MXPA02004734A

MXPA02004734A - Produccion de bisfenoles.

Info

Publication number: MXPA02004734A
Application number: MXPA02004734A
Authority: MX
Inventors: Michael Bodiger
Original assignee: Bayer Ag
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2003-01-28
Also published as: JP2003513944A; EP1237834B1; AU1277001A; EP1237834A1; US6723885B1; KR100717662B1; BR0015399A; KR20020050272A; DE50005045D1; CN1250504C; DE19954311A1; ES2213622T3; WO2001034544A1; TW506960B; CN1387501A; ATE257815T1

Abstract

Procedimiento para la produccion de 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano (BPA) por reaccion de acetona y fenol en presencia de resinas de poliestireno sulfonadas reticuladas (resinas de intercambio ionico), caracterizado porque a continuacion de la unidad de reaccion se separa BPA de la solucion de reaccion a) a traves de una destilacion multietapa a vacio, b) una subsiguiente cristalizacion en capa en uno o dos pasos, c) y el flujo de subproductos enriquecido en subproductos se reconduce a un punto posterior a la unidad de reaccion.

Description

Producción de bisfenoles I-e-------ip----cn efe la -ü-waT-im La invención se refiere a un procedimiento para la producción eficiente de bisfenoles de elevada pureza. Los bisfenoles son importantes materias primas para la fabricación de polimeros como resinas epoxidicas o en especial policarbonatos. Para esta utilización se exigen elevados requisitos de pureza de los bisfenoles, de modo que para procedimientos económicos industriales además de la consecución de elevadas transformaciones y selectividades en la reacción son de especial importancia los pasos de procesamiento. Los bisfenoles se preparan por procedimientos básicamente conocidos por condensación de compuestos carbonilicos con alcoholes aromáticos en presencia de catalizadores ácidos. Un procedimiento para la fabricación industrial ente significativa de 2, 2-bis (4-hidroxifenil) propano (BPA) es la reacción de acetona y fenol en presencia de resinas de poliestireno sulfonadas reticuladas (resinas de intercambio iónico) . A este respecto se ajusta una relación fenol/acetona de al menos 5:1. Para conseguir elevadas selectivades se utilizan cocatalizadores que pueden estar disueltos homogéneamente en los reactantes o estar fijados por enlaces covalentes o iónicos a la resina de intercambio iónico. Es cometido de la presente invención separar los REF: 137977 subproductos que se forman en el procedimiento anterior para la producción de BPA por medidas adecuadas del PBA y eliminar totalmente el fenol en exceso del producto. Además, los flujos colaterales que se formen con estas medidas deberían ser reutilizables por motivos económicos en el proceso total. Como solución a estos cometidos en la literatura se describe el aislamiento de cristales de aducto de BPA-fenol de la solución de reacción por cristalización en suspensión con o sin destilación previa (EP-A-829464) , en la que las aguas madres con fuerte contenido de fenol que se forman en la filtración de los cristales de aducto se reconducen, dado el caso tras intercalar una reacción de transposición, delante de la unidad de reacción y se completan con nuevo fenol y acetona. Es un inconveniente de este proceder la generación de grandes flujos de circulación en el procedimiento y la contaminación del lecho de catalizador al reconducir el flujo de aguas madre fuertemente impurificado. Para evitar esta problemática se han propuesto procedimientos que renuncian a una cristalización del aducto y por consiguiente a la generación de una circulación de aguas madre. En el documento EP-A-758637 se describe la producción de BPA por procesamiento del flujo de reacción en una cascada de pasos de purificación por destilación, en el que el flujo de reacción se purifica sin generación de flujos de retorno de acetona, agua, fenol y subproductos. Son inconvenientes de este procedimiento la carga térmica del producto por las elevadas temperaturas en la destilación, los elevados costes de energía de la cascada de destilación y la elevada pérdida de materias primas al renunciar a la transposición y reconducción de los componentes secundarios. En el documento EP-A-785181 se realiza el procesamiento de la solución de reacción igualmente renunciando a una cristalización del aducto mediante una combinación de destilación a vacio para la eliminación de acetona, agua, fenol y dado el caso componentes secundarios y subsiguiente cristalización de la masa fundida. También en este proceder el renunciar a una reconducción de flujos de subproductos que contienen BPA, que se forman en la purificación, conlleva pérdidas en materias primas. El procedimiento conforme a la invención para la producción y procesamiento de BPA evita los inconvenientes anteriormente indicados al purificar la mezcla de reacción por destilación a vacio, realizar una subsiguiente cristalización en capa y reconducir los flujos de subproductos. Con el procedimiento conforme a la invención puede producirse BPA de elevada pureza. Al reconducir los flujos de subproductos tras la unidad de producción el catalizador no se carga en la unidad de reacción con subproductos reconducidos. Es por consiguiente objeto de la invención un procedimiento para la producción de 2, 2-bis (4-hidroxifenil) propano (BPA) por reacción de acetona y fenol en presencia de resinas de poliestireno sulfonadas reticuladas (resinas de intercambio iónico) , caracterizado porque a continuación de la unidad de reacción se separa BPA de la solución de reacción a) a través de una destilación multietapa a vacio, b) una subsiguiente cristalización en capa en uno o dos pasos, c) y el flujo de subproductos enriquecido en subproductos se reconduce a un punto posterior a la unidad de reacción. El procedimiento conforme a la invención se ilustra con más detalle en el esquema de procedimiento de la Fig. 1. (1) representa una unidad de reacción en la que se alimentan fenol y acetona en una relación fenol/acetona de al menos 5:1, preferiblemente de al menos 10:1, a temperaturas de 40 a 110°C, preferiblemente de 45 a 70°C, a un sistema catalizador de intercambio iónico constituido por un poliestireno sulfonado reticulado. El sistema catalizador de intercambio iónico está modificado preferiblemente con un compuesto mercapto unido covalente o iónicamente. La unidad de reacción es por ejemplo y preferiblemente un lecho en capa o lecho fluidizado que es atravesado por el flujo desde arriba o desde abajo, o una columna del tipo de una columna de destilación reactiva. El flujo de reacción que sale de la unidad de reacción (1) (solución de reacción) contiene fenol y acetona que no han reaccionado además de agua, BPA y los componentes secundarios que se forman tipicamente en la reacción como o,p-BPA, indanos, crómanos y productos de reacción de mayor condensación con tres o más núcleos aromáticos. La reacción se conduce de modo que la mezcla de reacción que abandona la unidad de reacción (1) presente de 70 a 95% en peso, preferiblemente de 75 a 90% en peso de fenol; de 0 a 4% en peso, preferiblemente de 0,1 a 1,0% en peso de acetona; de 0,1 a 4% en peso, preferiblemente de 0,5 a 2,0% en peso de agua; de 5 a 30% en peso, preferiblemente de 10 a 25% en peso de p,p-BPA y de 0 a 3% en peso, preferiblemente de 0,1 a 1,5% en peso de subproductos. Este flujo de reacción se alimenta a una cascada de dos columnas de destilación (2) y (3) . En la columna de destilación (2) se elimina del flujo de reacción agua y acetona hasta un contenido residual de respectivamente no más de 0, 1% en peso. En la segunda columna de destilación (3) se separa seguidamente el fenol hasta un contenido residual de no más de 25% en peso, preferiblemente de no más de 10% en peso, con especial preferencia de no más de 5% en peso. El fenol separado se reconduce preferiblemente a la unidad de reacción (1) • El flujo de reacción remanente que contiene además de BPA todavía componentes secundarios y fenol residual se alimenta a una unidad de cristalización (4) . En la unidad de ||tj^ lj L^»^ij^^^^¿^jgjt^^^^j{>^ ^„. - , .--.«a, . . ».-..-<--. - «<.---.-.. ¿M--11-------1----A--. .^--.-n-,- ---..tu«-i cristalización (4) se realiza la cristalización como cristalización en capa en superficies enfriadas, en un aparato de cristalización de masa fundida que funciona de modo continuo o discontinuo a temperaturas de 125 a 160°C, prefriblemente de 140 a 160°C. La cristalización puede realizarse de forma estática o en forma de cristalización de película descendente. Mediante esta conducción del procedimiento se consigue un enriquecimiento en BPA y un empobrecimiento en componentes secundarios y fenol. El contenido de fenol y el contenido de componentes secundarios se reduce en la unidad de cristalización (4), en relación a las cantidades presentes antes de la entrada en la unidad de cristalización (4), en aprox. un 80% respectivamente. Tras la finalización del crecimiento de los cristales los cristales de BPA formados se aislan por descarga de las aguas madre liquidas. Dado el caso se realiza seguidamente una purificación adicional de los cristales, por ejemplo y preferiblemente por exudación mediante la pasada de un gradiente de temperaturas. Finalmente, los cristales se funden elevando la temperatura por encima del punto de fusión y se descargan a un recipiente colector para el posterior procesamiento . El BPA obtenido tras la la unidad de cristalización (4) puede liberarse dado el caso en una segunda unidad (5) del fenol y/o componentes secundarios todavía presentes. La unidad (5) se hace funcionar a este respecto preferiblemente como la unidad de cristalización (4) . Pero la purificación puede realizarse también por destilación y/o desorción. El flujo de subproductos obtenido en la unidad de 5 cristalización (4) y dado el caso (5), que contiene BPA, fenol y componentes secundarios enriquecidos se reconduce delante de la segunda columna de destilación (3) . Aqui puede eliminarse una parte del (sub) producto (resina de BPA) del sistema para evitar una acumulación de componentes secundarios en el 10 circuito. Preferiblemente el flujo de subproductos se conduce antes de alimentarlo a la columna de destilación (3) a través de un reactor de transposición (6) relleno de intercambiador iónico ácido, preferiblemente de resinas de poliestireno sulfonadas 15 reticuladas, en especial de compuestos mercapto unidos covalente o iónicamente, en particular de resinas de poliéster modificadas con 2-mercaptoetilamina (cisteamina) y sulfonadas reticuladas y que se hace funcionar a temperaturas de 50 a 110°C, preferiblemente de 60 a 80°C. En el reactor de 20 transposición (6) se transponen algunos de los subproductos contenidos en el flujo de subproductos (o,p,-BPA, condensados superiores) en p,p-BPA. Asi puede eleversa el rendimiento global en BPA y reducirse la proporción de resina de BPA. En el esquema de procedimiento de la Fig. 1 representan 25 además (7) unidad de alimentación de fenol y acetona, (8) y (8') una unidad de retirada de producto, (9) una conducción de reconducción de fenol, (10) a (13) conducciones de flujo de reacción, (14) y (14') conducciones de flujo de subproductos, (15) una conducción de flujo de subproductos o flujo de productos de transposicón. En el procedimiento conforme a la invención se obtiene BPA de primera calidad de modo económico con minimización de flujos de retorno, aportación de energía y pérdidas de substancia y sin que el catalizador en la unidad de reacción (1) se cargue con subproductos reconducidos y se desactive. Utilizando la cristalización en capa puede renunciarse además a la utilización de filtros rotativos y centrifugas para la separación de los cristales de aducto que por el contrario se habrían obtenido en una cristalización en suspensión de BPA. Con ello se evita el técnicamente costoso y preciso de mucho mantenimiento servicio de aparatos de proceso y se aumenta la disponibilidad de la instalación. El BPA producido de este modo es especialmente bien adecuado para utilizarlo como materia prima para polimeros, como en especial policarbonatos o resinas epoxidicas, debido a su elevada pureza y buen Índice cromático. Los ejemplos siguientes sirven como ilustración de la invención. La invención no queda limitada por los ejemplos. Los datos porcentuales siguientes significan porcentajes en peso.

T- on- lr.? F.j^w?p1q» 1 Preparación de la solución de reacción En un reactor de vidrio de doble pared (5 1) se 5 dispusieron a través de una placa filtrante de vidrio 4 1 de resina de poliestireno sulfonada humedecida con fenol (Lewatit SC, Bayer AG, cubierta con 5% de cisteamina) . El aparato se termostatizó a 70°C y se inertizó practicando el vacio e insuflando nitrógeno 5 veces. Bajo atmósfera de nitrógeno se 10 alimentó al reactor desde arriba de modo continuo una solución de 96% de fenol y 4,0% de acetona a 70°C y a un caudal de 1,5 1/h. A la salida del reactor se obtiene en servicio continuo una solución de la siguiente compoesición: fenol 84,5%, acetona 0,3%, agua 1,4%, p,p-BPA 12,7%, subproductos 1,1%.

Eliminación de acetona/agua de la solución de reacción La solución de reacción obtenida en el Ejemplo 1 (10 1) se destiló a través de dos columnas de platos con 10 pisos de separación bajo atmósfera de nitrógeno. La destilación se 20 realizó a 150 mbar y 130°C de temperatura de fondo. Se obtuvo un destilado de la siguiente composición: acetona 17%, agua 79,3%, fenol 3,6%, otros < 0,1% El producto de fondo mostró la siguiente composición: fenol 85,9%, p,p-BPA 12,9%, subproductos 1,2%. 25 T-jonip-r- ^ Eliminación de fenol de la solución de reacción -fc-----B---------á-Í--t-- t---t--«------t-. i-a-i- -.. ... -----, -.., -..--.-,-t.t --'.,<. .?».,?„M„_»--?a;i?hir?l*---»--....----- ---.!t:. deshidratada La destilación del fenol de la solución obtenida en el Ejemplo 2 se realizó en una columna de cuerpos de relleno a 100 mbar, ascendiendo la temperatura de cabeza a 120°C. El destilado contenia > 99,9% de fenol y el producto de fondo presentó la siguiente composición: fenol 4%, p,p-BPA 88,3%, componentes secundarios 7,7%. Ejemplo 4 Cristalización en capa La solución obtenida en el Ejemplo 3 se alimentó a 148-153°C a una cristalización estática en capa en una instalación de cristalización de masa fundida. Tras el crecimiento de los cristales, descarga de las aguas madre, lavado de los cristales con solución de reacción y exudación de los cristales se fundieron los cristales de producto a 165°C y se evacuaron. Se obtuvo un producto de la siguiente composición: fenol 0,7%, p,p-BPA 98,2%, subproductos 1,1%. El flujo de producto asi obtenido se alimentó a una segunda cristalización en capa que se hizo funcionar a 153-156°C. Tras el crecimiento de los cristales, descarga de las aguas madre, lavado de los cristales con solución de reacción y exudación de los cristales se fundieron los cristales de producto a 165°C y se evacuaron. Se obtuvo un producto de la siguiente composición: fenol 0,1%, p,p-BPA 99,7%, subproductos 0,2%. El empobrecimiento en fenol y subproductos se calculó en los dos pasos resultando lo siguiente : Cristalización en capa 1 : Reducción de fenol en un 83% , reducción de subproductos en un 86% . Cristalización en capa 2 : Reducción de fenol en un 86% , reducción de subproductos en un 82% La cantidad total de aguas madre reconducidas a través de ambos pasos de cristalización ascendió al 18% de la solución de reacción utilizada .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACICWES Habiéndose descrito la invención coo antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de 2, 2-bis (4-hidroxifenil) propano (BPA) por reacción de acetona y fenol en presencia de resinas de poliestireno sulfonadas reticuladas (resinas de intercambio iónico) , caracterizado porque a continuación de la unidad de reacción se separa BPA de la solución de reacción a) a través de una destilación multietapa a vacio, b) una subsiguiente cristalización en capa en uno o dos pasos, c) y el flujo de subproductos enriquecido en subproductos se reconduce a un punto posterior a la unidad de reacción.

2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque el flujo de subproductos reconducido se conduce a través de un reactor de transposición relleno de una resina de poliestireno sulfonada reticulada (resina de intercambio iónico acida) .

3. Procedimiento conforme a la reivindicación 1 6 2, caracterizado porque la resina de poliestireno sulfonada Jt-j-A-a -.J.?--i-ii------.li--------- -i--a-i--------te^-.A--«-t----B reticulada utilizada para la producción está modificada con un compuesto mercapto unido covalente o iónicamente .

4 . Procedimiento conforme a la reivindicación 3, caracterizado porque el compuesto mercapto unido iónicamente es la 2-mercaptoetilamina (cistea ina) .

5 . Productos caracterizados porque pueden obtenerse por el procedimiento definido en las reivindicaciones precedentes.

6. Uso de los productos que puedan obtenerse conforme a las reivindicaciones precedentes para la fabricación de policarbonatos y resinas epoxidicas.

7. Dispositivo caracterizado por la combinación de una unidad de reacción con una unidad de destilación y una unidad de destilación y al menos una unidad de cristalización en capa y eventualmente y dado el caso un reactor de transposición.

8. Uso del dispositivo definido en la reivindicación 7 para la fabricación de BPA.