ES2284544T3 - Procedimiento para la puesta en funcionamiento de un procedimiento de preparacion de 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la puesta en funcionamiento de un procedimiento de preparación de 2, 2-bis(4-hidroxifenil)propano por reacción de fenol con acetona en presencia de resinas de poliestireno reticuladas sulfonadas, caracterizado porque a) la puesta en funcionamiento se lleva a cabo a un caudal reducido con una concentración de acetona reducida y una concentración de fenol aumentada respecto al estado de funcionamiento continuo óptimo y b) la cantidad de educto y el contenido de acetona en la alimentación del reactor se aumentan a continuación de forma gradual o continua y bajo control de temperatura hasta alcanzar el estado de funcionamiento continuo, en el que el caudal se reduce en el momento de la puesta en funcionamiento un 40% o más en relación con el caudal óptimo para el funcionamiento continuo y la concentración de acetona se reduce en el momento de la puesta en funcionamiento un 30% o más en relación con la concentración óptima para el funcionamiento continuo.
Description
Procedimiento para la puesta en funcionamiento
de un procedimiento de preparación de
2,2-bis(4-hidroxifenil)propano.
La solicitud se refiere a la puesta en
funcionamiento de un procedimiento para la preparación de
bisfenoles.
La preparación de bisfenoles es conocida y se
lleva a cabo en general mediante la reacción catalizada por ácido
de fenoles con compuestos carbonílicos. La reacción se realiza
generalmente en reactores de lecho fijo o de lecho fluidizado, así
como en columnas reactivas.
Como catalizadores se usan preferentemente
resinas de poliestireno sulfonadas (intercambiadores iónicos
ácidos). Estos intercambiadores iónicos dado el caso pueden estar
modificados químicamente con cocatalizadores unidos de forma
covalente o iónica y son macroporosos o en forma de gel (documentos
US-4.191.843; US-3.037.052).
En el documento
US-A-5502016 se describe el
tratamiento de intercambiadores iónicos con una mezcla de fenol y
cantidades pequeñas de acetona con la consiguiente preparación de
bisfenol A con una cantidad mayor de acetona. En el documento
US-A-5502016 no se da a conocer que
se mantenga el rendimiento y la estabilidad del catalizador durante
un periodo de tiempo prolongado mediante el aumento controlado de
acetona y del caudal.
Para la preparación eficaz y económica de, por
ejemplo,
2,2-bis(4-hidroxifenil)propano
(BPA) mediante reacción de fenol con acetona, por una parte deben
lograrse unos grados de reacción de acetona lo más elevados posibles
junto con una alta selectividad por p,p-BPA,
seleccionando adecuadamente las condiciones de reacción y por otra
es crucial que el catalizador (intercambiador iónico) conserve su
actividad durante un periodo de tiempo prolongado para evitar la
costosa sustitución del catalizador.
En la bibliografía, por lo tanto, se presta una
mayor atención al acondicionamiento previo y la reactivación de los
catalizadores durante la preparación de BPA.
Así, por ejemplo, el documento
EP-A 765685 describe que el lavado y la
deshidratación previos de los intercambiadores iónicos comerciales
aumenta la pureza de los productos. El documento
EP-A 680786 enseña que los intercambiadores iónicos
desactivados se pueden reactivar por lavado con fenol anhidro a
temperaturas más eleva-
das.
das.
El objetivo es la puesta en funcionamiento
optimizada de un procedimiento continuo para la preparación de BPA
por reacción de fenol con acetona en presencia de resinas de
poliestireno reticuladas sulfonadas.
Sorprendentemente se ha descubierto ahora que la
cantidad total de mezcla de reacción presente en el momento de la
puesta en funcionamiento por una parte y la composición de la mezcla
de reacción por otra influyen en el rendimiento catalítico y la
vida útil del sistema catalítico.
Es objeto de la solicitud, por lo tanto, un
procedimiento para la puesta en funcionamiento de un procedimiento
de preparación de
2,2-bis(4-hidroxifenil)propano
por reacción de fenol con acetona en presencia de resinas de
poliestireno reticuladas sulfonadas, que se caracteriza porque
a) la puesta en funcionamiento se lleva a cabo a
un caudal reducido con una concentración de acetona reducida y una
concentración de fenol aumentada respecto al estado de
funcionamiento continuo óptimo y
b) la cantidad de educto y el contenido de
acetona en la alimentación del reactor se aumentan a continuación
de forma gradual o continua y bajo control de temperatura hasta
alcanzar el estado de funcionamiento continuo,
en el que el caudal se reduce en el momento de
la puesta en funcionamiento un 40% o más en relación con el caudal
óptimo para el funcionamiento continuo y la concentración de acetona
se reduce en el momento de la puesta en funcionamiento un 30% o más
en relación con la concentración óptima para el funcionamiento
continuo.
La reacción de condensación entre el fenol y la
acetona se puede realizar en principio con una concentración de
acetona de hasta 15% en peso. Mientras que concentraciones elevadas
de acetona conducen a una mayor producción de BPA y, por lo tanto,
a mayores rendimientos espacio-temporales el calor
liberado durante la reacción de condensación puede dar lugar a
limitaciones técnicas. Además, una concentración aumentada de
acetona reduce las selectividades de la reacción.
Al primer contacto de la mezcla de reacción con
el sistema catalítico se reduce la concentración de acetona al
menos 30%, preferentemente al menos 45%, en relación con la
concentración de acetona preferida para el funcionamiento continuo.
La cantidad total de mezcla de reacción se reduce al menos 40%,
preferentemente al menos 60%, en relación con la cantidad preferida
para el funcionamiento continuo.
Las temperaturas a la entrada se encuentran
preferentemente entre 45 y 80ºC, preferentemente entre 50 y
65ºC.
\global\parskip0.930000\baselineskip
El aumento de la temperatura en el reactor se
sigue mediante puntos de medición de la temperatura situados en el
reactor. En ninguno de los puntos de medición deben superarse
temperaturas de 110ºC, preferentemente de 100ºC, con especial
preferencia de 90ºC. El procedimiento preferentemente se conduce de
tal manera que el reactor sea atravesado por un pico de
temperatura. Cuando el pico de temperatura llega a la salida del
reactor, la cantidad de acetona en la alimentación se aumenta de
forma continua o gradual hasta alcanzar la concentración de acetona
preferida para el funcionamiento continuo. Al mismo tiempo o,
preferentemente, a continuación se aumenta de forma gradual o
continua la cantidad total a la entrada del reactor de lecho fijo
hasta alcanzar la cantidad total preferida para el funcionamiento
continuo. A continuación, la temperatura de reacción se ajusta,
dado el caso, a la temperatura del funcionamiento continuo.
Para la preparación de BPA en funcionamiento
continuo, el fenol y la acetona se usan preferentemente en una
relación > 5:1, preferentemente > 10:1. En este caso han
resultado ventajosas unas concentraciones de acetona de 2,0% en
peso a 15,0% en peso, en especial de 3,5% en peso a 5,5% en peso, en
la mezcla de reacción. En el funcionamiento continuo, la reacción
se lleva a cabo en general entre 45 y 110ºC, preferentemente entre
50 y 80ºC.
Para la puesta en funcionamiento y durante el
funcionamiento continuo el contenido de oxígeno disuelto en la
mezcla de reacción asciende preferentemente a menos de 1 ppm, más
preferentemente a menos de 100 ppb. Para la puesta en
funcionamiento y durante el funcionamiento el contenido de iones
metálicos disueltos o no disueltos en la mezcla de reacción es
preferentemente no superior a 1 ppm, más preferentemente no superior
a 0,5 ppm para Fe, Co, Ni, Mo, Cr, Cu como componentes
individuales, y es preferentemente no superior a 10 ppm, más
preferentemente no superior a 1 ppm para la suma de los metales
mencionados.
Como reactor se usa preferentemente un reactor
de lecho estratificado o de lecho fluidificado con flujo ascendente
o descendente, y especialmente un reactor de lecho estratificado con
flujo continuo descendente.
El procedimiento de puesta en funcionamiento de
acuerdo con la invención es adecuado tanto para el primer arranque
de un sistema de reacción tras cambiar el catalizador como para una
nueva puesta en servicio, por ejemplo después de una parada
temporal.
La puesta en funcionamiento con cantidades
reducidas de acetona y cantidades aumentadas de fenol resulta
ventajosa tanto cuando se usan mezclas de acetona/fenol puras como
en el caso del funcionamiento técnicamente preferido de unidades de
reacción con corrientes circulares conducidas de vuelta que
contienen fenol, acetona, BPA, isómeros y productos secundarios del
BPA y, opcionalmente, agua.
La ventaja del modo de proceder de acuerdo con
la invención reside en que mediante el control de la concentración
de acetona, la cantidad y la temperatura se evita el daño
irreversible de la resina catalítica. Un daño de este tipo se
produce cuando el sistema catalítico se pone en funcionamiento con
las concentraciones de acetona preferidas para el funcionamiento
continuo y se manifiesta en un daño mecánico de las perlas del
catalizador y en depósitos teñidos sobre las superficies de las
perlas del catalizador. Estos daños reducen las actividades y
selectividades del catalizador durante el uso continuo y producen un
aumento de presión durante el funcionamiento continuo debido a la
alteración de la compresibilidad. Asimismo aumenta la coloración en
la reacción de condensación de fenol con acetona. Mediante la
exclusión de oxígeno y el control de la concentración de iones
metálicos en la solución de reacción se asegura que el
intercambiador iónico no disminuye su actividad por deposición de
componentes iónicos y que no aparecen fenómenos de degradación en la
matriz orgánica del intercambiador iónico debidos al efecto de
componentes metálicos con actividad redox y oxígeno. Así, mediante
el modo de proceder de acuerdo con la invención se puede aumentar
el rendimiento y la calidad de BPA en una instalación de BPA que
funciona a escala técnica y reducir la costosa sustitución de lechos
catalíticos a consecuencia de la desactivación.
Los siguientes ejemplos sirven para explicar la
invención. La invención no está limitada a los ejemplos.
Para la preparación técnica de BPA se usa una
resina de poliestireno reticulada sulfonada (Lewatit SC 104, Bayer
AG). El sistema de reacción se hace funcionar con una lejía madre
anhidra procedente de un aparato para la separación de cristales de
aducto BPA/fenol a la que se añade fenol y acetona antes de la
entrada en el reactor. La composición típica y óptima en cuanto al
contenido de acetona para el funcionamiento continuo es:
Fenol: 81,0%
Acetona: 4,0%
p,p-BPA: 9,0%
Isómeros y condensados superiores: 6,0%
Agua: < 0,1%
El caudal asciende durante el funcionamiento
continuo a 0,3 m^{3} de solución de reacción/m^{3} de volumen
del catalizador\cdoth a una temperatura de entrada de 58ºC.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La puesta en funcionamiento del sistema de
reacción se efectúa después de un cambio de catalizador de la
siguiente manera: El catalizador humedecido con fenol se introduce
en el reactor (reactor de lecho fijo de funcionamiento adiabático y
flujo descendente) a 60ºC en forma de suspensión en fenol
(proporción de sólidos 70% en vol.). El fenol rebosante se evacua,
y el lecho catalítico se lava una vez con fenol (100% en col.) y,
tras evacuar el fenol, se llena desde abajo y a contracorriente con
fenol hasta el borde superior del lecho catalítico. A continuación
se carga el lecho catalítico a 58ºC con solución de reacción. Cuando
se mezcla fenol (100% en peso) con la mezcla de reacción habitual
para el funcionamiento continuo se ajusta una mezcla de reacción
con la siguiente composición:
Fenol: (90,5%)
Acetona: 2,0%
p,p-BPA: 4,5%
Isómeros y condensados superiores: 3,0%
Agua: < 0,1%
El sistema de reacción presenta un flujo
constante de 0,06 m^{3} de solución de reacción/m^{3} de
volumen del catali-
zador\cdoth (equivalente al 20% del caudal óptimo para el funcionamiento continuo). El curso de la temperatura se sigue a lo largo del lecho catalítico mediante sensores de temperatura situados a una altura del lecho catalítico de 20, 40, 60, 80 y 100%. Se genera un pico de temperatura de 85ºC que se propaga a lo largo del lecho catalítico y se registra al cabo de 15 h en la salida. En este momento, la mezcla de reacción se ajusta en la entrada del reactor a los valores antes indicados, óptimos para el funcionamiento continuo (4.0% de acetona). A continuación, el caudal se aumenta de forma continua y en un plazo de 40 h desde 0,06 m^{3} de solución de reacción/m^{3} de volumen de catalizador\cdoth hasta la cantidad óptima para el funcionamiento continuo de 0,3 m^{3} de solución de reacción/m^{3} de volumen del catalizador\cdoth. A continuación, los valores ajustados se mantienen durante el funcionamiento continuo.
zador\cdoth (equivalente al 20% del caudal óptimo para el funcionamiento continuo). El curso de la temperatura se sigue a lo largo del lecho catalítico mediante sensores de temperatura situados a una altura del lecho catalítico de 20, 40, 60, 80 y 100%. Se genera un pico de temperatura de 85ºC que se propaga a lo largo del lecho catalítico y se registra al cabo de 15 h en la salida. En este momento, la mezcla de reacción se ajusta en la entrada del reactor a los valores antes indicados, óptimos para el funcionamiento continuo (4.0% de acetona). A continuación, el caudal se aumenta de forma continua y en un plazo de 40 h desde 0,06 m^{3} de solución de reacción/m^{3} de volumen de catalizador\cdoth hasta la cantidad óptima para el funcionamiento continuo de 0,3 m^{3} de solución de reacción/m^{3} de volumen del catalizador\cdoth. A continuación, los valores ajustados se mantienen durante el funcionamiento continuo.
Un catalizador puesto en funcionamiento de este
modo muestra en funcionamiento continuo un grado de reacción medio
de acetona de 91% y una selectividad media respecto a la formación
de p,p-BPA a partir de acetona de 93,5% durante 60
días. La generación media de presión a lo largo del lecho catalítico
ascendió a 0,2 bar/m. Las muestras de catalizador tomadas de la
capa superior del reactor mostraron una proporción media de perlas
de catalizador quebradas del 5%.
Ejemplo comparativo
2
La puesta en funcionamiento del catalizador se
realizó como se ha descrito en el ejemplo 1, pero la carga se
efectuó directamente con la mezcla de reacción óptima para el
funcionamiento continuo (4,0% de acetona), con un caudal de 0,1
m^{3} de solución de reacción/m^{3} de volumen del
catalizador\cdoth que a continuación se aumentó a 0,3 m^{3} de
solución de reacción/m^{3} de volumen del catalizador\cdoth en
un plazo de 5 h. Se midieron picos de temperatura de 115ºC en el
lecho del reactor.
Un catalizador puesto en funcionamiento de este
modo muestra en funcionamiento continuo un grado de reacción medio
de acetona de 87% y una selectividad media respecto a la formación
de p,p-BPA a partir de acetona de 92,2% durante 60
días. La generación media de presión a lo largo del lecho catalítico
ascendió a 0,3 bar/m. Las muestras de catalizador tomadas de la
capa superior del reactor mostraron una proporción media de perlas
de catalizador quebradas del 15%. Las perlas de catalizador estaban
cubiertas por un depósito superficial negro. El color de la
solución de reacción a la salida del reactor era un promedio de 5
unidades Hazen superior en comparación con los resultados del
ejemplo 1.
Claims (2)
1. Procedimiento para la puesta en
funcionamiento de un procedimiento de preparación de
2,2-bis(4-hidroxifenil)propano
por reacción de fenol con acetona en presencia de resinas de
poliestireno reticuladas sulfonadas, caracterizado porque
a) la puesta en funcionamiento se lleva a cabo a
un caudal reducido con una concentración de acetona reducida y una
concentración de fenol aumentada respecto al estado de
funcionamiento continuo óptimo y
b) la cantidad de educto y el contenido de
acetona en la alimentación del reactor se aumentan a continuación
de forma gradual o continua y bajo control de temperatura hasta
alcanzar el estado de funcionamiento continuo,
en el que el caudal se reduce en el momento de
la puesta en funcionamiento un 40% o más en relación con el caudal
óptimo para el funcionamiento continuo y la concentración de acetona
se reduce en el momento de la puesta en funcionamiento un 30% o más
en relación con la concentración óptima para el funcionamiento
continuo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la concentración de acetona óptima para
el funcionamiento continuo asciende a entre 2,0 y 15,0% en
peso.
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