.
No se observó adherencia del catalizador a ninguna de las paredes
internas de la columna de destilación continua
multi-etapa (1), evaporador (14), generador de vapor
de fondo (17), conductos y similares.
Ejemplo Comparativo
1
Se repitió sustancialmente el mismo procedimiento
del Ejemplo 1, excepto que no se retiró una parte del líquido
concentrado por evaporación (el cual se formó en el evaporador (14)
y que contenía el catalizador y sustancias de elevado punto de
ebullición) del sistema de producción por el conducto (20), y no se
llevó a cabo la introducción del catalizador nuevo en el sistema
para la transesterificación por el conducto (3) a través del
precalentador (4) y conducto (5) hasta el interior de la columna de
destilación continua multi-etapa (1) (lo que se
llevó a cabo en el Ejemplo 1 durante el período de tiempo entre las
400 horas y las 600 horas tras el inicio de la operación). Con
respecto a las muestras retiradas a las 1.000 horas, 2.500 horas y
5.000 horas tras el inicio de la operación, las concentraciones
totales de las sustancias de elevado punto de ebullición eran de
5,2% en peso, 14,6% en peso y 32,0% en peso, respectivamente. Con
respecto a la mezcla de reacción retirada por el conducto (13), tras
3.000 horas del inicio de la operación, la composición de la mezcla
de reacción era la siguiente: PhOH: 33% en peso; MFC: 6,5% en peso;
DFC: 0,2% en peso; ANS: 0,1% en peso; y Pb: 0,038% en peso. La
pureza del carbonato aromático (el cual era una mezcla de MFC y DFC)
en el condensado retirado del condensador (22) a través del conducto
(23), era del 97%, y la concentración total de las sustancias de
elevado punto de ebullición en el condensado anteriormente
mencionado era de 1,5% en peso. Tras la terminación de la operación
(la operación se llevó a cabo durante 5.000 horas), se
inspeccionaron las superficies internas de los aparatos utilizados
para la operación. Se observó adherencia del catalizador a una parte
de la pared interna de la columna de destilación continua
multi-etapa (1), del evaporador (14) y de los
conductos.
Ejemplo Comparativo
2
Se repitió sustancialmente el mismo procedimiento
al del Ejemplo 1, excepto que, tras retirar un líquido concentrado
por evaporación que contiene el catalizador y sustancias de elevado
punto de ebullición del fondo del evaporador de capa delgada (33),
se introdujo y acumuló el líquido concentrado por evaporación en un
tanque de almacenamiento de catalizador residual (no se muestra) en
lugar de conducir el líquido concentrado por evaporación al tanque
de almacenamiento (36), de manera que la secuencia de operaciones
que utiliza el tanque de almacenamiento (36), horno eléctrico (38),
tanque de reacción (42) y tanque de almacenamiento (47) no se llevó
a cabo; y no solamente durante el período de tiempo entre las 400
horas y las 600 horas tras el inicio de la operación, sino también
tras las 600 horas después del inicio de la operación, se añadió
catalizador I a la columna de destilación (1) a través del conducto
(3) a una tasa de alimentación tal que compensase la tasa de
retirada de catalizador a la que éste era retirado por el conducto
(20), es decir, se añadía catalizador por el conducto (3) a una tasa
de alimentación que permitiera mantener la concentración de Pb de
0,038% en peso en el conducto (13). La operación se llevó a cabo
durante 5.000 horas. Durante el período de tiempo entre las 600
horas y las 5.000 horas tras el inicio de la operación, con el fin
de mantener la anteriormente mencionada concentración de Pb de
0,038% en peso en el conducto (13), fue necesario añadir
catalizador I nuevo a la columna de destilación continua
multi-etapa (1) a través del conducto (3) en una
cantidad de 2,86 kg, en términos de peso de Pb en el catalizador.
Durante el período de tiempo de entre las 600 horas y las 5.000
horas tras el inicio de la operación, la cantidad de líquido
concentrado por evaporación (que contiene el catalizador y
sustancias de elevado punto de ebullición), el cual se retiró del
fondo del evaporador de capa delgada (33) y se introdujo y acumuló
en el tanque de almacenamiento de catalizador residual, alcanzó un
peso de 44 kg.
Se produjo difenil carbonato (DFC) a partir de
metil fenilcarbonato (MFC) utilizando el catalizador I preparado en
el Ejemplo 1, y el sistema mostrado en la figura 2, el cual
comprende una columna de destilación continua
multi-etapa (1) de una altura de 6 m y un diámetro
de 4 pulgadas y equipado con 20 platos perforados.
Se alimentó una mezcla de MFC y catalizador I en
continuo y en forma líquida por el conducto (3) a través del
precalentador (4) y conducto (5) hasta el interior de la columna de
destilación continua multi-etapa (1) en una posición
2,0 m por debajo de la parte superior (2) a una tasa de 8 kg/hr, y
se permitió que fluyera hacia abajo en el interior de la columna de
destilación multi-etapa (1), llevando a cabo de esta
manera una reacción. Se utilizó catalizador I en una cantidad tal
que la concentración de Pb de la mezcla de reacción en el conducto
(13) alcanzase 0,19% en peso, en la cual la concentración de Pb
puede confirmarse utilizando una muestra recogida a través de la
boquilla de muestreo (no se muestra) incorporada al conducto (13).
Las condiciones de reacción de la reacción anterior eran tales que
la temperatura en el fondo de la columna de destilación continua
multi-etapa (1) era de 195ºC y la presión en el
parte superior de la columna de destilación continua
multi-etapa (1) era de 2,59 x 10^{4} Pa. El gas
destilado de superior (2) de la columna de destilación continua
multi-etapa (1) se condujo por el conducto (25) al
interior del condensador (26), en el cual se condensó el gas. Se
recicló parte de condensado resultante en la parte superior (2) de
la columna de destilación continua multi-etapa (1)
por los conductos (27) y (28), y el resto del condensado se retiró
continuamente a una tasa de 2,4 kg/hr por los conductos (27) y (29).
Una parte de la mezcla de reacción en el fondo (6) de la columna de
destilación continua multi-etapa (1) se condujo al
interior del generador de vapor de fondo (31) por el conducto (30),
y se recicló en el fondo de la columna (6) por el conducto (32), y
el resto de la mezcla de reacción se condujo al interior del
evaporador (14) por el conducto (13) a una tasa de 7,6 kg/hr. Se
retiró un gas evaporado que contenía DFC del evaporador (14), y se
condujo por el conducto (21) al interior del condensador (22), en el
cual se condensó el gas. El condensado resultante se retiró del
condensador (22) por el conducto (23) a una tasa de 5,6 kg/hr. Por
otra parte, se formó en el evaporador (14) un líquido concentrado
por evaporación que contenía el catalizador y sustancias de elevado
punto de ebullición. Una parte del líquido concentrado se condujo al
generador de vapor de fondo (17) por los conductos (15) y (16) y se
recicló en el evaporador (14) por el conducto (18). El resto del
líquido concentrado en el evaporador (14) se recicló en la columna
de destilación continua multi-etapa (1) por los
conductos (15), (19) y (3) a una tasa de 2 kg/hr. Tras el inicio del
reciclado del líquido concentrado en la columna de destilación
continua multi-etapa (1) por los conductos (15),
(19) y (3), se fue controlando convenientemente la tasa de
alimentación de la mezcla de MFC y catalizador I por el conducto (3)
a la columna de destilación continua multi-etapa
(1), de acuerdo con la tasa de reciclado del líquido
concentrado.
Durante el período de tiempo de entre las 400
horas y 5.000 horas tras el inicio de la operación, se retiró
continuamente por el conducto (20) una parte del líquido concentrado
formado en el evaporador (14) a una tasa de 0,05 kg/hr y se condujo
al evaporador de capa delgada (33). Tras 1.000 horas del inicio de
la operación, se recogió una muestra (del líquido concentrado
retirado del evaporador (14)) por la boquilla de muestreo (no se
muestra) incorporada al conducto (15'), y se analizó para determinar
la composición del líquido concentrado por los métodos anteriormente
mencionados. El líquido concentrado tenía la siguiente composición:
Pb (el cual es el componente metal del catalizador I): 0,7% en
peso; la concentración total de sustancias de elevado punto de
ebullición: 5,0% en peso; y fenil salicilato (el cual es una
sustancia de elevado punto de ebullición): 0,25% en peso. Se fue
retirando continuamente el gas evaporado formado en el evaporador de
capa delgada (33) por el conducto (35) a una tasa de 0,04 kg/hr y se
recicló por el conducto (49) en el sistema para la
transesterificación. Por otra parte, se fue retirando continuamente
un líquido concentrado por evaporación, que contenía el catalizador
y sustancias de elevado punto de ebullición, del fondo del
evaporador de capa delgada (33) por el conducto (34) a una tasa de
0,01 kg/hr y se condujo al tanque de almacenamiento (36). Se recogió
una muestra (del líquido concentrado por evaporación retirado del
evaporador de capa delgada (33)) por la boquilla de muestra (no se
muestra) incorporada al conducto (34), tras 1.000 horas después del
inicio de la operación, y se analizó para determinar la composición
del líquido concentrado por evaporación por los métodos
anteriormente mencionados. El líquido concentrado por evaporación
tenía la siguiente composición: Pb (el cual es el componente metal
del catalizador I): 3,5% en peso; la concentración total de
sustancias de elevado punto de ebullición: 24,8% en peso; y fenil
salicilato (el cual es una sustancia de elevado punto de
ebullición): 1,3% en peso.
Tras las 550 horas después del inicio de la
operación, se retiró 1 kg del líquido concentrado guardado en el
tanque de almacenamiento (36), por el conducto (37) y se introdujo
en el tanque de reacción (50), el cual tenía una capacidad de 10
litros e incorporaba la columna de destilación (54), una recámara
(no se muestra) para la circulación del medio de calentamiento, y un
agitador. La temperatura del tanque de reacción (50) se elevó a
180ºC (medidos en la recámara). Entonces, se fue alimentando el
tanque de reacción (50) durante 2 horas bajo mezcla, con dióxido de
carbono a una tasa de flujo de 3,9 NL/hr [NL significa L (litro)
medido a temperatura y presión normales, es decir, a 0ºC bajo 1
atm.] y con agua a una tasa de flujo de 3,1 g/hr, para producir de
esta manera una reacción, obteniendo de este modo una mezcla de
reacción que contenía carbonato de plomo (II) como un producto de
reacción. Se llevó a cabo esta reacción a presión atmosférica. Tras
el período de 2 horas de reacción, se detuvo la mezcla para permitir
la precipitación de los sólidos [que contenían el carbonato de plomo
(II)] en la mezcla de reacción obtenida. Tras la precipitación, se
retiró el sobrenadante resultante en la mezcla de reacción por el
conducto (53). La concentración de Pb en el sobrenadante retirado
era de 400 ppm en peso.
Entonces, se cargaron 1,021 kg de PhOH en el
tanque de reacción (50) y se mezclaron a 180ºC (medidos en la
recámara) a presión atmosférica, para producir de esta manera una
reacción. Durante la reacción, se eliminó por destilación el PhOH no
reaccionado por la parte superior de la columna de destilación (54),
incorporada al tanque de reacción (50), a una tasa de 0,1 kg/hr por
el conducto (55A). De esta manera, se produjo en el tanque de
reacción (50) una reacción en la que el carbonato de plomo (II)
reaccionaba con PhOH para formar difenoxi plomo, dióxido de carbono
y agua. Se retiraron del tanque de reacción el dióxido de carbono y
agua formados en la reacción anterior, junto con el PhOH no
reaccionado eliminado por destilación. Se retiró una mezcla de
reacción del tanque de reacción (50), la cual permanecía en el
tanque de reacción (50) tras llevar a cabo la reacción anterior
durante 2 horas, y se transfirió por el conducto (46)
introduciéndola en el tanque de almacenamiento (47).
A partir de entonces, cada 100 horas tras las 550
horas del inicio de la operación (es decir, el momento en el cual se
retiró del tanque de almacenamiento (36), 1 kg del líquido
concentrado, y se condujo al tanque de reacción (50) como se ha
mencionado anteriormente), se repitió de la misma manera descrita
anteriormente, una secuencia de las operaciones anteriormente
mencionadas, utilizando el tanque de almacenamiento (36) (del cual
se había retirado 1 kg del líquido concentrado), el tanque de
reacción (50) y el tanque de almacenamiento (47) (en cuyo interior
se introdujo la mezcla de reacción remanente, obtenida en el tanque
de reacción (50)). Por otra parte, tras las 600 horas del inicio de
la operación, la mezcla de reacción almacenada en el tanque (47) se
fue retirando continuamente a una tasa de 0,01 kg/hr por el conducto
(48), provocando la reunión de la mezcla de reacción retirada del
tanque de almacenamiento (47) con el gas evaporado, el cual se
retiraba del evaporador de capa delgada (33) y el cual se condujo
por el conducto (35), y la mezcla resultante (es decir, una mezcla
de los productos retirados por los conductos (48) y (35)) se recicló
en el sistema para la transesterificación por el conducto (49). La
tasa de retirada de condensado del condensador (22) por el conducto
(23) durante el período de tiempo entre las 400 horas y las 600
horas tras el inicio de la operación era de 5,55 kg/hr, y la tasa de
retirada de condensado del condensador (22) por el conducto (23)
durante el período de tiempo entre las 600 horas y las 5.000 horas
tras el inicio de la operación, era de 5,6 kg/hr. Durante el período
de tiempo entre las 400 horas y las 600 horas tras el inicio de la
operación, se fue añadiendo el catalizador I a la columna de
destilación (1) por el conducto (3) a una tasa de alimentación tal
que compensase la tasa de retirada de catalizador a la que éste era
retirado por el conducto (20), es decir, se añadía catalizador I por
el conducto (3) a una tasa de alimentación tal que permitiese
mantener la concentración de Pb anteriormente mencionada de 0,19 %
en peso en el conducto (13).
Se llevó a cabo la operación durante 5.000 horas.
Desde las 600 horas tras el inicio de la operación, es decir, desde
el momento en que se inició el reciclado del catalizador en el
sistema para la transesterificación por el conducto (49), la tasa de
alimentación del catalizador I en el sistema para la
transesterificación por el conducto (3) fue de solamente 0,0033
g/hr, en términos de peso de Pb contenido en el catalizador I.
Además, durante la operación el anteriormente mencionado
sobrenadante (que contiene Pb) retirado del tanque de reacción (50)
por el conducto (53) se sometió a combustión para obtener de este
modo monóxido de plomo y el monóxido de plomo obtenido se utilizó
para la producción de catalizador I. La cantidad de catalizador I
preparada a partir del monóxido de plomo obtenido de esta manera (Pb
recuperado) fue suficiente para su utilización como catalizador I,
el cual tenía que introducirse en una cantidad de solamente 0,0033
g/hr por el conducto (3) (desde un momento 600 horas tras el inicio
de la operación, es decir, desde el momento en que se inició el
reciclado del catalizador en el sistema para la transesterificación
por el conducto (49)). Por tanto, a partir de las 600 horas tras el
inicio de la operación, se cumplieron todas las necesidades de
catalizador mediante el catalizador reciclado y el catalizador
preparado a partir del Pb recuperado del sobrenadante retirado del
tanque de reacción (50).
Además, como se ha mencionado anteriormente, el
sobrenadante retirado del tanque de reacción (50) se sometió a
combustión para obtener monóxido de plomo, y el monóxido de plomo
obtenido se recuperó y utilizó para la preparación del catalizador
I. Por tanto, no se generó en absoluto líquido de residuo que
contuviera catalizador ya utilizado.
Se recogieron muestras del líquido concentrado
por evaporación formado en el evaporador (14) y que contenía el
catalizador y las sustancias de elevado punto de ebullición, desde
la boquilla de muestreo incorporada al conducto (15'), desde el que
las muestras se recogieron, respectivamente, 1.000 horas, 2.500
horas y 5.000 horas después del inicio de la operación. La
determinación de la concentración total de la sustancias de elevado
punto de ebullición en cada muestra se llevó a cabo por el método
anteriormente mencionado. Con respecto a estas muestras, recogidas
1.000 horas, 2.500 horas y 5.000 horas después del inicio de la
operación, las concentraciones totales de las sustancias de elevado
punto de ebullición fueron 5,0% en peso, 5,1% en peso y 5,1% en
peso, respectivamente, y las concentraciones de fenil salicilato
fueron de 0,25% en peso, 0,25% en peso y 0,26% en peso,
respectivamente.
Durante las 5.000 horas de operación, ésta se
realizó de manera estable (por ejemplo, el flujo y la composición en
cada conducto fueron estables) sin sufrir fenómenos desventajosos,
tal como el depósito del catalizador de un líquido que contuviese
catalizador y la adherencia del catalizador depositado sobre las
superficies internas de los aparatos utilizados para la operación.
Durante la operación, se recogieron muestras de la mezcla de
reacción retirada del fondo de la columna de destilación continua
multi-etapa (1) por la anteriormente mencionada
boquilla de muestreo incorporada al conducto (13), y se analizaron.
Con respecto a la mezcla de reacción recogida del conducto (13) tras
3.000 horas después del inicio de la operación, la composición de la
mezcla de reacción era la siguiente: MFC: 23,8% en peso; DFC: 74,6%
en peso; y Pb: 0,19% en peso. La pureza del carbonato aromático (el
cual era una mezcla de MFC y DFC) en el condensado retirado del
condensador (22) por el conducto (23) era de 99,99% ó más, y no se
detectó sustancia de elevado punto de ebullición en el condensado.
Tras la terminación de la operación, se inspeccionaron las
superficies internas de los aparatos utilizados para la operación.
No se observó adherencia del catalizador a ninguna de las paredes
internas de la columna de destilación continua
multi-etapa (1), del evaporador (14), del generador
de vapor de fondo (17), ni de los conductos y similares.
Ejemplo Comparativo
3
Se repitió sustancialmente el mismo procedimiento
al del Ejemplo 2, excepto que, después de retirar un líquido
concentrado por evaporación, que contenía el catalizador y
sustancias de elevado punto de ebullición, del fondo del evaporador
de capa delgada (33), se introdujo y acumuló el líquido concentrado
por evaporación en un tanque de almacenamiento de catalizador
residual (no se muestra), en lugar de conducir el líquido
concentrado por evaporación al tanque de almacenamiento (36), de
manera que no se llevó a cabo la secuencia de operaciones que
utiliza el tanque de almacenamiento (36), horno eléctrico (38),
tanque de reacción (42) y tanque de almacenamiento (47); y no
solamente durante el período de tiempo entre las 400 horas y las 600
horas después del inicio de la operación, sino también después de un
momento en el tiempo tras 600 horas después del inicio de la
operación, se añadió catalizador I a la columna de destilación (1)
por el conducto (3) a una tasa de alimentación tal que compensase la
tasa de retirada del catalizador a la que se retiraba el catalizador
por el conducto (20), es decir, se añadía catalizador I por el
conducto (3) a una tasa de alimentación tal que la concentración de
Pb de 0,19 % en peso en el conducto (13) podía ser mantenida. Se
llevó a cabo la operación durante 5.000 horas. Durante el período de
tiempo entre las 600 horas y las 5.000 horas tras el inicio de la
operación, con el fin de mantener la anteriormente mencionada
concentración de Pb de 0,19 % en peso en el conducto (13), fue
necesario añadir catalizador I nuevo a la columna de destilación
continua multi-etapa (1) por el conducto (3) en una
cantidad de hasta 1,54 kg, en términos de peso de Pb en el
catalizador. Durante el período de tiempo entre las 600 horas y las
5.000 horas tras el inicio de la operación, la cantidad de líquido
concentrado por evaporación (que contenía el catalizador y
sustancias de elevado punto de ebullición) retirada del fondo del
evaporador de capa delgada (33) e introducida y acumulada en el
tanque de almacenamiento de catalizador residual alcanzó un peso de
hasta 44 kg.
Se llevó a cabo la producción de difenil
carbonato utilizando el catalizador I preparado en el Ejemplo 1, y
el sistema que se muestra en la figura 3.
Se alimentó la columna de destilación continua
multi-etapa (1) con una mezcla de dimetilcarbonato,
PhOH (el cual contiene, como impureza, 200 ppm en peso de
4,4'-dihidroxidifenil, el cual es una sustancia de
elevado punto de ebullición) y metil fenilcarbonato, en forma
líquida desde el conducto (3) a través del precalentador (4) y
conducto (5), en una posición de 0,5 m por debajo de superior (2)
(la columna comprendía una columna de placa con una altura de 12 m y
un diámetro de 8 pulgadas e incorporaba 40 platos perforados) a una
tasa de 31 kg/hr, permitiendo de esta manera que la mezcla fluyera
hacia abajo por el interior de la columna de destilación continua
multi-etapa (1) para de este modo llevar a cabo una
reacción. La composición de la mezcla alimentada por el conducto (3)
se fue controlando de manera que la mezcla que fluía por el conducto
(5) durante la operación (la mezcla que fluía por el conducto (5)
comprendía un líquido introducido por el conducto (19), el cual se
reciclaba del evaporador (14); un líquido introducido por el
conducto (129), el cual se reciclaba de la columna de destilación
continua multi-etapa (101); y la mezcla
anteriormente mencionada alimentada por el conducto (3)) tenía una
composición de 49,9% en peso de DMC, 44,7% en peso de PhOH y 4,9% en
peso de MFC. A través del conducto (7) se alimentó con DMC el
evaporador (8), en el cual se sometió al DMC a evaporación. El gas
resultante fue alimentado al fondo (6) de la columna de destilación
continua multi-etapa (1) por el conducto (9) a una
tasa de 55 kg/hr. Se alimentó el catalizador I por el conducto (224)
en cantidad tal que la concentración de Pb en el conducto (13)
alcanzara 0,042% en peso, en el cual podía confirmarse la
concentración de Pb con una muestra recogida por la boquilla de
muestreo (no se muestra) incorporada en el conducto (13). La columna
de destilación continua multi-etapa (1) funcionó en
condiciones tales que la temperatura en el fondo de la columna era
de 203ºC y la presión en el extremo superior de la columna era de
7,4 x 10^{5} Pa. Se recubrió la columna de destilación continua
multi-etapa (1) con un material
termo-aislante y una parte de la columna se calentó
con un calentador (no se muestra). El gas destilado desde la parte
superior de la columna (2) se condujo por el conducto (10) al
interior del condensador (11), donde se condensó el gas. El
condensado resultante se fue retirando continuamente a una tasa de
55 kg/hr por el conducto (12). Se fue retirando continuamente una
mezcla de reacción del fondo (6) a una tasa de 31 kg/hr, y se
condujo al evaporador (14) por el conducto (13). En el evaporador
(14), se formó un líquido concentrado por evaporación que contenía
el catalizador y sustancias de elevado punto de ebullición. Se
condujo una parte del líquido concentrado al generador de vapor de
fondo (17) por los conductos (15) y (16) y se recicló en el
evaporador (14) por el conducto (18). El resto del líquido
concentrado en el evaporador (14) se recicló en la columna de
destilación continua multi-etapa (1) a una tasa de 1
kg/hr por los conductos (15), (19) y (3). Durante el período de
tiempo entre las 400 y las 5.000 horas tras el inicio de la
operación, se fue retirando continuamente por el conducto (20) una
parte del líquido concentrado formado en el evaporador (14) a una
tasa de 0,05 kg/hr, introduciéndolo en el evaporador (33) de capa
delgada.
Se alimentó con catalizador I por el conducto
(224) a una tasa de alimentación tal que compensase la tasa de
retirada de catalizador a la cual el catalizador era retirado por el
conducto (20), es decir, se alimentaba con el catalizador I por el
conducto (224) a una tasa de alimentación tal que permitía mantener
la anteriormente mencionada concentración de Pb de 0,042% en peso en
el conducto (13). Por otra parte, se alimentó con un gas evaporado
formado en el evaporador (14) por los conductos (21) y (105) a la
columna de destilación continua multi-etapa (101) en
una posición 2,0 m por debajo la parte superior (102) de la misma,
columna que comprendía una columna de placa con una altura de 6 m y
un diámetro de 10 pulgadas, dotada de 20 platos perforados, llevando
a cabo de esta manera una reacción. La composición de la mezcla en
el conducto (105) era la siguiente: DMC: 43,1% en peso; PhOH: 24,5%
en peso; MFC: 27,1% en peso; y DFC: 4,5% en peso (la mezcla en el
conducto (105) comprendía un gas introducido por el conducto (21) y
un líquido introducido por el conducto (119), el cual se reciclaba
del evaporador (114)). Se alimentó con catalizador I por el conducto
(124) en una cantidad tal que la concentración de Pb en el conducto
(113) alcanzó 0,16% en peso, confirmando la concentración de Pb
mediante una muestra recogida de una boquilla de muestreo (no se
muestra) incorporada al conducto (113). Se operó la columna de
destilación continua multi-etapa (101) bajo
condiciones tales que la temperatura en el fondo de la columna era
de 198ºC y la presión en el extremo superior de la columna era de
3,7 x 10^{4} Pa. Se condujo el gas destilado por la parte superior
de la columna (102) por el conducto (125) al condensador (126), en
el cual se condensó el gas. Se recicló parte del condensado
resultante en la parte superior (102) de la columna por el conducto
(128), y el resto del condensado se recicló en una columna de
destilación continua multi-etapa (1) por los
conductos (127) y (129), precalentador (4) y conducto (5). Tras el
inicio del reciclado del condensado en la columna de destilación
continua multi-etapa (1) por el conducto (129), se
añadió PhOH (que contenía 200 ppm en peso de
4,4'-dihidroxidifenil, el cual es una sustancia de
elevado punto de ebullición) a la mezcla alimentada desde el
conducto (3) en cantidad tal que permitiese mantener la composición
anteriormente mencionada de la mezcla en el conducto (5). Se condujo
una parte de la mezcla de reacción en el fondo (106) de la columna
de destilación continua multi-etapa (101) al
interior del generador de vapor de fondo (131) por el conducto
(130), y se recicló en el fondo (106) de la columna por el conducto
(132), y el resto de la mezcla de reacción se condujo al evaporador
(114) por el conducto (113) a una tasa de 8,8 kg/hr. Se formó en el
evaporador (114), un líquido concentrado por evaporación que
contenía el catalizador y sustancias de elevado punto de ebullición.
Se condujo una parte del líquido concentrado al generador de vapor
de fondo (117) por los conductos (115) y (116) y se recicló en el
evaporador (114) por el conducto (118). El resto del líquido
concentrado en el evaporador (114) se recicló en la columna de
destilación continua multi-etapa (101) por los
conductos (115), (119) y (105) a una tasa de 2 kg/hr. Durante el
período de tiempo entre las 400 horas y las 5.000 horas tras el
inicio de la operación, una tasa de 0,05 kg/hr se fue retirando
continuamente del sistema para la transesterificación por el
conducto (120), una parte del líquido concentrado formado en el
evaporador (114), provocando su reunión con el líquido concentrado
el cual se condujo por el conducto (20). La mezcla líquida
resultante (es decir, una mezcla de los productos líquidos retirados
del sistema para la transesterificación por los conductos (120) y
(20)) se condujo al evaporador de capa delgada (33) por el conducto
(20'). En un momento determinado tras 1.000 horas después del inicio
de la operación, se recogió una muestra (de la mezcla líquida
anteriormente mencionada) por la boquilla de muestreo (no se
muestra) incorporada al conducto (20'), y se analizó para determinar
la composición de la mezcla líquida por los métodos anteriormente
mencionados. La mezcla líquida tenía la siguiente composición: Pb
(el cual es un componente metal del catalizador I): 1,0% en peso; la
concentración total de sustancias de elevado punto de ebullición:
3,3% en peso; 4,4'-dihidroxidifenil (el cual es una
sustancia de elevado punto de ebullición): 1,8% en peso; y fenil
salicilato: 0,13% en peso. El gas evaporado formado en el evaporador
de capa delgada (33) se fue retirando continuamente del mismo por el
conducto (35) a una tasa de 0,09 kg/hr, reciclándolo por el conducto
(149) en el sistema para la transesterificación. Por otra parte, el
líquido concentrado por evaporación que contenía el catalizador y
las sustancias de elevado punto de ebullición se fue retirando
continuamente del fondo del evaporador de capa delgada (33) por el
conducto (34) a una tasa de 0,01 kg/hr y se condujo al tanque de
almacenamiento (36). Se recogió una muestra (del líquido concentrado
por evaporación retirado del evaporador de capa delgada (33)) por la
boquilla de muestreo (no se muestra) incorporada al conducto (34) en
un momento determinado tras 1.000 horas después del inicio de la
operación, y se analizó para determinar la composición del líquido
concentrado por evaporación por los métodos anteriormente
mencionados. El líquido concentrado por evaporación tenía la
composición siguiente: Pb (el cual es el componente metal del
catalizador I): 9,9% en peso; la concentración total de sustancias
de elevado punto de ebullición: 33,4% en peso;
4,4'-dihidroxidifenil (el cual es una sustancia de
elevado punto de ebullición): 3,7% en peso; y fenil salicilato: 1,3%
en peso.
En un momento determinado tras 550 horas del
inicio de la operación, se retiró 1 kg del líquido concentrado
almacenado en el tanque de almacenamiento (36) por el conducto (37)
y se condujo al tanque de reacción (50) el cual tiene una capacidad
de 10 litros y al cual se le incorporó la columna de destilación
(54), una recámara (no se muestra) para la circulación del medio de
calentamiento, y un agitador. Se elevó la temperatura del tanque de
reacción (50) a 180ºC (medidos en la recámara). Entonces, se
alimentó con dióxido de carbono el tanque de reacción (50) a una
tasa de flujo de 11 NL/hr y con agua el tanque de reacción (50) a
una tasa de flujo de 8,7 g/hr durante 2 horas bajo mezcla, para
producir de esta manera una reacción, obteniendo de este modo una
mezcla de reacción que contenía carbonato de plomo (II) como un
producto de reacción. Se llevó a cabo esta reacción bajo presión
atmosférica. Tras el lapso de 2 horas de reacción, se detuvo la
mezcla para permitir la precipitación de los sólidos [que contienen
el carbonato de plomo (II)] en la mezcla de reacción obtenida. Tras
la precipitación, se retiró el sobrenadante resultante en la mezcla
de reacción por el conducto (53). La concentración de Pb en el
sobrenadante retirado era de 400 ppm en peso.
Entonces, se cargó el tanque de reacción (50) con
0,620 kg de PhOH mezclando a 180ºC (medidos en la recámara) bajo
presión atmosférica, para producir de este modo una reacción.
Durante ésta, se eliminó por destilación el PhOH no reaccionado del
extremo superior de la columna de destilación (54) dispuesta sobre
el tanque de reacción (50), a una tasa de 0,1 kg/hr por el conducto
(55A). De esta manera, en el tanque de reacción (50), del mismo modo
que en el Ejemplo 2, se produjo una reacción en la cual el carbonato
de plomo (II) reacciona con PhOH para formar difenoxi plomo, dióxido
de carbono y agua. El dióxido de carbono y agua formados en la
reacción anterior se retiraron del tanque de reacción junto con el
PhOH no reaccionado eliminado por destilación. Se retiró del tanque
de reacción (50) una mezcla de reacción, la cual permanecía en dicho
tanque de reacción (50) tras realizarse la reacción anterior durante
2 horas, y se transfirió por el conducto (46) introduciéndola en el
tanque de almacenamiento (47).
A partir de entonces, cada 100 horas contando a
partir de las 550 horas desde el inicio de la operación (es decir,
el momento en el que se retiró 1 kg del líquido concentrado del
tanque de almacenamiento (36) y se condujo al tanque de reacción
(50) como se ha mencionado anteriormente), se repitió una secuencia
de las operaciones anteriores de la manera descrita anteriormente,
utilizando el tanque de almacenamiento (36) (del cual se retiró 1 kg
del líquido concentrado), el reactor (50) y el tanque de
almacenamiento (47) (en el cual se introdujo la mezcla de reacción
restante obtenida en el tanque de reacción (50)). Por otra parte, a
partir de un momento determinado 600 horas después del inicio de la
operación, se fue retirando continuamente la mezcla de reacción
guardada en el tanque de almacenamiento (47) a una tasa de 0,01
kg/hr por el conducto (48). Una parte de la mezcla de reacción
retirada del tanque de almacenamiento (47) se recicló en el sistema
para la transesterificación por el conducto (49) a una tasa de
0,0065 kg/hr. El resto de la mezcla de reacción retirada del tanque
de almacenamiento (47) se condujo por el conducto (48') a una tasa
de 0,0035 kg/hr provocando su reunión con el gas evaporado, el cual
se había retirado del evaporador de capa delgada (33) y que fue
conducido por el conducto (35), y la mezcla resultante (es decir,
una mezcla de los productos retirados por los conductos (48') y
(35)) se recicló en el sistema para la transesterificación por el
conducto (149).
Durante el período de tiempo entre las 400 horas
y las 600 horas tras el inicio de la operación, se añadió
catalizador I a la columna de destilación (1) por el conducto (224)
y a la columna de destilación (101) por el conducto (124), en ambos
casos a una tasa de alimentación tal que compensase la tasa de
retirada del catalizador a la cual se retiró el catalizador por los
conductos (20) y (120), es decir, el catalizador I se añadió por los
conductos (224) y (124) a una tasa de alimentación tal que permitió
mantener la anteriormente mencionada concentración de Pb de 0,042%
en peso en el conducto (13), y la anteriormente mencionada
concentración de Pb de 0,16% en peso en el conducto (113). Se
alimentó la columna de destilación continua
multi-etapa (201) con un gas evaporado formado en
el evaporador (114) por el conducto (121) en una posición de 2,0 m
por debajo de la parte superior de (202) de la misma, columna que
comprendía una columna de placa de una altura de 6 m y un diámetro
de 6 pulgadas y dotada de 20 platos perforados, separando de esta
manera el DFC del gas de alimentación. Se operó la columna de
destilación continua multi-etapa (201) bajo
condiciones tales que la temperatura en el fondo de la columna era
de 184ºC y la presión en el extremo superior de la columna era de 2
x 10^{3} Pa. Se condujo el gas destilado desde la parte superior
(202) de la columna por el conducto (225) hasta el condensador
(226), en el cual se condensó el gas. Una parte del condensado
resultante se recicló en superior (202) de la columna por el
conducto (228), y el resto del condensado se recicló en la columna
de destilación continua multi-etapa (101) por los
conductos (227) y (229). Se retiró un gas de la columna de
destilación continua multi-etapa (201) por el
conducto (233) incorporado en una posición de 4,0 m por debajo de
(202), en la parte superior de la columna y se condujo al
condensador (234), en el cual se condensó el gas retirado. Se fue
retirando el condensado resultante a una tasa de 6,7 kg/hr por el
conducto (235).
Se llevó a cabo la operación durante 5.000 horas.
A partir de un momento determinado 600 horas tras el inicio de la
operación, es decir, desde el momento en que se inició el reciclado
del catalizador en el sistema para la transesterificación por los
conductos (49) y (149), la tasa total de alimentación del
catalizador I en el sistema para la transesterificación por los
conductos (124) y (224) fue de tan sólo 0,0032 g/hr, en términos del
peso de Pb contenido en el catalizador I. Además, durante la
operación, el sobrenadante anteriormente mencionado (que contenía
Pb) retirado del tanque de reacción (50) por el conducto (53) se
sometió a combustión para obtener de esta manera monóxido de plomo y
el monóxido de plomo obtenido se utilizó para producir catalizador
I. La cantidad de catalizador I preparada a partir del monóxido de
plomo (plomo recuperado) obtenido de esta manera fue suficiente para
su utilización como catalizador I a introducir en la anteriormente
mencionada cantidad de 0,0032 g/hr por los conductos (124) y (224)
(a partir del momento determinado 600 horas después del inicio de la
operación, es decir, desde el momento en que se inició el reciclado
de catalizador en el sistema para la transesterificación por los
conductos (49) y (149)). Por tanto, a partir del momento determinado
600 horas tras el inicio de la operación, toda necesidad de
catalizador podía suplirse con el catalizador reciclado y el
catalizador preparado a partir del Pb recuperado del sobrenadante
retirado del tanque de reacción (50).
Además, como se ha mencionado anteriormente, el
sobrenadante retirado del tanque de reacción (50) se sometió a
combustión para obtener monóxido de plomo, y el monóxido de plomo
obtenido se recuperó y utilizó para la preparación de catalizador I.
Por tanto, no se produjo en absoluto un líquido de residuo que
contuviera catalizador ya utilizado.
Se recogieron muestras del líquido concentrado
por evaporación formado en el evaporador (14) y el cual contenía el
catalizador y sustancias de elevado punto de ebullición, por una
boquilla de muestreo incorporada al conducto (15'), por la que se
recogieron, respectivamente, muestras en tiempos 1.000 horas, 2.500
horas y 5.000 horas tras el inicio de la operación. La determinación
de la concentración total de las sustancias de elevado punto de
ebullición en cada muestra se llevó a cabo por el método
anteriormente mencionado. Con respecto a estas muestras, retiradas
en tiempos 1.000 horas, 2.500 horas y 5.000 horas tras el inicio de
la operación, las concentraciones totales de las sustancias de
elevado punto de ebullición fueron de 2,2% en peso, 2,3% en peso y
2,3% en peso, respectivamente. Además, se recogieron muestras del
líquido concentrado por evaporación formado en el evaporador (114) y
el cual contenía el catalizador y sustancias de elevado punto de
ebullición, por una boquilla de muestreo incorporada en el conducto
(115'), por la que se recogieron, respectivamente, muestras en
tiempos 1.000 horas, 2.500 horas y 5.000 horas tras el inicio de la
operación. Con respecto a estas muestras, retiradas en tiempos 1.000
horas, 2.500 horas y 5.000 horas tras el inicio de la operación, las
concentraciones totales de las sustancias de elevado punto de
ebullición fueron de 5,0% en peso, 5,1% en peso y 5,1% en peso,
respectivamente, y las concentraciones de fenil salicilato fueron de
0,25% en peso, 0,26% en peso y 0,26% en peso, respectivamente.
Durante las 5.000 horas de operación, la
operación pudo llevarse a cabo de manera estable (por ejemplo, el
flujo y la composición en cada conducto fueron estables) sin sufrir
fenómenos desventajosos, tal como el depósito del catalizador de un
líquido que contuviera catalizador y la adherencia del catalizador
depositado en las superficies internas de los aparatos utilizados
para la operación. En un momento determinado 3.000 horas después del
inicio de la operación, la pureza del carbonato aromático (el cual
era DFC) en el condensado retirado del condensador (234) por el
conducto (235) era de 99,99% ó más, y no se detectó sustancia otra
que DFC en el condensado. Tras la terminación de la operación, se
inspeccionaron las superficies internas de los aparatos utilizados
para la operación. No se observó adherencia del catalizador a
cualquiera de las paredes internas de la columna de destilación
continua multi-etapa (1), del evaporador (14), del
generador de vapor de fondo (17), ni de los conductos y
similares.
Ejemplo Comparativo
4
Se repitió sustancialmente el mismo procedimiento
al del Ejemplo 3, excepto que, con respecto al líquido concentrado
por evaporación (que contenía el catalizador y sustancias de elevado
punto de ebullición) formado en el evaporador (14) y el líquido
concentrado por evaporación (que contenía el catalizador y
sustancias de elevado punto de ebullición) formado en el evaporador
(114), no se llevó a cabo la retirada del sistema de producción por
los conductos (20) y (120), y la introducción del catalizador nuevo
en el sistema para la transesterificación por los conductos (224) y
(124) en las columnas de destilación continua
multi-etapa (1) y (101) (la cual se llevó a cabo en
el Ejemplo 3 durante el periodo de tiempo entre las 400 horas y las
5.000 horas tras el inicio de la operación). Con respecto a las
muestras recogidas por la boquilla de muestreo incorporada al
conducto (115') en los tiempos 1.000 horas, 2.500 horas y 5.000
horas tras el inicio de la operación, las concentraciones totales de
las sustancias de elevado punto de ebullición fueron de 12,5% en
peso, 30,4% en peso y 52,3% en peso, respectivamente, y las
concentraciones de fenil salicilato fueron de 0,62% en peso, 1,7%
en peso y 2,9% en peso, respectivamente.
Con respecto al carbonato aromático (el cual era
DFC) en el condensado retirado del condensador (234) por el conducto
(235) en un momento determinado de 3.000 horas tras el inicio de la
operación, la pureza del mismo era de 98,7 %. Además, la
concentración de fenil salicilato en el anteriormente mencionado
condensado era de 12 ppm en peso, y la concentración total de las
sustancias de elevado punto de ebullición en el anteriormente
mencionado condensado era de 0,06 % en peso. La operación se llevó a
cabo durante 5.000 horas. Tras la terminación de la operación, se
inspeccionaron las superficies internas asociadas con los aparatos
utilizados para la operación. Se observó adherencia del catalizador
a una parte de las paredes internas de la columna de destilación
continua multi-etapa (1), del evaporador (14) y de
los conductos.
Se llevó a cabo la producción de un carbonato
aromático de sustancialmente la misma manera que en el Ejemplo 2,
excepto que se utilizó el sistema que se muestra en la figura 4 y no
el sistema que se muestra en la figura 2. Como se muestra en las
figuras 4 y 2, la diferencia entre el sistema mostrado en la figura
4 y el sistema mostrado en la figura 2 reside en la región en la
cual se introduce el líquido concentrado que se guarda en el tanque
de almacenamiento (36) por el conducto (37) y de la cual se
transfiere una mezcla de reacción obtenida del líquido concentrado
anterior al tanque de almacenamiento (47) por el conducto (46).
Durante el período de tiempo entre las 400 horas
y las 5.000 horas tras el inicio de la operación, se fue retirando
continuamente una parte del líquido concentrado formado en el
evaporador (14) por el conducto (20) a una tasa de 0,05 kg/hr,
conduciéndola al evaporador de capa delgada (33). En un momento
determinado en el tiempo de 1.000 horas tras el inicio de la
operación, se recogió una muestra (del líquido concentrado retirado
del evaporador (14)) por la boquilla de muestreo (no se muestra)
incorporada en el conducto (15'), y se analizó para determinar la
composición del líquido concentrado por los métodos anteriormente
mencionados. El líquido concentrado tenía la siguiente composición:
Pb (el cual es un componente metálico del catalizador I): 0,7% en
peso; la concentración total de sustancias de elevado punto de
ebullición: 4,0% en peso; y fenil salicilato (el cual es una
sustancia de elevado punto de ebullición): 0,15% en peso. El gas
evaporado formado en el evaporador de capa delgada (33) se fue
retirando continuamente del mismo por el conducto (35) a una tasa de
0,04 kg/hr, reciclándolo por el conducto (49) en el sistema para la
transesterificación. Por otra parte, se fue retirando continuamente
un líquido concentrado por evaporación, que contenía el catalizador
y sustancias de elevado punto de ebullición, del fondo del
evaporador de capa delgada (33) por el conducto (34) a una tasa de
0,01 kg/hr, conduciéndolo al tanque de almacenamiento (36). Se
recogió una muestra (del líquido concentrado por evaporación
retirado del evaporador de capa delgada (33)) por una boquilla de
muestreo (no se muestra) incorporada al conducto (34) en un momento
determinado de tiempo de 1.000 horas tras el inicio de la operación,
y se analizó para determinar la composición del líquido concentrado
por evaporación por los métodos anteriormente mencionados. El
líquido concentrado por evaporación tenía la composición siguiente:
Pb (el cual es el componente metálico del catalizador I): 3,5% en
peso; la concentración total de sustancias de elevado punto de
ebullición: 19,8% en peso; y fenil salicilato (el cual es una
sustancia de elevado punto de ebullición): 0,75% en peso.
En un momento determinado del tiempo de 550 horas
tras el inicio de la reacción, se retiró 1 kg del líquido
concentrado guardado en el tanque de almacenamiento (36) por el
conducto (37) y se condujo al tanque de reacción (55), el cual tenía
una capacidad de 10 litros y estaba provisto de la columna de
destilación (62), una recámara (no se muestra) para la circulación
de un medio de calentamiento, y un agitador. Se introdujeron 5 kg de
agua en el tanque de reacción (55), y se elevó y mantuvo la
temperatura de éste a 200ºC (medidos en la recámara) bajo mezcla. La
presión interna del tanque de reacción (55) subió a 3,0 x 10^{6}
Pa. Tras continuar con la mezcla a 200ºC durante 4 horas, se detuvo
la mezcla, y se hizo disminuir la temperatura del tanque de reacción
(55) (medida en la recámara) a 100ºC, dejándolo reposar durante 1
hora. Se redujo la presión interna del tanque de reacción (55) a la
presión atmosférica soltando gas del tanque de reacción (55) por el
conducto (63). De la mezcla de reacción resultante en el tanque de
reacción (55), se retiró una fase líquida conduciéndola al tanque de
almacenamiento (59) por el conducto (58), dejando un precipitado
blanco en el tanque de reacción (55). Se analizó el precipitado
blanco remanente en el tanque de reacción (55), y los resultados del
análisis mostraron que el precipitado blanco era un sólido que
comprendía principalmente carbonato de plomo (II). Por otra parte,
al dejar enfriar a temperatura ambiente la fase líquida introducida
en el tanque de almacenamiento (59), se separó en capas líquidas
superior e inferior. La capa superior tenía la composición
siguiente: agua: 93,5% en peso; PhOH: 6,5% en peso; y no se detectó
sustancia de elevado punto de ebullición. La capa inferior tenía la
composición siguiente: PhOH: 57,3% en peso; la concentración total
de sustancias de elevado punto de ebullición: 14,3% en peso; Pb: 100
ppm en peso; y no se detectó fenil salicilato en absoluto. Del
balance de masas de PhOH, fenil salicilato y sustancias de elevado
punto de ebullición, se descubrió que el fenil salicilato se había
transformado en PhOH por hidrólisis y descarboxilación. La capa
inferior en el tanque de almacenamiento (59) se retiró del mismo por
el conducto (60). El peso de la capa inferior retirada del tanque de
almacenamiento (59) era de 603 g. Se transformó el carbonato de
plomo (II) en el tanque de almacenamiento (55) en difenoxi plomo de
una manera sustancialmente idéntica a la del Ejemplo 2, es decir,
por un método en el cual PhOH es introducido en el tanque de
reacción (55) por los conductos (56) y (59A), sometiendo la mezcla
resultante en el tanque de reacción (55) a una reacción bajo mezcla
a 180ºC (medidos en la recámara) y eliminando por destilación agua y
dióxido de carbono producidos secundariamente junto con PhOH no
reaccionado. Se retiró 1 kg de una mezcla de reacción del tanque de
reacción (55), la cual permanecía en dicho tanque de reacción (55)
tras realizar la reacción anterior durante 2 horas, y se transfirió
por el conducto (46) introduciéndola en el tanque de almacenamiento
(47).
A partir de entonces, cada 100 horas a partir de
un momento en el tiempo 550 horas después del inicio de la operación
(es decir, el momento en el cual se retiró 1 kg del líquido
concentrado del tanque de almacenamiento (36) y se condujo al tanque
de reacción (55) como se ha mencionado anteriormente), se repitió
una secuencia de operaciones de la misma manera a la descrita
anteriormente, utilizando el tanque de almacenamiento (36) (del cual
se retiró 1 kg del líquido concentrado), el tanque de reacción (55),
el tanque de almacenamiento (59) y el tanque de almacenamiento (47)
(en el cual se introdujo 1 kg de la mezcla de reacción remanente
obtenida en el tanque de reacción (55)). Con respecto a la segunda y
última puestas en práctica de la anteriormente mencionada secuencia
de las operaciones que utilizan el tanque de almacenamiento (36), el
tanque de reacción (55), y los tanques de almacenamiento (59) y
(47), como 5 kg de agua, los cuales son introducidos en el tanque de
reacción (55) (con el fin de mezclarse con el 1 kg del líquido
concentrado transferido desde el tanque de almacenamiento (36)), se
utilizó una mezcla acuosa obtenida por un método en el cual se
extrae la anteriormente mencionada capa superior obtenida en el
tanque de almacenamiento (59), y se añade agua a la misma en una
cantidad tal que el peso de la mezcla resultante es de 5 kg.
Por otra parte, a partir de un momento en el
tiempo 600 horas tras el inicio de la operación, se fue retirando
continuamente la mezcla de reacción guardada en el tanque de
almacenamiento (47) a una tasa de 0,01 kg/hr por el conducto (48), y
se provocó la reunión de la mezcla de reacción retirada del tanque
de almacenamiento (47) con el gas evaporado, el cual se había
retirado del evaporador de capa delgada (33) conduciéndolo por el
conducto (35), y la mezcla resultante (es decir, la mezcla de los
productos retirados por los conductos (48) y (35)) se recicló en el
sistema para la transesterificación por el conducto (49).
La tasa de retirada del condensado del
condensador (22) por el conducto (23) durante el período de tiempo
entre las 400 horas y las 600 horas tras el inicio de la operación
fue de 5,55 kg/hr, y la tasa de retirada del condensado del
condensador (22) por el conducto (23) durante el período de tiempo
entre las 600 horas y las 5.000 horas tras el inicio de la operación
fue de 5,6 kg/hr. Durante el período de tiempo entre las 400 horas y
las 600 horas tras el inicio de la operación, se añadió catalizador
I a la columna de destilación (1) por el conducto (3) a una tasa de
alimentación tal que compensase la tasa de retirada del catalizador
a la cual éste era retirado por el conducto (20), es decir, se
añadía catalizador I por el conducto (3) a una tasa de alimentación
tal que podía mantenerse la concentración de Pb de 0,19% en peso en
el conducto (13).
La operación se llevó a cabo durante 5.000 horas.
A partir de un momento determinado en el tiempo de 600 horas tras el
inicio de la operación, es decir, a partir del momento en que se
inició el reciclado del catalizador en el sistema para la
transesterificación por el conducto (49), la tasa de alimentación
del catalizador I en el sistema de transesterificación por el
conducto (3) fue de tan sólo 0,0006 g/hr, en términos del peso de Pb
contenido en el catalizador I. Además, durante la operación, se
sometió a combustión la anteriormente mencionada capa inferior (que
contenía Pb) retirada del tanque de almacenamiento (59) por el
conducto (60), para obtener de esta manera monóxido de plomo, y el
monóxido de plomo obtenido se utilizó para producir catalizador I.
La cantidad de catalizador I preparado a partir del monóxido de
plomo (Pb recuperado) obtenido de esta manera, fue suficiente para
su utilización como catalizador I a introducir en una cantidad de
tan sólo 0,0006 g/hr por el conducto (3) (a partir de un momento
determinado en el tiempo 600 horas tras el inicio de la operación,
es decir, a partir del momento en que se inició el reciclado del
catalizador en el sistema para la transesterificación por el
conducto (49)). Por tanto, a partir de un momento determinado en el
tiempo 600 horas tras el inicio de la operación, se suplió toda
necesidad de catalizador mediante el catalizador reciclado y el
catalizador preparado a partir del Pb recuperado de la capa inferior
retirada del tanque de almacenamiento (59) (en el que la capa
inferior retirada del tanque de almacenamiento (59) es una parte de
la fase líquida retirada del tanque de reacción (55)).
Además, como se ha mencionado anteriormente, la
capa inferior retirada del tanque de almacenamiento (59) por el
conducto (60) se sometió a combustión para obtener monóxido de
plomo, y se recuperó el monóxido de plomo obtenido y utilizado para
la preparación de catalizador I. Por tanto, no se produjo en
absoluto un líquido de residuo que contuviera catalizador ya
utilizado.
Se recogieron muestras del líquido concentrado
por evaporación el cual se formó en el evaporador (14) y que
contenía el catalizador y sustancias de elevado punto de ebullición,
por una boquilla de muestro incorporada al conducto (15'), por el
que se recogieron, respectivamente, muestras en tiempos 1.000 horas,
2.500 horas y 5.000 horas tras el inicio de la operación. La
determinación de la concentración total de las sustancias de elevado
punto de ebullición en cada muestra se llevó a cabo por el método
anteriormente mencionado. Con respecto a estas muestras, retiradas
en tiempos 1.000 horas, 2.500 horas y 5.000 horas tras el inicio de
la operación, las concentraciones totales de las sustancias de
elevado punto de ebullición fueron de 4,0% en peso, 4,1% en peso y
4,1% en peso, respectivamente.
Durante el tiempo de operación de 5.000 horas, se
pudo llevar a cabo la operación de manera estable (por ejemplo, el
flujo y la composición en cada conducto fueron estables) sin sufrir
fenómenos desventajosos, tal como el depósito del catalizador de un
líquido que contiene catalizador y la adherencia del catalizador
depositado a las superficies internas de los aparatos utilizados
para la operación. Durante la operación, se recogieron muestras de
la mezcla de reacción del fondo de la columna de destilación
continua multi-etapa (1), por la boquilla de muestro
incorporada al conducto (13), y se analizaron. Con respecto a la
mezcla de reacción recogida del conducto (13) en un momento
determinado del tiempo 3.000 horas tras el inicio de la operación,
la composición de la mezcla de reacción era la siguiente: MFC: 23,9%
en peso; DFC: 74,8% en peso; y Pb: 0,19% en peso. La pureza del
carbonato aromático (el cual era una mezcla de MFC y DFC) en el
condensado retirado del condensador (22) por el conducto (23) era de
99,99% ó más, y no se detectó sustancia de elevado punto de
ebullición en el condensado. Tras la terminación de la operación, se
inspeccionaron las superficies internas de los aparatos utilizados
para la operación. No se observó adherencia del catalizador a
ninguna de las paredes internas de la columna de destilación
continua multi-etapa (1), del evaporador (14), del
generador de vapor de fondo (17), ni de los conductos y
similares.
Se calentó y mantuvo a 180ºC durante 10 horas una
mezcla de 30 kg de PhOH, 10 kg de metil fenilcarbonato y 8 kg de
óxido de dibutil-estaño, llevando a cabo de esta
manera una reacción. Tras ese período de tiempo, se eliminó por
destilación el agua formada en la mezcla de reacción resultante,
junto con PhOH no reaccionado. Entonces, se eliminó por destilación
de la mezcla de reacción a presión reducida la mayor parte del PhOH
y metil fenil carbonato que quedaba, y la mezcla resultante se dejó
enfriar en atmósfera de nitrógeno, para obtener de esta manera
catalizador II.
Se llevó a cabo la producción de un carbonato
aromático utilizando el sistema mostrado en la figura 5, el cual
comprende la columna de destilación (24), con un altura de 1 m y un
diámetro de 4 pulgadas y que contiene rellenos Dixon (6 mm\O ), y el
tanque de reacción (100) con una capacidad de 200 litros y equipado
con un agitador.
Se alimentó de manera continua el tanque de
reacción 100 con una mezcla de dimetilcarbonato, PhOH y catalizador
II en forma líquida por el conducto (3) a una tasa de 20 kg/hr,
llevando a cabo de esta manera una reacción. La proporción en peso
del dimetilcarbonato al PhOH en la mezcla era de 50/50, y se utilizó
catalizador II en una cantidad tal que la concentración de Sn de la
mezcla de reacción en el conducto (13) alcanzara 0,4% en peso, en el
que podía confirmarse la concentración de Sn recogiendo una muestra
de la boquilla de muestreo (no se muestra) incorporada al conducto
(13). Las condiciones de reacción de la reacción anterior eran tales
que la temperatura en el tanque de reacción (100) era de 204ºC y la
presión en la parte superior de la columna de destilación (24) era
de 7,5 x 10 5 Pa. Se condujo el gas (que contenía metanol y
dimetilcarbonato) formado en el tanque de reacción (100) a la
columna de destilación (24) por el conducto (30). Desde la columna
de destilación (24), se recirculó el dimetilcarbonato al tanque de
reacción (100) por el conducto (32), mientras que el gas (que
contenía metanol y dimetilcarbonato) destilado de la parte superior
de la columna de destilación (24) se condujo por el conducto (25) al
condensador (26), en el cual se condensó el gas. Se recirculó una
parte del condensado resultante hacia la columna de destilación (24)
a una proporción de reflujo de 5,0 por los conductos (27) y (28), y
el resto del condensado se fue retirando continuamente a una tasa de
2,3 kg/hr por el conducto (29). Se fue retirando continuamente una
mezcla de reacción [que contenía metil fenil carbonato (como
producto de reacción deseado), el catalizador, y sustancias de
elevado punto de ebullición] del fondo del tanque de reacción (100)
a una tasa de 17,7 kg/hr por el conducto (13) y se condujeron al
evaporador (14), del cual se retiró un gas evaporado que contenía el
metil fenil carbonato, conduciéndolo por el conducto (21) al
condensador (22), en el cual el gas evaporado se condensó. El
condensado resultante se retiró del condensador (22) por el conducto
(23) a una tasa de 16,7 kg/hr. Por otra parte, se formó un líquido
concentrado por evaporación que contenía el catalizador y las
sustancias de elevado punto de ebullición en el evaporador (14). Una
parte del líquido concentrado se condujo al generador de vapor de
fondo (17) por los conductos (15) y (16) y se recirculó hacia el
evaporador (14) por el conducto (18). El resto del líquido
concentrado en el evaporador (14) se recirculó hacia el tanque de
reacción (100) a una tasa de 1 kg/hr por los conductos (15), (19) y
(3). Durante el período de tiempo entre las 400 horas y las 2.000
horas tras el inicio de la operación, se fue retirando continuamente
por el conducto (20) una parte del líquido concentrado formado en el
evaporador (14), a una tasa de 0,05 kg/hr, conduciéndola al tanque
de almacenamiento (36), con una capacidad de 10 litros. En un
momento determinado del tiempo 1.000 horas tras el inicio de la
operación, se recogió una muestra (del líquido concentrado retirado
del evaporador (14)) por una boquilla de muestreo (no se muestra)
incorporada al conducto (15'), y se analizó para determinar la
composición del líquido concentrado por los métodos anteriormente
mencionados. El líquido concentrado tenía la composición siguiente:
Sn (el cual es el componente metálico del catalizador II): 6,7% en
peso; la concentración total de sustancias de elevado punto de
ebullición: 2,2% en peso; y fenil salicilato (el cual es una
sustancia de elevado punto de ebullición): 0,7% en peso.
En un momento determinado del tiempo de 500 horas
tras el inicio de la operación, se retiraron por el conducto (37) 2
kg del líquido concentrado guardado en el tanque de almacenamiento
(36), conduciéndolos al tanque de reacción (55), el cual tenía una
capacidad de 10 litros y estaba equipado con la columna de
destilación (62), una recámara (no se muestra) para la circulación
de medio de calentamiento, y un agitador. Se introdujeron 4 kg de
dimetilcarbonato en el tanque de reacción (55) por el conducto (56),
y se elevó y mantuvo la temperatura del tanque de reacción (55) a
200ºC (medidos en la recámara) bajo mezcla. La presión en el tanque
de reacción (55) se elevó a 7,2 x 10^{5} Pa. Tras continuar con la
mezcla a 200ºC durante 4 horas, se redujo la temperatura del tanque
de reacción (55) (medida en la recámara) a 80ºC. Entonces, se
analizó la composición de la mezcla de reacción resultante en el
tanque de reacción (55). El análisis de la composición mostró que el
fenil salicilato no se hallaba presente en absoluto y, en su lugar,
se hallaba metil salicilato (se supone que el metil salicilato se ha
formado por reacción de fenil salicilato con dimetilcarbonato). A
partir de entonces, se inició la destilación elevando la temperatura
del tanque de reacción de (55) a 200ºC (medidos en la recámara) a
presión atmosférica, y empezó a salir un destilado por el conducto
(63). Se continuó la destilación mientras se reducía gradualmente la
presión en el tanque de reacción (55) desde presión atmosférica a
presión reducida. Cuando la cantidad de destilado obtenida por el
conducto (63) alcanzó los 4,32 kg, se finalizó la destilación. A
continuación, se ajustó la presión en el tanque de reacción (55) a
presión atmosférica introduciendo nitrógeno gas, y se ajustó el peso
de la mezcla de reacción en el tanque de reacción (55) a 2 kg
mediante la introducción de PhOH. Se retiró la mezcla de reacción
del tanque de reacción (55), la cual permanecía en el tanque de
reacción (55) tras llevar a cabo la destilación anterior, y se
transfirió por el conducto (46), introduciéndola en el tanque de
almacenamiento (47), con una capacidad de 10 litros. Se analizó la
composición de la mezcla de reacción. El análisis de la composición
mostró que no se hallaba presente el fenil salicilato en absoluto, y
que la concentración total de sustancias de elevado punto de
ebullición se había reducido a 0,8% en peso.
A partir de entonces, cada 40 horas a partir del
momento en el tiempo 500 horas después del inicio de la operación
(es decir, en el momento cuando se retiraron 2 kg del líquido
concentrado del tanque de almacenamiento (36) y se condujeron al
tanque de reacción (55), como se ha mencionado anteriormente), se
repitió de la manera descrita anteriormente una secuencia de las
operaciones anteriores, utilizando el tanque de almacenamiento (36)
(del cual se habían retirado 2 kg del líquido concentrado), el
tanque de reacción (55), y el tanque de almacenamiento (47) (en el
cual se había introducido la mezcla de reacción remanente, obtenida
en el tanque de reacción (55)).
Por otra parte, a partir de un momento 600 horas
después del inicio de la operación, se fue retirando continuamente
la mezcla de reacción contenida en el tanque de almacenamiento (47),
a una tasa de 0,05 kg/hr por el conducto (48), y se recirculó hacia
el sistema para la transesterificación por el conducto (49).
La tasa de retirada de condensado del condensador
(22) por el conducto (23) durante el período de tiempo entre las 400
horas y las 600 horas tras el inicio de la operación era de 16,65
kg/hr, y la tasa de retirada de condensado del condensador (22) por
el conducto (23) durante el período de tiempo entre las 600 horas y
las 2.000 horas tras el inicio de la operación era de 16,7 kg/hr.
Durante el período de tiempo entre las 400 horas y las 600 horas
tras el inicio de la operación, se añadió catalizador II al tanque
de reacción (100) por el conducto (3) a una tasa de alimentación tal
que compensase la tasa de retirada a la cual el catalizador era
retirado por el conducto (20), es decir, se añadía catalizador II
por el conducto (3) a una tasa de alimentación tal que la
anteriormente mencionada concentración de Sn podía mantenerse en el
0,4% en peso en el conducto (13).
La operación se llevó a cabo durante 2.000 horas.
Desde un momento determinado 600 horas tras el inicio de la
operación, es decir, desde el momento en que se inició el reciclado
del catalizador en el sistema para la transesterificación por el
conducto (49), no existió necesidad de introducir catalizador nuevo
en el sistema para la transesterificación. Además, debido a que el
líquido que contiene catalizador que contenía el catalizador y
sustancias de elevado punto de ebullición, se retiró del sistema
para la transesterificación y se sometió a los tratamientos
anteriormente mencionados de acuerdo con la presente invención, no
se produjo en absoluto un líquido de residuo que contuviera
catalizador ya utilizado.
Se recogieron muestras del líquido concentrado
por evaporación, formado en el evaporador (14) y que contenía el
catalizador y sustancias de elevado punto de ebullición, por la
anteriormente mencionada boquilla de muestreo incorporada al
conducto (15'), por la cual se recogieron, respectivamente, muestras
en tiempos 1.000 horas, 1.500 horas y 2.000 horas tras el inicio de
la operación. Se llevó a cabo la determinación de la concentración
total de las sustancias de elevado punto de bullición en cada
muestra por el método anteriormente mencionado. Con respecto a estas
muestras retiradas en tiempos 1.000 horas, 1.500 horas y 2.000 horas
tras el inicio de la operación, las concentraciones totales de las
sustancias de elevado punto de ebullición fueron de 2,2% en peso,
2,2% en peso y 2,2% en peso, respectivamente.
Durante las 2.000 horas de tiempo de operación,
ésta pudo llevarse a cabo de manera estable (por ejemplo, el flujo y
la composición en cada conducto fueron estables), sin sufrir
fenómenos desventajosos, tal como el depósito del catalizador de un
líquido que contuviese catalizador y la adherencia del catalizador
depositado a las superficies internas de los aparatos utilizados
para la operación. Durante la operación, se recogieron muestras de
la mezcla de reacción del fondo del tanque de reacción (100), por la
anteriormente mencionada boquilla de muestreo incorporada al
conducto (13), y se analizaron las muestras. Con respecto a la
mezcla de reacción recogida del conducto (13) en un momento
determinado 2.000 horas después del inicio de la operación, la
composición de la misma era la siguiente: PhOH: 51% en peso; metil
fenil carbonato (MFC): 6% en peso; difenil carbonato (DFC): 0,4% en
peso; anisol (ANS): 0,6% en peso; y Sn: 0,4% en peso. La pureza del
carbonato aromático (el cual era una mezcla de MFC y DFC) en el
condensado retirado del condensador (22) por el conducto (23) era de
99,99% ó más, y no se detectó sustancia de elevado punto de
ebullición en el condensado. Tras finalizar la operación, se
inspeccionaron las superficies internas de los aparatos utilizados
para la operación. No se observó adherencia del catalizador a
ninguna de las paredes internas del tanque de reacción (100), del
evaporador (14), del generador de vapor de fondo (17), ni de los
conductos y similares.
Se calentó y mantuvo una mezcla de 40 kg de PhOH
y 8 kg de tetracloruro de titanio a 50ºC durante 10 horas bajo un
flujo de nitrógeno gas, llevando a cabo de esta manera una reacción.
Tras ese período de tiempo, se eliminó por destilación el cloruro de
hidrógeno formado en la mezcla de reacción resultante, junto con
PhOH no reaccionado. Entonces, la mayor parte del PhOH remanente se
eliminó por destilación de la mezcla de reacción bajo presión
reducida, y se dejó enfriar la mezcla resultante en atmósfera de
nitrógeno, para obtener de esta manera catalizador III.
\newpage
Se repitió sustancialmente el mismo procedimiento
del Ejemplo 5, excepto que se utilizó catalizador III en una
cantidad tal que la concentración de Ti de la mezcla de reacción en
el conducto (13) alcanzase 0,2% en peso. La operación se continuó
durante 2.000 horas. Durante las 2.000 horas de tiempo de operación,
ésta pudo llevarse a cabo de manera estable (por ejemplo, el flujo y
la composición en cada conducto fueron estables), sin sufrir
fenómenos desventajosos, tal como el depósito del catalizador de un
líquido que contuviese catalizador y la adherencia del catalizador
depositado a las superficies internas de los aparatos utilizados
para la operación. Se recogieron muestras del líquido concentrado
por evaporación formado en el evaporador (14), y que contenía el
catalizador y sustancias de elevado punto de ebullición, por la
boquilla de muestreo incorporada al conducto (15'), por la que se
recogieron, respectivamente, muestras en tiempos 1.000 horas, 1.500
horas y 2.000 horas tras el inicio de la operación. La determinación
de la concentración total de las sustancias de elevado punto de
ebullición en cada muestra se llevó a cabo por el método
anteriormente mencionado. Con respecto a estas muestras, recogidas
en tiempos 1.000 horas, 1.500 horas y 2.000 horas tras el inicio de
la operación, las concentraciones totales de las sustancias de
elevado punto de ebullición fueron de 2,8% en peso, 2,9% en peso y
2,9% en peso, respectivamente. Durante la operación, se recogieron
muestras de la mezcla de reacción retirada del fondo del tanque de
reacción (100) por la boquilla de muestro incorporada al conducto
(13), y se analizaron. Con respecto a la mezcla de reacción recogida
del conducto (13) en un momento determinado 2.000 horas tras el
inicio de la operación, la composición de la mezcla de reacción era
la siguiente: PhOH: 51% en peso; metil fenil carbonato (MFC): 6% en
peso; difenil carbonato (DFC): 0,4% en peso; anisol (ANS): 0,4% en
peso; y Ti: 0,2% en peso. La pureza del carbonato aromático (el cual
era una mezcla de MFC y DFC) en el condensado retirado del
condensador (22) por el conducto (23) era de 99,99% ó más, y no se
detectó sustancia de elevado punto de ebullición en el condensado.
Tras la finalización de la operación, se inspeccionaron las
superficies internas de los aparatos utilizados para la operación.
No se observó adherencia del catalizador a ninguna de las paredes
internas del tanque de reacción (100), del evaporador (14), del
generador de vapor de fondo (17), ni de los conductos y
similares.
Se introdujeron 235 g de difenil carbonato
obtenido en el Ejemplo 3 y 228 g de bisfenol A en un reactor de
vacío equipado con un agitador, y la mezcla resultante se calentó a
180ºC bajo mezcla y gradualmente creando un vacío en el aparato de
reacción con nitrógeno gas. Entonces, se elevó lentamente la
temperatura de la mezcla de (180) a 220ºC mientras se mezclaba y
creaba vacío en el aparato de reacción con nitrógeno gas. A
continuación, se selló herméticamente el aparato de reacción, y se
realizó una polimerización a 8.000 Pa durante 30 minutos mientras se
mezclaba a 100 rpm, y entonces, a 4.000 Pa durante 90 minutos
mientras se mezclaba a 100 rpm. A partir de entonces, se elevó la
temperatura del aparato de reacción a 270ºC, y se realizó una
polimerización a 70 Pa durante una hora, obteniendo de esta manera
un policarbonato aromático. El policarbonato aromático obtenido era
incoloro y transparente, y tenía una masa molar media de 10.200.
Ejemplo Comparativo
5
Se repitió sustancialmente el mismo procedimiento
del Ejemplo 7, excepto que se utilizó el difenil carbonato obtenido
en el Ejemplo Comparativo 4 (en lugar del difenil carbonato obtenido
en el Ejemplo 3). El policarbonato aromático obtenido había sufrido
amarilleado y tenía una masa molecular media de 8.800.
Mediante el proceso de la presente invención,
puede producirse un carbonato aromático de elevada pureza de manera
estable durante un período prolongado de tiempo. Por tanto, el
proceso de la presente invención puede ser ventajosamente utilizado
en una producción en masa a escala comercial de un carbonato
aromático. Un carbonato aromático producido por el proceso de la
presente invención es utilizado como materia prima para la
producción de policarbonatos aromáticos, la utilización de los
cuales como plásticos de ingeniería se ha incrementado en los
últimos años.
Claims (12)
1. Proceso para la producción de carbonatos
aromáticos, que comprende las etapas de:
(1) transesterificación de un material de inicio
seleccionado del grupo que consiste en un dialquil carbonato
representado por la fórmula (1)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{1} O \hskip-2,8mm \+ COR ^{1}
\hskip5cm (1),\cr \+
\hskip-0,1mm ||\cr \+
\hskip-0,5mm
O\cr}
un alquil aril carbonato representado por la
fórmula (2)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{2} O \hskip-2,8mm \+ COAr ^{2}
\hskip5cm (2)\cr \+ \hskip0,1mm ||\cr \+
\hskip-0,2mm
O\cr}
y una mezcla de los mismos con un reactivo
seleccionado del grupo que consiste en un compuesto monohidroxi
aromático representado por la fórmula (3)
Ar^{1}OH
\hskip5,5cm(3),
un alquil aril carbonato representado por la
fórmula (4)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
R ^{3} O \hskip-2,8mm \+ COAr ^{3}
\hskip5cm (4)\cr \+ \hskip0,1mm ||\cr \+
\hskip0,1mm
O\cr}
y una mezcla de los mismos,
en la que cada uno de R^{1}, R^{2} y R^{3}
representa, de manera independiente, un grupo alquilo con entre 1 y
10 átomos de carbono, un grupo alicíclico con entre 3 y 10 átomos
de carbono o un grupo aralquilo con entre 6 y 10 átomos de carbono,
y cada uno de Ar^{1}, Ar^{2} y Ar^{3} representa, de manera
independiente, un grupo aromático con entre 5 y 30 átomos de
carbono.
en presencia de un catalizador que contiene un
metal, el cual es soluble en un sistema de reacción que comprende
dicho material de inicio y dicho reactivo y el cual está presente en
un estado disuelto en dicho sistema de reacción, para obtener de
esta manera una mezcla de elevado punto de ebullición que comprende
dicho catalizador que contiene un metal y al menos un carbonato
aromático el cual es producido por la transesterificación y que
corresponde al material de inicio y al reactivo y se selecciona del
grupo que consiste en un alquil aril carbonato representado por la
fórmula (5)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
RO \hskip-2,8mm \+ COAr
\hskip4cm (5)\cr \+ \hskip0,2mm ||\cr \+
\hskip0,1mm
O\cr}
Y un diaril carbonato representado por la fórmula
(6)
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
ArO \hskip-2,8mm \+ COAr
\hskip4cm (6)\cr \+ \hskip0,2mm ||\cr \+
\hskip0,1mm
O\cr}
en la que R y Ar se seleccionan, respectivamente,
del grupo que consiste en R^{1}, R^{2} y R^{3} y se
seleccionan del grupo que consiste en Ar^{1}, Ar^{2} y Ar^{3}
en correspondencia con el material de inicio y el reactivo,
a la vez que se retira una mezcla de reacción de
bajo punto de ebullición la cual contiene un producto secundario de
bajo punto de ebullición que comprende un alcohol alifático, un
dialquil carbonato o una mezcla de los mismos, correspondiente al
material de inicio y al reactivo y representado por al menos una
fórmula seleccionada del grupo que consiste en ROH y
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
RO \hskip-2,8mm \+ COR,\cr \+
\hskip0,2mm ||\cr \+ \hskip0,1mm
O\cr}
en la que R es como se ha definido
anteriormente,
(2) separación de dicha mezcla de reacción de
elevado punto de ebullición en una fracción de producto que
comprende dicho carbonato aromático producido y una fracción
líquida de catalizador que comprende dicho catalizador que contiene
un metal, y
(3) recirculación de dicha fracción líquida de
catalizador en dicho sistema de reacción a la vez que se retira
dicha fracción de producto,
caracterizado por el hecho de que el
proceso comprende además las etapas de:
(1') extracción de al menos un tipo de líquido
que contiene catalizador, el cual se selecciona del grupo que
consiste en:
una parte de dicha mezcla de reacción de elevado
punto de ebullición previamente a la separación de dicha mezcla de
reacción de elevado punto de ebullición en dicha fracción de
producto y dicha fracción líquida de catalizador, y
una parte de la separada fracción líquida de
catalizador,
cada parte que contiene (A) al menos una
sustancia de elevado punto de ebullición con un punto de ebullición
más elevado que el punto de ebullición de dicho carbonato aromático
producido y que contiene (B) dicho catalizador que contiene un
metal,
(2') adición al líquido extraído que contiene
catalizador de una sustancia funcional (C) capaz de reaccionar con
al menos un componente seleccionado del grupo que consiste en dicho
componente (A) y dicho componente (B), para obtener de este modo una
mezcla de reacción que contiene un producto de reacción (A)/(C) y un
producto de reacción (B)/(C),
en el que,
cuando dicha sustancia funcional (C) es capaz de
reaccionar con dicho componente (A), dicho producto de reacción
(A)/(C) es un producto formado por la reacción entre dicho
componente (A) y dicho componente (C),
cuando dicha sustancia funcional (C) no es capaz
de reaccionar con dicho componente (A), dicho producto de reacción
(A)/(C) es componente (A) no reaccionado presente en dicha mezcla de
reacción,
cuando dicha sustancia funcional (C) es capaz de
reaccionar con dicho componente (B), dicho producto de reacción
(B)/(C) es un producto formado por la reacción entre dicho
componente (B) y dicho componente (C), y
cuando dicha sustancia funcional (C) no es capaz
de reaccionar con dicho componente (B), dicho producto de reacción
(B)/(C) es componente (B) no reaccionado presente en dicha mezcla de
reacción, y
(3') recirculación de dicho producto de reacción
(B)/(C) en dicho sistema de reacción directa o indirectamente, a la
vez que se retira dicho producto de reacción (A)/(C).}
2. Proceso, según la reivindicación 1, en el que
dicha parte de la mezcla de reacción de elevado punto de ebullición
está entre 0,01 y 10% en peso, basado en el peso de dicha mezcla de
reacción de elevado punto de ebullición, y en el que dicha parte de
la separada fracción líquida de catalizador está entre 0,01 y 40% en
peso, basado en el peso de dicha fracción líquida separada de
catalizador.
3. Proceso, según la reivindicación 1 ó 2, en el
que dicha sustancia de elevado punto de ebullición (A) se origina de
al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en dicho
material de inicio, dicho reactivo, impurezas contenidas en dicho
material de inicio y dicho reactivo, y productos secundarios de la
reacción de transesterificación.
4. Proceso, según la reivindicación 1 ó 2, en el
que dicha sustancia de elevado punto de ebullición (A) es al menos
una sustancia seleccionada del grupo que consiste en un compuesto
hidroxi aromático (7), un compuesto (8) derivado de dicho componente
(7), un compuesto carboxiaromático (9), un compuesto (10) derivado
de dicho compuesto (9), y xantona,
\newpage
en el que:
el compuesto (7) está representado por la fórmula
(7):
Ar^{4} \abrepg
OH)_{m}(7)
en la que Ar^{4} representa un grupo aromático
con una valencia m, m representa un número entero 2 ó más, y cada
grupo -OH está unido de manera independiente a una posición de
carbono anular arbitraria del grupo Ar^{4},
el compuesto (8) contiene un residuo representado
por la fórmula (8):
\abrepg O\cierrapg{n}Ar^{4} \abrepg
OH)_{m-n}(8)
en la que Ar^{4} y m son como se ha definido
para la fórmula (7), n representa un número entero entre 1 y m, y
cada uno de los grupos -OH y grupos -O- está unido de manera
independiente a una posición de carbono anular arbitraria del grupo
Ar^{4},
el compuesto (9) está representado por la fórmula
(9):
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
(HO \cierrapg{s}Ar^{5}
\abrepg \hskip-2,8mm \+
COH) _{r-s} \hskip4cm (9)\cr \+
||\cr \+
O\cr}
en la que Ar^{5} representa un grupo aromático
con una valencia de r, r representa un numero entero 1 ó más, s
representa un número entero entre 0 y (r(1), y cada grupo -OH
y -COOH está unido de manera independiente a una posición de carbono
anular arbitraria del grupo Ar^{5}, y
el compuesto (10) contiene un residuo
representado por la fórmula (10):
en la que Ar^{5}, r y s son como se ha definido
para la fórmula (9), t es un número entero entre 0 y s, u es un
número entero entre 0 y (r-s), bajo la condición de
que t y u no son simultáneamente 0, y cada grupo -OH,
grupo
-COOH, grupo -O- y grupo -(COO)- se encuentra
unido de manera independiente a una posición arbitraria de carbono
anular del grupo Ar^{5}.
5. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que la mencionada sustancia funcional
(C) es un agente oxidante, de manera que dicho producto de reacción
(A)/(C) es un producto de oxidación de bajo punto de ebullición y
dicho producto de reacción (B)/(C) es un óxido metálico.
6. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4 en el que dicha sustancia funcional (C) es un
precipitante, de manera que dicho producto de reacción (B)/(C) es
una sustancia que contiene un metal la cual precipita.
7. Proceso, según la reivindicación 6, en el que
dicha sustancia que contiene un metal es un compuesto metálico
seleccionado del grupo que consiste en un carbonato metálico, un
hidróxido metálico, un óxido metálico, un sulfuro metálico y un
sulfato metálico.
\newpage
8. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha sustancia funcional (C) es
un disolvente ractivo, de manera que dicho producto de reacción
(A)/(C) es un producto de bajo punto de ebullición obtenido por la
solvolisis del componente (A).
9. Proceso, según la reivindicación 8, en el que
dicho disolvente reactivo es agua, de manera que dicho producto de
reacción (A)/(C) es un compuesto monohidroxi aromático obtenido por
la hidrólisis del componente (A).
10. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que dichas etapas (1), (2) y (3) se
llevan a cabo continuamente, produciendo continuamente de esta
manera un carbonato aromático.
11. Proceso, según la reivindicación 10, en el
que dicho material de inicio y dicho reactivo alimentan
continuamente una columna de destilación continua
multi-etapa para producir una reacción de
transesterificación entre ellas en al menos una fase seleccionada
del grupo que consiste en una fase líquida y una fase
gas-líquido en presencia de dicho catalizador que
contiene un metal en dicha columna de destilación, a la vez que se
retira continuamente una mezcla de reacción de elevado punto de
ebullición que contiene el carbonato aromático producido en una
forma líquida a partir de una parte inferior de la columna de
destilación y retirando continuamente una mezcla de reacción de bajo
punto de ebullición que contiene un producto secundario de bajo
punto de ebullición en forma gaseosa de una parte superior de la
columna de destilación por destilación.
12. Proceso, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, que comprende el sometimiento a
polimerización por transesterificación del carbonato aromático
producido y un compuesto dihidroxi aromático para la producción de
policarbonatos aromáticos.
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