JPWO2006041075A1 - 高純度ジアリールカーボネートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
I)触媒を含む反応混合物をそのままバッチ方式の蒸留塔で蒸留し、塔頂成分としてジフェニルカーボネートを得る方法(特許文献10の実施例2)、
II)触媒を含む反応混合物を蒸発缶等でフラッシュ蒸留し、低沸点物質と大部分の触媒を含む高沸点物質とに分離した後、該低沸点物質を原料回収用の蒸留塔で蒸留し、塔底物質として触媒を含むジフェニルカーボネートを得、これを精製塔で蒸留することによって、ジフェニルカーボネートを塔頂成分として得る方法(たとえば、特許文献33:特開平4−100824号公報、実施例1;特許文献34:特開平9−169704号公報参照)、
III)触媒を含む反応混合物を蒸留塔(および蒸発缶)で蒸留し、低沸点物質と大部分の触媒を含む高沸点物質とに分離した後、該低沸点物質を軽沸分離塔、メチルフェニルカーボネート分離塔、ジフェニルカーボネート分離塔の3塔からなる蒸留装置により順次連続蒸留を行い、ジフェニルカーボネートを塔頂成分として得る方法(たとえば、特許文献17参照)等が挙げられる。
IV)触媒を含む反応混合物を蒸留塔で蒸留し、低沸点物質と大部分の触媒を含む高沸点物質とに分離した後、該低沸点物質を蒸留塔で蒸留し、塔底成分としてジフェニルカーボネートを得る方法(たとえば、特許文献26参照)等が挙げられる。
V)触媒を含む反応混合物をそのまま第3番目の反応蒸留塔に導入し、さらに反応と蒸留を行い、該反応蒸留塔のサイドカット成分としてジフェニルカーボネートを得る方法(たとえば、特許文献12、13参照)、
VI)触媒を含む反応混合物を蒸発缶等でフラッシュ蒸留し、低沸点物質と大部分の触媒を含む高沸点物質とに分離した後、該低沸点物質を蒸留塔に導入し、蒸留を行い、該反応蒸留塔のサイドカット成分としてジフェニルカーボネートを得る方法(たとえば、特許文献30および31、特許文献35:国際公開第92/18458公報(米国特許第5426207号明細書)参照)、
VII)触媒を含む反応混合物を第1精製塔で蒸留し、低沸点物質と触媒を含む高沸点物質とに分離した後、該低沸点物質を第2精製塔に導入し、蒸留を行い、該第2精製塔のサイドカット成分としてジフェニルカーボネートを得る方法(たとえば、特許文献36:特開平11−49727号公報参照)、
VIII)サリチル酸フェニルを含むジフェニルカーボネートを理論段数5〜15の蒸留塔に導入し、塔底温度150℃以上で蒸留し、該蒸留塔のサイドカット成分としてジフェニルカーボネートを得る方法(たとえば、特許文献32:特開平9−194437号公報(欧州特許0784048号明細書)参照)等が挙げられる。
1.ジアルキルカーボネートと芳香族モノヒドロキシ化合物とのエステル交換反応によって得られるアルキルアリールカーボネートを含む反応混合物を原料とし、この原料を均一系触媒が存在する連続多段蒸留塔からなる反応蒸留塔内に連続的に供給し、該塔内でエステル交換反応と蒸留を同時に行い、生成するジアルキルカーボネートを含む低沸点反応混合物を塔上部よりガス状で連続的に抜出し、塔下部よりジアリールカーボネートを含む高沸点反応混合物を液状で連続的に抜出し、ジアリールカーボネートを製造するにあたり、
(a)該高沸点反応混合物を高沸点物質分離塔Aに連続的に導入し、ジアリールカーボネートを含む塔頂成分(AT)と、触媒と高沸点物質を含む塔底成分(AB)に連続的に蒸留分離し、
(b)該塔頂成分(AT)を、サイドカット抜き出し口を有するジアリールカーボネート精製塔Bに連続的に導入し、塔頂成分(BT)、サイドカット成分(BS)、塔底成分(BB)の3つの成分に連続的に蒸留分離することによって、高純度ジアリールカーボネートをサイドカット成分(BS)として連続的に抜出し、
(c)該塔頂成分(BT)を、サイドカット抜き出し口を有する中沸点物質分離塔Cに連続的に導入し、該アルキルアリールカーボネートを主成分とする塔頂成分(CT)と、該アルキルアリールカーボネートと該ジアリールカーボネートとの中間の沸点を有する中沸点物質を主成分とするサイドカット成分(CS)と、該ジアリールカーボネートを主成分とする塔底成分(CB)とに連続的に蒸留分離する、
ことを特徴とする高純度ジアリールカーボネートの製造方法、
2.該中沸点物質分離塔Cの塔頂成分(CT)を該反応蒸留塔に連続的に供給することを特徴とする、前項1記載の方法、
3.該中沸点物質分離塔Cの塔底成分(CB)を該高沸点物質分離塔Aに連続的に供給することを特徴とする、前項1または2記載の方法、
4.該反応蒸留塔が内部に、10≦n≦80 を満足する段数nのインターナルを有する連続多段蒸留塔であることを特徴とする、前項1〜3のうちいずれか一項に記載の方法、
5.該高沸点物質分離塔Aが内部に、20≦nA≦100 を満足する段数nAのインターナルを有する連続多段蒸留塔であることを特徴とする、前項1〜4のうちいずれか一項に記載の方法、
6.該ジアリールカーボネート精製塔Bが内部に、20≦nB≦70 を満足する段数nBのインターナルを有する連続多段蒸留塔であることを特徴とする、前項1〜5のうちいずれか一項に記載の方法、
7.該中沸点物質分離塔Cが内部に、10≦nC≦50 を満足する段数nCのインターナルを有する連続多段蒸留塔であることを特徴とする、前項1〜6のうちいずれか一項に記載の方法、
8.該高沸点物質分離塔Aの蒸留操作が塔底温度(TA)185〜280℃、塔頂圧力(PA)1000〜20000Paの条件下で行われることを特徴とする、前項1〜7のうちいずれか一項に記載の方法、
9.該ジアリールカーボネート精製塔Bの蒸留操作が塔底温度(TB)185〜280℃、塔頂圧力(PB)1000〜20000Paの条件下で行われることを特徴とする、前項1〜8のうちいずれか一項に記載の方法、
10.該中沸点物質分離塔Cの蒸留操作が塔底温度(TC)150〜280℃、塔頂圧力(PC)500〜18000Paの条件下で行われることを特徴とする前項1〜9のうちいずれか一項に記載の方法、
11.該高沸点物質分離塔Aの還流比が0.01〜10の範囲であることを特徴とする、前項1〜10のうちいずれか一項に記載の方法、
12.該ジアリールカーボネート精製塔Bの還流比が0.01〜10の範囲であることを特徴とする、前項1〜11のうちいずれか一項に記載の方法、
13.該中沸点物質分離塔Cの還流比が0.01〜10の範囲であることを特徴とする、前項1〜12のうちいずれか一項に記載の方法、
14.前項1〜13のいずれかに記載の方法で製造されたジアリールカーボネートが非置換または/および低級炭化水素置換のジフェニルカーボネートであって、該ジフェニルカーボネートのハロゲン含有量が0.1ppm以下で、且つ、該中沸点物質の含有量および該ジフェニルカーボネートより高沸点の副生物の含有量が、それぞれ、100ppm以下である高純度ジフェニルカーボネート、
15.該ジフェニルカーボネートが非置換ジフェニルカーボネートであって、ハロゲン含有量が10ppb以下で、且つ、該中沸点物質の含有量が30ppm以下で、ジフェニルカーボネートより高沸点の副生物であるサリチル酸フェニル、キサントン、メトキシ安息香酸フェニル、1−フェノキシカルボニル−2−フェノキシカルボキシ−フェニレンの含有量が、それぞれ、30ppm以下である、前項14記載の高純度ジフェニルカーボネート、
16.該中沸点物質の含有量が10ppm以下で、ジフェニルカーボネートより高沸点の副生物の含有量が50ppm以下である、前項15記載の高純度ジフェニルカーボネート、
17.ハロゲン含有量が1ppb以下で、且つ、ジフェニルカーボネートより高沸点の副生物の含有量が10ppm以下である、前項16記載の高純度ジフェニルカーボネート、
18.前項14〜17のいずれかに記載の高純度ジフェニルカーボネートを原料として用い、芳香族ジヒドロキシ化合物とのエステル交換反応により芳香族ポリカーボネートを製造する方法、
19.前項14〜17のいずれかに記載の高純度ジフェニルカーボネートと芳香族ジヒドロキシ化合物とのエステル交換反応によって製造された芳香族ポリカーボネート、
を提供する。
本発明で用いられるジアルキルカーボネートとは、一般式(1)で表されるものである。
R1OCOOR1 (1)
ここで、R1は炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10の脂環族基、炭素数6〜10のアラールキル基を表す。このようなR1としては、たとえば、メチル、エチル、プロピル(各異性体)、アリル、ブチル(各異性体)、ブテニル(各異性体)、ペンチル(各異性体)、ヘキシル(各異性体)、ヘプチル(各異性体)、オクチル(各異性体)、ノニル(各異性体)、デシル(各異性体)、シクロヘキシルメチル等のアルキル基;シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル等の脂環族基;ベンジル、フェネチル(各異性体)、フェニルプロピル(各異性体)、フェニルブチル(各異性体)、メチルベンジル(各異性体)等のアラールキル基が挙げられる。なお、これらのアルキル基、脂環族基、アラールキル基において、他の置換基、たとえば、低級アルキル基、低級アルコキシ基、シアノ基、ハロゲン等で置換されていてもよいし、不飽和結合を有していてもよい。
Ar1OH (2)
ここでAr1は炭素数5〜30の芳香族基を表す。このようなAr1を有する芳香族モノヒドロキシ化合物としては、たとえば、フェノール;クレゾール(各異性体)、キシレノール(各異性体)、トリメチルフェノール(各異性体)、テトラメチルフェノール(各異性体)、エチルフェノール(各異性体)、プロピルフェノール(各異性体)、ブチルフェノール(各異性体)、ジエチルフェノール(各異性体)、メチルエチルフェノール(各異性体)、メチルプロピルフェノール(各異性体)、ジプロピルフェノール(各異性体)、メチルブチルフェノール(各異性体)、ペンチルフェノール(各異性体)、ヘキシルフェノール(各異性体)、シクロヘキシルフェノール(各異性体)等の各種アルキルフェノール類;メトキシフェノール(各異性体)、エトキシフェノール(各異性体)等の各種アルコキシフェノール類;フェニルプロピルフェノール(各異性体)等のアリールアルキルフェノール類;ナフトール(各異性体)及び各種置換ナフトール類;ヒドロキシピリジン(各異性体)、ヒドロキシクマリン(各異性体)、ヒドロキシキノリン(各異性体)等のヘテロ芳香族モノヒドロキシ化合物類等が用いられる。
R1OCOOR1 + Ar1OH → Ar1OCOOR1 + R1OH (3)
によってアルキルアリールカーボネートを含む反応混合物を製造する方法については、どのようなものであってもよいが、工業的に実施するのに特に好ましいのは、本発明者らが先に提案した連続多段蒸留塔を反応蒸留塔として用いる方法である。この方法のなかでも特に好ましいのは、均一系触媒の存在下にジアルキルカーボネートと芳香族モノヒドロキシ化合物とのエステル交換反応を行い、塔頂からアルコールを含む反応混合物を連続的に抜き出し、塔底からアルキルアリールカーボネートを含む反応混合物を連続的に抜出す方法である。
Ar1OCOOR1+ Ar1OH → Ar1OCOOAr1 +R1OH (4)
2Ar1OCOOR1 → Ar1OCOOAr1 + R1OCOOR1 (5)
(a)高沸点物質分離塔Aに連続的に導入し、ジアリールカーボネートを含む塔頂成分(AT)と、触媒と高沸点物質を含む塔底成分(AB)に連続的に蒸留分離し、
(b)該塔頂成分(AT)を、サイドカット抜き出し口を有するジアリールカーボネート精製塔Bに連続的に導入し、塔頂成分(BT)、サイドカット成分(BS)、塔底成分(BB)の3つの成分に連続的に蒸留分離することによって、高純度ジアリールカーボネートをサイドカット成分(BS)として連続的に抜出し、
(c)該塔頂成分(BT)を、サイドカット抜き出し口を有する中沸点物質分離塔Cに連続的に導入し、該アルキルアリールカーボネートを主成分とする塔頂成分(CT)と、該アルキルアリールカーボネートと該ジアリールカーボネートとの中間の沸点を有する中沸点物質を主成分とするサイドカット成分(CS)と、該ジアリールカーボネートを主成分とする塔底成分(CB)とに連続的に蒸留分離することが必要である。
(d)該塔頂成分(CT)を該反応蒸留塔に連続的に供給すること、および/または
(e)該塔底成分(CB)を該高沸点物質分離塔Aに連続的に供給すること、である。
(d)および/または(e)の循環再使用の工程を行うことによって高純度ジアリールカーボネートの生産性が向上させることができ、工業的に実施する場合、非常に重要である。
図1に示されるような反応蒸留塔(高さ:6m、径:10インチ、インターナル:シーブトレイ:段数20)、高沸点物質分離塔A(高さ:5m、径:6インチ、インターナル:ディクソンパッキング充填:理論段数25)、ジアリールカーボネート精製塔B(高さ:8m、径6インチ、インターナル:シーブトレイ:段数30)、中沸点物質分離塔C(高さ:4m、径:2インチ、インターナル:ディクソンパッキング充填:理論段数15)からなる装置を用いて、ジフェニルカーボネートを製造した。
アニソールを含むジメチルカーボネートとフェノールとをエステル交換反応させることによって得られた、メチルフェニルカーボネートを18.7質量%含む反応混合物を原料として用いた。この原料中には、ジメチルカーボネート27.5質量%、アニソール8.2質量%、フェノール43.9質量%、ジフェニルカーボネート1.5質量%、中沸点副生物0.1質量%、および高沸点副生物110ppmが含まれており、さらに触媒がPb(OPh)2として約100ppm含まれていた。この原料にはハロゲンは実質的に含まれていなかった(イオンクロマトグラフィーでの検出限界外で1ppb以下)。
この反応蒸留と蒸留分離・精製は5000時間安定に連続して行うことができ、500時間後、1000時間後、3000時間後、5000時間後のそれぞれの分析値は、ほぼ上記と同様であり、中沸点副生物および高沸点副生物を実質的に含有しない高純度ジフェニルカーボネートが安定的に得られた。
中沸点物質分離塔Cを用いないで、ジアリールカーボネート精製塔Bの塔頂成分(BT)をそのまま反応蒸留塔へ戻して循環・再使用する以外は、実施例1と同様な方法によって、反応蒸留と蒸留分離・精製を行った。50時間後までは実施例1とほぼ同様な成績で、ジフェニルカーボネートが得られたが、100時間後、200時間後、300時間後にはメトキシ安息香酸メチルと2−メトキシエチル−フェニルカーボネート等の中沸点副生物の含有量が10ppm、25ppm、40ppmと連続的に増加していた。
高沸点物質分離塔Aの塔底温度を210℃で、塔頂圧力を3800Pa、還流比を0.61、ジアリールカーボネート精製塔Bの塔底温度を220℃で、塔頂圧力を6700Pa、還流比を1.5、中沸点物質分離塔Cの塔底温度を200℃で、塔頂圧力を2400Pa、還流比を0.35の条件と蒸留分離条件を変更する以外は実施例1と同様な方法で反応蒸留と蒸留分離が行われた。500時間後、1000時間後のジフェニルカーボネートの純度は99.999質量%以上であり、中沸点副生物および高沸点副生物の含有量はいずれも1ppm以下で検出できなかった。またこのジフェニルカーボネートには、ハロゲンは検出できなかった(1ppb以下)。
実施例1で得られたジフェニルカーボネートを用いて、国際公開第99/64492号公報実施例1記載の方法により芳香族ポリカーボネートを製造した。得られた数平均分子量10500の芳香族ポリカーボネートを310℃で射出成形し、試験片(厚さ3.2mm)を作製した。この試験片のb*値(CIELAB法による黄色度を表わす数値)は、3.2であり、黄色味が全くなく、無色で透明性に非常に優れていた。これらの試験片をクラッシャーで破砕した後、再び310℃で射出成形することを5回繰り返して得られた試験片のb*値は、3.5であり、顕著な着色はみられなかった。また、この芳香族ポリカーボネートを射出成形して作成した試験片(b*値=3.2)の耐熱エージングテスト(120℃、500時間)を行ったが、b*値は3.5であり、顕著な着色はみられなかった。
なお、中沸点副生物および高沸点副生物をそれぞれ150ppm含有し、塩素含有量が0.2ppmであるジフェニルカーボネートを用いて同様な方法により得られた芳香族ポリカーボネートの試験片のb*値は3.6であった。前記と同様に、5回繰り返して310℃で射出成形した結果の成形片のb*値は4.2であり、耐熱エージングテスト(120℃、500時間)後のb*値は4.0であり、いずれも淡黄色に着色していた。
Claims (19)
- ジアルキルカーボネートと芳香族モノヒドロキシ化合物とのエステル交換反応によって得られるアルキルアリールカーボネートを含む反応混合物を原料とし、この原料を均一系触媒が存在する連続多段蒸留塔からなる反応蒸留塔内に連続的に供給し、該塔内でエステル交換反応と蒸留を同時に行い、生成するジアルキルカーボネートを含む低沸点反応混合物を塔上部よりガス状で連続的に抜出し、塔下部よりジアリールカーボネートを含む高沸点反応混合物を液状で連続的に抜出し、ジアリールカーボネートを製造するにあたり、
(a)該高沸点反応混合物を高沸点物質分離塔Aに連続的に導入し、ジアリールカーボネートを含む塔頂成分(AT)と、触媒と高沸点物質を含む塔底成分(AB)に連続的に蒸留分離し、
(b)該塔頂成分(AT)を、サイドカット抜き出し口を有するジアリールカーボネート精製塔Bに連続的に導入し、塔頂成分(BT)、サイドカット成分(BS)、塔底成分(BB)の3つの成分に連続的に蒸留分離することによって、高純度ジアリールカーボネートをサイドカット成分(BS)として連続的に抜出し、
(c)該塔頂成分(BT)を、サイドカット抜き出し口を有する中沸点物質分離塔Cに連続的に導入し、該アルキルアリールカーボネートを主成分とする塔頂成分(CT)と、該アルキルアリールカーボネートと該ジアリールカーボネートとの中間の沸点を有する中沸点物質を主成分とするサイドカット成分(CS)と、該ジアリールカーボネートを主成分とする塔底成分(CB)とに連続的に蒸留分離する、
ことを特徴とする高純度ジアリールカーボネートの製造方法。 - 該中沸点物質分離塔Cの塔頂成分(CT)を該反応蒸留塔に連続的に供給することを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 該中沸点物質分離塔Cの塔底成分(CB)を該高沸点物質分離塔Aに連続的に供給することを特徴とする、請求項1または2記載の方法。
- 該反応蒸留塔が内部に、10≦n≦80 を満足する段数nのインターナルを有する連続多段蒸留塔であることを特徴とする、請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の方法。
- 該高沸点物質分離塔Aが内部に、20≦nA≦100 を満足する段数nAのインターナルを有する連続多段蒸留塔であることを特徴とする、請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の方法。
- 該ジアリールカーボネート精製塔Bが内部に、20≦nB≦70 を満足する段数nBのインターナルを有する連続多段蒸留塔であることを特徴とする、請求項1〜5のうちいずれか一項に記載の方法。
- 該中沸点物質分離塔Cが内部に、10≦nC≦50 を満足する段数nCのインターナルを有する連続多段蒸留塔であることを特徴とする、請求項1〜6のうちいずれか一項に記載の方法。
- 該高沸点物質分離塔Aの蒸留操作が塔底温度(TA)185〜280℃、塔頂圧力(PA)1000〜20000Paの条件下で行われることを特徴とする、請求項1〜7のうちいずれか一項に記載の方法。
- 該ジアリールカーボネート精製塔Bの蒸留操作が塔底温度(TB)185〜280℃、塔頂圧力(PB)1000〜20000Paの条件下で行われることを特徴とする、請求項1〜8のうちいずれか一項に記載の方法。
- 該中沸点物質分離塔Cの蒸留操作が塔底温度(TC)150〜280℃、塔頂圧力(PC)500〜18000Paの条件下で行われることを特徴とする請求項1〜9のうちいずれか一項に記載の方法。
- 該高沸点物質分離塔Aの還流比が0.01〜10の範囲であることを特徴とする、請求項1〜10のうちいずれか一項に記載の方法。
- 該ジアリールカーボネート精製塔Bの還流比が0.01〜10の範囲であることを特徴とする、請求項1〜11のうちいずれか一項に記載の方法。
- 該中沸点物質分離塔Cの還流比が0.01〜10の範囲であることを特徴とする、請求項1〜12のうちいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜13のいずれかに記載の方法で製造されたジアリールカーボネートが非置換または/および低級炭化水素置換のジフェニルカーボネートであって、該ジフェニルカーボネートのハロゲン含有量が0.1ppm以下で、且つ、該中沸点物質の含有量および該ジフェニルカーボネートより高沸点の副生物の含有量が、それぞれ、100ppm以下である高純度ジフェニルカーボネート。
- 該ジフェニルカーボネートが非置換ジフェニルカーボネートであって、ハロゲン含有量が10ppb以下で、且つ、該中沸点物質の含有量が30ppm以下で、ジフェニルカーボネートより高沸点の副生物であるサリチル酸フェニル、キサントン、メトキシ安息香酸フェニル、1−フェノキシカルボニル−2−フェノキシカルボキシ−フェニレンの含有量が、それぞれ、30ppm以下である、請求項14記載の高純度ジフェニルカーボネート。
- 該中沸点物質の含有量が10ppm以下で、ジフェニルカーボネートより高沸点の副生物の含有量が50ppm以下である、請求項15記載の高純度ジフェニルカーボネート。
- ハロゲン含有量が1ppb以下で、且つ、ジフェニルカーボネートより高沸点の副生物の含有量が10ppm以下である、請求項16記載の高純度ジフェニルカーボネート。
- 請求項14〜17のいずれかに記載の高純度ジフェニルカーボネートを原料として用い、芳香族ジヒドロキシ化合物とのエステル交換反応により芳香族ポリカーボネートを製造する方法。
- 請求項14〜17のいずれかに記載の高純度ジフェニルカーボネートと芳香族ジヒドロキシ化合物とのエステル交換反応によって製造された芳香族ポリカーボネート。
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