PL182008B1 - Sposób otrzymywania bisfenolu A - Google Patents

Abstract

posób otrzymywania bisfenolu A na drodze kondensacji fenolu i acetonu, wobec silnie kwaśnej żywicy jonowymiennej, rozdziału mieszaniny poreakcyjnej przez krystalizację, filtrację i destylację, znamienny tym, że reakcję prowadzi się w obecności 4 - 9%, korzystnie 5 - 6% wagowych produktów ubocznych o ciężarze cząsteczkowym nie większym niż 210 i 3,5 - 9,0%, korzystnie 4,5 - 5,5% wagowych, produktów ubocznych o ciężarze cząsteczkowym powyżej 210, w temperaturze 65 - 82°C, korzystnie 70 - 75°C, z mieszaniny poreakcyjnej wydziela się addukt bisfenol A - fenol, który poddaje się oczyszczaniu przez krystalizację i filtrację, a ługi pokrystalizacyjne poddaje się destylacji frakcjonowanej, w której otrzymuje sa się frakcję fenolową zawracaną do procesu, frakcję zawierającą 30 - 85% produktów ubocznych o ciężarze cząsteczkowym nie większym niż 210, usuwaną z procesu, oraz pozostałość CO ciężką, kierowaną do węzła katalitycznego rozkładu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania bisfenolu A z fenolu i acetonu wobec kwaśnej żywicy jonowymiennej w obecności ściśle określonej ilości produktów ubocznych przez krystalizację i wirowanie.

Znany jest proces otrzymywania bisfenolu A według patentu USA 3049569. Przebiega on w kilku etapach i polega na skondensowaniu acetonu z fenolem znajdującym się w stechiometrycznym nadmiarze w stosunku do acetonu w środowisku bezwodnym, gdzie utrzymuje się temperaturę od około 30°C do 125°C w złożu nierozpuszczalnej żywicy kationowymiennej, przy czym część acetonu i fenolu w strefie reakcji pozostaje w fazie ciekłej w czasie między zapoczątkowaniem reakcji acetonu z fenolem a zakończeniem reakcji, w wyniku czego powstaje niecałkowicie przereagowana mieszanina poreakcyjna zawierająca bisfenol A, addukt bisfenolu A i fenolu, nieprzereagowany aceton, nieprzereagowany fenol, produkty uboczne reakcji i wodę. Niecałkowicie przereagowaną mieszaninę reakcyjną wyprowadza się ze strefy reakcji, rozdzielana strumień szczytowy zawierający aceton, wodę i fenol, i strumień dolny zawierający bisfenol A, addukt bisfenol A - fenol i produkty uboczne reakcji; odwodniony strumień szczytowy odwadnia się i prawie bezwodny fenol i aceton zawraca się do strefy reakcji; bisfenol A wydziela się zjego adduktu z fenolem, a fenol zawraca do procesu. Charakterystyczne dla tego sposobu jest stosowanie zawrotu produktów ubocznych do strefy reakcji, w celu zahamowania procesu ich powstawania oraz stosowanie jednokrotnego przepływu mieszaniny reakcyjnej przez złoże kationitu przy krótkim czasie jej przebywania w strefie reakcji. Sposób według patentu USA 3049569 odznacza się stosunkowo niską selektywnością przy równoczesnej wysokiej energochłonności, wynikającej z niskiego stężenia bisfenolu A w mieszaninie poreakcyjnej i konieczności operowania dużą ilością rozcieńczonych roztworów fenolowych. Znany z polskiego opisu patentowego 153 396 proces otrzymywania bisfenolu A polega na tym, że reakcję fenolu z acetonem prowadzi się od 12 do 20% wagowych stężenia początkowego bisfenolu A w mieszaninie reakcyjnej, korzystnie od 15 do 18% wagowych, do stężenia końcowego bisfenolu A w mieszaninie wynoszącego od 21 do 35% wagowych, korzystnie 22 - 28% wagowych i przy zawartości produktów ubocznych reakcji w mieszaninie reakcyjnej 12 - 24% wagowych, korzystnie 16 - 20% wagowych, przy czym proces prowadzi się w temperaturze 60 - 95°C przy stosunku molowym fenolu do acetonu równym 5 - 30:1.

Produkty uboczne zawarte w mieszaninie reakcyjnej wywierają zróżnicowany wpływ na selektywność i wydajność procesu oraz najakość otrzymanego bisfenolu A, w zależności od ich

182 008 masy cząsteczkowej. Wpływ produktów lekkich, o ciężarze cząsteczkowym poniżej 210 ogranicza się głównie do obniżenia wydajności reakcji oraz pogorszenia jakości produktu. Niektóre lekkie produkty uboczne pr/.ereagowująw środowisku reakcji z fenolem, w wyniku czego powstają produkty o wyższym ciężarze cząsteczkowym. Produkty ciężkie o ciężarze cząsteczkowym od 210 do ponad 400 są znacznie bardziej szkodliwe dla procesu otrzymywania bisfenolu A. Ich nadmierna zawartość w procesie w bardzo istotnym stopniu pogarsza wydajność reakcji kondensacji, przyspiesza dezaktywację katalizatora, zwiększa lepkość mieszaniny poreakcyjnej i pogarsza jakość kryształów, przez co znacznie obniża się wydajność węzła krystalizacji i zdolność przerobowa węzła wirowania. Wykazany został także bardzo negatywny wpływ ciężkich produktów ubocznych najakość bisfenolu A, w tym przede wszystkim na poziom barwny orazjej stabilność w podwyższonej temperaturze.

Z drugiej strony jest jednak wiadomo, że utrzymywanie w mieszaninie poreakcyjnej stałego poziomu niektórych zanieczyszczeń wpływa hamująco na ich powstawanie w reakcjach ubocznych procesu kondensacji fenolu z acetonem w węźle syntezy.

Z powyższych względów jednym z najważniejszych elementów technologii otrzymywania bisfenolu A (BPA) jest utrzymanie optymalnego składu mieszaniny reakcyjnej, w tym odpowiednich stężeń produktów ubocznych oraz sposób oddzielnego regulowania poziomu produktów ubocznych lekkich i ciężkich.

Istota wynalazku polega na tym, że reakcję prowadzi się w obecności 4 - 9%, korzystnie 5 - 6% wagowych produktów ubocznych o ciężarze cząsteczkowym nie większym niż 210 i 3,5 9,0%, korzystnie 4,5 - 5,5% wagowych, produktów ubocznych o ciężarze cząsteczkowym większym niż 210, w temperaturze 65 - 82°C, korzystnie 70 - 75°C, z mieszaniny poreakcyjnej wydziela się addukt bisfenol A - fenol, który poddaje się oczyszczaniu przez krystalizację i filtrację, a ługi pokrystalizacyjne poddaje się destylacji frakcjonowanej, w której otrzymuje się frakcję fenolową zawracaną do procesu, frakcję zawierającą 30 - 85% produktów ubocznych o ciężarze cząsteczkowym nie większym niż 210, usuwaną z procesu, oraz pozostałość ciężką, kierowaną do węzła katalitycznego rozkładu.

Zgodnie z wynalazkiem, dzięki wzrostowi wydajności syntezy bisfenolu A z jednostki objętości kationitu możliwe jest prowadzenie reakcji kondensacji w temperaturze niższej o 5 -10°C, w wyniku czego poprawia się selektywność procesu.

Przykłady 1-7

Do reaktora wypełnionego kationitem żelowym Amberlyst 119 wprowadza się ze stałą szybkością przepływu ługi pokrystalizacyjne zawierające 0,3 - 0,5% wagowych wody, frakcję fenolowąoraz aceton utrzymując stałejego stężenie na poziomie 5% wagowych w strumieniu zasilającym reaktor. Temperatura mieszaniny reakcyjnej na wlocie do reaktora wynosi od 65 do 82°C, a stężenie produktów ubocznych reguluje się poprzez zwiększenie lub zmniejszenie strumienia frakcji fenolowej uzyskanej w wyniku frakcjonowanej destylacji części strumienia odwodnionych ługów pokrystalizacyjnych. Analizuje się skład strumienia na wlocie i na wylocie z reaktora oraz wyznacza stopień konwersji acetonu i selektywność reakcji syntezy bisfenolu A. Tabela 1 zawiera parametry i wyniki syntezy bisfenolu A, prowadzonej przy zmiennym stężeniu produktów ubocznych o masie cząsteczkowej nie większej niż 210 i produktów ubocznych o masie cząsteczkowej powyżej 210.

Przykłady 1 i 2 są przykładami porównawczymi syntezy bisfenolu A, bez regulowania poziomu stężeń lekkich i ciężkich produktów ubocznych w mieszaninie reakcyjnej.

182 008

Tabela 1

Nr przykładu	Stężenie na wlocie do reaktora % wagowych	Temperatura na wlocie do reaktora °C	Stopień konwersji acetonu %	Selektyw- ność %
produkty uboczne o masie cząsteczkowej <210	bisfenol A	produkty uboczne o masie cząsteczkowej >210
1	3,6	8,9	3,1	82	77,2	80,7
2	9,4	8,7	9,2	77	62,8	81,1
3	5,1	9,1	4,4	82	76,5	84,1
4	8,9	9,0	8,7	77	66,7	86,9
5	5,6	8,8	5,2	65	65,8	92,1
6	4,6	9,1	8,6	65	65,1	91,8
7	7,3	9,4	3,2	77	70,9	88,2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób otrzymywania bisfenolu A na drodze kondensacji fenolu i acetonu, wobec silnie kwaśnej żywicy jonowymiennej, rozdziału mieszaniny poreakcyjnej przez krystalizację, filtrację i destylację, znamienny tym, że reakcję prowadzi się w obecności 4 - 9%, korzystnie 5 - 6% wagowych produktów ubocznych o ciężarze cząsteczkowym nie większym niż 210 i 3,5 - 9,0%, korzystnie 4,5 - 5,5% wagowych, produktów ubocznych o ciężarze cząsteczkowym powyżej 210, w temperaturze 65 - 82°C, korzystnie 70 - 75°C, z mieszaniny poreakcyjnej wydziela się addukt bisfenol A - fenol, który poddaje się oczyszczaniu przez krystalizację i filtrację, a ługi pokrystalizacyjne poddaje się destylacji frakcjonowanej, w której otrzymuje się frakcję fenolową zawracaną do procesu, frakcję zawierającą30 - 85% produktów ubocznych o ciężarze cząsteczkowym nie większym niż 210, usuwaną z procesu, oraz pozostałość ciężką, kierowaną do węzła katalitycznego rozkładu.

   * * *