PL189400B1

PL189400B1 - Method of treating phenol in a process of obtaining high-purity bisphenol a

Info

Publication number: PL189400B1
Application number: PL98330522A
Authority: PL
Inventors: Maciej Kiedik; Małgorzata Kałędkowska; Kazimierz Szymański; Zofia Pokorska; Ryszard Kościuk; Anna Rzodeczko; Józef Kołt; Ryszard Smolnik
Original assignee: Inst Ciezkiej Syntezy Orga
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2005-08-31
Also published as: PL330522A1

Abstract

1. Method of processing phenol in the process of producing bisphenol A of high purity and acetone in the presence of acidic ion-exchanger catalyst, promoted with an organic-mercaptan compound. It is characterised in that the stream of phenol introduced into the process is heated to the temperature of 40-100 degrees Celsius for 0.5-5 hours, in the presence of 5-1000 ppm, preferably 20-150 ppm, of a compound, containing mercaptan groups. After the reaction of condensation of the obtained phenol with acetone, the post-reaction mixture is contacted with an anion exchanger at the temperature of 40-80 degrees Celsius.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki fenolu w procesie wytwarzania bisfenolu A o wysokiej czystości, z fenolu i acetonu, wobec silnie kwaśnego jonitowego katalizatora, promotorowanego związkiem organomerkaptanowym.The subject of the invention is a process for the treatment of phenol in the production of high purity bisphenol A from phenol and acetone in the presence of a strongly acid ion exchange catalyst promoted with an organomercaptan compound.

W opisie patentowym USA nr 5.414.151 przedstawiono proces otrzymywania bisfenolu A z fenolu i acetonu wobec sulfonowanej, organicznej, aromatycznej żywicy jonowymiennej, mającej wbudowane grupy organomerkaptanowe przyłączone do szkieletowych rodników sulfonowych. Według tego wynalazku fenol przepuszcza się przez złoże jonowymienne aż do chwili otrzymania w nim zawartości nie większej jak 1 ppm hydroksyacetonu. Doświadczalnie wykazano, że zastosowanie fenolu wolnego od hydroksyacetonu w reakcji kondensacji może powodować wydłużenie życia jonowymiennego katalizatora kondensacji bisfenolu A.US Patent No. 5,414,151 describes a process for the preparation of bisphenol A from phenol and acetone in the presence of a sulfonated, organic, aromatic ion exchange resin having embedded organomercaptan groups attached to sulfone backbone radicals. According to this invention, the phenol is passed through the ion exchange bed until it has a content of no more than 1 ppm of hydroxyacetone. It has been experimentally shown that the use of hydroxyacetone-free phenol in the condensation reaction can prolong the life of the ion-exchange condensation catalyst of bisphenol A.

W patencie USA nr 5.414.152 opisano proces, polegający na dodawaniu do mieszaniny reakcyjnej kondensacji fenolu i acetonu od 100-5000 ppm kwasu 3-merkaptopropionowego lub jego organicznego estru a następnie przepuszczeniu reagentów przez przestrzeń reakcyjną, gdzie kontaktuje się je z żywicąjonowymienną.US Patent No. 5,414,152 describes a process for adding 100-5000 ppm of 3-mercaptopropionic acid or its organic ester to a phenol-acetone condensation reaction mixture and then passing the reactants through a reaction space where they are brought into contact with an ion exchange resin.

Aktywność katalityczna i selektywność katalizatora jonowymiennego, modyfikowanego przez przyłączenie merkaptanowego promotora, często obniża się po pewnym okresie użycia. Dezaktywacja może zachodzić w krótkim czasie w zależności od różnych czynników. Żywica musi być wymieniona lub regenerowana, co powoduje znaczne koszty.The catalytic activity and selectivity of an ion exchange catalyst modified by the addition of a mercaptan promoter often decline after a certain period of use. Deactivation can occur in a short time depending on various factors. The resin has to be replaced or regenerated, resulting in considerable costs.

Celem wynalazku było uzyskanie takiego surowca fenolowego, który umożliwia otrzymanie bisfenolu A z odpowiednio wysoką wydajnością i selektywnością, utrzymującą się w dłuższym okresie dzięki ograniczeniu do minimum zjawiska dezaktywacji katalizatora jonowymiennego.The aim of the invention was to obtain such a phenolic raw material that would enable the production of bisphenol A with sufficiently high efficiency and selectivity, which was maintained over a long period of time thanks to minimizing the deactivation of the ion-exchange catalyst.

Według wynalazku, strumień fenolu przed wprowadzeniem do procesu ogrzewa się w temperaturze 40-100°C, w czasie 0,5-5 godzin, w obecności 5-1000 ppm, najkorzystniej 20-150 ppm, związku zawierającego grupy merkaptanowe a po reakcji kondensacji tak otrzymanego fenolu z acetonem, mieszaninę poreakcyjną kontaktuje się w temperaturze 40-80°CAccording to the invention, the phenol stream is heated at 40-100 ° C for 0.5-5 hours in the presence of 5-1000 ppm, most preferably 20-150 ppm, of the mercaptan group-containing compound before it is fed into the process, and after the condensation reaction so of the obtained phenol with acetone, the reaction mixture is contacted at 40-80 ° C

189 400 z anionitem. Jako związek zawierający grupy merkaptanowe stosuje się n-butylomerkaptan lub kwas 3-merkaptopropionowy.189,400 with anion exchanger. As the compound containing mercaptan groups, n-butyl mercaptan or 3-mercaptopropionic acid is used.

Stwierdzono, że w wyniku tej operacji otrzymuje się fenol zawierający poniżej 2 ppm hydroksyacetonu.This operation was found to yield a phenol containing less than 2 ppm of hydroxyacetone.

Syntezę bisfenolu A z wstępnie przygotowanego fenolu i acetonu prowadzi się wobec katalizatora-żywicy jonowymiennej, którą jest sulfonowany kopolimer styrenu z diwinylobenzenem, w którym część grup sulfonowych została zobojętniona za pomocą promotora, którym jest związek zawierający co najmniej po jednej grupie aminowej i merkaptanowej. Jako promotor stosuje się cysteaminę lub 2,2-dimetylotiazolidynę.The synthesis of bisphenol A from pre-prepared phenol and acetone is carried out in the presence of a catalyst-ion exchange resin, which is a sulfonated copolymer of styrene with divinylbenzene, in which some of the sulfonic groups have been neutralized with a promoter, which is a compound containing at least one amine and mercaptan groups each. Cysteamine or 2,2-dimethylthiazolidine is used as a promoter.

Otrzymaną mieszaninę poreakcyjną kontaktuje się w temperaturze 40-80°C z anionitem.The obtained reaction mixture is contacted at 40-80 ° C with the anion exchanger.

Korzystnie jest również wstępnie przygotowany fenol przed wprowadzeniem do procesu dodatkowo kontaktować z zdeaktywowanym katalizatorem syntezy bisfenolu A, w temperaturze 45-95°C.It is also advantageous to contact the pre-prepared phenol, prior to its introduction into the process, with the deactivated catalyst for the synthesis of bisphenol A, at a temperature of 45-95 ° C.

Również według tego wynalazku stosuje się anionit, przez który przeprowadza się mieszaninę poreakcyjną w temperaturze 40-80°C.Also according to this invention, an anion exchanger is used, through which the reaction mixture is fed at a temperature of 40-80 ° C.

W efekcie stosowania sposobu według wynalazku otrzymuje się fenol zawierający poniżej 2 ppm hydroksyacetonu. Unika się przedwczesnej dezaktywacji katalizatora syntezy bisfenolu A, uzyskując w długim okresie wysoką wydajność i selektywność syntezy bisfenolu A a uzyskana mieszanina poreakcyjna charakteryzuje się czystością pozwalającą uzyskany bisfenol A przeznaczyć do produkcji poliwęglanów.As a result of the process according to the invention, a phenol containing less than 2 ppm of hydroxyacetone is obtained. Premature deactivation of the bisphenol A synthesis catalyst is avoided, obtaining high long-term efficiency and selectivity of bisphenol A synthesis, and the obtained post-reaction mixture is of a purity that allows the obtained bisphenol A to be used for the production of polycarbonates.

P rzykład IExample I.

Strumień wsadowy fenolu o zawartości 45 ppm hydroksyacetonu wprowadzono do zbiornika wyposażonego w mieszadło i elementy grzejne dodawano n-butylomerkaptan w ilości 600 ppm. Wsad fenolowy przetrzymywano w temperaturze 50°C przez 1 godzinę, w wyniku czego stężenie hydroksyacetonu spadło do 1 ppm. W temperaturze 55°C strumień fenolu przepuszczano przez złoże 2 m³ zdezaktywowanego katalizatora syntezy bisfenolu A, którym był sulfonowany kopolimer styrenu z 4% diwinylobenzenu, zawierający 25% grup sulfonowych zobojętnionych cysteaminą. Tak przygotowany fenol wraz z 4 % acetonu kierowano do reaktora syntezy, zawierającego jako katalizator Amberlyst 31 z 17% grup sulfonowych zobojętnionych 2,2-dimetylotiazolidyną z natężeniem przepływu 4 m3/h. Temperaturę reakcji utrzymywano na poziomie 55-65°C.A phenol feed stream containing 45 ppm of hydroxyacetone was fed to a tank equipped with an agitator and n-butyl mercaptan was added at a rate of 600 ppm. The phenolic feed was kept at 50 ° C for 1 hour, as a result of which the hydroxyacetone concentration dropped to 1 ppm. At a temperature of 55 ° C, the phenol stream was passed through a bed of 2 m ^{3 of} deactivated catalyst for the synthesis of bisphenol A, which was a sulfonated copolymer of styrene with 4% divinylbenzene containing 25% of cysteamine neutralized sulfonic groups. The phenol prepared in this way together with 4% acetone were directed to the synthesis reactor containing Amberlyst 31 with 17% sulfonic groups neutralized with 2,2-dimethylthiazolidine as a catalyst at a flow rate of 4 m3 / h. The reaction temperature was kept at 55-65 ° C.

Wydajność bisfenolu A utrzymywała się przez 14 miesięcy na poziomie 8-10 BPA-/dobę. Mieszaninę poreakcyjną przepuszczano przez złoże 0,5 m3 silnie zasadowego anionitu Dorex 550A w temperaturze 60°C a następnie kierowano do operacji wydzielania bisfenolu A przez krystalizację, wirowanie i oddestylowanie fenolu, otrzymując produkt o czystości 99,9% BPA i barwie 50% roztworu w metanolu 4°Hz.The performance of bisphenol A was maintained at the level of 8-10 BPA / day for 14 months. The post-reaction mixture was passed through a bed of 0.5 m3 of strongly basic Dorex 550A anion at a temperature of 60 ° C, and then directed to the operation of separating bisphenol A by crystallization, centrifugation and distillation of phenol, obtaining a product with a purity of 99.9% BPA and the color of a 50% solution in methanol 4 ° Hz.

Przykład IIExample II

W analogiczny sposób jak w przykładzie I wykonano wstępną obróbkę fenolu, który zawierał 20 ppm hydroksyacetonu a następnie syntezę bisfenolu A z tym, że do fenolu dodawano kwas 3-merkaptopropionowy w ilości 50 ppm. Wydajność bisfenolu A na poziomie 8-12 Ng/dobę utrzymywała się przez 17 miesięcy a otrzymany bisfenol A charakteryzował się czystością 99,9% i barwą 50% roztworu w metanolu -3°Hz.In the same way as in Example 1, the phenol was pretreated, which contained 20 ppm of hydroxyacetone, and then the bisphenol A was synthesized, except that 50 ppm of 3-mercaptopropionic acid was added to the phenol. The bisphenol A efficiency at the level of 8-12 Ng / day was maintained for 17 months, and the obtained bisphenol A was 99.9% pure and characterized by a color of 50% methanol solution at -3 ° Hz.

Przykład IIIExample III

Do syntezy bisfenolu A wobec jonowymiennego katalizatora, opisanej w przykładzie I, użyto fenolu bez uprzedniego poddawania go wstępnej obróbce według wynalazku. Stosowany fenol zawierał 20 ppm hydroksyacetonu. W efekcie wydajność syntezy bisfenolu A systematycznie spadała od początkowej 10 Mg BPA/dobę do 3 Mg/dobę po 9 miesiącach. W końcowej fazie eksploatacji czystość wydzielanego z mieszaniny poreakcyjnej bisfenolu A wynosiła tylko 99,0% BPA a barwa 50% roztworu metanolu pogorszyła się do 25°Hz. Reaktor wyłączono z ruchu a katalizator następnie wymieniono na świeży.For the synthesis of bisphenol A in the presence of an ion exchange catalyst described in Example 1, phenol was used without having previously been pretreated according to the invention. The phenol used contained 20 ppm of hydroxyacetone. As a result, the efficiency of bisphenol A synthesis systematically decreased from the initial 10 Mg BPA / day to 3 Mg / day after 9 months. In the final stage of operation, the purity of bisphenol A separated from the reaction mixture was only 99.0% BPA and the color of the 50% methanol solution deteriorated to 25 ° Hz. The reactor was taken out of service and the catalyst was then replaced with fresh.

189 400189,400

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 50 copies

Cena 2,00 zł.Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

1. Method of treating phenol in the process of producing biphenol A from phenol and acetone in the presence of a strongly acidic ion exchange catalyst promoted with an organomercaptan compound, characterized in that the phenol stream introduced to the process is heated at the temperature of 40-100 ° C for 0.5-5 hours in the presence of 5-1000 ppm, most preferably 20-150 ppm, of a compound containing mercaptan groups, and after the condensation of the phenol thus obtained with acetone, the reaction mixture is contacted at 40-80 ° C with the anion exchanger.

2. The method according to p. The process of claim 1, wherein n-butyl mercaptan or 3-mercaptopropionic acid is used as the mercaptan compound.

3. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the synthesis of bisphenol A from pre-prepared phenol and acetone is carried out in the presence of an ion exchange resin catalyst, which is a sulfonated copolymer of styrene with divinylbenzene, in which a part of the sulfone groups has been neutralized with a promoter which is a compound containing at least one amine and mercaptan.

4. The method according to p. The process of claim 1, wherein the promoter is cysteamine or 2,2-dimethylthiazolidine.

5. The method according to p. The process of claim 1, wherein the pre-prepared phenol is additionally contacted with the deactivated catalyst for the synthesis of bisphenol A at a temperature of 45-95 ° C prior to its introduction into the process.

6. The method according to p. The process of claim 1, wherein a strongly basic anion exchanger is used.