MXPA02004812A - Procedimiento para la produccion de bisfenol a. - Google Patents

Abstract

El objeto de la invencion es un procedimiento para la fabricacion de p,p-bisfenol A (BPA) mediante la transformacion de acetona y fenol en presencia de resinas de poliestireno sulfonadas reticuladas (resinas de intercambio de iones), en el que a continuacion de la unidad de reaccion se separa BPA de la solucion de reaccion a) mediante una cristalizacion primaria en forma de una cristalizacion en capa realizada de forma continua o discontinua, b) y, en caso dado, mediante una purificacion 10 adicional por destilacion o cristalizacion, c) y la corriente de recirculacion de la que se ha separado el BPA y que esta enriquecida en subproductos, se retorna delante o detras del reactor con intercalacion de una reaccion de transposicion y una destilacion para la separacion de agua, acetona y, en caso dado, fenol.

Description

PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE BISFENOL A DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación eficaz de bisfenoles muy puros. Los bisfenoles son materias primas importantes para la fabricación de polímeros como las resinas epoxídicas o en particular los policarbonatos. Para este empleo se establece una gran exigencia en la pureza de los bisfenoles, de forma que para los procedimientos de fabricación económicos, a escala industrial, junto a la consecución de elevadas transformaciones y selectividades en la reacción, particularmente adquieren importancia los pasos para la realización. Los bisfenoles se fabrican conforme a procedimientos básicamente conocidos mediante la condensación de compuestos carbónicos con alcoholes aromáticos en presencia de catalizadores ácidos . Un procedimiento para la fabricación importante técnicamente de 2, 2-b?s- (4-hidroxifenil)propano (BPA) es la transformación de acetona y fenol en presencia de resinas de poliestireno sulfonadas reticuladas (resinas de intercambio de iones) . Para su realización se establece una relación de fenol/acetona de al menos 5:1. Para la consecución de selectividades altas se emplean cocatalizadores, que o bien están disueltos homogéneamente en los reactantes o están fijos mediante enlaces covalentes o iónicos a la resina de intercambio de iones.

REF: 138475 La finalidad es, en el procedimiento citado anteriormente para la fabricación de BPA, separar con las medidas adecuadas los subproductos que se forman del BPA, y eliminar del producto el fenol sobrante sin restos. Además, las corrientes laterales que se producen con estas medidas se deberían volver a utilizar en el proceso global por vías económicas. Como solución a esta finalidad se describe en la literatura el aislamiento de cristales de aducto BPA-fenol de la solución de reacción mediante la cristalización en suspensión con o sin destilación previa para la eliminación de agua, acetona y fenol (EP-A-829264, EP-A-522700 y EP-A-671377) . Para ello se reconduce delante de la unidad de reacción las aguas madre con fuerte presencia de fenol que se producen en la filtración de los cristales de aducto, en caso dado tras intercalar una reacción de transposición, y se complementa con fenol fresco y acetona. La cristalización en suspensión se puede realizar, en caso dado, varias veces en serie, para la consecución de mayor pureza. Las desventajas de este procedimiento son la necesidad de utilización de aparatos costosos para la cristalización y para la separación de sólidos-líquidos. Además, en la cristalización en suspensión aparece como un problema el cubrimiento de las superficies de los aparatos empleados con BPA o aducto de BPA-fenol, lo que hace necesario la limpieza regular de las superficies mediante la fusión de los residuos (EP-A-718267) .

* -§V *í?^ Para tratar esta problemática se han propuesto en el documento EP-A-758637 unos procedimientos que renuncian a la cristalización del aducto y con ello a la obtención un circuito de recirculación de aguas madre. Para ello se obtiene BPA mediante el procesamiento de la corriente de reacción en una cascada de pasos de purificación destilativos, en la que se purifica la corriente de reacción sin generación de corrientes de retorno de acetona, agua, fenol o subproductos. Las desventajas de este procedimiento son la carga térmica del producto por las altas temperaturas durante la destilación, los elevados costes de energía de la cascada de destilación y la pérdida elevada de materias primas por la renuncia a la transposición y a la conducción de retorno. El documento EP-A-785181 describe el procesamiento de la solución de reacción, igualmente con la renuncia a una cristalización del aducto, mediante una combinación de destilación al vacío para la separación de acetona, agua, fenol y en caso dado de subproductos y a continuación cristalización por fusión. También en este procedimiento se debe aceptar la pérdida de materias primas por la renuncia a una conducción de retorno de las corrientes de subproductos que contienen BPA producidas en la purificación. El procedimiento conforme a la invención para la elaboración de BPA muy puro evita las desventajas descritas anteriormente en l__t__j_rt^?i___*_____^_ __ft__i _a____ i?^A,f £^y?yis? i. tanto que la cristalización del aducto de la corriente de reacción se realiza en forma de una cristalización en capa. El objeto de la invención es un procedimiento para la fabricación de 2 , 2-bis- (4-hidroxifenil)propano (BPA) mediante la transformación de acetona y fenol en presencia de resinas de poliestireno sulfonadas reticuladas (resinas de intercambio de iones), caracterizado porque a continuación de la unidad de reacción se separa BPA de la solución de reacción. a) mediante una cristalización primaria en forma de una cristalización en capa realizada de forma continua o discontinua, b) y se purifica mediante destilación o cristalización, c) y la corriente de recirculación de la cristalización en capa de la que se ha separado el BPA y que está enriquecida en subproductos, se retorna delante o detrás del reactor con intercalación de una reacción de transposición y una destilación para la separación de agua, acetona y, en caso dado, fenol. Mediante la ejecución de este procedimiento se puede renunciar al empleo de una cristalización en suspensión y al empleo de filtros y/o centrífugas para la separación mecánica de líquidos - sólidos. El procedimiento conforme a la invención se explica más detalladamente en el esquema de procedimiento de la figura 1. (1) Representa una unidad de reacción a la que se lleva fenol, acetona y en caso dado subproductos de la fabricación del BPA conducidos de retorno mediante la recirculación de aguas madre, con una relación de fenol/acetona de al menos 5:1, preferiblemente de al menos 10:1, con temperaturas de 40 a 110 °C, preferiblemente de 45 a 70 °C, a un sistema catalizador de intercambiador de iones, compuesto por un poliestirol reticulado sulfonado. El sistema catalizador de intercambiador de iones está modificado con un compuesto mercapto enlazado covalente o iónicamente, o un compuesto de mercapto adecuado se añade a la solución de reacción de forma homogénea y se lleva al circuito. La unidad de reacción es por ejemplo y preferentemente un lecho estratificado o un lecho fluidizado, que puede ser atravesado hacia arriba o hacia abajo, o una columna conforme al tipo de una destilación reactiva. La corriente de reacción (solución de reacción) que sale de la unidad de reacción (1) contiene fenol y acetona no transformados, además de agua, BPA y los componentes secundarios que se producen de forma típica en la reacción, como el o,p-BPA, indanos, crómanos, y productos de reacción fuertemente condensados con tres o más núcleos aromáticos. Esta corriente de reacción se conduce a una unidad de cristalización (2) en la que se produce la cristalización en forma de cristalización en capa en superficies enfriadas en un aparato de cristalización de fusión accionado de forma continua o discontinua, a temperaturas de 30 a 110 °C, preferiblemente de 35 ___«--___-_-______A^.,„J_*_?__idl_l__ a 80 °C. La cristalización se puede realizar estáticamente o en forma de una cristalización de película descendente. Tras la finalización del crecimiento de los cristales se aislan los cristales formados mediante el purgado de las aguas madre. En caso dado se realiza a continuación una purificación adicional de los cristales, por ejemplo y preferentemente por medio de un recorrido de un gradiente de temperatura mediante exudación. A continuación se licúan los cristales mediante el aumento de la temperatura por encima del punto de fusión y se evacúan a un recipiente colector para un posterior procesamiento.

La mezcla obtenida de este modo contiene p,p-BPA (50-70 %), fenol (30-50%) y componentes secundarios (0,1-10 %) . Esta mezcla se lleva a una unidad para la separación del fenol (3), en la que el fenol se separa conforme a procedimientos básicamente conocidos, por ejemplo y preferentemente mediante destilación o desorción, hasta contenidos de < 0,5 %, preferiblemente < 0,1 %. En caso dado, a continuación se purifica el p,p-BPA obtenido de esta manera en una segunda unidad de purificación (4), por ejemplo y preferentemente con una destilación de una o de varias etapas o con una nueva cristalización en capa, hasta alcanzar una pureza de al menos 99,5 %, preferiblemente al menos 99,85%. La corriente de aguas madre obtenida en la unidad de cristalización (2) se conduce preferentemente por un reactor de bi..,. ¿á^„ .. ..,f ^3.A^^.^.i_-i¿fc ^-^^inm TÍÜ ¡v4y* . 6^- *-*** transposición (5), que está relleno con un intercambiador de iones ácido, y que opera a temperaturas de 50 a 100 °C, preferentemente de 60 a 80 °C. De este modo se realiza la transposición de una parte de los subproductos (o,p-BPA, condensados elevados) contenidos en la corriente de retorno en p,p-BPA, y aumenta de este modo el rendimiento del producto. En el reactor de transposición (5) si es necesario se añaden, en caso dado, fenol y/o acetona. A la corriente de materias obtenida a la salida del reactor de transposición (5) se la conduce a un proceso destilativo de varias etapas, en el que se separan en una unidad de destilación (6) agua y acetona y, opcionalmente, en una unidad de destilación (7) fenol. El fenol obtenido de este modo se conduce de retorno a la unidad de reacción (1) y se utiliza para la fabricación de BPA. La corriente de caldera de la unidad de destilación (7) enriquecida en BPA e isómeros se conduce a la unidad de cristalización (2) . En una variante alternativa del procedimiento se renuncia a la separación de fenol en la unidad de destilación (7) y se conduce de retorno directamente la corriente de aguas madre, tras la separación de agua y acetona en la unidad de destilación (6), a la unidad de reacción (1). Una parte de la corriente de aguas madre se puede eliminar en caso dado del proceso.

En el esquema de procedimiento de la figura 1 representan además : (8) una tubería de retorno de fenol, (9) a (11) tuberías de corriente de reacción, (12) una unidad de retirada de producto, (13) y (13' una tubería de corriente de subproductos, (14) a (19) tuberías de corriente de aguas madre, (20) una unidad de descarga, (21) una tubería de retorno de fenol, ((2222)) una unidad de alimentación de fenol y acetona. Mediante el procedimiento conforme a la invención se obtiene BPA de gran calidad de manera económica y minimizando las corrientes de retorno, la aportación de energía y las pérdidas de materias . En la fabricación se puede renunciar al empleo de filtros giratorios y centrífugas para la separación de cristales de aducto en la cristalización en suspensión del BPA. De este modo se evita el funcionamiento de aparatos de proceso, costoso técnicamente, que requiere un mantenimiento intensivo, y se aumenta la disponibilidad de la instalación. El BPA fabricado por estas vías es particularmente idóneo para su utilización como materia prima para polímeros como los policarbonatos o las resinas epoxídicas, debido a su elevada pureza y buen índice de color.

Los siguientes ejemplos sirven para la explicación de la invención. La invención no se limita a los ejemplos. Los datos porcentuales significan a continuación porcentaje en peso.

E emplos . Ejemplo 1 Se hace funcionar un aparejo de ensayo que trabaja de forma continua conforme a la figura 1 con separación de fenol (7) . Se establecen en equilibrio en las etapas independientes del procedimiento las siguientes condiciones y concentraciones: Unidad de reacción (1) : rellena con resina de poliestireno sulfonada humedecida con fenol (Lewatit SC 104, Bayer AG, modificado con 5% de cisteamina) , temperatura de entrada: 65 °c, rendimiento de paso: 0,2 1 solución de reacción / 1 catalizador * h, Concentración de entrada: fenol 96 %, acetona 4,0 % Concentración de salida: fenol 84,5 %, acetona 0,25 %, agua 1,45 %, p,p-BPA 12,8 %, componentes secundarios 1,0 %. Cristalización en capa (2) : que opera como cristalización en capa estática con los siguientes pasos independientes: cristalización (63°C a 36°C) , evacuación de las aguas madre, exudación (36 °C a 61 °C), separación por fusión del producto (61 °C a 110 °C) . Concentración de entrada: fenol 70,2 %, acetona 0,2 %, agua 1,4 %, p,p-BPA 21,2 %, componentes secundarios 7,0 %.

Concentración de salida, corriente del producto: fenol 42,2 %, acetona < 0,1 %, agua <0,1 %, p,p-BPA 56,4 %, componentes secundarios 1,4 %. Concentración de salida, corriente de aguas madre: fenol 85,0 %, acetona 0,3 %, agua 2,2 %, p,p-BPA 2,5 %, componentes secundarios 10,0 %. Separación de fenol (3) : que opera como unidad de desorción de una etapa con nitrógeno, temperatura de caldera 190 °C. Concentración de entrada: fenol 42,2 %, p,p-BPA 56,4 %, componentes secundarios 1,4%. Concentración de salida: fenol < 0,1 %, p,p-BPA 97,6 %, componentes secundarios 2,4%. Purificación final (4) : que opera como cristalización en capa estática con los siguientes pasos independientes: cristalización, evacuación de las aguas madre, exudación, separación por fusión del producto. Concentración de entrada: fenol < 0,1 %, p,p-BPA 97,6 %, componentes secundarios 2,4%. Concentración de salida: p,p-BPA 99,84 %, componentes secundarios 0,16 %. Reacción de transposición (5) : rellena con resina de poliestireno sulfonada humedecida con fenol (Lewatit SC 104, Bayer AG, modificado con 5% de cisteamina), temperatura de entrada: 80 °C, rendimiento de paso: 0,2 1 solución de reacción / 1 catalizador * h.

Separación de agua / acetona (6): columna empaquetada que opera a 150 mbar, temperatura de caldera 140 °C, separación de agua y acetona en corriente del producto de < 0,1 %. Separación de fenol (7) : columna empaquetada que opera a 100 mbar, temperatura de cabeza 120 °C, la corriente de fenol conducida de retorno a la unidad de reacción mostraba una pureza del 99,9 %. La cantidad de resina de BPA de la corriente de retorno transportada delante de la unidad de cristalización alcanzó el 8% de la cantidad conducida de retorno. 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. h£* ? ? ¿ e^ i i&m !* i!^»*!*s e

Claims (4)

1. RE3-VÍB1 KIC?CI0NES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: 1. Procedimiento para la fabricación de p,p-bisfenol A (BPA) mediante la transformación de acetona y fenol en presencia de resinas de poliestireno sulfonadas reticuladas (resinas de intercambio de iones), caracterizado porque a continuación de la unidad de reacción se separa BPA de la solución de reacción: a) mediante una cristalización primaria en forma de una cristalización en capa realiada de forma continua o discontinua, b) y en caso dado mediante una purificación adicional por destilación o cristalización, c) y la corriente de recirculación de la que se ha separado el BPA y que está enriquecida en subproductos, se retorna delante o detrás del reactor con intercalación de una reacción de transposición y una destilación para la separación de agua, acetona y, en caso dado, fenol.
2. 2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque la resina de poliestireno sulfonada reticulada empleada para la fabricación está modificada con un compuesto mercapto enlazado covalente o iónicamente.
3. 3. Procedimiento conforme a la reivindicación 2, caracterizado porque el compuesto mercapto enlazado iónicamente es la 2-mercaptoetilamina (cisteamina) .
4. 4. Productos, caracterizados porque se pueden obtener conforme a los procedimientos de las reivindicaciones precedentes. 5 Uso de los productos que se obtienen conforme a las reivindicaciones precedentes para la fabricación de policarbonatos y resinas epoxídicas.