TWI353366B - Method for producing polycarbonate - Google Patents
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Description
1353366 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種製造芳香族聚碳酸酷之整合方法。 【先前技術】 芳香族聚碳酸酯’本文中稱為聚碳酸酯,在許多不同製 造部門中廣泛用作原料。由於材料之高硬度以及良好透明 度,其可應用於各種車窗及光學透鏡。聚碳酸醋之需求相 信在未來數年中會大為增加,其要求聚碳㈣之製造在效 率及環境衝擊方面需改良。 若干製造聚碳酸酯之方法為已知。例如,一種包括在相 轉移條件下光氣與雙酚丙酮反應之方法在工業規模上應 用。然而,此法具有使用有害光氣並產生含氯化物廢流之 固有缺點。 一種不需要使用光氣之不同方法乃基於2,2-雙(4-羥基笨 基)丙烧(通稱為雙紛丙酮或雙盼丙酮BPA)與碳酸二烧酯或 碳酸二芳酯之轉酯基作用。 碳酸二烷酯具有缺點為,在與雙酚丙酮(BPA)之轉酯基作 用中’其反應性不足,因而無法形成聚合的聚碳酸酯。此 外’釋放的烷基醇未用於製造聚碳酸酯方法之其他部分。 然而,烧基醇對碳酸二烧酯製造之再循環需要實質上的純 化。 使用碳酸二芳酯,特別是碳酸二苯酯(DPC)具有優點為, 其反應性足以形成聚合的聚碳酸酯。此外,酚在碳酸二笨 酯與雙酚丙酮之反應中釋放,以形成聚碳酸酯’如 95966.doc 1353366 US-A-5,589,564所述。此酚進而可再循環於作為主要原料之 雙紛丙綱或碳酸二苯酯之製造。 使用釋放的酚供碳酸二苯酯之製造需要實質上純化作 用,如US5,747,609所述。因而,更有效的方法為使用釋放 的酚以製造雙酚丙酮,如US-A-6,277,945所述,而不用進— 步純化。 上述所有方法共同為,需要製造、輸送及儲存大量分離 材料,或在單一生產部位上必須結合若干大型生產單元, 其通常不利於環保及經濟。 結合雙酚丙酮與聚碳酸酯之上述方法需要丙酮、酚及碳 酸二苯酯作為原料。酚及碳酸二苯酯在周圍溫度下為固 體,其意味若輸送大量此等材料時,許多問題會引起,其 影響整個方法之安全性及經濟性。 碳酸二苯酯具有熔點為78-79。(:,其使得熔融狀態之輸送 不實際,因為大部分液態材料之標準輸送容器未設備保持 溫度在70°C以上》然而,熔化產物之安全輸送與處理(例 如’自槽洗滌物之最少浪費)需要保持產品在溫度為熔點以 上約15至20°C。液態材料在該溫度下之輸送亦需要大量能 量,若未適當處理時可導致固化材料之問題。僅有限容器 可在此等溫度下作該適當處理,皆具有相當小的槽尺寸。 另一方面’碳酸二笨酯呈固態之輸送需要碳酸二苯酯在 製造後成為固化。此通常伴隨冷卻碳酸二笨酯,將其形成 適當顆粒,其可裝袋並作為固體材料輸送。通常,冷卻與 顆粒形成需要大型複雜設備如冷卻帶及/或造粒塔。該設備 95966.doc 1353366 增加不必要地資本而且昂貴又耗能量的操作。 固態碳酸二笨酯之操作及輸送具有一般共同處理固體之 缺點。例如,固體顆粒必須根據其後續應用具有適當尺寸 及尺寸分布’否則材料由於阻塞而無法自由流動。此尺寸 及尺寸分布报難保持,因為顆粒容易在曝露至中溫及/或壓 力時燒結"顆粒亦會在處理時堆積靜電電荷,其會增加爆 炸及失火之危險。當再加熱碳酸二苯醋顆粒時另一問題會 發生而得熔化產物或溶液。此不但消耗許多能量,而且由 於熱點亦可導致局部降解及脫色。 此外,亦很難避免在冷卻、壓碎或輸送時塵埃之污染。 此會導致聚碳酸酯之污染,其對聚碳酸酯產物之特性有 害,特別是,當使用光學裝置時。 因此,上述製造聚碳酸酯之方法留有很大改良空間,特 別是鑑於導入原料之方式。本發明提供一種上述問題之解 決方式,其亦容許整個過程更順利地進行並提供過程本身 附加優點。 【發明内容】 因此,本發明係關於一種製造芳香族聚碳酸酯之整合方 法,包括步驟為: (1) 製造丙酮與碳酸二苯酯之液態混合物; (2) 將步驟(1)之液態混合物輸送至聚碳酸酯製造工廒; (3) 自聚碳酸酯製造工廠之液態混合物中之丙酮分離碳 酸二笨酯; (4) 將碳酸二苯酯與雙酚丙酮反應以產生聚碳酸酯,藉此 95966.doc 釋玫酚: (5) 將步驟(4)之酚與步驟(3)之丙酮反應以產生雙酚丙酮; (6) 在步驟(4)之反應中使用步驟(5)之雙酚丙酮。 【實施方式】 本發明方法在於洞悉關於輸送熔態與固態碳酸二笨酯之 缺點與問題可藉溶解碳酸二苯酯於適當溶劑内而解決。然 而此會需要在聚碳酸酯生產部位自碳酸二苯酯移除溶劑 而會導致潛在污染的溶劑餾份。然後,溶劑必須回至碳酸 —苯S旨生產部位,或必須發現其他用途或焚化。 此問題係由使用製造聚碳酸酯所需的原料作為溶劑供碳 酸二笨酯用而解決。 丙酮用於雙酚丙酮之製造,其進而為聚碳酸酯之原料。 理論上,需要1莫耳丙酮與2莫耳酚一起以形成1莫耳雙酚丙 網。進而,每莫耳碳酸二苯酯釋放2莫耳酚與雙酚丙酮反應 以得聚碳酸酯。聚碳酸酯之製造與雙酚丙酮之整合製造需 要約專莫耳量之丙酮及碳酸二苯酯存在於聚碳酸酯工薇。 頃發現丙酮為碳酸二苯酯之適當溶劑,在一般視為輸送 與處理之適當溫度範圍之溫度範圍為15至7(rc下提供所需 黏度減少。進一步發現碳酸二苯酯係以在周圍或略高溫度 下之方式洛解於丙g同内’溶解碳酸二苯酯所需之两_量為 自釋放的酚製造雙酚丙酮所需之莫耳範圍。因此,藉由使 用丙酮作為碳酸二苯酯之溶劑,本發明方法容許組合二種 上述方法之重要原料而不用產生轉回廢棄溶劑之需求。此 外’藉此方式’可防止碳酸二苯酯之固化及處理固態碳酸 95966.doc 1353366 二笨酯有關之問題。 此外,一種重要原料組合成液態混合物,否則於分離容 盗與槽内輸送及儲存,可在輸送期間以及在消費者部位減 乂儲存谷里之需求,因為不需要任何分離丙酮及碳酸二笨 酯槽。 液態混合物令丙酮對碳酸二苯酯之實際比率係由輸送及 處理之條件以及在聚碳酸酯生產部位所需之量而定。液態 混合物中丙_對碳酸二苯酯之莫耳比較佳為〇 5: 1至7:卜 然而,若在聚碳酸酯部位對丙酮有另外用途時,可使用較 高丙酮量供液態混合物用。 丙酮對碳酸二苯酯之莫耳比至少為在容易處理之所需儲 存及輸送溫度下達成液態混合物所需的莫耳範圍,例如, 在約1 : ι(或以上在此比率,液態混合物可在通常視為對 油罐車及油輪中液體之輸送正常之溫度,約5〇Ό(或以下) 處理及儲存。 丙酮對石戾酸二苯酿之莫耳比亦由I態混合物t處理與儲 存期間對低黏度之要求而定。為了達成適當低黏度,丙酮 對碳酸二苯醋之莫耳比較佳為至少0·5:1Κ圭為至少0·6: 卜又更佳為至少0.8: 1 ’仍更佳為至少〇9: i。另一方面, 液態混合物内之丙酮對碳酸二苯酯之莫耳比較佳為最多 5 . 1 ’更佳為最多3.5 :卜仍更佳為低於3,又更佳為低於 2.5,最佳為最多2 :卜以達成充分低黏度及在整個方法中 二個成分之所需量間之良好平衡。 因此’本發明方法之步驟⑴包括製造丙_與碳酸二苯醋 95966.doc 1353366 之液態混合物。當碳酸二笨酯在碳酸二苯酯產生部位下仍 為液體時,此較佳可藉例如,加入丙酮於含有液態碳酸二 笨知之授拌容器,或藉加入液態碳酸二苯酯至丙酮進行, 直到獲得所欲丙酮/碳酸二苯酯為止。 頃發現在工業規模雙酚丙酮法中,由於自加工移除之不 宜副產物,需要略高量之丙酮及酚。結果,整個過程需要 附加丙酮及酚,其必須輸送及儲存於消費者部位,因而使 整個過程複雜化。此附加原料流較佳可藉具有額外量之酚 與丙酮存在於雙酚丙酮法所需之液態混合物内而避免。此 外步驟(1 )之液態混合物進一步含有0至1 〇重量%盼,較佳 為1至8重量/。齡,更佳為i. 5至5重量%盼。有利的是,額外 酚之存在可藉在碳酸二苯酯製造期間未移除所有酚達成。 ’並非所有酚必須被 此具有優點為在碳酸二苯酯之製造中, 轉化及/或移除,因而簡化過程。
之氧化羰化作用,二 時,丙酮可較佳含有更多水。在此情況 以防由於釋放的二氧化碳而太多泡沫。 各種方式產生’包括酴之光氣作用或酚 一者’y及繁雜反應步驟並產生不必要的 95966.doc •10· 1353366 廢物量^ 根據本發明之碳酸二苯酯及/或雙酚丙酮包含未經取代 紛之產物以及該等未經取代紛。明確而言,頃發現溴化紛 可改良聚碳酸酯之防火性。因此,根據本發明之碳酸二苯 酯及/或雙酚丙酮可包含經取代酚之產物,特別是漠化紛。 一種由於更多整合原料循環而更有效的方法包括以下之 步驟:(i)將烯烴(如丙稀)與氧化物反應以得對應氧化稀(如 氧化丙烯),然後(ii)將所得氧化烯與二氧化碳反應以得環狀 碳酸亞烴酯(如碳酸丙烯酯),然後(iii)將所得環狀碳酸亞烴 酿與甲醇反應以得碳酸二曱酯及對應烯化乙二醇(如丙稀 乙二醇),及(iv)將所得碳酸二甲酯與酚反應以得碳酸二苯 酯,如US-A-5,543,546所述。步驟(iii)及(iv)最好如反應性 蒸餾般進行。 新鮮產生的液態碳酸二苯酯較佳直接溶解於丙酮中,藉 此防止碳酸二苯酯之熱儲存。然後,液態混合物可儲存或 輸送及運送而不需要或僅需要十度額外加熱,並僅需要輸 送槽及官路之慣用絕緣以防實質上熱損失。 在本發明方法之步驟(2)中,步驟(1)的液態混令物輸送至 水反馱S日製造工廠。此項輸送如一般應用於散裝輸送之液 车產物班貰施。術語輸送包括在適當輸送容器内之儲 存與移動。 適田儲存與輸送容器包括容器如公路與鐵路油椅 裝貨櫃車、油秘 ._ 3 曲槽駁船及油船、儲槽、裝桶及管路。 裔之材料當然應該對液態混合物及所用之溫度具 95966.doc -11 - 1353366 有不穿透性。較佳材料為不銹鋼。 儲存及輸送溫度通當鈴阁A ^ *乾圍為周圍溫度至約70°C,端視碳 酸二笨酯與丙酮之相對量而定。 右液^。物在⑧溫下輸送時,輸送與儲存容器在慣用 上絕緣以降低熱損失,並裝設必要安全裝置。 在生產4位,液態混合物可容易地分離成碳酸二苯醋與 丙酮’其可分別在本發明方法之步驟⑷及⑺使用。
必要時’可加入或在輸送或處理之任何階段局部移除丙 酮。例如,在大型驳船之裝貨期間可除去過量丙酮,當驳 船卸貨時可再加入以達成適當輸送黏度。 在步驟(3)中’碳酸二笨酯係自液態混合物内之丙酮分 離。此項分離可藉蒸餾處理便利地進行。該蒸餾處理可藉 閃療單元或於連續性蒸餾柱内進行,其中丙酮作為頂產物 移除,而破酸二苯酯仍留在底部館份内。
或者’可使用連續性薄膜蒸發器單元以防碳酸二苯醋之 延長曝露至高溫。 丙酮與碳酸二苯酯之沸點相隔很大,使所得丙酮充分純 粹供進一步使用而不必另外純化。然而,必要時,可加入 分離的純化單元如蒸德柱以進一步純化丙酮。 任何存在於丙酮之酚,其可源自分離期間碳酸二苯酯之 熱降解或自水解,或故意加入不需要移除,因為其可參與 製造雙酴丙酮之反應。 蒸餾單元内之底部餾份主要由碳酸二苯酯所組成。然 而’不必移除所有丙嗣。留在奴酸二苯g旨鶴份内之小量丙 95966.doc • 12· 1353366 酮在下列步驟中具有有益效果,亦可減少此分離步驟(3)令 之能量消托。 在步驟(4)中,碳酸二苯酯與雙酚丙酮反應以產生聚碳酸 酷’藉此釋故紛’如US-A-6,277,941所述。在反應條件下, 釋放的紛可直接自混合物移除,使得不再需要額外移除步 騾。 在此步驟(4)中’小量丙酮,當存在於碳酸二苯酯中時, 有助於減少碳酸二苯酯之黏度及熔點,其可改良碳酸二苯 · @旨炼化之處理。 小量丙酮之存在對整個反應亦具有以下有益效果: 其可作為溶劑及/或塑化劑,藉此減少碳酸二苯酯、雙紛 丙酿I及形成的聚碳酸酯之熔物黏度及玻璃轉化溫度。因 此,熔化過程可在較低溫度下進行。 其亦可改良成份之混合,其容許聚碳酸酯產物之分子量 分布之較佳控制。 . 其亦有助於釋放的酚之移除’藉此作為萃取溶劑。 .春 此外,含有酚與丙酮之移除的混合物可直接使用於雙酚 丙酮之製造而不必進一步純化。 因此,步驟(3)所得並用於步驟(4)之碳酸二苯酯餾份較佳 仍含有最多3重量%丙酮,更佳為最多2%,又更佳為最多15 重量%,仍更佳為最多1重量%丙酮,最佳為最多〇 5重量% 丙酮。 在步驟(5)中,步驟(4)之酚係與步驟(3)之丙酮反應以產生 雙酚丙酮。 95966.doc -13- 1353366 在步驟(6)中,如此所得之雙酚丙酮用於步驟(4)之反應。 雙酚丙酮之用途因而接近整個過程之循環,其容許達成迄 今未知之整合準位,而使本發明方法具有高度能量效率並 可有效地利用所有用過之原料,同時亦可減少整個過程之 原料之分開輸送、處理及儲存的需求。 95966.doc 14·
Claims (1)
1353366
第〇93127773號專利申〇多、a女 中文申請專利範圍替換木 申請專利範圍 種製方香知聚碳酸醋之整合方法,包括步驟為: (1) 製造丙酮與碳酸二苯酯之液態混合物; (2) 將步驟(1)之液態混合物輸送至聚碳酸酯製造工廠; (3) 自+¼酸醋製造工廠之液態混合物中之丙嗣分離碳 酸二苯酯; (4)將碳酸二苯酯與雙酚丙酮反應以產生聚碳酸醋,藉 此釋放盼; (5)將步驟(4)之酚與步驟(3)之丙酮反應以產生雙酚丙 酮; (6)在步驟(4)之反應中使用步驟(5)之雙酚丙酮。 2. 如請求項丨之方法,其中步驟中之丙酮對碳酸二苯酯之 莫耳比範圍為0.5: 1至7: 1。 3. 如請求項2之方法,其中步驟中之丙酮對碳酸二苯酯之 莫耳比範圍為0.9 : 1至2 : 1。 4. 如凊求項1至3中任一項之方法,其中在步驟2期間之温度 範圍為15至70°C。 5. 如請求項丨至3中任一項之方法,其中步驟所得並用於 步驟(4)之碳酸二苯酯含有最多3重量%丙酮。 6. 如凊求項丨至3中任一項之方法,其中步驟之液態混合 物進一步含有0至10重量%酚。 7. 如請求項1至3中任一項之方法,其中步驟(1)所用之碳酸 二苯酯係於包括以下步驟之反應獲得:(i)將烯烴與氧化 物反應以得對應氧化烯’然後(ii)將氧化烯與二氧化碳反 95966-1000622.doc I μ得環狀碳酸亞烴酯,然後(iii)將環狀碳酸亞烴酯與甲 醇反應以得碳酸二曱酯及對應烯化乙二醇,及(iv)將碳酸 —曱醋與盼反應以得碳酸二苯酯。 8. 如清求項7之方法,其中烯烴為丙烯、氧化烯為氧化丙 稀、環狀碳酸酯為碳酸丙烯酯及烯化乙二醇為單丙二醇。 9. 如請求項1至3中任一項之方法,其中步驟(3)係使用連續 性蒸發器單元進行。 0 ‘種丙酮與碳酸二苯酯之液態混合物’其係用於製造芳 香族聚碳酸酯,其中丙酮對碳酸二笨酯之莫耳比範圍為 0.5:1 至 7:1。 11 ·種丙酮與碳酸二苯酯之液態混合物之用途,其係用於 製造芳香族聚碳酸酯,其中液態混合物中丙_對碳酸二 苯醋之莫耳比範圍為0.5:1至7:1。
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