RU2626005C1 - Method for producing bisphenols - Google Patents

Method for producing bisphenols Download PDF

Info

Publication number
RU2626005C1
RU2626005C1 RU2016123869A RU2016123869A RU2626005C1 RU 2626005 C1 RU2626005 C1 RU 2626005C1 RU 2016123869 A RU2016123869 A RU 2016123869A RU 2016123869 A RU2016123869 A RU 2016123869A RU 2626005 C1 RU2626005 C1 RU 2626005C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
hydrogen sulfide
ketone
phenol
promoter
Prior art date
Application number
RU2016123869A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Евгеньевич Бальцер
Даниил Андреевич Зайцев
Тамара Владимировна Иванова
Татьяна Григорьевна Бабенко
Елена Николаевна Барскова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научный центр "Прикладная химия"
Priority to RU2016123869A priority Critical patent/RU2626005C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2626005C1 publication Critical patent/RU2626005C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C37/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C37/11Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by reactions increasing the number of carbon atoms
    • C07C37/20Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by reactions increasing the number of carbon atoms using aldehydes or ketones
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: process comprises reacting phenol or its derivatives with a ketone or aldehyde at a temperature of 30-80°C in presence of a catalyst and hydrogen sulfide promoter. The cation-exchange resin is used as the catalyst, and hydrogen sulfide is fed at a pressure of 0.1-1.0 MPa, at a molar ratio of ketone or aldehyde: phenol or its derivatives: hydrogen sulphide 1: (2-10):(0.12-0.7).
EFFECT: method allows to produce high-quality bisphenols with main substance content of not less than 99,9 percent in high yield.
3 cl, 1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к органической химии, а именно – к области синтеза бисфенолов (Bisphenol, далее по тексту BP). Бисфенолы являются ключевыми мономерами, которые используются в производстве эпоксидных смол, а также поликарбонатов - линейных полиэфиров угольной кислоты. В зависимости от вида исходного BP, они обладают различными физико-химическими свойствами и применяются практически во всех отраслях промышленности, в том числе авиационной и космической.The invention relates to organic chemistry, and in particular to the field of synthesis of bisphenols (Bisphenol, hereinafter referred to as BP). Bisphenols are the key monomers that are used in the manufacture of epoxy resins, as well as polycarbonates - linear polyesters of carbonic acid. Depending on the type of source BP, they have different physicochemical properties and are used in almost all industries, including aviation and space.

В настоящее время известны различные способы получения BP. Например, описан способ [Пат. США 2884462, МПК С07С 37/14, С07С 43/205; опубл. 06.04.60], включающий взаимодействие фенола с алифатическим ненасыщенным соединением в присутствии катализатора - кислоты Льюиса (например, фторида бора, трихлорида алюминия) или серной кислоты.Various methods for producing BP are currently known. For example, a method is described [Pat. USA 2884462, IPC С07С 37/14, С07С 43/205; publ. 04/06/60], including the interaction of phenol with an aliphatic unsaturated compound in the presence of a catalyst — Lewis acid (for example, boron fluoride, aluminum trichloride) or sulfuric acid.

Известен также способ [Пат. США 4814520, МПК B01J 27/00, B01J 27/10, С07В 61/00; опубл. 21.03.89] проведения взаимодействия в присутствии хлороводородной кислоты.There is also known a method [Pat. U.S. 4814520, IPC B01J 27/00, B01J 27/10, C07B 61/00; publ. 03/21/89] conducting interactions in the presence of hydrochloric acid.

Промышленное применение получил способ синтеза BP конденсацией фенола или его производных с кетоном или альдегидом в присутствии кислотных катализаторов (например, сильных минеральных кислот) и промотора - соединений, содержащих атом серы с валентностью ≤2 (например, меркаптаны, сульфохлорид, тиосульфаты, тиофенолы, сероводород).Industrial application has been obtained for the synthesis of BP by condensation of phenol or its derivatives with a ketone or aldehyde in the presence of acid catalysts (for example, strong mineral acids) and a promoter - compounds containing a sulfur atom with a valency of ≤2 (for example, mercaptans, sulfonyl chloride, thiosulfates, thiophenols, hydrogen sulfide )

Установлено, что применение сернистых (двухвалентная сера) соединений увеличивает скорость реакции в несколько раз.It was found that the use of sulfur (divalent sulfur) compounds increases the reaction rate by several times.

Механизм действия сернистых соединений заключается во взаимодействии их с карбкатионом ацетона в присутствии кислотного катализатора с образованием полумеркаптокеталей, которые при расщеплении дают чрезвычайно активный новый карбкатион (существенно более активный, чем карбкатион ацетона). Сернистый карбкатион взаимодействует далее с фенолом, причем с большой скоростью.The mechanism of action of sulfur compounds is their interaction with acetone carbocation in the presence of an acid catalyst with the formation of half mercaptetals, which upon cleavage give an extremely active new carbcation (much more active than acetone carbcation). Sulfur carbathion further interacts with phenol, and with high speed.

Эта реакция в общем виде для первого гомологического ряда - бисфенола А (далее - BPА) выглядит следующим образом:This reaction in general form for the first homologous series - bisphenol A (hereinafter - BPA) is as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

Кроме того, по данной реакции возможно получение соединений, имеющих несколько различных функциональных групп, что значительно расширяет спектр областей применения синтезируемых соединений.In addition, by this reaction it is possible to obtain compounds having several different functional groups, which significantly expands the range of applications of the synthesized compounds.

Например, известно [Пат. США 5969180, МПК B01J 1/10, С07B 61/00, С07С 51/353, опубл. 19.10.99] применение в качестве кетона левулиновой кислоты, что обеспечивает наличие в конечном продукте кислотных групп.For example, it is known [Pat. USA 5969180, IPC B01J 1/10, С07B 61/00, С07С 51/353, publ. 10.19.99] the use of levulinic acid as a ketone, which ensures the presence of acid groups in the final product.

Таким образом, основной реакцией получения BP является конденсация фенолов с кетонами и альдегидами. Этот способ реализован в промышленности, однако до сих пор предпринимаются попытки его усовершенствования. Основными направлениями являются: подбор катализатора, промотора и оптимизация технологических параметров процесса.Thus, the main reaction for producing BP is the condensation of phenols with ketones and aldehydes. This method is implemented in industry, however, attempts are still being made to improve it. The main areas are: selection of catalyst, promoter and optimization of process parameters.

Из-за высокой коррозионной активности минеральных кислот и образования большого количества неутилизируемых кислых отходов, в настоящее время практически вся промышленность перешла на получение BP с использованием гетерогенных катализаторов, представляющих собой, в основном, сильнокислотные ионообменные смолы [Пат. РФ 2373994, МПК B01J 31/10, B01J 37/00, B01J 37/10, опуб. 27.11.09] модифицированные различными сернистыми соединениями, способными ионизироваться в воде [Пат. США 6534686, МПК С07С 37/20, опубл. 18.03.2003]. Это обусловлено тем, что данный тип катализаторов позволяет исключить из процесса высокоагрессивные компоненты гомогенных катализаторов и проводить реакцию в аппаратуре непрерывного действия.Due to the high corrosive activity of mineral acids and the formation of a large amount of non-utilizable acid waste, at present, almost the entire industry has switched to BP using heterogeneous catalysts, which are mainly strongly acidic ion-exchange resins [Pat. RF 2373994, IPC B01J 31/10, B01J 37/00, B01J 37/10, publ. 11.27.09] modified with various sulfur compounds capable of ionizing in water [US Pat. USA 6534686, IPC С07С 37/20, publ. 03/18/2003]. This is due to the fact that this type of catalyst allows eliminating highly aggressive components of homogeneous catalysts from the process and conducting the reaction in continuous equipment.

Однако данная группа катализаторов имеет и существенные недостатки в сравнении, например, с системой соляная кислота - хлорид водорода - сероводород. Ни один из известных катализаторов не позволил достичь одновременно высоких скорости реакции, селективности, степени конверсии реагентов и чистоты целевого продукта. Основная проблема заключается в том, что при использовании каталитической системы: гетерогенный кислотный катализатор - промотор, последний вымывается из реакционной среды, в результате чего резко снижается селективность процесса и конечный продукт загрязняется серосодержащими соединениями.However, this group of catalysts also has significant drawbacks in comparison, for example, with the hydrochloric acid – hydrogen chloride – hydrogen sulfide system. None of the known catalysts allowed to achieve simultaneously high reaction rates, selectivity, degree of conversion of reactants and purity of the target product. The main problem is that when using a catalytic system: a heterogeneous acid catalyst - a promoter, the latter is washed out of the reaction medium, as a result of which the selectivity of the process sharply decreases and the final product is contaminated with sulfur-containing compounds.

Известны способы получения BP с применением модификации катионообменной смолы, когда меркаптогруппа прикрепляется к сульфонатным группам, тем самым модифицируя смолу частичной нейтрализацией кислотных групп [Заявка США 2014051803, МПК С07С 39/16, C08G 64/06, C08L 69/00, опубл. 20.02.14]. Несмотря на хорошую устойчивость данных смол, проблема вымывания меркаптогрупп остается актуальной. Одним из способов уменьшить деградацию катализатора является прикрепление к кислотным центрам катализатора промотора с образованием ковалентной связи [Пат. США 4584416, МПК B01J 31/10, B01J 39/20, С07B 61/00, опубл. 22.04.86].Known methods for producing BP using the modification of the cation exchange resin, when the mercapto group is attached to sulfonate groups, thereby modifying the resin by partial neutralization of acid groups [Application US 2014051803, IPC C07C 39/16, C08G 64/06, C08L 69/00, publ. 02/20/14]. Despite the good stability of these resins, the problem of leaching mercapto groups remains relevant. One way to reduce catalyst degradation is to attach a promoter to the acid sites of the catalyst to form a covalent bond [US Pat. USA 4584416, IPC B01J 31/10, B01J 39/20, C07B 61/00, publ. 04/22/86].

Возможен и другой подход к данной проблеме, а именно использование в качестве промотора соединений, содержащих не только меркапто- и амино-, но и сульфонатные группы, например аминомеркаптосульфоновую кислоту [Пат. США 5939494, МПК B01J 31/02, B01J 31/10, B01J 31/40, опубл. 17.08.99]. Известно применение в качестве промотора сероводорода [Пат. США 6858758, МПК С07В 61/00, С07С 37/16, С07С 37/20, опубл. 22.02.05].Another approach to this problem is possible, namely the use as a promoter of compounds containing not only mercapto and amino, but also sulfonate groups, for example aminomercaptosulfonic acid [US Pat. USA 5939494, IPC B01J 31/02, B01J 31/10, B01J 31/40, publ. 08/17/99]. Known use as a promoter of hydrogen sulfide [US Pat. USA 6858758, IPC С07В 61/00, С07С 37/16, С07С 37/20, publ. 02.22.05].

Другой пример представляют собой катализаторы, полученные с использованием сультонов [Пат. США 6133190, МПК B01J 31/10, С07С 37/20, опубл. 17.10.00]. Один из способов их приготовления заключается в обработке полистирольной смолы, содержащей галогенидалкильные группы раствором н-бутиллития и сультона в тетрагидрофуране, дальнейшем добавлении к смоле тиоацетата для раскрытия сультонного кольца и обработке кислотой, в результате чего к углеродному скелету полимера прикрепляется радикал (см. схемы реакций (2) и (3), содержащий как меркапто-, так и сульфонатную группы, например:Another example are the catalysts obtained using sultones [US Pat. USA 6133190, IPC B01J 31/10, С07С 37/20, publ. 17.10.00]. One of the methods for their preparation consists in treating a polystyrene resin containing halogen-alkyl groups with a solution of n-butyllithium and sultone in tetrahydrofuran, further adding thioacetate to the resin to open the sultone ring and treating it with acid, as a result of which a radical is attached to the carbon skeleton of the polymer (see reaction schemes (2) and (3) containing both mercapto and sulfonate groups, for example:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Однако ни в одном из патентов не указывается степень конверсии кетона, что ставит под сомнение эффективность катализаторов, указанных выше.However, none of the patents indicate the degree of conversion of the ketone, which casts doubt on the effectiveness of the catalysts mentioned above.

Для получения одновременно высокой и степени конверсии исходных компонентов, и селективности процесса, необходимым условием является высокая кислотность катализатора и достаточная высокая концентрация промотора, причем эти показатели в процессе синтеза должны быть постоянными.To obtain both a high degree of conversion of the starting components and a process selectivity, a necessary condition is a high acidity of the catalyst and a sufficient high concentration of the promoter, and these indicators must be constant during the synthesis.

Высокой степени конверсии кетона (более 90%) и селективности (более 90%) удалось добиться использованием соляной кислоты или хлористого водорода в дополнение к сульфонатной смоле, полностью или частично нейтрализованной меркаптоаминами при атмосферном давлении и температуре от 40 до 100°C [Пат. США 5914431, МПК B01J 31/08, С07В 61/00, С07С 37/20, опубл. 22.06.99], а также при повышенном давлении от 0,07 до 0,1 МПа и температуре от 20 до 70°C [Пат. США 4317944, МПК С07С 37/20. опубл. 02.03.82]. Однако при реализации данного способа вновь возникают проблемы нейтрализации реакционной смеси, выделения целевого продукта и коррозии аппаратуры.A high degree of conversion of ketone (more than 90%) and selectivity (more than 90%) was achieved using hydrochloric acid or hydrogen chloride in addition to a sulfonate resin, fully or partially neutralized by mercaptoamines at atmospheric pressure and temperature from 40 to 100 ° C [Pat. USA 5914431, IPC B01J 31/08, С07В 61/00, С07С 37/20, publ. 06.22.99], as well as at elevated pressure from 0.07 to 0.1 MPa and a temperature from 20 to 70 ° C [Pat. U.S. 4317944, IPC C07C 37/20. publ. 03/02/82]. However, when implementing this method, problems again arise of neutralizing the reaction mixture, isolating the target product and corrosion of the equipment.

Наиболее близким техническим решением является [Пат. США 7227046, МПК С07С 39/12, С07В 61/00, С07С 37/20, С07С 39/16, заявл. 08.01.2002, опубл. 05.06.2007] непрерывный способ получения ВРА взаимодействием фенола и ацетона в мольном соотношении от 2:1 до 50:1 в присутствии сильнокислого катализатора - сульфонатной смолы (или хлористого водорода) и сокатализатора (промотора), в частности, дитиоэфира формулы R(R1)C(SR2)2. где R и R1=Н, алкил С112 с прямой или разветвленной цепью или фенил, R2=алкил С1-C12 с прямой или разветвленной цепью и замещающей группой карбоновой кислоты.The closest technical solution is [Pat. US 7227046, IPC С07С 39/12, С07В 61/00, С07С 37/20, С07С 39/16, declared 01/08/2002, publ. 06/05/2007] a continuous method for producing BPA by the interaction of phenol and acetone in a molar ratio of 2: 1 to 50: 1 in the presence of a strongly acidic catalyst — a sulfonate resin (or hydrogen chloride) and a cocatalyst (promoter), in particular, a dithioether of formula R (R 1 ) C (SR 2 ) 2 . where R and R 1 = H, C 1 -C 12 straight or branched chain alkyl or phenyl, R 2 = C 1 -C 12 straight or branched alkyl and a substituent carboxylic acid group.

Указанный дитиоэфир может являться производным метилмеркаптана. Время контакта 5-180 мин при 25-180°C, что соответствует контактной нагрузке на катализатор по ацетону 0,3-12 1/ч, давление 0,5-20 бар (0,05-2 МПа), содержание дитиоэфира составляло 0,5-50 мол.% от количества кислотного катализатора. Применение избыточного давления позволяет поддерживать постоянную концентрацию сернистого промотора в реакционной массе, исключить потери и тем самым существенно снизить его расход.The specified dithioether may be a derivative of methyl mercaptan. The contact time is 5-180 min at 25-180 ° C, which corresponds to a contact load on the catalyst for acetone of 0.3-12 1 / h, a pressure of 0.5-20 bar (0.05-2 MPa), the content of dithioether was 0 5-50 mol.% Of the amount of acid catalyst. The use of excess pressure allows you to maintain a constant concentration of sulfur promoter in the reaction mass, to eliminate losses and thereby significantly reduce its consumption.

По окончании процесса избыточное давление сбрасывается, при этом паровая фаза, содержащая в основном дитиоэфир и некоторое количество ацетона и воды, возвращается обратно на синтез. Тем самым достигается максимальное использование дитиоэфира.At the end of the process, the excess pressure is released, while the vapor phase, which contains mainly dithioether and a certain amount of acetone and water, is returned back to the synthesis. Thereby, the maximum use of dithioether is achieved.

Недостатками данного способа получения бисфенола являются:The disadvantages of this method of producing bisphenol are:

- довольно сложные изготовление катализаторов-дитиоэфиров: ВМТР (2,2-бис(метилтио)пропан) и ВМТМ (бис(метилтио)метан);- rather complicated manufacture of dithioether catalysts: VMTP (2,2-bis (methylthio) propane) and VMTM (bis (methylthio) methane);

- достаточно сложная очистка целевого бисфенола от примеси серосодержащих соединений, имеющих высокие температуры кипения 155°C и 147°C соответственно.- rather complicated purification of the target bisphenol from impurities of sulfur-containing compounds having high boiling points of 155 ° C and 147 ° C, respectively.

Перед разработчиками предлагаемого изобретения стояла задача разработки нового способа получения BP из фенола или его производных, взаимодействием с кетоном или альдегидом при использовании доступного катализатора и промотора, которые позволили бы максимально снизить потери целевого продукта и получать BP различных марок высокого качества с высоким выходом.The developers of the invention had the task of developing a new method for producing BP from phenol or its derivatives, by interacting with a ketone or aldehyde using an available catalyst and promoter, which would minimize the loss of the target product and obtain BP of various grades of high quality with high yield.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что разработан способ получения BP из фенола или его производных взаимодействием с кетоном или альдегидом при температуре 30-80°C в присутствии катализатора и промотора - сероводорода, согласно настоящему изобретению, в качестве катализатора используют катионообменную смолу, а сероводород подают под давлением 0,1-1,0 МПа, при мольном соотношении кетон:фенол:сероводород 1:(2-10):(0,12-0,7). Контактная нагрузка на катализатор по кетону составляет 0,05-1,00 1/ч.The essence of the invention lies in the fact that a method has been developed for producing BP from phenol or its derivatives by reacting with a ketone or aldehyde at a temperature of 30-80 ° C in the presence of a catalyst and a hydrogen sulfide promoter according to the present invention, a cation exchange resin is used as a catalyst, and hydrogen sulfide served under a pressure of 0.1-1.0 MPa, with a molar ratio of ketone: phenol: hydrogen sulfide 1: (2-10) :( 0.12-0.7). The contact load on the catalyst for ketone is 0.05-1.00 1 / h.

При этом бисфенол A получают при температуре 30-50°C, а высокомолекулярные бисфенолы - бисфенол Z, бисфенол С, бисфенол ТМС, бисфенол FL - при температуре 50-80°C.In this case, bisphenol A is obtained at a temperature of 30-50 ° C, and high molecular weight bisphenols - bisphenol Z, bisphenol C, bisphenol TMS, bisphenol FL - at a temperature of 50-80 ° C.

Способ осуществляют, подавая компоненты в мольном соотношении кетон:фенол:cероводород=1:(2÷10):(0,12÷0,7).The method is carried out by supplying components in a molar ratio of ketone: phenol: hydrogen sulfide = 1: (2 ÷ 10) :( 0.12 ÷ 0.7).

В качестве смолы используют (сульфокатионит КУ-2-8чС) российского производства (ГОСТ 20298-74, а в качестве промотора - газообразный сероводород.As the resin used (sulfonic cation exchanger KU-2-8chS) of Russian production (GOST 20298-74, and as a promoter - gaseous hydrogen sulfide.

Технический результат разработанного способа получения BP состоит в использовании сочетания доступного катализатора КУ-2-8чС и промотора сероводорода (H2S), получаемых в промышленном масштабе, которые позволяют при умеренных температуре 30-80°C и давлении 0,1-1,0 МПа достигать конверсии кетона более 90% и получать BP высокого качества с содержанием основного вещества не менее 99,9% с высоким выходом - до 85-90%. Кроме того, в этих условиях возможно получать широкий спектр BP различных марок.The technical result of the developed method for producing BP is to use a combination of the available KU-2-8hS catalyst and the hydrogen sulfide promoter (H 2 S), obtained on an industrial scale, which allow at moderate temperatures of 30-80 ° C and pressure of 0.1-1.0 MPa to achieve a conversion of ketone of more than 90% and get high quality BP with a basic substance content of at least 99.9% with a high yield of up to 85-90%. In addition, under these conditions it is possible to obtain a wide range of BP of various brands.

Использование КУ-2-8чС в качестве катализатора получения BP обусловлено:The use of KU-2-8chS as a catalyst for producing BP is due to:

во-первых, его высокой кислотностью за счет наличия активных сульфогрупп, высокой прочностью и сопротивлению к разрушению. Это положительно сказывается на качестве и выходе целевого продукта;firstly, its high acidity due to the presence of active sulfo groups, high strength and resistance to destruction. This has a positive effect on the quality and yield of the target product;

во-вторых, КУ-2-8чС характеризуется высокой осмотической стабильностью, химической стойкостью к агрессивным реагентам, долговечностью, легко регенерируется.secondly, KU-2-8chS is characterized by high osmotic stability, chemical resistance to aggressive reagents, durability, easily regenerated.

Использование сероводорода в качестве промотора также обусловлено рядом причин:The use of hydrogen sulfide as a promoter is also due to several reasons:

- во-первых, сероводород эффективно увеличивает скорость реакции по сравнению с некоторыми другими серосодержащими соединениями (терт-бутилмеркаптан, тиосульфат, монохлорид серы и др.);- firstly, hydrogen sulfide effectively increases the reaction rate compared to some other sulfur-containing compounds (tert-butyl mercaptan, thiosulfate, sulfur monochloride, etc.);

- во-вторых, селективность процесса является одним из ключевых факторов при получении BP.- secondly, the selectivity of the process is one of the key factors in obtaining BP.

Хотя в некоторых исследованиях показано, что меркаптаны проявляют более высокую каталитическую активность, чем сероводород, однако эта активность возрастает только при уменьшении длины углеводородного радикала.Although some studies have shown that mercaptans exhibit a higher catalytic activity than hydrogen sulfide, however, this activity increases only with a decrease in the length of the hydrocarbon radical.

По этой причине метилмеркаптан привлекателен как промотор, однако преимущество сероводорода принципиально при низкой селективности процесса, которая обуславливает наличие в продукте примесей, за счет чего происходит окрашивание и в дальнейшем ингибирование полимеризации, а это затрудняет его использование при производстве поликарбонатов.For this reason, methyl mercaptan is attractive as a promoter, however, the advantage of hydrogen sulfide is fundamentally due to the low selectivity of the process, which determines the presence of impurities in the product, due to which coloring and further inhibition of polymerization occur, and this makes it difficult to use it in the production of polycarbonates.

Важным моментом для достижения высокой селективности является создание таких условий, при которых поддерживается высокая концентрация промотора в реакционной смеси в течение всего синтеза, что может быть достигнуто проведением процесса под давлением.An important point for achieving high selectivity is the creation of such conditions under which a high concentration of the promoter in the reaction mixture is maintained throughout the synthesis, which can be achieved by carrying out the process under pressure.

Кроме того, проблема очистки конечного продукта от самого промотора, особенно при использовании соединений серы, в случае использования сероводорода, решается достаточно просто. По окончании синтеза при редуцировании давления практически весь сероводород (температура кипения минус 60,3°C), при нагревании до 80°C выводится из реакционного объема (остаточное содержание менее 0,1 мас.%).In addition, the problem of purification of the final product from the promoter itself, especially when using sulfur compounds, in the case of using hydrogen sulfide, is solved quite simply. At the end of the synthesis, when reducing pressure, almost all hydrogen sulfide (boiling point minus 60.3 ° C), when heated to 80 ° C, is removed from the reaction volume (residual content less than 0.1 wt.%).

Пример 1 (сравнительный, по прототипу)Example 1 (comparative, prototype)

В проточный металлический реактор объемом 2,5 дм3, заполненный 193 г сильнокислотного твердого катализатора марки Amberlust® 15 (остальной объем реактора заполнен инертной насадкой), снабженный рубашкой, термопарой и манометром, непрерывно подают 58 г/ч (1 моль/ч) ацетона, 940 г/ч (10 моль/ч) фенола и 5 г/ч (2,5% к катализатору) ВМТР (2,2-бис(метилтио)пропан) или ВМТМ (бис(метилтио)метан). Реактор герметично закрывают и включают обогрев до температуры 80°C. За счет испарения продуктов синтеза давление в реакторе возрастает до 0,3 МПа. Контактная нагрузка на катализатор по ацетону составляет 0,3 1/ч. По окончании синтеза смесь из реактора редуцируется, в результате чего образуется кристаллический аддукт ВРА - фенол, легкая фаза - ВМТР или ВМТМ, которая возвращается в процесс и тяжелая фаза - фенол, который после регенерации возвращается на синтез. После выделения и очистки получают кристаллический ВРА.In a flowing metal reactor with a volume of 2.5 dm 3 , filled with 193 g of Amberlust® 15 strong acid solid catalyst (the remaining volume of the reactor is filled with an inert nozzle), equipped with a jacket, thermocouple and manometer, 58 g / h (1 mol / h) of acetone are continuously fed 940 g / h (10 mol / h) of phenol and 5 g / h (2.5% of the catalyst) BMTP (2,2-bis (methylthio) propane) or BMTM (bis (methylthio) methane). The reactor is hermetically sealed and heating is turned on to a temperature of 80 ° C. Due to the evaporation of the synthesis products, the pressure in the reactor increases to 0.3 MPa. The contact load on the catalyst for acetone is 0.3 1 / h. At the end of the synthesis, the mixture from the reactor is reduced, resulting in the formation of the crystalline adduct BPA - phenol, the light phase - BMTP or VMTM, which returns to the process and the heavy phase - phenol, which after regeneration returns to the synthesis. After isolation and purification, crystalline BPA is obtained.

Пример 2Example 2

В реактор, заполненный 580 г сульфокатионита КУ-2-8чС по Примеру 1, подают 58 г/ч (1 моль/ч) ацетона и 940 г/ч (10 моль/ч) фенола. Реактор герметизируют, нагревают до температуры 40°C и подают сероводород из баллона под давлением 0,7 МПа, в результате чего, в раствор, согласно закону Генри при данной температуре, поступает 17 г (0,5 моль) H2S. Контактная нагрузка на катализатор по ацетону составляет 0,1 1/ч. По окончании синтеза смесь из реактора редуцируется, в результате чего образуется кристаллический аддукт ВРА - фенол (с остаточным ацетоном и примесями) и легкая фаза - H2S, которую возвращают в процесс. В аддукте с помощью газовой хроматографии определяют количество ацетона и ВРА (конверсию и селективность), а после выделения, очистки и анализа ВРА - выход целевого продукта. В итоге были получены следующие результаты: конверсия ацетона составила 97,0%, селективность - 96,0%. Выход ВРА составил 90,5%.58 g / h (1 mol / h) of acetone and 940 g / h (10 mol / h) of phenol are fed into the reactor, filled with 580 g of KU-2-8hS sulfocationion according to Example 1. The reactor is sealed, heated to a temperature of 40 ° C and hydrogen sulfide is supplied from a cylinder under a pressure of 0.7 MPa, as a result of which, according to Henry's law, at this temperature, 17 g (0.5 mol) of H 2 S are supplied. Contact load on the catalyst for acetone is 0.1 1 / h At the end of the synthesis, the mixture from the reactor is reduced, resulting in the formation of crystalline adduct BPA - phenol (with residual acetone and impurities) and the light phase - H 2 S, which is returned to the process. In the adduct, gas chromatography determines the amount of acetone and BPA (conversion and selectivity), and after isolation, purification and analysis of BPA, the yield of the target product is determined. As a result, the following results were obtained: the conversion of acetone was 97.0%, the selectivity was 96.0%. The output of the BPA was 90.5%.

Аналогично проводят другие опыты, примеры и результаты которых представлены в Таблице.Other experiments are carried out similarly, examples and results of which are presented in the Table.

Как следует из Таблицы, выход BP более 85% при конверсии кетона более 90% при высокой селективности более 86,0% достигается при использовании в качестве катализатора сульфокатионит КУ-2-8чС в интервале 2-10 моля фенола и 0,12-0,7 моля сероводорода на 1 моль исходного кетона, при контактной нагрузке на катализатор по ацетону 0,05-1,00 1/ч в интервале температур 30-50°C для низкомолекулярного ВРА и 50-80°C для более высокомолекулярных бисфенолов ВРС, BPZ, ВРТМС, BPFL, и в интервале давления 0,1-1,0 МПа (см. Таблицу, п.п. 2, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 16-19). Снижение количества фенола до 2 молей (предельное значение по стехиометрии) и снижение давления сероводорода менее чем 0,1 МПа, что соответствует снижению количества H2S менее чем 0.12 молей, приводит к снижению всех количественных показателей (см. Таблицу, п.п. 3, 6), а избыток фенола более чем 10 молей и увеличение давления сероводорода более чем 1,0 МПа, что соответствует увеличению количества сероводорода более чем 0,7 моль, снижение контактной нагрузки менее чем 0,05 1/ч, уже не оказывает существенного влияния на конверсию, выход и селективность BP (см. Таблицу, п.п. 4, 8, 10). Более низкая температура - менее 30°C и увеличение контактной нагрузки более чем 1,00 1/ч приводят как к снижению конверсии кетона, так и к снижению выхода BP (см. Таблицу, п.п. 12, 14). Увеличение температуры более 80°C приводит к резкому снижению конверсии кетона и выхода BP, а в конечном счете к осмолению реакционной массы за счет, по-видимому, увеличения скорости побочных процессов (в Таблице не отражено).As follows from the Table, the BP yield of more than 85% with a ketone conversion of more than 90% with high selectivity of more than 86.0% is achieved when KU-2-8hC sulfocationionite is used as a catalyst in the range of 2-10 moles of phenol and 0.12-0, 7 moles of hydrogen sulfide per 1 mol of initial ketone, with acetone contact load of the catalyst 0.05-1.00 1 / h in the temperature range 30-50 ° C for low molecular weight BPA and 50-80 ° C for higher molecular weight bisphenols HRV, BPZ , VRTMS, BPFL, and in the pressure range of 0.1-1.0 MPa (see Table, items 2, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 16-19). A decrease in the amount of phenol to 2 moles (the limiting value according to stoichiometry) and a decrease in the pressure of hydrogen sulfide are less than 0.1 MPa, which corresponds to a decrease in the amount of H 2 S of less than 0.12 moles, leads to a decrease in all quantitative indicators (see the Table, p. 3, 6), and an excess of phenol of more than 10 moles and an increase in hydrogen sulfide pressure of more than 1.0 MPa, which corresponds to an increase in the amount of hydrogen sulfide more than 0.7 mol, a decrease in the contact load of less than 0.05 1 / h, no longer have a significant effect on the conversion, yield and selectivity of BP ( m. Table, pp 4, 8, 10). A lower temperature of less than 30 ° C and an increase in contact load of more than 1.00 1 / h lead to both a decrease in the conversion of ketone and a decrease in the yield of BP (see Table, items 12, 14). An increase in temperature above 80 ° C leads to a sharp decrease in the conversion of ketone and the yield of BP, and ultimately to the grinding of the reaction mass due to, apparently, an increase in the rate of side processes (not shown in the Table).

Отличиями разрабатываемого способа получения BP на основе кетонов и фенолов от известного способа (см. Таблицу, п.1) является то, что предложено новое сочетание гетерогенный катализатор:промотор, причем в качестве последнего используют газообразный сероводород под давлением, что позволяет увеличить растворимость промотора в реакционной массе и обеспечить его постоянную высокую концентрацию и тем самым достичь высокой конверсии кетона (более 90%) и выхода BP более 85%, а также улучшить качество целевого продукта (селективность более 90%).The differences between the developed method for producing BP based on ketones and phenols from the known method (see Table 1) is that a new combination of a heterogeneous catalyst is proposed: a promoter, and gaseous hydrogen sulfide under pressure is used as the latter, which allows to increase the solubility of the promoter in the reaction mass and ensure its constant high concentration and thereby achieve a high conversion of ketone (more than 90%) and a BP yield of more than 85%, and also improve the quality of the target product (selectivity of more than 90%).

Кроме того, способ технологичен - упрощена стадия отделения промотора от продуктов взаимодействия, а также позволяет получать, кроме ВРА, широкий спектр других марок бисфенолов. Таким образом, решена задача, стоящая перед авторами - разработан новый эффективный способ получения BP из доступного сырья, с использованием недорогого катализатора, который позволяет максимально снизить потери BP и получать продукт высокого качества с высоким выходом.In addition, the method is technologically advanced - the stage of separation of the promoter from the interaction products is simplified, and also allows to obtain, in addition to BPA, a wide range of other brands of bisphenols. Thus, the problem facing the authors has been solved - a new effective method for producing BP from available raw materials has been developed using an inexpensive catalyst that can minimize BP losses and produce a high quality product with high yield.

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Claims (3)

1. Способ получения бисфенолов, включающий взаимодействие фенола или его производных с кетоном или альдегидом при температуре 30-80°C в присутствии катализатора и промотора - сероводорода, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют катионообменную смолу, а сероводород подают под давлением 0,1-1,0 МПа, при мольном соотношении кетон или альдегид:фенол или его производные:сероводород 1:(2-10):(0,12-0,7).1. A method of producing bisphenols, comprising reacting phenol or its derivatives with a ketone or aldehyde at a temperature of 30-80 ° C in the presence of a catalyst and a hydrogen sulfide promoter, characterized in that a cation exchange resin is used as a catalyst, and hydrogen sulfide is fed under a pressure of 0.1 -1.0 MPa, with a molar ratio of ketone or aldehyde: phenol or its derivatives: hydrogen sulfide 1: (2-10) :( 0.12-0.7). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контактная нагрузка на катализатор по кетону или альдегиду составляет 0,05-1,00 1/ч.2. The method according to p. 1, characterized in that the contact load on the catalyst for ketone or aldehyde is 0.05-1.00 1 / h 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что бисфенол А получают при температуре 30-50°C, а высокомолекулярные бисфенолы - при температуре 50-80°C.3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that bisphenol A is obtained at a temperature of 30-50 ° C, and high molecular weight bisphenols are obtained at a temperature of 50-80 ° C.
RU2016123869A 2016-06-15 2016-06-15 Method for producing bisphenols RU2626005C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123869A RU2626005C1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 Method for producing bisphenols

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123869A RU2626005C1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 Method for producing bisphenols

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2626005C1 true RU2626005C1 (en) 2017-07-21

Family

ID=59495739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016123869A RU2626005C1 (en) 2016-06-15 2016-06-15 Method for producing bisphenols

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2626005C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1017509A (en) * 1996-07-02 1998-01-20 Mitsui Petrochem Ind Ltd Production of bisphenols
US7112702B2 (en) * 2002-12-12 2006-09-26 General Electric Company Process for the synthesis of bisphenol
US7227046B2 (en) * 2001-01-23 2007-06-05 Arkema Method for making bisphenol A

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1017509A (en) * 1996-07-02 1998-01-20 Mitsui Petrochem Ind Ltd Production of bisphenols
US7227046B2 (en) * 2001-01-23 2007-06-05 Arkema Method for making bisphenol A
US7112702B2 (en) * 2002-12-12 2006-09-26 General Electric Company Process for the synthesis of bisphenol

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Бальцер А.Е. и др. Оптимизация технологических параметров процесса синтеза бисфенолов - мономеров в производстве поликарбонатов. Наука XXI век: Сборник материалов международной научной конференции. Россия, г. Москва, 27-28 февраля 2015 г. М.: РусАльянсСова, 2015, стр.9-21. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0138910B1 (en) Preparation of bisphenol
US5302774A (en) Process for the production of bisphenols
JP5027815B2 (en) Method for producing high yield bisphenol-A
JP5804976B2 (en) Method for producing bisphenol A
Snow et al. Reaction of sulfur dioxide with olefins
JP4723105B2 (en) Method for producing bisphenol A
KR0142677B1 (en) A process for isomerizing the by-products of the bis-phenol synthesis
JPS638089B2 (en)
JP2002205966A (en) Method for producing bisphenol a
SU1220569A3 (en) Method of producing alkylmercaptans
SA517390013B1 (en) Gas Phase Production of Alkyl Alkanoates
RU2626005C1 (en) Method for producing bisphenols
RU2337753C1 (en) Modified ion exchange resin and method for obtaining bisphenols
KR910007944B1 (en) Inprovement to the synthesis of tertiary mercaptans from isobutylene homopolymers
JP2008273951A (en) Method for producing bisphenol compound and cation-exchange resin catalyst
US3409703A (en) Process for preparing olefin hydrocarbons for detergent use
JPH02169531A (en) Production of dihydroxydiarylalkane
JPS593455B2 (en) Method for producing 4,4'-dihydroxy-3,3',5,5'-tetraalkyl-diphenylalkane
JP3770634B2 (en) Method for producing bisphenol A
US3235605A (en) Preparation of thiophenylethers
JPH09176071A (en) Dehydration of reaction using ion exchange resin
Kiedik et al. The MEXEO Bisphenol A (BPA) Technology (Case Study)
CN113166011A (en) Process for producing bisphenol A
US3071622A (en) Sulfide cleavage
US2206376A (en) Production of hydrocarbons of the gasoline type

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20220425