PL103405B1 - Sposob otrzymywania p,p'-dwuhydroksydwufenylopropanu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania p,p'-dwuhydroksydwufenylopropanu zwanego równiez Bisfenolem A, lub dianem, w którym do procesu syntezy wprowadza sie lugi pokrystaliczne otrzymane po oddzieleniu krysztalów adduktu dianu z fenolem.

W znanym procesie syntezy, dian otrzymuje sie w wyniku kondensacji fenolu z acetonem, przy czym powstaje, jako bezposredni produkt reakcji, równomolowy zwiazek addycyjny dianu z fenolem. Teoretycznie nalezy uzyc do reakcji na 1 mol acetanu 3 mole fenolu.

W praktyce przemyslowej ze wzgledów technicznych stosuje *ie zawsze nadmiar fenolu w ilosci 4—20 moli na 1 mol acetonu. Po wydzieleniu adduktu dianu z mieszaniny poreakcyjnej, pozostaje wiec duza ilosc lugów pokrystalicznych, których glównym skladnikiem jest uzyty do reakcji, w nadmiarze, fenol. W fenolu rozpuszczo¬ na jest znaczna ilosc adduktu dianu oraz przejsciowych i ubocznych produktów reakcji. Ekonimika procesu produkcji dianu zalezy w duzym stopniu od mozliwie najpelniejszej regeneracji uzytych w nadmiarze substratów reakcji, oraz od wydzielania i dalszego zuzytkowania rozpuszczonych w fenolu produktów reakcyji.

Najprostszym sposobem wykorzystania lugów pokrystalicznych z syntezy dianu jest ich odwodnienie i zawrót do syntezy, celem zastapienia czesci swiezego fenolu.

Sposób otrzymywania Bisfenolu A, w którym stosuje sie pelny zawrót lugów odwodnionych, znany jest z opisu patentowego St.Zjedn.Am.Nr 3049569. Sposób ten daje wprawdzie mozliwosc uzyskania wysokich wydajnosci dianu, jednakze zawarte w lugach zanieczyszczenia zageszczaja sie w coraz wiekszym stopniu przy powtarzaniu recyrkulacji, w skutek czego uzyskuje sie zanieczyszczony dian.

Lepsze wyniki jakosciowe osiaga sie, jesli do zawmtu kierowane ,a nie bezposrednio lugi macierzyste odwodnione, lecz zawarte w nich produkty pozbawione wyzej wspomnianych zanieczyszczen. Sposób ten stosowany jest w powszechnie znanym procesic Hooker'a syntezy dianu i polega na recyrkulowaniu fenolu, oraz izomeru o-, p-dianu, odzyskanych z mieszaniny poreakcyjnej metoda destylacyjna.

Operujac znanymi sposobami destylacji prózniowej frakcyjnej, przy zastosowaniu wysokosprawnej aparatu¬ ry, mozna oczywiscie odzyskac z lugów pewna ilosc produktów nadajacych sie do recyrkulacji. Jesli znany jest2 103 405 ilosciowy sklad lugów pokrystalicznych , oraz dane fizykochemiczne poszczególnych komponentów - zadawac by sie moglo, ze mozliwe jest teoretyczne wyliczenie ilosci poszczególnych frakcji destylatu dla zalozonych parametrów rektyfikacji. „_ Jednakze^ praktyce obliczenia te nie znajduja pelnego potwierdzenia, a dzieje sie to dlatego, ze mieszanina poreakcyjna syntezy dianu stanowi bardzo zlozona kompozycje, w sklad której wchodzi—obok dianu i innych znanych produktów, jak np. izomer o, p- i BPX — równiez wiele polaczen niezidentyfikowanych oraz nietrwalycm produktów przejsciowych syntezy. Wszystkie one sa zwiazkami wysokowrzacymi, o malej odpornosci termicznej, które w warunkach prowadzenia destylacji latwo ulegaja rozkladowi, oraz dalszym przemianom chemicznym, na szereg niepozadanych polaczen wyzej wrzacych, przewaznie barwnych. Produkty te, zawarte w lugach pokrystalicznych, ulegaja zesmoleniu i pozostaja w niedogodnie. W rezultacie proces taki, mimo stosowania wysokiej prózni rzedu 1-2 mm Hg prowadzi do otrzymania duzej ilosci odpadów w postaci bezwartosciowych smól, a poszczególne frakcje destylatu sa z reguly zanieczyszczone. I tak np. w wyzej wymienionym procesie Hooker'a do recyrkulacji kierowana jest - poza fenolem—jedynie frakcja zawierajaca izomer, o, p-, a dian, stanowiacy najwyzsza frakcje destylacji, jest tak zabrudzony, ze wymaga dodatkowego, kosztownego i energochlonnego oczyszczania metoda krystalizacji cisnieniowej z toluenu.

W trakcie prowadzenia badan nad optymalizacja procesu syntezy dianu nieoczekiwanie okazalo sie, ze przy recyrkulacji lugów pokrystalicznych, poddanych uprzednio destylacji rzutowej, uzyskuje sie nieprzewidziany efekt tak znacznego podwyzszenia wydajnosci reakcji, jaki jest nieosiagalny w przypadku recyrkulacji lugów rektyfikowanych, przy czym utrzymuje sie wysoka czystosc produktu koncowego.

Istota tego odkrycia polega na odmiennym zachowaniu sie lugów podczas destylacji rzutowej, niz to ma miejsce w przypadku rektyfikacji. A mianowicie, doswiadczalnie stwierdzono, ze przy jednoczesnym oddestylo¬ waniu skladników o znacznie zróznicowanych preznosciach pai, co wlasnie ma miejsce w procesie destylacji rzutowej lugów pokrystalicznych z syntezy dianu i to pod warunkiem wystepowania okreslonego nadmiaru fenolu w mieszaninie — produkty destylaq'i nie ulegaja rozkladowi i wykazuja wysoka odpornosc termiczna, nawet w ostrzejszych warunkach (temp. 280—300°C, cisnienie 10—15mmHg) od warunków stosowanych przy rektyfikacji (temp. 220—240°C, cisnienie 1—2 mm Hg). Zjawisko to tlumaczyc mozna tym, ze fenol bedacy glównym skladnikiem lugów, oddzielonych od krystalicznej masy produktu glównego syntezy i wystepujacy w duzym nadmiarze, ulatwia w znacznym stopniu odparowanie mniej lotnych skladników, stanowiac jak gdyby oslone ochronna przed czynnikami destrukcyjnymi i niedopuszcza do tworzenia sie niepozadanych polaczen w charakterze zywicznym. Co wiecej, stwierdzono, ze nadmiar fenolu w oparach sprzyja pewnym, odbywajacym sie w trakcie destylacji, procesom chemicznym, jak np. izomeryzacja o, p-dianu na dian.

W sposobie wedlug wynalazku wprowadza sie do procesu syntezy bisfenolu lugi pokrystaliczne, oddzielone uprzednio od krysztalów adduktu bisfenolu z fenolem i poddane ciaglej destylacji rzutowej przy scisle dobranych parametrach temperatury i cisnienia. Sposób ten moze byc stosowany w róznych procesach syntezy- zarówno w metodzie chlorowodorwej, jak i jonitowej.

Zastosowanie destylacji rzutowej w tym przypadku pozwala na jednoczesne odzyskanie z lugów pokrysta¬ licznych calego nadmiaru fenolu, oraz wiekszosci cennych produktów reakcji, przy czym sklad otrzymanego destylatu dopuszcza pelny jego zawrót do syntezy dianu, bez obawy obnizenia jakosci produktu koncowego.

Proces ten charakteryzuje sie prostota, oraz wysoka ekonomika, o czym swiadczy osiagana, bliska teoretycznej, wydajnosc produktu.

Proces destylacji lugów pokrystalicznych prowadzi sie w sposcb ciagly, bez zawrotu flegmy, pod próznia rzedu 1—25 mm Hg, korzystnie lOmmHg. Temperature destylacji dobiera sie tak, aby lezala ona powyzej temperatur wrzenia powstajacych w reakcji fenoli dwupierscieniowych. Wynosi ona 200—350°C, korzystnie 300°C.

Do destylacji moze byc zastosowana wyparka dowolnej konstrukcji przystosowana do prowadzenia ciaglej destylacji rzutowej pod próznia, w zakresie wyzej okreslonych parametrów. W tych warunkach, w przypadku destylacji lugów pokrystalicznych z syntezy dianu, w jednej operacji oddzyskuje sie prawie ilosciowo wszystkie wartosciowe skladniki lugów takie jak izopropenylofenol, dian o, p-dian i inne, przy czym jednoczesnemu odparowaniu ulega caly zawarty w lugach fenol.

Fenol stanowiacy glówny skladnik destylowanej mieszaniny ulatwia w duzym stopniu odparowanie mniej lotnych produktów reakcji. W niedogodnie pozostaje glównie BPX (trójfenol I) oraz smoly. Ilosc nidogonu zalezy od pierwotnego skladu lugów, a wiec od warunków prowadzenia syntezy dianu i praktycznie stanowi kilka procent.

Przyklad. Odwodnione lugi pokrystaliczne otrzymane po odfiltrowaniu produktu glównego reakcji kondensacji acetonu z fenolem uzytych w stosunku molowym 1 :5, w srodowisku gazowego chlorowodoru, poddaje sie rzutowej destylacji prózniowej.103 405 3 Zestaw aparatury do destylacji ciaglej sklada sie z naczynia zaopatrzonego w plaszcz grzejny, wpust dla doprowadzonych lugów, wypust dla pozostalosci podestylacyjnej i dobrze zaizolowane odprowadzenie dla par do skraplacza, oraz odbieralniki destylatu i pogonu.

Temperatura scian naczynia destylacyjnego wynosi 300°C temperatura skraplacza 70°C, cisnienie ukladu lOmmHg.

W wyniku destylacji 100 g lugów pokrystalicznych otrzymuje sie 94 g destylatu zawierajacego 71 g fenolu, g dianu, 92 g izomerów dianu i 3,8 g lacznie pozostalych skladników korzystnych dla syntezy dianu, oraz 6 g niedogonu, skladajacego sie glównie z produktów smolistych i zawierajacego ponadto ponizej 1% feno'u, 2% BPX i sladowe ilosci dianu i izomerów dianu. Otrzymany destylat w ilosci odpowiadajacej ilosci lugów uzyskanych z jednej szarzy syntezy dianu, wprowadza sie do nastepnej takiej samej szarzy, jako uzupelnienie substratów, przy zachowaniu stosunku molowego acetonu i fenolu jak 1 :5 i nastepnie kondensacje prowadzi sie w tych samych warunkach, jak poprzednio. Otrzymuje sie chromatograficznie czysty p,p-dwuhydroksyfenylopro- pan o temp. krzepniecia 156° i barwie w skali Hazena ponizej 30° (w stopie) z wydajnoscia 98%.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania p,p-dwuhydroksydwufenylo-propanu z recyrkulacja lugów pokrystalicznych, z n a - mienny tym, ze lugi pokrystaliczne przed wprowadzeniem do procesu syntezy poddaje sie destylacji rzutowej, przy czym proces destylacji prowadzi sie przy cisnieniu 1—25 mm Hg i temperatura wyparki 200-350°C, korzystnie przy cisnieniu 10 mm Hg i temperaturze 300°C.