PL207733B1

PL207733B1 - Sposób wytwarzania bisfenolu A

Info

Publication number: PL207733B1
Application number: PL380000A
Authority: PL
Inventors: Dingyi Hong; Jidong Zhou; Jinlai Qin; Xuelei Li; Zhenwei Yao; Hongjiang Zhang; Cuiyun Liu; Weihua Fan
Original assignee: China Petroleum & Chem Corp
Priority date: 2003-09-28
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2011-01-31
Also published as: EP1669339A4; EP1669339B1; DE602004028385D1; PL380000A1; US7989666B2; WO2005030687A1; JP4987476B2; CN100494140C; US20080091051A1; EP1669339A1; JP2007506686A; CN1616387A

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania bisfenolu A, w szczególności sposób wytwarzania bisfenolu A przez ciągłą dehydratację-kondensację fenolu i acetonu.

Bisfenol A nosi nazwę chemiczną 2,2-di(4-hydroksyfenylo)propan, i jest szeroko stosowany jako surowiec w przemyśle, na przykład, może być stosowany do wytwarzania żywicy epoksydowej i poliwęglanu, itp.

Bisfenol A można syntetyzować przez dehydratację-kondensację nadmiaru fenolu i acetonu w obecnoś ci katalizatora kwasowego, a konkretne równanie reakcji jest jak nastę puje.

Ta reakcja jest reakcją egzotermiczną. W reaktorze adiabatycznym ze stałym złożem, jeśli nie ma środków służących do skutecznego usuwania ciepła, to temperatura w reaktorze może znacznie wzrosnąć, zaś w wysokiej temperaturze żywica kationowymienna służąca jako katalizator kondensacji może zostać inaktywowana, a jednocześnie mogą zostać wzmożone reakcje uboczne. Tak więc, dla zapobieżenia wzrostowi temperatury w reaktorze adiabatycznym ze stałym złożem potrzebne byłoby wiele strumieni chłodzących.

Na przykład, chińskie zgłoszenie patentowe CN 1390819A ujawnia sposób wytwarzania bisfenolu A, gdzie dehydratację-kondensację prowadzi się w reaktorze adiabatycznym ze stałym złożem, a w reaktorze zapewnione są dwa złoża katalizatora, w którym to sposobie część mieszaniny reakcyjnej jako strumień zawracany odbiera się między dwoma złożami katalizatora, miesza ze strumieniem zasilającym reaktor, i przenosi do górnej części reaktora. Resztę mieszaniny reakcyjnej odprowadza się z reaktora i przenosi do układu destylacyjnego, gdzie oddestylowana zostaje frakcja acetonuwody-fenolu, a otrzymaną pozostałość stanowi surowy bisfenol A, który stapia się i krystalizuje stopniowo z wytworzeniem produktu bisfenolu A. Wadą tego sposobu jest to, że strumień zawracany nie jest odwadniany, więc zawartość wody w strumieniu reakcyjnym jest wysoka i oczywiście szkodliwa dla reakcji.

CN 1406218A ujawnia sposób wytwarzania bisfenolu A, który obejmuje wprowadzanie fenolu i acetonu do reaktora wielostopniowego, w którym są ułożone szeregowo co najmniej dwa reaktory adiabatyczne ze stałym złożem wypełnione żywicą kationowymienną, a na wlocie każdego z reaktorów jest zapewniony wymiennik ciepła w celu regulowania temperatury w każdym z reaktorów na poziomie nie więcej niż 90°C. Jednak to zgłoszenie patentowe jedynie wskazuje, że na wlocie każdego z reaktorów jest zapewniony wymiennik ciepł a w celu regulowania temperatury reakcji, a w jego opisie i przykładach nie wymieniono żadnych konkretnych środków technicznych regulacji.

Obecnie najszerzej stosowany katalizator kondensacji stanowi żywica kationowymienna; otrzymany strumień reakcyjny zatęża się w celu usunięcia wytworzonej wody, nieprzereagowanego acetonu i części fenolu; a następnie zatężony strumień reakcyjny przenosi się do procedur przerobu, takich jak krystalizacja, itp. z wytworzeniem ostatecznie produktu bisfenolu A, gdzie nieprzereagowany fenol i aceton można odzyskać i zawrócić do układu reakcyjnego.

Qi Xiwang i Chen Hongfang podali (Petrochemical Industry, 1996, 25(9):620-624), że woda stanowi mocną truciznę dla katalizatorów z kwasową żywicą jonowymienną typu kwasu sulfonowego, i moż na to wyjaś nić tak, że mi ę dzy wodą wytworzoną w reakcji a grupami kwasu sulfonowego na sieci katalizatora może utworzyć się względnie mocna sieć wiązań wodorowych, która zajmuje katalityczne miejsca aktywne i tak może znacznie zahamować aktywność katalityczną. Zatem im niższa zawartość wody w strumieniu reakcyjnym, tym bardziej uprzywilejowana reakcja. Ponadto woda jest jednym z produktów reakcji, zatem jej usuwanie może przesuwać równowagę reakcji.

Przeprowadzono zatem wiele badań, jak usuwać wodę wytwarzaną w reakcji.

CN 1118155A, CN 1077187A i CN 1080914A wszystkie wspominają, że kondensację prowadzi się w wielostopniowej kolumnie reakcyjnej z zawieszonym złożem, a u dołu reaktora wprowadza się strumień gazu obojętnego w celu usuwania wody wytwarzanej w reakcji przez odpędzanie z gazem. Następnie, bez zatężania, bezpośrednio krystalizuje się strumień reakcyjny, otrzymując krystaliczny addukt bisfenolu A i fenolu, oraz ług macierzysty. Po rozdzieleniu substancji stałych i ciekłych otrzyPL 207 733 B1 muje się bisfenol A przez usunięcie fenolu z krystalicznego adduktu. Jednak wady tych sposobów polegają na tym, że wielostopniowy reaktor z zawieszonym złożem ma złożoną budowę i trudno jest go skonstruować, a jednocześnie do traktowania i zawracania gazu obojętnego może być potrzebne wiele innych urządzeń.

US 5087767 ujawnia sposób wytwarzania bisfenolu A, w którym część wody wytwarzanej w reakcji usuwa się przez wyparowywanie z mieszaniny reakcyjnej zawierającej fenol i aceton, gdzie wyparowywanie przeprowadza się stosując selektywną membranę przepuszczalną dla wody, taką jak porowate membrany szklane, porowate membrany krzemionkowe, porowate membrany z tlenku glinu oraz porowate membrany ceramiczne. Zgodnie z tym sposobem, wodę wytwarzaną w reakcji można szybko usuwać przez wyparowywanie równocześnie lub alternatywnie w miarę postępu reakcji tak, że osiąga się wysokie stopnie przemiany acetonu i fenolu oraz wysoką wydajność bisfenolu A. Jednak jego wadą jest to, że zdolność do oddzielania wody jest ograniczona. Ponadto, ten sposób jest przydatny zaledwie dla reaktora okresowego z mieszaniem, a nie do reaktora ciągłego ze stałym złożem.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania bisfenolu A. Sposobem według niniejszego wynalazku, zubożoną w wodę frakcję można odprowadzić ze strefy rektyfikacji w procesie i można zawrócić do reaktora. Tak więc, z jednej strony zubożoną w wodę frakcję zawracaną można stosować jako strumień chłodzący do regulacji temperatury reakcji; a z drugiej strony można zmniejszyć zawartość wody w reaktorze.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania bisfenolu A, obejmujący następujące etapy:

przeniesienie fenolu i acetonu do strefy reakcji wypełnionej katalizatorem kondensacji, z wytworzeniem po reakcji strumienia zawierającego bisfenol A;

przeniesienie otrzymanego strumienia zawierającego bisfenol A do strefy rektyfikacji, otrzymanie frakcji produktu zawierającej głównie bisfenol A i fenol; oraz przeniesienie frakcji produktu zawierającej głównie bisfenol A i fenol do strefy krystalizacji z wytworzeniem produktu bisfenolu A;

w którym zubożoną w wodę frakcję zawierającą głównie fenol, bisfenol A i aceton, i mającą zawartość wody regulowaną na poziomie nie więcej niż 2% wagowych, otrzymuje się ze strefy rektyfikacji, i zubożoną w wodę frakcję chłodzi się i zawraca jako strumień zawracany do strefy reakcji.

Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, zubożoną w wodę frakcję można chłodzić albo wodą chłodzącą, albo przez wymianę ciepła z innymi strumieniami, albo przez połączenie tych sposobów.

Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, strefa reakcji stanowi jeden reaktor adiabatyczny ze stałym złożem, lub obejmuje ułożone szeregowo dwa lub więcej reaktory adiabatyczne ze stałym złożem. Gdy strefa reakcji obejmuje ułożone szeregowo dwa lub więcej reaktory adiabatyczne ze stałym złożem, to zubożoną w wodę frakcję zawierającą głównie fenol, bisfenol A i aceton, którą odprowadza się ze strefy rektyfikacji, można zawrócić do dowolnego z reaktorów, albo proporcjonalnie do każdego z reaktorów, ale korzystnie tylko do ostatniego reaktora; przyczyną jest to, że stężenie bisfenolu A w zubożonej w wodę frakcji jest wysokie, i jeżeli zubożoną w wodę frakcję zawraca się do innych reaktorów, to może wystąpić mieszanie wsteczne; jednocześnie, na wlotach innych reaktorów jest zapewniony wymiennik ciepła w celu regulowania tam temperatury kondensacji, i strumień z reakcji może przechodzić przez kolumnę adsorpcyjną dla usuwania szkodliwych zanieczyszczeń, jak to pożądane w praktyce.

Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, stosunek wagowy szybkości przepływu zawracanej zubożonej w wodę frakcji zawierającej głównie fenol, bisfenol A i aceton do szybkości przepływu strumienia zasilającego reaktor, do którego wchodzi zubożona w wodę frakcja, wynosi od 5:1 do 15:1, gdzie szybkość przepływu strumienia zasilającego przewyższa szybkość przepływu zawracanego. Skoro zawracana zubożona w wodę frakcja działa głównie usuwając ciepło reakcji wytwarzane w reaktorze, to jeśli szybkość przepływu zawracanego jest zbyt mała, to nie można skutecznie usuwać ciepła reakcji, i nastąpi tam wzrost temperatury, mający wpływ na aktywność katalityczną. Zubożoną w wodę frakcję zawierającą głównie fenol, bisfenol A i aceton korzystnie odprowadza się w postaci ciekł ej.

Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, gdy strefa reakcji obejmuje ułożone szeregowo dwa lub więcej reaktory adiabatyczne ze stałym złożem, to fenol wprowadza się raz do pierwszego reaktora, a aceton wprowadza się raz do pierwszego reaktora albo proporcjonalnie do każdego z reaktorów, korzystnie aceton wprowadza się proporcjonalnie do każdego z reaktorów w celu zwięk4

PL 207 733 B1 szenia względnego stężenia fenolu w każdym z reaktorów i jednocześnie zmniejszenia do jak najmniejszego poziomu stosunku fenolu całkowitego do acetonu całkowitego.

W niniejszym wynalazku można stosować dowolny znany katalizator stały przydatny do kondensacji między fenolem i acetonem i nierozpuszczalny w mieszaninie reakcyjnej. Dla sposobu ciągłego według niniejszego wynalazku korzystnie katalizatorem kondensacji są żywice kationowymienne, które mogą być niemodyfikowane, takie jak sulfonowany kopolimer styrenu-diwinylobenzenu, usieciowany sulfonowany polimer styrenu, itp., albo zmodyfikowane, takie jak żywica kationowymienna zmodyfikowana merkaptanowo, itp. Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, można zastosować współkatalizator w celu przyspieszenia reakcji, zahamowania tworzenia produktów ubocznych i polepszenia selektywności reakcji. Współkatalizatorem może być merkaptan alkilowy, taki jak merkaptan metylowy, merkaptan etylowy oraz kwas tioglikolowy, itp.

Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, temperatura kondensacji w strefie reakcji wynosi 45-160°C, korzystnie 50-130°C, korzystniej 60-100°C. Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, jeżeli temperatura jest niższa niż 45°C, to reakcja może być zbyt powolna i potrzebna może być duża ilość katalizatora; zaś jeżeli temperatura reakcji jest wyższa niż 160°C, to katalizator może łatwo zostać inaktywowany, może tworzyć się więcej produktów ubocznych, i odpowiednio może zmniejszać się selektywność bisfenolu A.

Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, ciśnienie w strefie reakcji jest atmosferyczne lub większe, ogólnie od ciśnienia atmosferycznego do 58,8 kPa (ciśnienie manometryczne, które oznacza ciśnienie zmierzone w odniesieniu do atmosferycznego).

Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, stosunek molowy fenolu do acetonu w strefie reakcji ogólnie wynosi od 3:1 do 30:1, korzystnie od 5:1 do 15:1, ponieważ jeż eli ten stosunek molowy jest wyższy niż 30:1, to reakcja może być zbyt powolna, zaś jeżeli ten stosunek molowy jest niższy niż 3:1, to może tworzyć się więcej produktów ubocznych, i odpowiednio może zmniejszać się selektywność bisfenolu A.

Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, strefę rektyfikacji może stanowić kolumna rektyfikacyjna z odprowadzeniami bocznymi, połączenie odparowalnika rzutowego (ang. flash drum) i kolumny rektyfikacyjnej, lub inne urzą dzenia przydatne do usuwania substancji lotnych i wody.

W pierwszym wariancie wykonania zgodnie ze sposobem wedł ug niniejszego wynalazku, strefę rektyfikacji może stanowić jedna kolumna rektyfikacyjna, gdzie zubożoną w wodę frakcję zawierającą głównie fenol, bisfenol A i aceton odprowadza się przez odprowadzenie boczne, i zubożoną w wodę frakcję chłodzi się, miesza ze strumieniami zasilającymi i zawraca do strefy reakcji; frakcję produktu zawierającą głównie bisfenol A i fenol odprowadza się ze spodu kolumny rektyfikacyjnej, i przenosi do strefy krystalizacji z wytworzeniem produktu bisfenolu A przez dalsze rozdzielanie; zaś frakcję zawierającą głównie wodę, aceton i fenol odprowadza się ze szczytu kolumny rektyfikacyjnej, i dalej rozdziela w celu odzyskania acetonu i fenolu, i odzyskany aceton i fenol zawraca się do strefy reakcji.

Zgodnie z pierwszym wariantem wykonania, kolumnę rektyfikacyjną może stanowić kolumna próżniowa lub kolumna atmosferyczna, i jej ciśnienie robocze wynosi 6,7-106,7 kPa (ciśnienie bezwzględne, które oznacza ciśnienie zmierzone w odniesieniu do bezwzględnej próżni).

Zgodnie z pierwszym wariantem wykonania, liczba półek teoretycznych kolumny rektyfikacyjnej ogólnie wynosi od 4 do 20. Gdy ta liczba jest mniejsza niż 4, to prawie wcale nie można usunąć substancji lekkich. Chociaż rozdzielanie jest tym bardziej skuteczne, im większa liczba, to jeśli liczba jest zbyt duża, koszt sprzętu znacznie wzrasta. Tak więc, przy wszechstronnym rozważeniu, liczba półek teoretycznych kolumny rektyfikacyjnej ogólnie wynosi od 4 do 20.

Zgodnie z pierwszym wariantem wykonania kolumnę rektyfikacyjną może stanowić kolumna półkowa albo kolumna z wypełnieniem, a położenia doprowadzeń i odprowadzeń bocznych kolumny powinny być ustalone tak, żeby zawartość wody w zubożonej w wodę frakcji zawierającej głównie fenol, bisfenol A i aceton, którą odprowadza się przez odprowadzenie boczne, wynosiła nie więcej niż 2% wagowych.

Zgodnie z pierwszym wariantem wykonania, gdy kolumnę rektyfikacyjną stanowi kolumna półkowa, to miejsce doprowadzenia może znajdować się na wysokości 0-3/5 półek teoretycznych łącznie (licząc od szczytu kolumny), a odprowadzenie boczne może znajdować się na wysokości 1/5 do 4/5 sekcji odpędzania (licząc od miejsca doprowadzenia do kolumny). Tak więc część fenolu, większość acetonu i wody można odprowadzić ze szczytu kolumny, zaś zatężony strumień zawierający głównie bisfenol A i fenol odprowadza się ze spodu kolumny, a jednocześnie zubożoną w wodę frakcję o bardzo niskiej zawartości wody odprowadza się przez odprowadzenie boczne.

PL 207 733 B1

Zgodnie z pierwszym wariantem wykonania, gdy kolumnę rektyfikacyjną stanowi kolumna z wypełnieniem, to istnieją co najmniej dwie sekcje z wypełnieniem poniżej miejsca zasilania, 0 do 1 sekcji z wypeł nieniem ponad miejscem zasilania, i odprowadzenie boczne jest umieszczone mię dzy pierwszą sekcją z wypełnieniem i drugą sekcją z wypełnieniem poniżej i w sąsiedztwie miejsca zasilania. Jeżeli kolumna jest wypełniona ponad miejscem zasilania, to wypełnienie jest równoważne 1-6 półkom teoretycznym. Pierwsza sekcja z wypełnieniem poniżej i w sąsiedztwie miejsca zasilania jest równoważna 2-6 półkom teoretycznym. Suma innych sekcji z wypełnieniem poniżej i w sąsiedztwie miejsca zasilania z wyłączeniem pierwszej sekcji z wypełnieniem jest równoważna 2-8 półkom teoretycznym. Tak więc część fenolu, większość acetonu i wody można odprowadzić ze szczytu kolumny, zaś zatężony strumień zawierający głównie bisfenol A i fenol odprowadza się ze spodu kolumny, a jednocześnie przez odprowadzenie boczne odprowadza się zubożoną w wodę frakcję o bardzo niskiej zawartości wody. Stosowanymi wypełnieniami mogą być zwykłe wypełnienia usypane albo wypełnienia konstrukcyjne.

Zgodnie z pierwszym wariantem wykonania, w celu dalszego zatężenia strumienia dolnego, kolumna rektyfikacyjna w swojej dolnej części jest wyposażona w wymiennik ciepła, a wymiennik ciepła łączy rurami dolną część kolumny i jej wylot dolny, tworząc dolny układ reboilera, tak że zawartość wody we frakcji odprowadzanej z boku może się zmniejszać dalej, w miarę jak zatęża się strumień dolny z kolumny; kolumna rektyfikacyjna może także w swojej górnej części być wyposażona w wymiennik ciepła, przy czym wymiennik ciepła łączy rurami górną część kolumny i jej wylot szczytowy, tworząc szczytowy układ orosienia, żeby umożliwiać wydajne rozdzielanie w kolumnie.

Frakcja szczytowa z kolumny rektyfikacyjnej zawiera głównie aceton, fenol i wodę, i w niniejszym wynalazku można zastosować dowolny znany sposób przydatny do rozdzielania fenolu, acetonu i wody. Na przykład, do rozdzielania acetonu, fenolu i wody można stosować sposoby ujawnione w US 3049569, CN 1390187A, CN 1300729A, CN 1118155A, itp., zaś oddzielony aceton i fenol mo ż na zawracać do strefy reakcji.

Frakcja dolna z kolumny rektyfikacyjnej zawiera głównie fenol i bisfenol A. Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, frakcję produktu zawierającą głównie bisfenol A i fenol przenosi się do strefy krystalizacji do krystalizacji i rozdzielania, z wytworzeniem końcowego produktu bisfenolu A, gdzie w strefie krystalizacji krystalizację można przeprowadzić tylko jeden raz; i w niniejszym wynalazku można stosować dowolny znany sposób przydatny do rozdzielania fenolu i bisfenolu A. Na przykład, do rozdzielania fenolu i bisfenolu A można stosować sposoby ujawnione w US 3049569, CN 1390187A, CN 1300729A, CN 1118155A, itp., i oddzielony fenol można zawracać do strefy reakcji, zaś produkt bisfenolu A można stosować w procesach przemysłowych do wytwarzania żywicy epoksydowej i poliwęglanu, itp.

W innym wariancie wykonania zgodnie ze sposobem wedł ug niniejszego wynalazku, strefę rektyfikacji stanowi połączenie odparowalnika rzutowego i kolumny rektyfikacyjnej. W tym przypadku, strumień zawierający bisfenol A ze strefy reakcji przenosi się do odparowalnika rzutowego. Zubożoną w wodę frakcję zawierającą głównie fenol, bisfenol A i aceton odprowadza się ze spodu odparowalnika rzutowego. Część zubożonej w wodę frakcji zawraca się do strefy reakcji, a pozostałą część przenosi się na kolumnę rektyfikacyjną. Frakcję zawierającą głównie fenol, małą ilość acetonu i wody odprowadza się ze szczytu kolumny rektyfikacyjnej i można rozdzielać ją dalej w celu odzyskania odpowiednio fenolu i acetonu, a frakcję produktu zawierającą głównie bisfenol A i fenol odprowadza się ze spodu kolumny rektyfikacyjnej i przenosi się do strefy krystalizacji z wytworzeniem produktu bisfenolu A przez dalsze rozdzielanie, zaś frakcję zawierającą głównie wodę, aceton i fenol odprowadza się ze szczytu odparowalnika rzutowego i można ją także rozdzielać w celu odzyskania acetonu i fenolu, i odzyskany aceton i fenol moż na także zawracać do strefy reakcji.

Zgodnie z innym wariantem wykonania, ciśnienie robocze odparowalnika rzutowego w strefie rektyfikacji wynosi 6,7-106,7 kPa (ciśnienie bezwzględne), i w odparowalniku rzutowym znajdują się elementy wewnętrzne kolumn, równoważne 0-2 półkom teoretycznym, takie jak wypełnienia i półki, gdzie wypełnieniem mogą także być zwykłe wypełnienia usypane albo wypełnienia konstrukcyjne, a stosowany odparowalnik rzutowy może także być wyposażony w elementy wewnętrzne takie jak półki, siatki, itp. dla ułatwienia rozdzielania gaz-ciecz, i odparowalnik rzutowy może być zastąpiony przez inne urządzenia przydatne do destylacji rzutowej.

Zgodnie z innym wariantem wykonania, strumień reakcyjny ze strefy reakcji ogrzewa się, a następnie przenosi do odparowalnika rzutowego w strefie rektyfikacji. Gdy ciśnienie w odparowalniku rzutowym jest ustabilizowane, to temperatura wprowadzanego do niego strumienia wpływa na zawar6

PL 207 733 B1 tość wody frakcji odprowadzanej ze spodu odparowalnika rzutowego. Tak więc, temperaturę strumienia wchodzącego do odparowalnika rzutowego powinno się określić tak, żeby zawartość wody we frakcji odprowadzanej ze spodu odparowalnika rzutowego nie była większa niż 2% wagowych.

Zgodnie z innym wariantem wykonania, część zubożonej w wodę frakcji zawierającej głównie fenol, bisfenol i aceton, którą odprowadza się ze spodu odparowalnika rzutowego, przenosi się na kolumnę rektyfikacyjną, gdzie ciśnienie robocze i liczbę półek teoretycznych kolumny rektyfikacyjnej powinno się określić tak, żeby stężenie bisfenolu A we frakcji dolnej produktu wynosiło 20-40% wagowych w celu ułatwienia następczej krystalizacji i rozdzielania.

Zgodnie z innym wariantem wykonania, co się tyczy frakcji odprowadzanej ze szczytu odparowalnika rzutowego i zawierającej głównie aceton, fenol i wodę, do dalszej obróbki tej frakcji można stosować dowolny znany sposób przydatny do rozdzielania fenolu, acetonu i wody. Na przykład, do rozdzielania acetonu, fenolu i wody można stosować sposoby ujawnione w US 3049569, CN 1390187A, CN 1300729A, CN 1118155A, itp., zaś oddzielony aceton i fenol można zawracać do strefy reakcji.

Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, frakcję produktu zawierającą głównie bisfenol A i fenol przenosi się do strefy krystalizacji do dalszej krystalizacji i rozdzielania, z wytworzeniem końcowego produktu bisfenolu A, gdzie w strefie krystalizacji można przeprowadzić krystalizację tylko jeden raz; i można stosować dowolny znany sposób krystalizacji przydatny do rozdzielania fenolu i bisfenolu A. Na przykład, do rozdzielania fenolu i bisfenolu A można stosować sposoby ujawnione w US 3049569, CN 1390187A, CN 1300729A, CN 1118155A, itp., i oddzielony fenol moż na zawracać do strefy reakcji, zaś produkt bisfenolu A można stosować w procesach przemysłowych do wytwarzania żywicy epoksydowej i poliwęglanu, itp.

W sposobie według niniejszego wynalazku, bisfenol A wytwarza się w procesie ciągłym przez połączenie strefy rektyfikacji i reaktora ze stałym złożem tak, że można utrzymać aktywność katalityczną, i można polepszyć stopień przemiany acetonu i selektywność reakcji. Według niniejszego wynalazku, w porównaniu ze znanymi sposobami ciągłego wytwarzania bisfenolu A przy użyciu reaktora ze stałym złożem, bez dodania jakiegokolwiek urządzenia, wodę i substancje lotne można usuwać przy użyciu taj samej kolumny rektyfikacyjnej, i produkt reakcji można zatężać, a jednocześnie zubożoną w wodę frakcję o bardzo niskiej zawartości wody, którą odprowadza się przez odprowadzenie boczne, można zawracać do reaktora tak, że działanie instalacji może być bardzo proste i odpowiednio można zmniejszyć zużycie energii. Ponadto, według niniejszego wynalazku, można odpowiednio przeprojektować znane sposoby ciągłego wytwarzania bisfenolu A przy użyciu reaktora ze stałym złożem. Na przykład, przed pierwotną kolumną rektyfikacyjną można zapewnić odparowalnik rzutowy, i zubożoną w wodę frakcję o bardzo niskiej zawartości wody odprowadzaną z odparowalnika rzutowego można zawracać do reaktora, a pierwotną kolumnę rektyfikacyjną można stosować do dalszego zatężania produktu reakcji.

Fig. 1 to schemat technologiczny sposobu wytwarzania bisfenolu A według niniejszego wynalazku.

Fig. 2 to schemat technologiczny pierwszego wariantu wykonania sposobu wytwarzania bisfenolu A według niniejszego wynalazku.

Fig. 3 to schemat technologiczny innego wariantu wykonania sposobu wytwarzania bisfenolu A według niniejszego wynalazku.

Najlepsze warianty wykonania niniejszego wynalazku

Niniejszy wynalazek zostanie dalej zilustrowany następującymi przykładami w odniesieniu do rysunków, ale mimo wszystko niniejszego wynalazku nie powinno się ograniczać do tych przykładów.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania bisfenolu A (patrz Fig. 1), obejmujący następujący etapy: przeniesienie strumienia reakcyjnego 1, otrzymanego przez zmieszanie fenolu, acetonu oraz strumienia zawracanego, do strefy reakcji wypełnionej katalizatorem kondensacji, z wytworzeniem po reakcji strumienia 2 zawierającego bisfenol A; przeniesienie strumienia 2 do strefy rektyfikacji, chłodzenie i zawracanie otrzymanej zubożonej w wodę frakcji 3 zawierającej głównie fenol, bisfenol A i aceton jako strumienia zawracanego do strefy reakcji; także otrzymanie frakcji 4 zawierającej wodę, nieprzereagowany aceton i część nieprzereagowanego fenolu, i przeniesienie frakcji 4 do procesu odzyskiwania; ponadto, otrzymanie frakcji produktu zawierającej głównie bisfenol A i fenol, dalej oddzielenie rozpuszczalników i zanieczyszczeń od frakcji produktu 5 w strefie krystalizacji z wytworzeniem na koniec produktu bisfenolu A.

W niniejszym wynalazku strefę reakcji stanowi reaktor adiabatyczny ze stał ym zł oż em, albo uł ożone szeregowo dwa lub więcej reaktory adiabatyczne ze stałym złożem, a strefę rektyfikacji może

PL 207 733 B1 stanowić kolumna rektyfikacyjna z odprowadzeniami bocznymi, połączenie odparowalnika rzutowego i kolumny rektyfikacyjnej, lub inne urządzenia i sposoby przydatne do usuwania substancji lotnych i wody (patrz Fig. 2 i Fig. 3). Gdy strefa reakcji obejmuje uło ż one szeregowo dwa lub więcej reaktory adiabatyczne ze stałym złożem, to odwodniony strumień zawracany 3 (patrz Fig. 1) może zostać przeniesiony do dowolnego z reaktorów, albo proporcjonalnie do każdego z reaktorów, i na wlocie każdego z reaktorów jest zapewniony wymiennik ciepła (nie pokazany) w celu regulowania temperatury kondensacji, zaś strumień z reakcji może przechodzić przez kolumnę adsorpcyjną dla usuwania szkodliwych zanieczyszczeń, jak to pożądane w praktyce.

W pierwszym wariancie wykonania niniejszego wynalazku, strefa reakcji obejmuje ułoż one szeregowo dwa reaktory adiabatyczne ze stałym złożem, strefę rektyfikacji stanowi kolumna rektyfikacyjna T (patrz Fig. 2), gdzie zubożoną w wodę frakcję 3 zawierającą głównie fenol, bisfenol A i aceton, którą odprowadza się przez odprowadzenie boczne z kolumny rektyfikacyjnej, przenosi się do ostatniego reaktora, tj. reaktora R2, gdzie na wlocie każdego z reaktorów zapewniony jest wymiennik ciepła (nie pokazany) dla regulowania temperatury reakcji.

W innym wariancie wykonania niniejszego wynalazku, strefa reakcji obejmuje ułożone szeregowo dwa reaktory adiabatyczne ze stałym złożem, strefa rektyfikacji obejmuje odparowalnik rzutowy V i kolumnę rektyfikacyjną T (patrz Fig. 3), gdzie część zuboż onej w wodę frakcji 3 zawierają cej gł ównie fenol, bisfenol A i aceton, którą odprowadza się ze spodu odparowalnika rzutowego V, przenosi się do ostatniego reaktora, tj. reaktora R2, gdzie na wlocie każdego z reaktorów zapewniony jest wymiennik ciepła (nie pokazany) dla regulowania temperatury reakcji, zaś pozostałą część zubożonej w wodę frakcji 3 przenosi się na kolumnę rektyfikacyjną T w celu dalszego zatężania.

P r z y k ł a d y

Katalizatorem stosowanym w następujących przykładach jest żywica kationowymienna Purolite CT-124 (z firmy Purolite International Ltd.).

Stopień przemiany acetonu i selektywność reakcji oblicza się oddzielnie, jak następuje:

Stopień przemiany acetonu = (molowa szybkość przepływu wprowadzanego acetonu - molowa szybkość przepływu odprowadzanego acetonu) / molowa szybkość przepływu wprowadzanego acetonu * 100%

Selektywność reakcji = (molowa szybkość przepływu odprowadzanego bisfenolu A - molowa szybkość przepływu wprowadzanego bisfenolu A) / molowa szybkość przepływu wprowadzanego acetonu * 100%

P r z y k ł a d 1

Zgodnie ze schematem technologicznym sposobu pokazanym na Fig. 2, fenol i aceton wprowadzano do reaktora R1, który był wypełniony katalizatorem kondensacji. Strumień 1a z reakcji chłodzono, a następnie mieszano ze strumieniem zawracanym z kolumny rektyfikacyjnej T i świeżym strumieniem acetonu z wytworzeniem strumienia mieszaniny reakcyjnej 3a. Strumień mieszaniny reakcyjnej 3a przenoszono do reaktora R2, a strumień 2 z reakcji przenoszono na kolumnę rektyfikacyjną T. Zubożoną w wodę frakcję 3 zawierającą głównie fenol, bisfenol A i aceton odprowadzano przez odprowadzenie boczne w postaci cieczy, chłodzono przy użyciu wymiennika ciepła E1, i przenoszono do reaktora R2 jako strumień zawracany; frakcję szczytową z kolumny chłodzono przy użyciu wymiennika ciepła E2 i zawracano w postaci skroplin, z wytworzeniem frakcji 4 zawierającej wodę, nieprzereagowany aceton i część nieprzereagowanego fenolu; dolny układ reboilera był utworzony przez wymiennik ciepła E3. U dołu kolumny otrzymywano frakcję produktu 5 zawierającą głównie bisfenol A i fenol, i tę frakcję produktu 5 przenoszono do strefy krystalizacji do dalszego przerobu z wytworzeniem produktu bisfenolu A.

Oba reaktory stanowiły reaktory ze stałym złożem o takiej samej budowie i wielkości i wypełnione tym samym katalizatorem. Ich średnice wewnętrzne wynosiły 200 mm, a złoża katalizatora miały 400 mm wysokości.

Kolumna rektyfikacyjna miała średnicę wewnętrzną 200 mm, i była wypełniona trzema sekcjami wypełnienia pierścieniami o kształcie Θ, gdzie sekcja z wypełnieniem ponad miejscem zasilania miała 2 m wysokości i była równoważna 4 półkom teoretycznym, pierwsza sekcja z wypełnieniem poniżej miejsca zasilania miała 1 m wysokości i była równoważna 2 półkom teoretycznym, a druga sekcja z wypełnieniem poniżej miejsca zasilania miała 2 m wysokości i była równoważna 4 półkom teoretycznym.

Warunki pracy reaktorów R1, R2 i kolumny rektyfikacyjnej T były następujące:

Dla R1 i R2, temperatura zasilania wynosiła 65°C, a ciśnienie robocze wynosiło 58,8 kPa (ciśnienie manometryczne). Szybkość przepływu wprowadzanego fenolu wynosiła 3,7 kg/h, i wprowa8

PL 207 733 B1 dzano go w całości do pierwszego reaktora R1. Szybkość przepływu wprowadzanego acetonu do pierwszego reaktora R1 wynosiła 0,15 kg/h, a do drugiego reaktora R2 wynosiła 0,15 kg/h. Strumień wylotowy z pierwszego reaktora chłodzono do 65°C. Ciśnienie robocze kolumny rektyfikacyjnej wynosiło 13,3 kPa (ciśnienie bezwzględne). Szybkość przepływu odprowadzanego z boku wynosiła 40 kg/h. Regulowano wzrost temperatury w R2 w zakresie 6°C.

Składy każdego ze strumieni z reaktorów R1 i R2 oraz kolumny rektyfikacyjnej T pokazano w Tabeli 1 (w odniesieniu do procent wagowych). BPA = bisfenol A.

T a b e l a 1

Strumień	Fenol (% wag.)	Woda (% wag.)	Aceton (% wag.)	BPA (% wag.)	2,4-BPA (% wag.)	Inne (% wag.)
strumień 1 do R1	96,1	0	3,9	0	0	0
strumień 1a z R1	85,18	1,00	0,7	12,4	0,30	0,42
strumień 3a do R2	75,25	0,20	0,40	22,60	0,50	1,05
strumień 2 z R2	73,87	0,30	0,03	24,10	0,60	1,10
strumień górny 4 z T	44,70	54,40	0,90	0	0	0
strumień boczny 3 z T	73,98	0,09	0,03	24,2	0,6	1,10
strumień dolny 5 z T	68,09	0	0	29,89	0,71	1,23

W pierwszym reaktorze R1 stopień przemiany acetonu wynosił 83,5% i selektywność reakcji wynosiła 92%; a w drugim reaktorze R2 stopień przemiany acetonu wynosił 86% i selektywność reakcji wynosiła 95,5%.

P r z y k ł a d porównawczy 1

Operacje i warunki były identyczne jak w Przykładzie 1, z tym wyjątkiem, że część strumienia 2 wychodzącego z reaktora R2 nie była odwadniana, ale bezpośrednio chłodzona i zawracana do reaktora R2 z szybkością przepływu zawracanego równą 40 kg/h; a pozostałą część strumienia 2 przenoszono na kolumnę rektyfikacyjną, bez odprowadzenia bocznego z kolumny rektyfikacyjnej. Składy każdego ze strumieni pokazano w Tabeli 2 (w odniesieniu do procent wagowych).

T a b e l a 2

Strumień	Fenol (% wag.)	Woda (% wag.)	Aceton (% wag.)	BPA (% wag.)	2,4-BPA (% wag.)	Inne (% wag.)
strumień 1 do R1	84,30	1,09	0,39	13,46	0,32	0,44
strumień 1a z R1	83,18	1,19	0,05	14,76	0,35	0,47
strumień 3a do R2	73,92	2,20	0,40	21,98	0,50	1,00
strumień 2 z R2	73,05	2,30	0,07	22,95	0,58	1,05
strumień górny 4 z T	44,20	54,40	1,60	0	0	0
strumień dolny 5 z T	68,45	0	0	29,70	0,72	1,25

W pierwszym reaktorze R1 stopie ń przemiany acetonu wynosił 83,5%, a selektywność reakcji wynosiła 92%; a w drugim reaktorze R2 stopień przemiany acetonu wynosił 81%, zaś selektywność reakcji wynosiła 90%;

W porównaniu, po odwodnieniu zawartość wody w strumieniu reakcyjnym wprowadzanym do reaktora R2 była zmniejszona od 2,20% do 0,20%, i zarówno selektywność reakcji jak i stopień przemiany acetonu były znacznie polepszone.

P r z y k ł a d 2

Zastosowano jeden reaktor ze stałym złożem, tj. aceton, fenol i zawracany strumień boczny z kolumny rektyfikacyjnej mieszano z wytworzeniem mieszaniny reakcyjnej 3a, którą bezpośrednio wprowadzano do reaktora R2. Z wyjątkiem powyższej różnicy, wszystkie inne operacje były takie same jak w Przykładzie 1.

W kolumnie rektyfikacyjnej nie był o wypeł nienia ponad miejscem zasilania, pierwsza sekcja z wypeł nieniem poniż ej i w są siedztwie miejsca zasilania miała 2 m wysokoś ci i był a równoważ na 4

PL 207 733 B1 półkom teoretycznym; a druga sekcja z wypełnieniem poniżej i od miejsca zasilania miała 1 m wysokości i była równoważna 2 półkom teoretycznym.

Warunki pracy reaktora R2 i kolumny rektyfikacyjnej T były następujące:

Dla reaktora R2, szybkość przepływu wprowadzanego fenolu wynosiła 3,7 kg/h, szybkość przepływu wprowadzanego acetonu wynosiła 0,3 kg/h, temperatura zasilania wynosiła 75°C, a ciśnienie robocze wynosiło 39,2 kPa (ciśnienie manometryczne). Ciśnienie robocze kolumny rektyfikacyjnej T wynosiło 17,3 kPa (ciśnienie bezwzględne), i w kolumnie rektyfikacyjnej nie było powrotu skroplin. Odprowadzenie boczne znajdowało się między dwiema sekcjami z wypełnieniem, zaś szybkość zawracanego przepływu bocznego wynosiła 24 kg/h. Regulowano wzrost temperatury reakcji w zakresie 10°C.

Składy każdego ze strumieni z reaktora R2 i kolumny rektyfikacyjnej T pokazano w Tabeli 3 (w odniesieniu do procent wagowych).

T a b e l a 3

Strumień	Fenol (% wag.)	Woda (% wag.)	Aceton (% wag.)	BPA (% wag.)	2,4-BPA (% wag.)	Inne (% wag.)
strumień 3a do R2	76,90	0,97	0,56	20,85	0,30	0,42
strumień 2 z R2	72,20	1,11	0,09	24,25	0,56	0,99
strumień górny 4 z T	62,56	37,14	0,30	0	0	0
strumień boczny 3 z T	74,04	0,089	0,08	24,30	0,54	0,95
strumień dolny 5 z T	67,50	0	0	30,58	0,70	1,22

W reaktorze R2 stopień przemiany acetonu wynosił 87%, a selektywność reakcji wynosił a 94%.

P r z y k ł a d porównawczy 2

Przykład porównawczy 2 był zasadniczo taki sam jak Przykład 2, z tym wyjątkiem, że strumień zawracany do reaktora R2 nie był odwadniany, ale bezpośrednio chłodzony i zawracany do niego z szybkoś cią przepł ywu zawracanego równą 24 kg/h; w kolumnie rektyfikacyjnej nie był o odprowadzenia bocznego, i strumień odprowadzany z reaktora był odwadniany. Składy każdego ze strumieni pokazano w Tabeli 4 (w odniesieniu do procent wagowych).

T a b e l a 4

Strumień	Fenol (% wag.)	Woda (% wag.)	Aceton (% wag.)	BPA (% wag.)	2,4-BPA (% wag.)	Inne (% wag.)
strumień 3a do R2	76,03	2,15	0,57	20,55	0,29	0,41
strumień 2 z R2	74,27	2,29	0,11	21,81	0,55	0,97
strumień górny 4 z T	43,68	53,80	2,52	0	0	0
strumień dolny 5 z T	68,45	0	0	29,59	0,71	1,25

W reaktorze R2 stopień przemiany acetonu wynosił 85%, a selektywność reakcji wynosił a 91%;

W porównaniu, po odwodnieniu, zawartość wody w strumieniu reakcyjnym wprowadzanym do reaktora R2 była zmniejszona od 2,15% do 0,97%, i zarówno selektywność reakcji jak i stopień przemiany acetonu były znacznie polepszone.

P r z y k ł a d 3

Przykład 3 był zasadniczo taki sam jak Przykład 2, z tym wyjątkiem, że kolumną rektyfikacyjną T była trójsekcyjna kolumna z wypełnieniem, gdzie ponad miejscem zasilania znajdowała się jedna sekcja z wypełnieniem, która miała 3 m wysokości i była równoważna 6 półkom teoretycznym; pierwsza sekcja z wypełnieniem poniżej i w sąsiedztwie miejsca zasilania miała 3 m wysokości i była równoważna 6 półkom teoretycznym; a druga sekcja z wypełnieniem poniżej i w sąsiedztwie miejsca zasilania miała 4 m wysokości i była równoważna 8 półkom teoretycznym.

Warunki pracy reaktora R2 i kolumny rektyfikacyjnej T były następujące:

Dla reaktora R2 szybkość przepływu wprowadzanego fenolu wynosiła 6 kg/h, szybkość przepływu wprowadzanego acetonu wynosiła 0,3 kg/h, temperatura zasilania wynosiła 75°C, a ciśnienie robocze wynosiło 49 kPa (ciśnienie manometryczne). Ciśnienie robocze kolumny rektyfikacyjnej T wynosiło 101,3 kPa (ciśnienie bezwzględne), a szybkość zawracanego przepływu bocznego wynosiła 90 kg/h. Regulowano wzrost temperatury reakcji w zakresie 4°C.

PL 207 733 B1

Składy każdego ze strumieni z reaktora R2 i kolumny rektyfikacyjnej T pokazano w Tabeli 5 (w odniesieniu do procent wagowych).

T a b e l a 5

Strumień	Fenol (% wag.)	Woda (% wag.)	Aceton (% wag.)	BPA (% wag.)	2,4-BPA (% wag.)	Inne (% wag.)
strumień 3a do R2	76,90	0,60	0,36	20,85	0,25	0,40
strumień 2 z R2	72,20	0,80	0,06	24,00	0,37	0,85
strumień górny 4 z T	87,56	12,15	0,29	0	0	0
strumień boczny 3 z T	74,49	0,069	0,07	24,10	0,39	0,86
strumień dolny 5 z T	68,23	0	0	30,00	0,65	1,12

W reaktorze R2 stopień przemiany acetonu wynosił 87%, a selektywność reakcji wynosił a 96,5%.

P r z y k ł a d 4

Przykład 4 był zasadniczo taki sam jak Przykład 2, z tym wyjątkiem, że kolumną rektyfikacyjną T była kolumna sitowo-półkowa o średnicy wewnętrznej 200 mm, mająca 25 półek i sprawność półki równą 30%.

Warunki pracy reaktora R2 i kolumny rektyfikacyjnej T były następujące:

Szybkości przepływu wprowadzanego fenolu i acetonu były identyczne jak w Przykładzie 2. Temperatura zasilania wynosiła 70°C, a ciśnienie robocze wynosiło 49 kPa (ciśnienie manometryczne). Ciśnienie robocze kolumny rektyfikacyjnej T wynosiło 8 kPa (ciśnienie bezwzględne), miejsce zasilania znajdowało się na wysokości szóstej półki, odprowadzenie boczne znajdowało się na wysokości trzynastej półki, a szybkość przepływu zawracanego wynosiła 40 kg/h. Regulowano wzrost temperatury reakcji w zakresie 6°C.

Składy każdego ze strumieni z reaktora R2 i kolumny rektyfikacyjnej T pokazano w Tabeli 6 (w odniesieniu do procent wagowych).

T a b e l a 6

Strumień	Fenol (% wag.)	Woda (% wag.)	Aceton (% wag.)	BPA (% wag.)	2,4-BPA (% wag.)	Inne (% wag.)
strumień 3a do R2	75,19	0,80	0,46	22,85	0,29	0,41
strumień 2 z R2	72,98	1,09	0,08	24,35	0,53	0,97
strumień górny 4 z T	62,18	37,54	0,28	0	0	0
strumień boczny 3 z T	73,96	0,078	0,07	24,37	0,54	0,98
strumień dolny 5 z T	67,83	0	0	30,28	0,68	1,21

Stopień przemiany acetonu wynosił 87,5%, a selektywność reakcji wynosiła 95%,

P r z y k ł a d 5

Zgodnie ze schematem technologicznym sposobu pokazanym na Fig. 3, fenol i aceton wprowadzano do reaktora R1, który był wypełniony katalizatorem kondensacji. Strumień 1a z reakcji chłodzono, a następnie mieszano ze strumieniem zawracanym z odparowalnika rzutowego i świeżym strumieniem acetonu z wytworzeniem strumienia mieszaniny reakcyjnej 3a. Strumień mieszaniny reakcyjnej 3a przenoszono do reaktora kondensacji R2, a strumień 2 z reakcji przenoszono do odparowalnika rzutowego V. Odzyskiwano frakcję 7 otrzymywaną na szczycie odparowalnika rzutowego; część strumienia dolnego odparowalnika rzutowego zawracano do reaktora R2 jako zubożoną w wodę frakcję 3, a pozostałą część przenoszono na kolumnę rektyfikacyjną T jako strumień zasilający 6. Frakcję szczytową 4 z kolumny rektyfikacyjnej T odzyskiwano, zaś frakcję produktu 5 zawierającą głównie bisfenol A i fenol otrzymywano u dołu kolumny rektyfikacyjnej T. Tę frakcję produktu 5 przenoszono do strefy krystalizacji do dalszego przerobu z wytworzeniem produktu bisfenolu A.

Stosowano reaktory o takiej samej budowie i wielkości jak w Przykładzie 1. Odparowalnik rzutowy miał średnicę wewnętrzną 300 mm, i wysokość 600 mm. Kolumna rektyfikacyjna miała średnicę wewnętrzną 200 mm, i była wypełniona dwiema sekcjami wypełnienia pierścieniami Θ, gdzie pierwsza sekcja z wypełnieniem od szczytu kolumny miała 2 m wysokości i była równoważna 4 półkom teorePL 207 733 B1 tycznym, a druga sekcja z wypełnieniem miała 2 m wysokości i była równoważna 4 półkom teoretycznym. Miejsce zasilania znajdowało się nad pierwszą sekcją z wypełnieniem.

Dla R1 i R2 temperatura zasilania wynosiła 73°C, a ciśnienie robocze wynosiło 39,2 kPa (ciśnienie manometryczne). Szybkość przepływu wprowadzanego fenolu wynosiła 4,5 kg/h, i dodawano go całkowicie do pierwszego reaktora R1. Szybkość przepływu wprowadzanego acetonu wynosiła 0,21 kg/h dla pierwszego reaktora R1, oraz 0,09 kg/h dla drugiego reaktora R2. Odparowalnik rzutowy miał ciśnienie robocze równe 6,7 kPa (ciśnienie bezwzględne), a szybkość przepływu zawracanego wynosiła 40 kg/h (strumień 3). Ciśnienie robocze kolumny rektyfikacyjnej wynosiło 6,7 kPa (ciśnienie bezwzględne).

Składy każdego ze strumieni z reaktorów R1 i R2 i kolumny rektyfikacyjnej T pokazano w Tabeli 7 (w odniesieniu do procent wagowych).

T a b e l a 7

Strumień	Fenol (% wag.)	Woda (% wag.)	Aceton (% wag.)	BPA (% wag.)	2,4-BPA (% wag.)	Inne (% wag.)
strumień 1 do R1	93,75	0	6,25	0	0	0
strumień 1a z R1	81,68	1,32	0,60	15,40	0,42	0,58
strumień 3a do R2	74,35	0,88	0,49	22,96	0,44	0,88
strumień 2 z R2	73,60	0,96	0,26	23,84	0,45	0,89
strumień zawracany 3 z V	73,63	0,83	0,25	23,94	0,45	0,90
strumień zasilający 6 do T	73,63	0,83	0,25	23,94	0,45	0,90
strumień górny 7 z V	67,67	28,83	3,41	0	0	0
strumień górny 4 z T	94,57	4,12	1,23	0	0	0
strumień dolny 5 z T	68,33	0	0	30,00	0,56	1,11

W pierwszym reaktorze R1 stopie ń przemiany acetonu wynosił 83,5%, a selektywność reakcji wynosiła 92%; w drugim reaktorze R2 stopień przemiany acetonu wynosił 88%, a selektywność reakcji wynosiła 96%. Ten przykład wskazuje, że połączenie odparowalnika rzutowego i kolumny rektyfikacyjnej jest przydatne do uzyskania istotnie takich samych efektów jak rektyfikacja z odprowadzeniami bocznymi.

P r z y k ł a d y k r y s t a l i z a c j i

Co się tyczy frakcji produktu zawierającej głównie bisfenol A i fenol, otrzymanej w Przykładach 1 do 5 oraz Przykładach porównawczych 1 do 2, to przez przeprowadzenie krystalizacji tylko jeden raz otrzymano krystaliczny addukt bisfenolu A i fenolu. Zawiesinę kryształów odsączono, i placek filtracyjny przemyto czystym fenolem, po czym resztkowy fenol usunięto z wytworzeniem produktu bisfenolu A, gdzie temperatura krystalizacji wynosiła 45°C, a waga fenolu stosowanego do przemywania placka filtracyjnego stanowiła połowę wagi placka filtracyjnego. Składy otrzymanych produktów pokazano w Tabeli 8.

T a b e l a 8

Przykład	BPA (% wag.)	Fenol (PPm)	Barwa APHA	2,4-BPA (PPm)	PoPiół (PPm)	Żelazo (PPm)
Przykład 1	99,91	20	15	190	14	<0,1
Przykład porównawczy 1	99,90	20	18	190	14	<0,1
Przykład 2	99,92	18	12	185	13	<0,1
Przykład porównawczy 2	99,90	20	20	190	14	<0,1
Przykład 3	99,93	10	5	150	5	<0,1
Przykład 4	99,93	12	10	170	10	<0,1
Przykład 5	99,93	15	10	150	10	<0,1

PL 207 733 B1

Zgodnie z danymi pokazanymi w Tabeli 8, po zaledwie pojedynczej krystalizacji, z frakcji produktu zawierającej głównie bisfenol A i fenol zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku można otrzymać produkty bisfenolu A, które całkowicie spełniają wymagania techniczne.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania bisfenolu A, obejmujący następujące etapy: przeniesienie fenolu i acetonu do strefy reakcji wypełnionej katalizatorem kondensacji, z wytworzeniem po reakcji strumienia zawierającego bisfenol A; przeniesienie otrzymanego strumienia zawierającego bisfenol A do strefy rektyfikacji, otrzymanie frakcji produktu zawierającej głównie bisfenol A i fenol; oraz przeniesienie frakcji produktu zawierającej głównie bisfenol A i fenol do strefy krystalizacji z wytworzeniem produktu bisfenolu A;

znamienny tym, że zubożoną w wodę frakcję zawierającą głównie fenol, bisfenol A i aceton, i mającą zawartość wody regulowaną na poziomie nie więcej niż 2% wagowych, otrzymuje się ze strefy rektyfikacji, i zubożoną w wodę frakcję chłodzi się i zawraca jako strumień zawracany do strefy reakcji.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że strefę reakcji stanowi reaktor adiabatyczny ze stałym złożem obejmujący jeden reaktor adiabatyczny ze stałym złożem albo ułożone szeregowo dwa lub więcej reaktory adiabatyczne ze stałym złożem.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, ż e gdy strefa reakcji obejmuje ułoż one szeregowo dwa lub więcej reaktory adiabatyczne ze stałym złożem, to zubożoną w wodę frakcję zawierającą głównie fenol, bisfenol A i aceton zawraca się do dowolnego z reaktorów albo proporcjonalnie do każdego z reaktorów.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że gdy strefa reakcji obejmuje ułożone szeregowo dwa lub więcej reaktory adiabatyczne ze stałym złożem, to zubożoną w wodę frakcję zawierającą głównie fenol, bisfenol A i aceton zawraca się tylko do ostatniego reaktora.
5. Sposób wedł ug dowolnego z zastrz. 2 do 4, znamienny tym, ż e stosunek wagowy szybkości przepływu zawracanej zubożonej w wodę frakcji zawierającej głównie fenol, bisfenol A i aceton do szybkości przepływu strumienia zasilającego reaktor, do którego wchodzi zubożona w wodę frakcja, wynosi od 5:1 do 15:1.
6. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, ż e strefę rektyfikacji stanowi kolumna rektyfikacyjna, zubożona w wodę frakcja zawierająca głównie fenol, bisfenol A i aceton stanowi odprowadzenie boczne z kolumny rektyfikacyjnej, zaś frakcję produktu zawierającą głównie bisfenol A i fenol odprowadza się ze spodu kolumny rektyfikacyjnej.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, ż e ciś nienie robocze kolumny rektyfikacyjnej wynosi 6,7-106,7 kPa (ciśnienie bezwzględne).
8. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, że strefa rektyfikacji składa się z odparowalnika rzutowego i kolumny rektyfikacyjnej, strumień zawierający bisfenol A ze strefy reakcji przenosi się do odparowalnika rzutowego, zubożoną w wodę frakcję zawierającą głównie fenol, bisfenol A i aceton odprowadza się ze spodu odparowalnika rzutowego, część zubożonej w wodę frakcji zawraca się do strefy reakcji, pozostałą część przenosi się na kolumnę rektyfikacyjną, a frakcję produktu zawierającą głównie bisfenol A i fenol odprowadza się ze spodu kolumny rektyfikacyjnej.
9. Sposób wedł ug zastrz. 8, znamienny tym, ż e ciś nienie robocze odparowalnika rzutowego w strefie rektyfikacji wynosi 6,7-106,7 kPa (ciś nienie bezwzglę dne).
10. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, że stosunek molowy fenolu do acetonu w strefie reakcji wynosi od 3:1 do 30:1, temperatura kondensacji w strefie reakcji wynosi 50130°C, a ciśnienie kondensacji wynosi od ciśnienia atmosferycznego do 58,8 kPa (ciśnienie manometryczne).
11. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, że w strefie krystalizacji krystalizację prowadzi się tylko jeden raz.