TWI582072B - 純化二烷基碳酸酯類的方法 - Google Patents
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Description
本發明的領域涉及純化二烷基碳酸酯類的特殊方法。尤其,本發明涉及在藉由環狀碳酸伸烴酯(例如碳酸伸乙酯或碳酸伸丙酯)與烷基醇的催化轉酯化來製備二烷基碳酸酯中純化二烷基碳酸酯/烷基醇-混合物的連續方法。為了最適化該方法的經濟性和能量效率,使用用於內部液體料流中間加熱的裝置。
作為二芳基碳酸酯前驅物的二烷基碳酸酯的純化非常重要,因為藉由熔體轉酯化製備高品質聚碳酸酯需要高純度。藉由環狀碳酸伸烴酯和烷基醇的轉酯化製備的二烷基碳酸酯可以同時含有高沸點組分和低沸點組分以及作為雜質的催化劑殘留物。高沸點組分,常常也稱為高沸物,在該純化方法的意義上,是沸點高於二烷基碳酸酯的組分。低沸點組分,常常也稱為低沸物,在該純化方法的意義上,是沸點低於二烷基碳酸酯的組分。所有這些雜質導致所要製備的二芳基碳酸酯以及隨後由其製備的聚碳酸酯之品質明顯劣化,且在二烷基碳酸酯類進一步使用之前必需藉由適當的純化來移除。
由環狀碳酸伸烴酯和烷基醇製備二烷基碳酸酯類且同時形成作為副產物的伸烷基二醇的方法是已知的,已經被描述多次。例如US 6,930,195B已經描述了作為兩階段平衡反應的此催化轉酯化反應。第一反應階段中,環狀碳酸伸烴酯與醇反應,從而形成羥烷基碳酸酯作為中間體。然後該中間體與烷基醇在第二反應階段中反應,從而形成產物:二烷基碳酸酯和伸烷基二醇。
使用反應性蒸餾塔(以下也稱為轉酯化塔)尤其已經在EP530 615A、EP569 812A和EP1 086 940A中進行描述,被認為對於二烷基碳酸酯生產方法的工業實施來說是特別有利的。在EP 569 812A中,環狀碳酸伸烴酯連續地引入到轉酯化塔的上部,而含二烷基碳酸酯的烷基醇連續地引入到轉酯化塔的中部或下部。另外,在含二烷基碳酸酯的烷基醇的引入部位下方引入實質上純的烷基醇。含有作為副產物的伸烷基二醇的高沸物混合物在轉酯化塔的底部連續地排出。含有所生成之二烷基碳酸酯的低沸物混合物作為二烷基碳酸酯/烷基醇混合物在轉酯化塔的頂部排出,並進行進一步純化步驟。
在本申請案中,「實質上純」包括99%主要組分的混合物。
用於純化二烷基碳酸酯/烷基醇混合物的蒸餾塔在較高的壓力下操作,使得具有較低二烷基碳酸酯含量的另一二烷基碳酸酯/烷基醇混合物能夠在塔的頂部排出。作為主要產品的二烷基碳酸酯在該純化塔的底部獲得。
許多因素在二烷基碳酸酯類的經濟上有吸引力之生產方法的開發中扮演重要角色。大多數文獻資料涉及反應參數如轉化率、選擇性或產品純度。該方法的能量效率很少被討論(例如EP 569 812A、JP 2003-104937、WO 2007/096340、WO 2007/096343),雖然這些因素對該方法的經濟吸引力有很明顯的貢獻。為此,在本發明中引入了增加該方法的能量效率的措施。
在EP 569 812A中,在二烷基碳酸酯製備中的能量消耗藉由在該方法中不冷凝而是作為氣態料流輸送的許多內部料流來減少。
WO 2007/096340描述了方法,其中碳酸伸烴酯由氧化烯和CO2生成,碳酸伸烴酯隨後與烷基醇反應形成二烷基碳酸酯和伸烷基二醇,其中在第二步中形成的含有二烷基碳酸酯和伸烷基二醇的混合物進行純化。用於形成碳酸伸烴酯的反應是放熱的,相應碳酸伸烴酯產品料流用來在純化中加熱二烷基碳酸酯/伸烷基二醇產品料流。
在WO2007/096343中,轉酯化塔中由碳酸伸烴酯和烷基醇形成的二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物藉由提取蒸餾來純化,其中碳酸伸烴酯用作提取劑。在二烷基碳酸酯藉由蒸餾與提取劑分離之後,供給轉酯化塔的烷基醇藉由來自該塔之熱塔底含有提取劑的產物來加熱。
在JP 2003-104937中,從能量消耗的觀點考慮,也檢驗了用於後處理碳酸伸乙酯/乙二醇混合物和提供用於製備碳酸二甲基酯的方法的純化之碳酸伸乙酯的各種技術處理變數。
已經發現,就根據先前技術的方法的裝置而言,來自轉酯化塔的低沸點產物料流的蒸餾能夠僅僅以低能量效率和高花費進行。用於減少能量輸入的裝置迄今是未知的。
因此,需要提供純化二烷基碳酸酯類的方法,這種方法不具有上述缺點,且與上述已知的方法相比,可以更有效的方式進行能量集成(energy integration),或者能夠實現改進的能量集成。此外,需要提供純化二烷基碳酸酯類的方法,其中作為雜質存在的中間沸點次級組分還能夠根據需要以能量有利方式除去,就裝置而言是非常簡單的。在此,中間沸點次級組分是那些沸點在烷基醇的沸點和二烷基碳酸酯的沸點之間的組分。
因此,本發明的目的是提供純化二烷基碳酸酯類的方法,與已知的方法相比,該方法具有減低的能量消耗。
現已令人驚訝地發現,當利用在蒸餾和/或用於製備二芳基碳酸酯的後續技術中產生的熱來提供能量時,二烷基碳酸酯藉由蒸餾的純化還能夠以就裝置而言的低花費和低能量消耗來進行。
尤其,底部汽化器操作所需的在TBV溫度水平的熱能要求能夠特別簡單和有利地藉由另外使用用於在蒸餾塔中中間加熱的技術裝置來減少。該中間加熱器中的能量輸入主要地來源於用於製備二芳基碳酸酯的後續技術。由於內部料流的溫度低於塔底部的溫度,其中在TI<TBV的溫度水平TI熱能能夠用於該中間加熱。該觀念導致在大於或等於TBV溫度水平的熱能消耗總體減少,因為現在在其他化學品生產方法中例如冷凝或料流冷卻中獲得低於TBV溫度水平的熱能能夠被有益地利用,且在大於或等於TBV溫度水平下通常成本高的熱能量能夠被減少。
在其他藉由料流冷凝或冷卻的化學品生產方法中在溫度水平TI獲得的熱能能夠直接或間接供給中間加熱器。在直接供給的情況下,在其他化學品生產方法中所要冷凝或冷卻的料流利用中間加熱器加熱用於純化二烷基碳酸酯的蒸餾塔中的內部料流。在間接供給的情況下,所要冷凝或冷卻的料流經由一種或多種傳熱介質加熱塔中的內部料流。可能的傳熱介質是氣體、蒸氣或液體,較佳的是氣態或液體工業傳熱介質如水,以礦物油為基礎的傳熱介質或合成傳熱介質(例如DiphylTM,)。特別較佳的傳熱介質是水或水蒸氣。
因此,提供於在塔的上部含有至少一個增濃段和在塔的下部含有至少一個汽提段的至少一個蒸餾塔中純化二烷基碳酸酯類的方法,其特徵在於,在用於處理在轉酯化塔之頂部排出的二烷基碳酸酯/烷基醇混合物的蒸餾塔中,使用用於加熱塔中的內部液體料流的技術裝置,其中所使用的能量部分或完全由另一化學品生產方法回收。該技術裝置較佳的是位於塔的汽提段,特別有利的是位於塔之汽提段的上半部。
在二烷基碳酸酯純化塔中,在底部汽化器中在TBV溫度水平的熱能消耗能夠藉由在塔的汽提段,特別有利地在塔的汽提段的上半部中的中間加熱來減少。用於中間加熱器的溫度水平TI所需熱能量能夠由其他化學品生產方法獲得。這較佳的是二芳基碳酸酯的後續製備,其中所需的熱能量較佳的是能夠由製備二芳基碳酸酯的第一反應塔內的中間體冷凝中和/或製備二芳基碳酸酯的其他反應塔和/或其他蒸餾塔的頂部以及冷凝系統的冷凝中所產生的冷凝熱獲得。
由於在溫度水平TBV的熱能消耗減少,同時維持了高產品品質,因此該方法提供了重要的經濟優勢。
藉由在此所述的方法純化的二烷基碳酸酯類較佳的是所有通式(I)的化合物:
其中R1和R2彼此獨立地是線性或分支的、任選取代的C1-C34-烷基,較佳的是C1-C6-烷基,特別較佳的是C1-C4-烷基。R1和R2能夠是相同或不同的。R1和R2較佳的是相同的。
對於本說明書來說,C 1 -C 4 -烷基是例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基;C 1 -C 6 -烷基還可以是例如正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、新戊基、1-乙基丙基、環己基、環戊基、正己基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1,1-二甲基丁基、1,,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1,1,2-三甲基丙基、1,2,2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基或1-乙基-2-甲基丙基;C 1 -C 34 -烷基還可以是例如正庚基和正辛基、頻哪基(pinacyl)、金剛烷基、異構的薄荷基、正壬基、正癸基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十六烷基或正十八烷基。上述情況也適用於例如芳烷基或烷芳基中的相應烷基。相應羥烷基或芳烷基或烷芳基中的伸烷基例如是對應於以上烷基的伸烷基。
以上列舉是舉例說明,不構成限制。
較佳的是的二烷基碳酸酯類是二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、二正丙基碳酸酯、二異丙基碳酸酯、二正丁基碳酸酯、二仲丁基碳酸酯、二叔丁基碳酸酯或二己基碳酸酯。特別較佳的是的是二甲基碳酸酯或二乙基碳酸酯。更特別較佳的是的是二甲基碳酸酯。
該二烷基碳酸酯類較佳的是由具有通式(II)的環狀碳酸伸烴酯製備:
其中,在式中,R3和R4彼此獨立地是氫、取代的或未被取代的C 1 -C 4 -烷基,取代的或未被取代的C 2 -C 4 -烯基或取代的或未被取代的C 6 -C 12 -芳基,且R3和R4與該三員環中的兩個碳原子能夠形成具有5-8個環原子的飽和碳環。
該環狀碳酸伸烴酯與下式的醇反應:
R5-OH
其中R5是直鏈或分支C 1 - C 4 -烷基。
用於製備二烷基碳酸酯類的轉酯化催化劑是所屬技術領域中具有通常知識者已知的,例如鹼金屬(例如鋰、鈉、鉀、銣和銫,較佳的是鋰、鈉和鉀,特別較佳的是鈉和鉀)的氫化物、氧化物、氫氧化物、醇化物、胺基化物(amide)或鹽(US 3,642,858A,US 3 803 201A,EP 1 082 A)。當使用烷氧化物時,它們還能夠藉由使用元素鹼金屬和所要反應的醇來就地形成。鹼金屬的鹽可以是有機酸或無機酸的鹽,例如乙酸、丙酸、丁酸、苯甲酸、硬脂酸、碳酸(碳酸鹽或碳酸氫鹽)的鹽,氫氯酸、氫溴酸或氫碘酸、硝酸、硫酸、氫氟酸、磷酸、氫氰酸、硫氰酸、硼酸、錫酸、C1-C4-烴基錫酸或銻酸的鹽。作為鹼金屬的化合物,較佳的是氧化物、氫氧化物、烷氧化物、乙酸鹽、丙酸鹽、苯甲酸鹽、碳酸鹽和碳酸氫鹽,並且特別較佳的是使用氫氧化物、烷氧化物、乙酸鹽、苯甲酸鹽或碳酸鹽。以所要反應的反應混合物為基準計,這種鹼金屬化合物(如果適當由游離鹼金屬就地形成)以0.001至2wt%,較佳的是0.003至1.0wt%,特別較佳的是0.005至1.0wt%的量使用。
如果適當,可以將錯合性物質添加到這種鹼金屬化合物中。例如可以提到冠醚例如二苯並-18-冠醚-6、聚乙二醇或二環含氮的穴狀配位子。
這種錯合劑以鹼金屬化合物為基準計以從0.1至200mol%,較佳的是從1至100mol%的量使用。
用於製備二烷基碳酸酯類的其他適合的催化劑是鉈(I)和鉈(III)化合物,例如氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、乙酸鹽、溴化物、氯化物、氟化物、甲酸鹽、硝酸鹽、氰酸鹽、硬脂酸鹽、環烷酸鹽、苯甲酸鹽、環己基膦酸鹽、六氫苯甲酸鹽、環戊二烯基鉈、甲醇鉈、乙醇鉈,較佳的是氧化鉈(I)、氫氧化鉈(I)、碳酸鉈(I)、乙酸鉈(I)、乙酸鉈(III)、氟化鉈(I)、甲酸鉈(I)、硝酸鉈(I)、環烷酸鉈(I)和甲醇鉈(I)(EP 1 803)。鉈催化劑的量不是特別關鍵性的。以總反應混合物為基準計,它們是通常0.0001-10wt%,較佳的是0.001-1wt%。此外,含氮鹼能被用作該生產方法中的催化劑(US 4 062 884)。作為例子可以提到仲胺或叔胺如三乙胺、三丁基胺、甲基二苄基胺、二甲基環己基胺等。
以總反應混合物為基準計,含氮鹼的用量是從0.01至10wt%,較佳的是從0.1至5wt%,特別較佳的是從0.1至1wt%。選自膦類、銻類,胂類或二價硫和硒化合物以及它們的鎓鹽中的化合物也可以用作催化劑(EP 180 387,US4 734 519)。
以下可以作為例子提到:三丁基膦、三苯基膦、二苯基膦、1,3-雙(二苯基膦基)丙烷、三苯胂、三甲胂、三丁基胂、1,2-雙(二苯基胂基)乙烷、三苯基銻、二苯基硫、二苯二硫醚、二苯硒、四苯基鹵化鏻(Cl、Br、I)、四苯基鹵化砷鎓(Cl、Br、I)、三苯基鹵化鋶(Cl、Br)等。
以總反應混合物為基準計,該組催化劑較佳的是用量是在從0.1至10wt%範圍,較佳的是在從0.1至5wt%的範圍,特別較佳的是在從0.1至2wt%的範圍。
此外,錫、鈦或鋯的化合物能被用作催化劑(US-4,661,609A)。這種體系的實例是丁基錫酸、甲氧錫、二甲基錫、氧化二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、氫化三丁基錫、三丁基氯化錫、乙基己酸錫(II)、鋯烷氧化物(甲基、乙基、丁基)、鹵化鋯(IV)(F、Cl、Br、I)、硝酸鋯、乙醯丙酮酸鋯、鈦氧化物(甲基、乙基、異丙基)、乙酸鈦、乙醯丙酮酸鈦等。
以總混合物為基準計,這些催化劑的較佳量是從0.1至10wt%,更較佳的是從0.1至5wt%。
此外,通式(III)的雙功能催化劑:
[AaXb]m‧[BcYd]n (III)
能夠用於該生產方法。在這些雙功能催化劑中,方括號內兩種組分的莫耳比用下標m和n表示。這些下標可以彼此獨立地採用0.001-1,較佳的是0.01-1,特別較佳的是0.05-1和更特別較佳的是0.1-1的值。這些方括號內的化合物是由陽離子和陰離子組成之無電荷的鹽。該下標a和b彼此獨立地是1-5的整數;該下標c和d彼此獨立地是1-3的整數,陽離子和陰離子的化合價必需滿足形成這種無電荷鹽的要求。此外,在式(III)中,A是屬於短週期形式的元素週期表的第三週期和IIa族、第四週期和IIa、IVa-VIIIa、Ib或IIb族、第五週期和IIa、IVa-VIIa或IVb族,或者第六週期和IIa-VIa族的金屬陽離子。
用於陽離子A的可能金屬能夠由所屬技術領域中具有通常知識者從短週期形式的元素週期表(門捷列夫)的常規形式中選取。A較佳的是金屬Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cu、Mn、Co、Ni、Fe、Cr、Mo、W、Ti、Zr、Sn、Hf、V和Ta之一的陽離子,較佳的是金屬Mg、Ca、Zn、Co、Ni、Mn、Cu和Sn中的一種的陽離子。除了所提到的金屬之未錯合陽離子以外,還可以使用所提到的金屬的陽離子性氧基錯合物,例如鈦氧基TiO++和鉻氧基CrO2 ++。
與陽離子A結合的陰離子X是無機酸或有機酸的陰離子。這種無機酸或有機酸能夠是一元酸或二元酸或三元酸。這種酸和它們的陰離子是所屬技術領域中具有通常知識者已知的。一元的無機酸或有機酸的陰離子實例是:氟根、溴根、氯根、碘根、硝酸根、具有1-18個碳原子的烷烴羧酸的陰離子和苯甲酸根;二元的無機酸或有機酸的陰離子實例是:硫酸根、草酸根、琥珀酸根、富馬酸根、馬來酸根、鄰苯二甲酸根和其他;三元的無機或有機陰離子是:磷酸根或檸檬酸根。在式(III)之催化劑中較佳的陰離子X是:氟根、氯根、溴根、碘根、硫酸根、硝酸根、磷酸根、甲酸根、乙酸根、丙酸根、草酸根、丁酸根、檸檬酸根、琥珀酸根、富馬酸根、馬來酸根、苯甲酸根、鄰苯二甲酸根、癸酸根、硬脂酸根、棕櫚酸根和月桂酸根。特別較佳的陰離子X是:氯根、溴根、碘根、乙酸根、月桂酸根、硬脂酸根、棕櫚酸根、癸酸根、硝酸根和硫酸根。
通式(III)的催化劑中可能的陽離子B是選自由鹼金屬或鹼土金屬陽離子、季銨、鏻、砷鎓或銻鎓陽離子和三元鋶陽離子所組成之群組中的陽離子。
作為鹼金屬/鹼土金屬陽離子,可以提到:鋰、鈉、鉀、銣、銫、鎂、鈣、鍶和鋇陽離子,較佳的是所提到的鹼金屬陽離子,特別較佳的是鈉陽離子和鉀陽離子。
較佳的是的陽離子B是式(IV)者:
其中:Q1是N、P、As或Sb,且R6、R7、R8和R9各自獨立地是直鏈或分支C1-C18-烷基或C7-C12-芳烷基,且基團R6-R9之一還能夠是C6-C12-芳基。B尤其較佳的是式(V)的陽离子:
其中:
Q2是N或P,較佳的是N。
在式(IV)和(V)中,基團R6、R7、R8和R9更特別較佳的是被基團R16、R17、R18和R19取代,其各自獨立地是直鏈或分支C1-C18-烷基或C7-C8-芳烷基,且基團R16-R19之一還能夠是苯基。基團R16、R17、R18和R19更尤其較佳的是被基團R26、R27、R28和R29取代,其各自獨立地是C1-C8-烷基或苄基,且基團R26至R29之一還能夠是苯基。
直鏈或分支C1-C18-烷基例如是甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、己基、辛基、十二烷基、十六烷基或十八烷基。較佳的烷基具有1-12個碳原子,且特別較佳的烷基具有1-8個碳原子。
C7-C12-芳烷基例如是苄基、苯乙基、苯丙基、萘甲基或萘乙基;較佳的芳烷基是苄基或苯乙基,且更特別較佳的芳烷基是苄基。
C6-C12-芳基例如是苯基、萘基或聯苯基,較佳的是苯基。
式(III)的催化劑中的陰離子Y是鹵素離子如氟根、氯根、溴根或碘根,較佳的是溴根或碘根,特別較佳的是碘根。然而,當在特定情況下陰離子X是溴根或碘根時,它還可以是在X下提到的另一種陰離子。
以總轉酯化混合物為基準計,式(III)的雙功能催化劑以0.005-5wt%,較佳的是0.01-3wt%,特別較佳的是0.01-1wt%的量使用。
這種催化劑能夠在塔的頂部作為均質溶液引入,其中碳酸伸烴酯、伸烷基二醇、醇或二烷基碳酸酯(即,存在於該系統中的溶劑)用作溶劑。當然還可以使用不可溶的轉酯化催化劑,其佈置在中間塔盤上或填料元素內。在這種情況下,可以省略經由(2)引入溶解的催化劑。適合的非均相催化劑例如是:
具有由叔胺衍生的官能團、季銨基團的離子交換樹脂,其中氫氧根、氯根或硫酸氫根可以作為相對離子的例子提到;具有磺酸基團或羧基的離子交換樹脂,其中氫、鹼金屬或鹼土金屬可以作為二者的相對離子的例子提到。這些官能團可以直接或經由惰性鏈連接於聚合物(US 4,062,884A,US 4,691,041A,EP 298 167A)。還可以提到浸漬到二氧化矽載體之上的鹼金屬矽酸鹽或鹼土金屬矽酸鹽以及銨交換型沸石。
該生產方法能夠連續或間歇地進行。較佳的是連續操作方式。
在該方法中,一種或多種環狀碳酸伸烴酯化合物與一種或多種烷基醇較佳的是以從1:0.1至1:40,特別較佳的是從1:1.0至1:30,更尤其較佳的是從1:2.0至1:20的莫耳比使用。在此,所指示的莫耳比沒有考慮環狀碳酸伸烴酯化合物或醇經由可能存在之一個或多個在上方的冷凝器(參見(b)項下內容)或一個或多個底部汽化器循環到轉酯化塔中。
該催化劑較佳的是以溶解或懸浮形式與含有環狀碳酸伸烴酯的料流一起經由進料點引入到酯化塔中,該進料點位於烷基醇的進料點上方。或者,該催化劑還可以分開地引入,例如作為在烷基醇、伸烷基二醇或適合的惰性溶劑中的溶液。當使用非均相催化劑時,它們能夠與上述填料元素混合、以代替填料元素的適合形式或作為安裝的任何塔盤上的床來使用。
形成二烷基碳酸酯和伸烷基二醇的碳酸伸烴酯和烷基醇的反應實質上完全在轉酯化塔中發生。在製備二烷基碳酸酯之方法的較佳實施方案中,在該轉酯化塔底部排出的液體料流如果適當的話在濃縮之後能夠在一個或多個額外步驟中進行另外的反應和/或純化。各個其他步驟或所有這些其他步驟能夠較佳的是在一個或多個其他的塔中進行。
作為轉酯化塔或(如果使用的)第二塔或其他一個或多個塔,可以使用所屬技術領域中具有通常知識者已知的塔。它們例如是蒸餾塔或精餾塔,較佳的是反應性蒸餾塔或反應性精餾塔。
該轉酯化塔較佳的是在塔的上部含有至少一個增濃段,且在增濃段下方含有至少一個反應區。該兩個段的每一個較佳的是彼此獨立地具有0-30,較佳的是0.1-30個理論板。
在較佳實施方案中,該轉酯化塔在反應區下方具有至少一個汽提段。
該轉酯化塔還可以較佳的是配有一個或多個底部汽化器。當該轉酯化塔具有汽提段時,較佳的是另外使用將從汽提段向下流之液體的全部或一部分汽化的底部汽化器。該完全或部分汽化的液體料流完全或部分再循環到轉酯化塔中。在沒有汽提段之實施方案的情況下,從反應區向下流的液體完全或部分地在任選的底部汽化器中汽化,且完全或部分地再循環到轉酯化塔中。
該一個或多個增濃段在較佳實施方案中能夠與一個或多個反應段和(如果合適的)至少一個汽提段一起容納在轉酯化塔中。在此,來自一個或多個反應區的氣體混合物自下方輸送到增濃段的下部區域或(如果適當的)下部增濃段中,其中至少部分除去碳酸伸烴酯或伸烷基二醇。
在反應中形成的或存在於起始原料中的含有伸烷基二醇、過量或未反應的碳酸伸烴酯、烷基醇、二烷基碳酸酯、轉酯化催化劑和高沸點之化合物的混合物在反應區和所存在的任何汽提段下方獲得。當使用汽提段時,低沸點的化合物如二烷基碳酸酯和醇的含量減少,且另外的二烷基碳酸酯和伸烷基二醇可能在轉酯化催化劑的存在下形成。這所需的能量較佳的是藉由一個或多個汽化器來供給。
在轉酯化塔的所有段中,即在增濃段和任何汽提段以及反應區中,能夠使用隨機填料元素或有序填料。所要使用的填料元素或有序填料是通常用於蒸餾的填料,例如在Ullmann's Encyclopdie der Technischen Chemie,第四版,第2卷,第528頁及以後中有描述。填料元素的實例是Raschig環或Pall環或Novalox環,Berl鞍、Intalex或Torus鞍、Interpack體,有序填料的實例是金屬薄片和由各種材料如玻璃、石製品、瓷器、不銹鋼、塑膠製成的織網填料(例如BX填料、Montz Pak、Mellapak、Melladur、Kerapak和CY填料)。較佳的是具有大表面積、良好潤濕性和充分的液相停留時間的填料元素和有序填料。它們例如是Pall環和Novalox環、Berl鞍、BX填料、Montz Pak、Mellapak、Melladur、Kerapak和CY填料。
或者,還可以使用塔盤如篩盤、泡罩塔盤、浮閥塔盤和隧道形塔盤。在轉酯化塔的一個或多個反應區中,具有高停留時間和良好的品質轉移的塔盤例如具有高溢流堰的泡罩塔盤、浮閥塔盤或隧道形塔盤是特別較佳的是的。反應區中的理論板的數目較佳的是3-50個,特別較佳的是10-50個和更特別較佳的是10-40個。持液率(liquid holdup)較佳的是塔中的反應區的內部體積的1-80%,特別較佳的是5-70%,更特別較佳的是7-60%。該一個或多個反應區、所使用的任何汽提段和一個或多個增濃段的更精確的設計能夠由所屬技術領域中具有通常知識者來進行。
該一個或多個反應區的溫度較佳的是在20-200℃,尤其較佳的是40-180℃,更特別較佳的是50-160℃的範圍內。轉酯化不僅在大氣壓下而且在升壓或減壓下進行是有利的。反應區的壓力因此較佳的是在0.2-20巴,特別較佳的是0.3-10巴,更特別較佳的是0.4-5巴的範圍內。除非另有規定,如上所述和下文中的壓力是絕對壓力。
在用於製備二烷基碳酸酯類的方法中在轉酯化塔頂部排出的含有二烷基碳酸酯和烷基醇的氣體混合物較佳的是在轉酯化塔的頂部冷凝之後完全或部分地供給含有至少一個用於分離二烷基碳酸酯和烷基醇之蒸餾塔的至少一個進一步的流程步驟中。
二烷基碳酸酯和烷基醇的分離較佳的是藉由在一個或多個蒸餾塔中蒸餾或以蒸餾和膜分離的組合-以下稱之為混雜方法(hybrid process)-來進行(例如參見US-4,162,200A,EP 581 115 B1,EP 592 883 B1和WO 2007/096343A1)。
如果烷基醇和二烷基碳酸酯形成共沸物(例如甲醇和碳酸二甲基酯),還可以使用兩階段方法如雙重壓力法、提取蒸餾、使用低沸點共沸劑的不均相共沸蒸餾或混雜方法。特別較佳的是使用雙重壓力法或混雜方法。
二烷基碳酸酯和烷基醇的分離更特別較佳的是在單一蒸餾塔中進行,甚至在二烷基碳酸酯和烷基醇形成共沸物的時候。該蒸餾塔在高於該轉酯化塔(一個或多個)壓力的壓力下操作。蒸餾塔的操作壓力是在從1至50巴的範圍內,較佳的是從2至20巴內。實質上純的二烷基碳酸酯在蒸餾塔的底部排出,二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物在頂部排出。該混合物完全或部分地供應給一個或多個該轉酯化塔。如果製備二烷基碳酸酯的方法與製備由二烷基碳酸酯與芳族羥基化合物的轉酯化形成的二芳基碳酸酯的方法聯合,則在蒸餾塔頂部排出的二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物之一部分可以進入到製備二芳基碳酸酯的流程步驟中用於烷基醇和二烷基碳酸酯的適當後處理步驟中。
在特別較佳的實施方案中,當二烷基碳酸酯和烷基醇形成共沸物時,該後處理步驟是雙重壓力法。這種方法原則上是所屬技術領域中具有通常知識者所已知的(例如參見Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,第7卷,2007,第6.4.和6.5.章;Chemie Ingenieur Technik(67) 11/95)。
如果烷基醇和二烷基碳酸酯形成共沸物,由用於分離二烷基碳酸酯和烷基醇之流程步驟的第一蒸餾塔獲得的餾出物較佳的是具有實質上共沸的組成。在這種情況下,該餾出物較佳的是在雙重壓力法中供應給至少一個在低於第一蒸餾塔壓力之壓力下操作的額外蒸餾塔中。該不同的操作壓力將共沸物的位置轉移到較低比例的烷基醇。由該第二或其他蒸餾塔(一個或多個)獲得的塔底產物是以所分離的塔底產物之總重量為基準計具有90-100wt%之純度的烷基醇,且獲得了實質上共沸的混合物作為餾出物。在較低操作壓力下運行的該第二或其他蒸餾塔(一個或多個)在更特別較佳的實施方案中較佳的是使用第一蒸餾塔的塔頂冷凝器(一個或多個)的冷凝熱來進行操作。
在雙重壓力法中,利用雙組分混合物的共沸組成的壓力依賴性。在烷基醇和二烷基碳酸酯的混合物(例如甲醇和碳酸二甲酯)的情況下,該共沸組成隨著壓力增加轉變至更高的烷基醇含量。如果將這兩種組分的混合物供應給塔(二烷基碳酸酯塔)且該混合物的烷基醇含量低於對應於該塔的操作壓力的共沸組成,則獲得具有實質上共沸的組成物之混合物作為餾出物,並獲得實質上純的二烷基碳酸酯作為塔底產物。所獲得的共沸混合物供應給另外的蒸餾塔(烷基醇塔),其在低於二烷基碳酸酯塔壓力的壓力下操作。結果,共沸物的位置轉變到更低的烷基醇含量。這使得在二烷基碳酸酯塔中獲得的共沸混合物有可能分離為具有實質上共沸之組成物的餾出物和實質上純的烷基醇。來自烷基醇塔的餾出物返回到適當位置處的該二烷基碳酸酯塔中。
較佳選擇烷基醇塔的操作壓力,使得該塔能夠使用由二烷基碳酸酯塔產生的熱來操作。操作壓力是在從0.1至1巴的範圍內,較佳的是從0.3至1巴。二烷基碳酸酯塔的操作壓力是在從1至50巴的範圍內,較佳的是2-20巴。
圖1中顯示藉由雙重壓力法分離二烷基碳酸酯和烷基醇的流程圖的實例。
用於分離烷基醇和二烷基碳酸酯之共沸物的另一較佳方法是混雜方法。在混雜方法中,雙組分混合物的分離藉由蒸餾和薄膜法的組合來進行。在此,利用以下事實:各組分能夠根據它們的極性和它們不同的分子量藉由薄膜而至少部分相互分離。在烷基醇和二烷基碳酸酯的混合物(例如甲醇和碳酸二甲基酯)情況下,使用適合薄膜的滲透蒸發或蒸氣滲透獲得作為滲透物之富含烷基醇的混合物以及作為保留物之烷基醇貧化的混合物。如果將這兩種組分的混合物供應給塔(二烷基碳酸酯塔)且該混合物的烷基醇含量低於對應於該塔之操作壓力的共沸組成物,則獲得與進料相比具有顯著提高的烷基醇含量的混合物作為餾出物,且獲得實質上純的二烷基碳酸酯作為塔底產物。
在由蒸餾和蒸氣滲透組成的混雜方法的情況下,塔的餾出物以蒸氣形式排出。這樣獲得的氣體混合物如果適當在過度加熱之後供應給蒸氣滲透。這藉由實質上對應於在保留物側設置之該塔的操作壓力之壓力並且在滲透物側設置較低壓力來操作。塔的操作壓力是在從1至50巴的範圍內,較佳的是從1至20巴,特別較佳的是從2至10巴。滲透物側的壓力是在從0.05至2巴的範圍內。具有以該級分的總重量為基準計至少70%,較佳的是至少90%的烷基醇含量之富含烷基醇的級分在滲透物側獲得。與塔的餾出物相比具有減低的烷基醇含量之保留物進行冷凝(如果適當),再循環到蒸餾塔中。
在由蒸餾和滲透蒸發組成之混雜方法的情況下,塔的餾出物以液態排出。這樣獲得的混合物供應給(如果適當在過度加熱之後)滲透蒸發。這藉由在保留物側設置和該塔相比相同或升高的壓力並且在滲透物側設置較低壓力來操作。塔的操作壓力是在從1至50巴的範圍內,較佳的是從1至20巴,特別較佳的是從2至10巴。滲透物側的壓力是在從0.05至2巴的範圍內。具有以該級分的總重量為基準計至少70wt%,較佳的是至少90wt%的烷基醇含量之富含烷基醇的氣體級分在滲透物側獲得。與塔的餾出物相比具有減低的烷基醇含量的液體保留物再循環到蒸餾塔中。滲透物的汽化需要熱,這在至滲透蒸發的進給料流中可能不能以足夠的程度獲得。利用滲透蒸發的薄膜分離因此能夠(如果適當)藉由被整合或如果適當的話安裝在串聯排列的複數滲透蒸發步驟之間的附加熱交換器來加熱。
在混雜方法的情況下,二烷基碳酸酯和烷基醇的分離特別較佳的是藉由蒸餾和蒸氣滲透的組合來進行。
用於分離烷基醇和二烷基碳酸酯所需的熱在從100至300℃,較佳的是從100至230℃,特別較佳的是從120至200℃之範圍內的溫度下供給。為了與二芳基碳酸酯階段的冷凝器進行有效的熱集成,在二芳基碳酸酯階段中選擇其中蒸氣在增加從1至100℃,較佳的是從2至50℃和特別較佳的是從5至40℃的溫度下冷凝的冷凝器。
在特別較佳的實施方案中,熱能由製備二芳基碳酸酯的流程步驟獲得:
i. 用於製備二芳基碳酸酯的方法之第一反應塔的中間冷凝器,
ii. 用於製備二芳基碳酸酯的方法之第二反應塔的塔頂冷凝器,
iii. 在製備二芳基碳酸酯的方法中用於純化二芳基碳酸酯之側流塔的塔頂冷凝器或第一蒸餾塔側流中的冷凝器,
iv. 來自用於製備二芳基碳酸酯之方法的第二中間沸點化合物塔之側流的冷凝器。
較佳的是使用以上在i.-iv.項下所述的冷凝器(一個或多個)獲得的來自二芳基碳酸酯階段的冷凝熱,例如能夠整體或部分用於藉由熱交換器加熱用於純化二烷基碳酸酯之蒸餾塔的一個或多個塔段。在較佳實施方案中,來自以上在i.-iv.項下所述的二芳基碳酸酯階段的冷凝器(一個或多個)的冷凝熱整體或部分藉由中間加熱器加熱用於分離二烷基碳酸酯和烷基醇之流程步驟的一個或多個蒸餾塔中的內部液體料流。
該中間加熱器能夠整合到蒸餾塔中,或者作為在該塔外部的分離式中間加熱器配置。該內部或外部中間加熱器可以具有一個或多個階段(即一個或多個熱交換器)。另外,該中間加熱器可以是各種構造,在內部加熱器的情況下例如集成加熱矩陣或加熱線圈,在外部加熱器的情況下例如板式熱交換器或管殼式熱交換器。這種結構是所屬技術領域中具有通常知識者所已知的。
在該較佳的內部實施方案中,用於純化二烷基碳酸酯之蒸餾塔的中間加熱器較佳的是具有從100至10000mm的長度,且中間加熱器的直徑與塔直徑的比值較佳的是從0.1至1。此外,該中間加熱器較佳的是具有從1至5000 m2的傳熱面積。
用於純化二烷基碳酸酯的蒸餾塔(一個或多個)較佳的是具有用於濃縮烷基醇較佳具有從5至40個理論板的增濃段和用於濃縮二烷基碳酸酯較佳具有從5至40個理論板的汽提段。
用於製備二烷基碳酸酯的方法較佳的是連續進行。
使用來自在i.-iv.項下所述的二芳基碳酸酯階段的冷凝器(一個或多個)的冷凝熱能夠以顯著減低的能量消耗將烷基醇與過量的二烷基碳酸酯分離。二芳基碳酸酯階段中的冷卻功率能夠減低至相同的程度。與先前技術的方法相比在此所述之方法的重要優勢因此是在製備二烷基碳酸酯類、二芳基碳酸酯或烷基芳基碳酸酯中的能量消耗的顯著減少。同時,該方法可以使用簡單的裝置來進行,因為利用塔配置不需要具有複數串聯的分離式反應區的複雜反應器佈置。
使用本文所述的方法製備的二芳基碳酸酯較佳的是通式(VI)的化合物:
其中R、R'和R"彼此獨立地是H、線性或分支的任選取代的C1-C34-烷基,較佳的是C1-C6-烷基,特別較佳的是C1-C4-烷基,C1-C34-烷氧基,較佳的是C1-C6-烷氧基,特別較佳的是C1-C4-烷氧基,C5-C34-環烷基,C7-C34-烷芳基,C6-C34-芳基或鹵素基團,較佳的是氯基,且在式(VI)的兩側上之R、R'和R"能夠是相同或不同的。R還能夠是-COO-R’’’,其中R’’’是H、任選分支的C1-C34-烷基,較佳的是C1-C6-烷基,尤其較佳的是C1-C4-烷基,C1-C34-烷氧基,較佳的是C1-C6-烷氧基,尤其較佳的是C1-C4-烷氧基,C5-C34-環烷基,C7-C34-烷芳基或C6-C34-芳基。較佳的是在式(VI)兩側的R、R'和R"是相同的。R、R'和R"更尤其較佳的是各自是H。
通式(VI)的二芳基碳酸酯例如是:二苯基碳酸酯,甲基苯基苯基碳酸酯和二(甲基苯基)碳酸酯(也以混合物的形式),其中苯基環上的甲基能夠在任意位置;以及二甲基苯基苯基碳酸酯和二(二甲基苯基)碳酸酯(也以混合物的形式),其中在苯基環上的甲基能夠是在任意位置;氯苯基苯基碳酸酯和二(氯苯基)碳酸酯,其中苯基環上的甲基能夠是在任意位置;4-乙基苯基苯基碳酸酯;二(4-乙基苯基)碳酸酯;4-正丙基苯基苯基碳酸酯;二(4-正丙基苯基)碳酸酯;4-異丙基苯基苯基碳酸酯;二(4-異丙基苯基)碳酸酯;4-正丁基苯基苯基碳酸酯;二(4-正丁基苯基)碳酸酯;4-異丁基苯基苯基碳酸酯;二(4-異丁基苯基)碳酸酯;4-叔丁基苯基苯基碳酸酯;二(4-叔丁基苯基)碳酸酯;4-正戊基苯基苯基碳酸酯;二(4-正戊基苯基)碳酸酯;4-正己基苯基苯基碳酸酯;二(4-正己基苯基)碳酸酯;4-異辛基苯基苯基碳酸酯;二(4-異辛基苯基)碳酸酯;4-正壬基苯基苯基碳酸酯;二(4-正壬基苯基)碳酸酯;4-環己基苯基苯基碳酸酯;二(4-環己基苯基)碳酸酯;4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基苯基碳酸酯;二[4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基]碳酸酯;聯苯-4-基苯基碳酸酯;二(聯苯-4-基)碳酸酯;1-萘基苯基碳酸酯;2-萘基苯基碳酸酯;二(1-萘基)碳酸酯;二(2-萘基)碳酸酯;4-(1-萘基)苯基苯基碳酸酯;4-(2-萘基)苯基苯基碳酸酯;二[4-(1-萘基)苯基]碳酸酯;二[4-(2-萘基)苯基]碳酸酯;4-苯氧基苯基苯基碳酸酯;二(4-苯氧基苯基)碳酸酯;3-十五烷基苯基苯基碳酸酯;二(3-十五烷基苯基)碳酸酯;4-三苯甲基苯基苯基碳酸酯;二(4-三苯甲基苯基)碳酸酯;(水楊酸甲酯)苯基碳酸酯;二(水楊酸甲酯)碳酸酯;(水楊酸乙酯)苯基碳酸酯;二(水楊酸乙酯)碳酸酯;(水楊酸正丙酯)苯基碳酸酯;二(水楊酸正丙基酯)碳酸酯;(水楊酸異丙酯)苯基碳酸酯;二(水楊酸異丙酯)碳酸酯;(水楊酸正丁基酯)苯基碳酸酯;二(水楊酸正丁基酯)碳酸酯;(水楊酸異丁酯)苯基碳酸酯;二(水楊酸異丁酯)碳酸酯;(水楊酸叔丁酯)苯基碳酸酯;二(水楊酸叔丁基酯)碳酸酯;二(水楊酸苯酯)碳酸酯和二(水楊酸苄酯)碳酸酯。
較佳的二芳基碳酸酯類是:二苯基碳酸酯,4-叔丁基苯基苯基碳酸酯,二(4-叔丁基苯基)碳酸酯,聯苯-4-基苯基碳酸酯,二(聯苯-4-基)碳酸酯,4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基苯基碳酸酯和二[4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯基]碳酸酯。
特別較佳的是二苯基碳酸酯。
適合於本文所述的方法目的之芳族羥基化合物較佳的是通式(VII)的化合物:
其中R、R'和R"能夠各自獨立地具有以上對於通式(VI)給出的含義。
這種芳族羥基化合物例如是:苯酚;鄰、間或對甲酚,亦以甲酚的混合物的形式;二甲酚,亦以混合物的形式,其中苯基環上的甲基能夠是在任意位置上,例如2,4-、2,6-或3,4-二甲酚;鄰、間、對-氯苯酚;鄰、間或對-乙基苯酚;鄰、間或對-正丙基苯酚;4-異丙基苯酚;4-正丁基苯酚;4-異丁基苯酚;4-叔丁基苯酚;4-正戊基苯酚;4-正己基苯酚;4-異辛基苯酚;4-正壬基酚;鄰、間或對-甲氧基苯酚;4-環己基苯酚;4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚;聯苯-4-酚;1-萘酚;2-1-萘酚;4-(1-萘基)苯酚;4-(2-萘基)苯酚;4-苯氧基苯酚;3-十五烷基苯酚;4-三苯甲基苯酚;水楊酸甲酯;水楊酸乙酯;水楊酸正丙酯;水楊酸異丙酯;水楊酸正丁酯;水楊酸異丁酯;水楊酸叔丁酯;水楊酸苯酯和水楊酸苄酯。
較佳的是的芳族羥基化合物是苯酚,4-叔丁基苯酚,聯苯-4-酚和4-(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚。
特別較佳的是的是苯酚。
藉由本文所述之方法製備的烷基芳基碳酸酯較佳的是通式(VIII)的化合物:
其中R、R'和R"能夠具有對於通式(VI)給出的含義,且R1能夠具有對於通式(I)給出的含義。
較佳的烷基芳基碳酸酯是甲基苯基碳酸酯、乙基苯基碳酸酯、丙基苯基碳酸酯、丁基苯基碳酸酯和己基苯基碳酸酯、甲基鄰甲苯碳酸酯、甲基對甲苯碳酸酯、乙基鄰甲苯碳酸酯、乙基對甲苯碳酸酯、甲基或乙基對氯苯碳酸酯。特別較佳的烷基芳基碳酸酯是甲基苯基碳酸酯和乙基苯基碳酸酯。更特別較佳的是甲基苯基碳酸酯。
適合於該方法的二烷基碳酸酯類和芳族羥基化合物二者均是所屬技術領域中具有通常知識者所已知的,並且可從商業上獲得,或者可以藉由所屬技術領域中具有通常知識者同樣已知的方法來製備。
對於本說明書的目的來說,C 1 -C 4 -烷基是例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基;C 1 -C6-烷基還可以例如是:正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基,新戊基、1-乙基丙基、環己基、環戊基、正己基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1,1-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1,1,2-三甲基丙基、1,2,2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基或1-乙基-2-甲基丙基;C 1 -C 34 -烷基還可以是例如正庚基和正辛基、頻哪基(pinacyl)、金剛烷基、異構的薄荷基、正壬基、正癸基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十六烷基或正十八烷基。上述情況也適用於例如芳烷基或烷芳基中的相應烷基。在相應羥烷基或芳烷基或烷芳基中的伸烷基例如是對應於以上烷基的伸烷基。
芳基是具有6-34個骨架碳原子的碳環芳族基。這也適用於芳烷基(也稱為芳基烷基)的芳族部分以及更複雜基團例如芳基羰基的芳基成分。
芳基烷基或芳烷基在各情況下獨立地是可以被根據以上定義的芳基單取代、多取代或全取代之根據以上定義的直鏈、環狀、分支或非分支的烷基。
以上列舉是舉例說明,不被認為是限制。
已經發現,在特別較佳的是的實施方案中,由至少一種二烷基碳酸酯和至少一種芳族羥基化合物製備至少一種二芳基碳酸酯的方法允許同時後處理產物和廢料流以及有效的能量集成,其中:
(a) 二烷基碳酸酯(類)在至少一種轉酯化催化劑存在下與芳族羥基化合物(一種或多種)在第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)中反應,該第一反應塔在塔的上部含有至少一個增濃段和位於增濃段下方且具有至少兩個區域的至少一個反應區,
(b) 來自第一反應塔的塔底產物(二芳基碳酸酯製備)供應給至少一個其他反應塔,所述反應塔含有在塔上部的至少一個增濃段和在增濃段以下的至少一個反應區,並在所述反應區中進一步反應,
(c) 在步驟(a)和/或(b)的反應塔中沒有反應或者在反應過程中形成的二烷基碳酸酯整體或部分地在含有至少一個蒸餾塔的至少一個其他流程步驟中與反應過程中形成的烷基醇分離,
(d) 在(b)中的至少一個反應塔頂部排出的含有芳族羥基化合物(一種或多種)的蒸氣(如果適當的話在至少一個冷凝器中冷凝之後)整體或部分地供應給含有至少一個蒸餾塔的至少一個其他流程步驟,其中沸點在二烷基碳酸酯的沸點和在二芳基碳酸酯製備過程中形成之烷基芳基碳酸酯的沸點之間的化合物被分離出,
(e) 在步驟(b)的其他反應塔(一個或多個)中獲得的含有二芳基碳酸酯的塔底產物供應給用於在至少一個蒸餾塔中純化的至少一個其他流程步驟中,所述蒸餾塔含有在塔的上部的至少一個增濃段和在該塔的底部的至少一個汽提段,
(f) 獲得含有催化劑的料流作為流程步驟(e)的至少一個二芳基碳酸酯蒸餾塔的塔底產物,且整體或部分地(如果合適的話在進一步純化之後)再循環到該方法中,較佳的是到流程步驟(a)中,
(g) 獲得含有芳族羥基化合物(一種或多種)和烷基芳基碳酸酯的料流在流程步驟(e)中由至少一個二芳基碳酸酯蒸餾塔,且整體或部分地再循環到該方法中,較佳的是到流程步驟(a)或(b)中,以及
(h)沸點高於二芳基碳酸酯的沸點的化合物以及沸點在二烷基碳酸酯的沸點與由流程步驟(e)中至少一個二芳基碳酸酯蒸餾塔獲得二芳基碳酸酯的製備過程中形成的烷基芳基碳酸酯的沸點之間的化合物一起或分別從該方法中整體或部分排出,
且其中選自該第一和其他反應塔(一個或多個)中的反應塔(一個或多個)中的至少一個設有一個或多個冷凝器,藉由在這些冷凝器中冷凝獲得的冷凝熱直接或間接地完全或部分返回到用於製備二芳基碳酸酯的方法中。
在(h)下所述的排出能夠較佳的是作為來自至少一個二芳基碳酸酯蒸餾塔的增濃段的液體側流和/或該塔的餾出物的子料流(substream)來實現。
在製備二芳基碳酸酯的方法中,該芳族羥基化合物(一種或多種)和該二烷基碳酸酯(類)較佳的是在第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)中以從1:0.1到1:10,尤其較佳的是從1:0.2到1:5,更尤其從1:0.5到1:3的莫耳比使用。所指示的莫耳比沒有考慮芳族羥基化合物或二烷基碳酸酯經由可能存在的一個或多個塔頂冷凝器(參見(b)項下內容)或一個或多個底部汽化器再循環到反應塔中。
製備二芳基碳酸酯的方法在至少兩個反應塔中進行。
所屬技術領域中具有通常知識者已知的塔可能作為第一反應塔和第二反應塔,或者如果使用的話,第三或其他塔(一個或多個)。它們例如是蒸餾塔或精餾塔,較佳的是反應性蒸餾塔或反應性精餾塔。
第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)含有在該塔的上部的至少一個增濃段和位於增濃段下方且具有至少兩個區域的至少一個反應區。較佳的是,該兩個區域的每一個獨立地具有從0至20個理論板,較佳的是從0.1至20個理論板。在較佳實施方案中,第一反應塔的至少一個增濃段具有至少一個中間冷凝器。該中間冷凝器較佳的是安裝在該增濃段的兩個區域之間。在這種情況下,該增濃段被分成上增濃段和下增濃段。
第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)較佳的是以反向流方式操作,其中較佳的是,該芳族羥基化合物以液態在該塔的至少一個反應區中從頂部引入到底部,且二烷基碳酸酯以氣態以反向流方式輸送到該液體料流中。第一反應塔在該情況下較佳的是這樣來操作:一個或多個含有所述芳族羥基化合物和(如果適當的話)溶解的轉酯化催化劑的料流以液態或者在具有僅小比例氣體的情況下(其中氣體的比例較佳的是低於20wt%)引入到至少一個反應區中,較佳的是進入該反應區的上三分之一中,較佳的是在該塔的該點處佔優勢的溫度下操作。另外,一個或多個含有二烷基碳酸酯的料流被引入到該反應區中,較佳的是該反應區的下三分之一中,其中該引入較佳的是以氣態或過度加熱形式進行。在較佳實施方案中,蒸氣料流的過度加熱能夠是從0至50℃。此外,露點溫度較佳的是藉由在反應區中的各二烷基碳酸酯的引入部位處佔優勢的壓力來決定。
在藉由該(一個或多個)反應區之後,在反應過程中形成的烷基醇在藉由該增濃段(一個或多個)之後於第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)的頂部排出。在反應過程中形成的烷基醇是在轉酯化中放出的醇,較佳的是R1-OH或R2-OH,其中R1和R2如對於通式(I)所定義。在第一反應塔頂部排出的料流一般不僅含有反應中形成的烷基醇,還含有過量或未反應的二烷基碳酸酯和低沸點的次級化合物如二氧化碳或二烷基醚。由於存在該增濃段(一個或多個),該料流含有僅僅少量的高沸點組分如芳族羥基化合物。該增濃段用於將也在該反應區中汽化的較高沸點組分,例如芳族羥基化合物或烷基芳基碳酸酯與低沸點烷基醇或二烷基碳酸酯類分離。這具有以下優點,在反應過程中形成的烷基醇和二烷基碳酸酯類的分離可以在低溫度水平下進行。
第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)在較佳實施方案中在回流條件下操作。在此使用的回流條件是指操作模式,其中在增濃段上端的蒸氣料流部分或完全地冷凝(參見(b)項下內容),且所獲得的冷凝物部分或完全地作為回流返回到增濃段的上端。該回流比較佳的是從0.1至20,特別較佳的是從0.1至10,更特別較佳的是從0.1至3,對於本說明書的目的來說,該回流比對應於返回到塔中的冷凝物與無返回冷凝物之塔的頂部排出的蒸氣重量比。
在較佳實施方案中,第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)具有在反應區下方的至少一個汽提段。
第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)也可較佳地配有一個或多個底部汽化器。當第一反應塔具有汽提段時,較佳的是額外使用將從汽提段向下流的液體全部或部分汽化的底部汽化器。該完全或部分汽化的液體料流完全或部分地再循環到第一反應區中。在沒有汽提段的實施方案的情況下,從反應區向下流的液體完全或部分地在可能使用的底部汽化器中汽化,且完全或部分地再循環到第一反應塔中。
在其中第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)的至少一個增濃段配有至少一個中間冷凝器的較佳實施方案中,配有至少一個中間冷凝器的第一反應塔的增濃段被分成下增濃段和上增濃段(兩個區域),其中下增濃段位於中間冷凝器下方,且上增濃段位於中間冷凝器上方。
具有至少一個中間冷凝器的該增濃段(一個或多個)能夠在較佳實施方案中與該反應區(一個或多個)和如果適當的話至少一個汽提段一起在反應塔中容納。來自該反應區(一個或多個)的氣體混合物自下引入到增濃段的下部區域或如果適當的話下部增濃段中,在此處至少部分除去芳族羥基化合物。來自該下部區域或如果適當的話下部增濃段的氣體混合物引入到中間冷凝器中,其中它被部分冷凝下來,所獲得的冷凝物供應給增濃段的下部區域的上端或如果適當的話下部增濃段。
在該方法的另一較佳實施方案中,該中間冷凝器沒有整合到第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)中,而是作為在第一反應塔外部的分離中間冷凝器配置。
在該方法的另一較佳實施方案中,該中間冷凝器和增濃段的上部區域沒有整合到反應塔(二芳基碳酸酯製備)中,而是在第一反應塔外部分別提供。
在反應區和所存在的任何汽提段下方獲得含有烷基芳基碳酸酯、過量或未反應的苯酚、二芳基碳酸酯、轉酯化催化劑、二烷基碳酸酯、烷基醇和在反應中形成或者最初存在於起始原料中的高沸點化合物的混合物。當使用汽提段時,低沸點的化合物如二烷基碳酸酯和烷基醇的含量減少,且另外的烷基芳基碳酸酯和/或二芳基碳酸酯可以在轉酯化催化劑的存在下形成。所需的能量較佳的是藉由一個或多個汽化器來供給。
在第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)的所有段中,即在增濃段和任何汽提段以及反應區中,能夠使用隨機填料元素或有序填料。所要使用的填料元素或有序填料是通常用於蒸餾的填料,例如在Ullmann's Encyclopdie der Technischen Chemie,第4版,第2卷,第528頁及以後中所描述。填料元素的實例是Raschig環或Pall環或Novalox環,Berl鞍、Intalex鞍或Torus鞍、Interpack體,有序填料的實例是金屬薄片和由各種材料如玻璃、石製品、瓷器、不銹鋼、塑膠製成的織網填料(例如BX填料、Montz Pak、Mellapak、Melladur、Kerapak和CY填料)。較佳的是具有大表面積、良好潤濕性和充分的液相停留時間的填料元素和有序填料。它們例如是Pall環和Novalox環、Berl鞍、BX填料、Montz Pak、Mellapak、Melladur、Kerapak和CY填料。
或者,塔盤如篩盤、泡罩塔盤、浮閥塔盤和隧道形塔盤也很適合。在反應塔(二芳基碳酸酯製備)的該反應區(一個或多個)中,具有高停留時間和良好的質量轉移的塔盤例如具有高溢流堰的泡罩塔盤、浮閥塔盤或隧道形塔盤是特別較佳的。反應區中的理論板數目較佳的是從3至50個,特別較佳的是從10至50個和更特別較佳的是從10至40個。持液率較佳的是反應區中塔內部體積的從1至80%,特別較佳的是從5至70%,更特別較佳的是從7至60%。該反應區(一個或多個)、所使用的任何汽提段和增濃段(一個或多個)的更精確設計能夠由所屬技術領域中具有通常知識者來進行。
該反應區(一個或多個)的溫度較佳的是在從100至300℃,尤其較佳的是從120至250℃,更特別較佳的是從150至240℃的範圍內。在較佳實施方案中,在反應區中藉由如下來設定最佳反應溫度:首先藉由選擇操作條件,其次藉由在一個或多個反應塔盤的區域中另外引入熱。熱藉由熱交換器或具有引入熱之設施的反應塔盤來引入到該反應塔盤中。轉酯化不僅在大氣壓下而且在超大氣壓或亞大氣壓下進行是有利的。反應區的壓力因此較佳的是從0.5至20巴(絕對),特別較佳的是從0.8至15巴(絕對),更特別較佳的是從0.9至10巴(絕對)的範圍內。
從文獻中得知的轉酯化催化劑能夠用於第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)中發生的反應步驟。它們是文獻中已知用於二烷基碳酸酯-苯酚轉酯化的轉酯化催化劑,例如AlX3、TiX3、UX4、TiX4、VOX3、VX5、ZnX2、FeX3、PbX2和SnX4,其中X是鹵素、乙醯氧基、烷氧基或芳氧基(DE-A 2 58 412)。特別較佳的催化劑是金屬化合物,例如AlX3、TiX4、PbX2和SnX4,例如四氯化鈦、四甲醇鈦、四苯酚鈦、四乙醇鈦、四異丙醇鈦、四(十二醇)鈦、四異辛醇錫和三異丙醇鋁。更尤其較佳的是金屬化合物TiX4。以所要反應的反應混合物的重量為基準計,所提到的金屬化合物較佳的是以從0.001至5wt%,較佳的是從0.005至5wt%和特別較佳的是從0.01至5wt%的量使用。
對於本說明書的目的來說,鹵素是氟、氯或溴,較佳的是氟或氯,特別較佳的是氯。
能夠使用的其他催化劑是通式(R11)4-X-Sn(Y)X的有機錫化合物,其中Y是基團OCOR12、OH或OR,其中R12是C1-C12-烷基、C6-C12-芳基或C7-C13-烷芳基,基團R11各自與R12無關地具有R12的含義之一,且x是從1至3的整數,在烷基中具有從1至12個碳原子的二烷基錫化合物或雙(三烷基錫)化合物,例如乙酸三甲基錫、苯甲酸三乙基錫、乙酸三丁基錫、乙酸三苯基錫、二乙酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、己二酸二丁基錫、二丁基二甲氧基錫、乙醇酸二甲基錫、二丁基二乙氧基錫、三乙基氫氧化錫、六乙基錫氧烷、六丁基錫氧烷、二丁基氧化錫、二辛基氧化錫、丁基三異辛醇錫、辛基三異辛醇錫、丁基錫酸和辛基錫酸,其量為0.001-20wt%(參見EP 879 A、EP 880 A、EP 39 452 A、DE-A 34 45 555、JP 79/63023);式-[-RR11Sn-O-]-的聚合錫化合物,其中R和R11彼此獨立地具有以上對於R12給出的含義之一,例如聚[氧(二丁基甲錫伸烷基)]、聚[氧(二辛基甲錫伸烷基)]、聚[氧(丁基苯基甲錫伸烷基)]和聚[氧(二苯基甲錫伸烷基)](DE-A 34 45 552),式-[-RSn(OH)-O-]-的聚合羥基錫氧烷類,例如聚(乙基羥基錫氧烷)、聚(丁基羥基錫氧烷)、聚(辛基羥基錫氧烷)、聚(十一烷基羥基錫氧烷)和聚(十二烷基羥基錫氧烷),以二烷基碳酸酯為基準計,其量為從0.001至20wt%,較佳的是從0.005至5wt%(DE-A 40 06 520)。能夠使用的其他錫化合物是以下通式的Sn(II)氧化物:
X-R2Sn-O-R2Sn-Y,
其中X和Y各自獨立地是OH、SCN、OR13、OCOR13或鹵素,且R是烷基、芳基,其中R13具有以上對於R12給出的含義(EP 0 338 760)。
能夠使用的其他催化劑是鉛化合物,如果適當的話,與三有機基磷烷、螯合化合物或鹼金屬鹵化物一起,例如Pb(OH)2-2PbCO3、Pb(OCO-CH3)2、Pb(OCO-CH3)2‧2LiCl、Pb(OCO-CH3)2‧2PPh3,其量為從0.001至1 mol,較佳的是從0.005至0.25 mol/mol的二烷基碳酸酯(JP 57/176932,JP 01/093580);以及其他鉛(II)和鉛(IV)化合物,例如PbO、PbO2、鉛丹、亞鉛酸鹽和高鉛酸鹽(JP 01/093560)、乙酸鐵(III)(JP 61/1 72 852)以及銅鹽和/或金屬配合物,例如鹼金屬、鋅、鈦和鐵的配合物(JP 89/005588)。
此外,非均相催化劑體系可用於該方法。這種體系的實例是矽和鈦的混合氧化物,其能夠藉由矽和鈦之鹵化物(JP 54/125617)或具有>20 m2/g的高BET表面積的二氧化鈦(DE-A 40 36 594)的聯合水解來獲得。
用於該方法的較佳的是催化劑是上述金屬化合物AlX3、TiX3、UX4、TiX4、VOX3、VX5、ZnX2、FeX3、PbX2和SnX4。尤其較佳的是AlX3、TiX4、PbX2和SnX4,其中,例如可以提到四氯化鈦、四甲醇鈦、四苯酚鈦、四乙醇鈦、四異丙醇鈦、四(十二醇)鈦、四異辛醇錫和三異丙醇鋁。更尤其較佳的是金屬化合物TiX4。尤其較佳的是四甲醇鈦、四苯酚鈦和四乙醇鈦。
該催化劑較佳的是以溶解或懸浮形式與含有該一種或多種芳族羥基化合物的料流一起引入到第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)中。或者,該催化劑還可以獨立地引入,例如在對應於烷基醇的醇中,或者在適合的惰性溶劑中。當使用非均相催化劑時,它們能夠與所述填料元素混合形式、以代替填料元素的適合形式或作為被安裝之任何塔盤上的床來使用。
第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)中的反應所需能量能夠經由內部或外部設備如熱交換器、蒸發器和/或可加熱的塔盤產生,和/或用含有該芳族羥基化合物(一種或多種)的液體料流或用以氣態引入的含二烷基碳酸酯的料流來引入。尤其在該反應區(一個或多個)的區域中,熱能夠以這種方式引入。該熱較佳的是藉由汽化器或可加熱的塔盤整體或部分地引入到該反應區(一個或多個)的區域。特別有利的是,第一反應塔中的反應所需的能量至少部分藉由含有該芳族羥基化合物(一種或多種)的液體料流和以氣態引入到第一反應塔中的含二烷基碳酸酯的料流兩者並另外藉由內部和/或外部熱交換器來引入。
在該方法中,來自第一反應塔的塔底產物供應給第二反應塔。
第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)含有在該塔上部的至少一個增濃段和位於增濃段下方的至少一個反應區。該增濃段較佳的是具有從1至50個,特別較佳的是從1至25個理論板。
在第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)中,含有已經形成的烷基芳基碳酸酯和二芳基碳酸酯且來自第一反應塔的塔底產物(二芳基碳酸酯製備)較佳的是以液態或作為蒸氣/液體混合物供應給該反應區,特別較佳的是反應區的上部,更特別較佳的是反應區的上三分之一。較佳的是操作第二反應塔,使得烷基芳基碳酸酯部分或完全地轉化為二芳基碳酸酯,例如藉由進一步的轉酯化或歧化(disproportionation),較佳的是藉由歧化。除了來自第一反應塔的塔底產物之外,一個或多個含有烷基芳基碳酸酯的料流可以液態或作為蒸氣/液體混合物引入到在反應區的區域中。這種含有烷基芳基碳酸酯的附加料流例如可以來自進一步的後處理,且能夠以這種方式再循環到該方法中。
在第二反應塔的頂部,分離出未反應的芳族羥基化合物、二烷基碳酸酯、烷基醇,中間沸點的次級化合物如烷基芳基醚類和少量的低沸點的次級化合物。對於本說明書的目的來說,中間沸點的次級化合物是沸點低於芳族羥基化合物的沸點且高於二烷基碳酸酯的沸點者。這種中間沸點的次級化合物是例如烷基芳基醚類如苯甲醚或苯乙醚。在第二反應塔中分離出中間沸點的次級化合物能夠在第一和/或第二反應塔中的反應中形成,或者已經經由起始原料引入到該方法中。
第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)的增濃段用於分離出也在反應區中被汽化的較高沸點的組分,例如烷基芳基碳酸酯。
第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)在較佳實施方案中在回流條件下運行。在此使用的回流條件是指操作模式,其中在增濃段上端的蒸氣料流部分或完全地冷凝,且所獲得的冷凝物部分或完全地作為回流返回到增濃段的上端。該回流比較佳的是從0.1至20,特別較佳的是從0.1至10,更特別較佳的是從0.1至3,對於本說明書之目的來說,該回流比對應於返回到塔中的冷凝物與無返回冷凝物之塔的頂部排出的蒸氣重量比。
第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)能夠具有在反應區下方的至少一個汽提段。然而,在較佳實施方案中,第二反應塔的反應區可以同時產生汽提段的作用。在這種情況下,分離出在歧化中放出的二烷基碳酸酯、藉由轉酯化放出的烷基醇和未反應的芳族羥基化合物,同時,將實質上藉由歧化進行反應的二芳基碳酸酯和烷基芳基碳酸酯濃縮。
第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)還可以較佳地配有一個或多個底部汽化器。
原則上,第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)的增濃段可以同樣地配有一個或多個中間冷凝器。以這種方法,該增濃段被分成下部增濃段和上部增濃段(兩個區域),其中下部增濃段位於中間冷凝器下方,而上部增濃段位於中間冷凝器上方。在較佳的實施方案中,第二反應塔沒有中間冷凝器。
第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)配有一個或多個冷凝器。較佳的是一個或多個冷凝器位於第二反應塔的頂部(塔頂冷凝器(一個或多個))。特別較佳的是使用級聯(cascadea)的塔頂冷凝器。
在第二反應塔頂部的冷凝器(一個或多個)的冷凝過程中,蒸氣中較高沸點組分如芳族羥基化合物變得貧化。為了夠特別有效地利用有關熱集成放出的冷凝熱,該冷凝較佳的是按多個階段進行,特別較佳的是按至少兩個階段進行,在較佳實施方案中,按兩個或三個階段進行。
在兩階段或三階段冷凝的特別較佳實施方案中,來自第一冷凝階段或者第一和第二冷凝階段的冷凝熱直接或間接用於加熱該方法中的料流或塔,而由第二或第三冷凝階段獲得的冷凝熱藉由冷卻水或空氣冷卻以移除。
在其他較佳實施方案中,還進行第二反應塔頂部的冷凝,使得在第二反應塔頂部排出的部分蒸氣沒有被冷凝,以便能夠選擇性排放中間沸點次級化合物。
在反應區和存在的任何汽提段下方獲得含有烷基芳基碳酸酯、過量或未反應的芳族羥基化合物、二芳基碳酸酯、轉酯化催化劑(一種或多種)、二烷基碳酸酯、烷基醇和在反應中形成或原本存在於起始原料中的中間沸點或高沸點次級化合物的混合物。對於本說明書之目的來說,高沸點的次級化合物是沸點高於芳族羥基化合物的沸點者。
在第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)的所有段中,即在增濃段和任何汽提段以及反應區中,可能使用隨機填料元素或有序填料。所要使用的填料元素或有序填料是通常用於蒸餾的填料,例如在Ullmann's Encyclopdie der Technischen Chemie,第4版,第2卷,第528頁及以後中有描述。填料元素的實例是Raschig環或Pall環或Novalox環,Berl鞍、Intalex或Torus鞍、Interpack體,有序填料的實例是金屬薄片和由各種材料如玻璃、石製品、瓷器、不銹鋼、塑膠製成的織網填料(例如BX填料、Montz Pak、Mellapak、Melladur、Kerapak和CY填料)。較佳的是具有大表面積、良好潤濕性和充分的液相停留時間的填料元素和有序填料。它們例如是Pall環和Novalox環、Berl鞍、BX填料、Montz Pak、Mellapak、Melladur、Kerapak和CY填料。
或者,塔盤如篩盤、泡罩塔盤、浮閥塔盤和隧道形塔盤也是適合的。在第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)的該反應區(一個或多個)中,隨機填料元素或結構化填料的床是特別較佳的。反應區中理論板的數目較佳的是從3至50個,特別較佳的是從10至50個和更特別較佳的是從10至40個。
該反應區(一個或多個)、所使用的任何汽提段和增濃段(一個或多個)更精確的設計能夠由所屬技術領域中具有通常知識者來進行。
該反應區(一個或多個)的溫度較佳的是在從100至300℃,尤其較佳的是從120至250℃,更特別較佳的是從180至250℃的範圍內。
在特定實施方案中,在反應區中如下設定最佳反應溫度,首先藉由選擇操作條件,其次藉由在一個或多個反應塔盤的區域中另外引入熱。給該反應塔盤供應熱能夠藉由熱交換器或藉由具有引入熱之設施的反應塔盤來實施。轉酯化不僅在大氣壓下而且在超大氣壓或亞大氣壓下進行是有利的,較佳的是在亞大氣壓下進行。第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)中的壓力因此較佳的是在從0.05至20巴(絕對),特別較佳的是從0.1至10巴(絕對),更特別較佳的是從0.1至2巴(絕對)的範圍內。
以上已經提到用於第一反應塔中的轉酯化的轉酯化催化劑能夠用於在第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)中發生的反應步驟。在較佳實施方案中,在第一和第二反應塔中使用相同催化劑。
該催化劑較佳的是以溶解或懸浮形式與來自第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)的塔底產物一起引入到第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)中。或者,該催化劑還可以獨立地引入,例如在對應於烷基醇的醇中,或者在適合的惰性溶劑中。當使用非均相催化劑時,它們能夠以與所述填料元素混合的形式、以代替填料元素的適合形式或作為可能被安裝之任何塔盤上的床來使用。
第二反應塔中的反應所需的能量能夠藉由內部或外部設備如熱交換器、汽化器和/或可加熱的塔盤來產生,和/或用含有該芳族羥基化合物(一種或多種)的液體料流來引入。該熱較佳的是整體或部分地藉由汽化器引入到該反應區(一個或多個)的區域。
第二反應塔之後能夠跟隨著一個或多個其他反應塔。以上所述用於第二反應塔的條件和參數範圍適用於這種其他反應塔,但其他反應塔的條件和參數不必與第二反應塔中的條件和參數相同,但較佳的是在上述條件和參數範圍內不同於第二反應塔中的那些條件和參數。除了第二反應塔以外的反應塔較佳的是例如在比第二反應塔更低的壓力下操作;回流比和底部的溫度也能夠不同於第二反應塔中者。在較佳的實施方案中,該方法中的第一反應塔之後僅僅有一個其他反應塔,即,上述第二反應塔。然而,在這些反應塔之後能夠有用於純化和分離所排出之料流組分的其他塔。這種用於純化和分離組分的塔不是本說明書之目的中的反應塔。
在製備二芳基碳酸酯的方法中,含有在反應過程中形成的烷基醇以及未反應的二烷基碳酸酯或在反應過程中形成的二烷基碳酸酯之料流在第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)和/或其他一個或多個反應塔中的轉酯化和/或歧化中獲得,且較佳的是在一個或多個料流中作為混合物排出。在反應塔中沒有反應或者已經在反應過程中形成的該二烷基碳酸酯完全或部分地在含有至少一個蒸餾塔之至少一個其他流程步驟中與反應過程中形成的烷基醇分離。較佳的是,在第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)的頂部排出至少一個含有未反應的二烷基碳酸酯或在反應過程中形成的二烷基碳酸酯和在反應過程中形成的烷基醇之料流,並將它供應給含有至少一個蒸餾塔的至少一個其他流程步驟中用於分離。
在第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)的頂部排出且含有在反應過程中形成的二烷基碳酸酯和烷基醇的蒸氣混合物較佳的是在第一反應塔的頂部冷凝之後整體或部分地供應給含有用於分離二烷基碳酸酯和烷基醇之至少一個蒸餾塔(下文稱之為分離蒸餾塔(一個或多個))的至少一個其他流程步驟中。在此分離的二烷基碳酸酯特別較佳的是再循環到第一反應塔中,如果合適的話再進一步純化之後。
二烷基碳酸酯和烷基醇的分離較佳的是在一個或多個分離蒸餾塔中或者在蒸餾和薄膜分離的組合中(也稱為混雜方法)藉由蒸餾來進行。
二烷基碳酸酯和烷基醇的分離以類似於以上在二烷基碳酸酯階段中所述的方式來進行。在(b)的至少一個反應塔(二芳基碳酸酯製備)的頂部排出含有芳族羥基化合物(一種或多種)的蒸氣,如果適當的話在至少一個冷凝器中冷凝之後整體或部分地供應給含有至少一個蒸餾塔的至少一個其他流程步驟,在此處沸點在二烷基碳酸酯的沸點和在二芳基碳酸酯製備過程中形成的烷基芳基碳酸酯的沸點之間的化合物(下文也稱為中間沸點化合物)被分離出。在該流程步驟中用於分離沸點在二烷基碳酸酯沸點和在二芳基碳酸酯製備過程中形成的烷基芳基碳酸酯沸點之間的化合物之該蒸餾塔(一個或多個)於下文被稱為中間沸點化合物蒸餾塔。
在製備二芳基碳酸酯的較佳實施方案中,在(b)的至少一個反應塔的頂部排出的含有芳族羥基化合物(一種或多種)的蒸氣(如果適當的話在至少一個冷凝器中冷凝之後)供應給含有至少兩個中間沸點化合物蒸餾塔的至少一個其他流程步驟,而來自第一中間沸點化合物蒸餾塔的塔底產物供應給第二中間沸點化合物蒸餾塔。
在用於分離出沸點在二烷基碳酸酯沸點和在二芳基碳酸酯之製備過程中形成的烷基芳基碳酸酯沸點之間的化合物之流程步驟(一個或多個)中,由在(b)的至少一個反應塔頂部整體或部分排出的含有芳族羥基化合物(一種或多種)的蒸氣獲得的芳族羥基化合物(一種或多種)(如果適當的話在至少一個冷凝器中冷凝之後)較佳的是返回到第一反應塔中。在所述分離之後獲得的芳族羥基化合物(一種或多種)較佳的是作為塔底產物從第一且唯一的中間沸點化合物蒸餾塔排出,或者作為側流或塔底產物從第二或其他中間沸點化合物蒸餾塔排出。
在第一中間沸點化合物蒸餾塔頂部排出的產物較佳的是含有二烷基碳酸酯,且整體或部分地供應給含有至少一個分離蒸餾塔的流程步驟(c)中,用於分離出烷基醇。
在較佳的是的實施方案中,烷基醇、二烷基碳酸酯和可能的部分中間沸點的次級組分在第一中間沸點化合物蒸餾塔(一個或多個)中作為塔頂產物分離出。在這種情況下,這較佳的是具有用於濃縮烷基醇和二烷基碳酸酯且具有5-40個理論板的增濃段和用於濃縮中間沸點次級化合物且具有5-40個理論板的汽提段。操作壓力較佳的是在從0.05至0.3巴絕對,尤其較佳的是從0.1至-2巴絕對,更尤其較佳的是從0.5至1.5巴絕對的範圍內。回流比較佳的是從0.1至10,尤其較佳的是從0.5至5,更尤其較佳的是從0.5至2。
在第一中間沸點化合物蒸餾塔的上述較佳實施方案的情況下,芳族羥基化合物作為塔底產物或側流排出,尤其較佳的是作為側流排出,沸點高於芳族羥基化合物沸點的中間沸點次級化合物在底部排出,而沸點低於芳族羥基化合物沸點的中間沸點次級化合物作為餾出物排出。在此較佳實施方案的情況下,該塔較佳的是包含具有至少一個區域和5-40個理論板之分離能力的增濃段、較佳的是具有至少一個,尤其較佳的是至少2個區域和5-60個理論板之分離能力的汽提段。操作壓力較佳的是在從0.05至3巴絕對,尤其較佳的是從0.1至2巴絕對,更尤其較佳的是從0.5至1.5巴絕對的範圍內。回流比較佳的是從1至1000,尤其較佳的是從10至500,更尤其較佳的是從50至200。
在第二中間沸點化合物蒸餾塔的特別較佳實施方案的情況下,芳族羥基化合物作為氣態側流排出。在氣態側流的冷凝中獲得的熱能夠用於產生傳熱介質或者直接用於加熱製備二芳基碳酸酯的其他流程步驟。
在步驟(b)的其他反應塔(一個或多個)中獲得的含有二芳基碳酸酯的塔底產物供應給用於在至少一個蒸餾塔(下文也稱為第一二芳基碳酸酯蒸餾塔)中純化的至少一個其他流程步驟,該蒸餾塔含有在塔上部的至少一個增濃段和在塔下部的至少一個汽提段。含有二芳基碳酸酯的側流較佳的是從該第一二芳基碳酸酯蒸餾塔排出。此外,在步驟(b)的其他反應塔(一個或多個)中獲得的含有二芳基碳酸酯的塔底產物較佳的是含有沸點在二芳基碳酸酯沸點和在二芳基碳酸酯的製備過程中作為中間體形成之烷基芳基碳酸酯的沸點之間的化合物,其作為雜質在其他側流中從二芳基碳酸酯蒸餾塔排出,且任選再循環到步驟(b)的所述其他反應塔(一個或多個)的(之一)中。
在步驟(b)的其他反應塔(一個或多個)中獲得的塔底產物,也稱為粗二芳基碳酸酯,較佳的是含有10-90wt%,尤其較佳的是從20至80wt%和更尤其較佳的是從40至80wt%的二芳基碳酸酯和從5至90wt%,尤其較佳的是從5至60wt%和更尤其較佳的是從5至40wt%的烷基芳基碳酸酯、從1至90wt%,尤其較佳的是從1至50wt%和更尤其較佳的是從1至30wt%的芳族羥基化合物、從0至5wt%,尤其較佳的是從0至2wt%和更尤其較佳的是從0至0.5wt%的高沸點次級組分、從0至5wt%,尤其較佳的是從0.0001至2wt%和更尤其較佳的是從0.0001至1wt%的中間沸點次級組分、以及從0.01至10wt%,尤其較佳的是從0.1至5wt%和更尤其較佳的是從1至5wt%的催化劑,其中在所要純化的二芳基碳酸酯中的所有上述組分的總和為100wt%。wt%數位在所有情況下以所要純化的粗二芳基碳酸酯的總重量為基準計。
以被純化的二芳基碳酸酯的總重量為基準計,該方法較佳的是可以獲得純度(即純二芳基碳酸酯的含量)為從99至100wt%,尤其較佳的是從99.5至100wt%,更尤其較佳的是從99.9至100wt%的二芳基碳酸酯。
在側流中從第一二芳基碳酸酯蒸餾塔排出的二芳基碳酸酯能夠以液體形式或蒸氣形式排出。在側流中從第一二芳基碳酸酯蒸餾塔排出的二芳基碳酸酯較佳的是以蒸氣形式排出。然而,在較佳實施方案中,以液體形式在側流中排出二芳基碳酸酯會是較佳的是的,尤其由於構造上的情況。
第一二芳基碳酸酯蒸餾塔具有至少兩個區域,即,在該塔上部的增濃段和在該塔下部的汽提段。第一二芳基碳酸酯蒸餾塔的增濃段可以較佳的是分成下部增濃段和上部增濃段。此外,第一二芳基碳酸酯蒸餾塔的汽提段可以較佳的是分成下部汽提段和上部汽提段。
在製備二芳基碳酸酯的較佳實施方案中,在步驟(b)的其他反應塔(一個或多個)中獲得含有二芳基碳酸酯的塔底產物的純化在具有至少三個區域的至少一個二芳基碳酸酯蒸餾塔中進行。這至少三個區域是至少一個增濃段和至少一個汽提段,該汽提段被分成下部汽提段和上部汽提段。具有增濃段和汽提段且汽提段被分成下部汽提段和上部汽提段的第一二芳基碳酸酯蒸餾塔尤其較佳的是具有四個區域,其中增濃段也被分成下部增濃段和上部增濃段。
第一二芳基碳酸酯蒸餾塔較佳的是具有從3至160個,尤其較佳的是從10至90個,更尤其較佳的是從13至50個理論板的總分離能力。上部增濃段較佳的是具有從0至40個,尤其較佳的是從1至20個,更尤其較佳的是從1至10個理論板的分離能力,該下部增濃段較佳的是具有從1至40個,特別較佳的是從5至20個,更尤其較佳的是從5至15個理論板,上部汽提段較佳的是具有從1至40個,尤其較佳的是從2至30個,更尤其較佳的是從5至20個理論板,且下部汽提段較佳的是具有從1至40個,特別較佳的是從2至20個,更尤其較佳的是從2至15個理論板。
汽化較佳的是在塔底部在從100至300℃,較佳的是從150至240℃和特別較佳的是從180至230℃的溫度範圍內進行。在塔頂部之蒸氣的冷凝可以在一個或多個階段中,較佳的是一個或兩個階段中,在較佳的是從40至250℃,較佳的是從50至200℃和特別較佳的是從60至180℃的溫度範圍內進行。
第一二芳基碳酸酯蒸餾塔較佳的是在從1至1000毫巴(絕對),尤其較佳的是從1至100毫巴(絕對)和更尤其較佳的是從5至50毫巴(絕對)的頂部壓力下操作。回流比較佳的是從0.1至10,尤其較佳的是從0.5至5,更尤其較佳的是從0.5至2。
在該方法的另一個特別較佳的實施方案中,來自第一二芳基碳酸酯蒸餾塔的側流中排出的二芳基碳酸酯在至少一個,較佳的是第二二芳基碳酸酯蒸餾塔中純化。在該較佳實施方案的一個特別較佳的是的態樣中,該第二二芳基碳酸酯蒸餾塔不具有汽提段。
在該特別較佳的態樣中,該二芳基碳酸酯在第一二芳基碳酸酯蒸餾塔和附加側流塔,即第二二芳基碳酸酯蒸餾塔中純化。來自第一二芳基碳酸酯蒸餾塔的氣體側流供應給該側流塔,較佳的是其下部。來自該側流塔的液體塔底產物再循環到第一二芳基碳酸酯蒸餾塔。
該側流塔較佳的是具有至少一個區域。它特別較佳的是作為純增濃段操作,較佳的是具有從1至50個,尤其較佳的是從2至30個,更尤其較佳的是從5至20個理論板的分離能力。
側流塔在從1至1000毫巴(絕對),尤其較佳的是從1至100毫巴(絕對),更尤其較佳的是從5至50毫巴(絕對)的頂部壓力,且較佳的是在從0.1至10,尤其較佳的是從0.2至5,更尤其較佳的是從0.2至2的回流比下操作。
蒸氣在側流塔頂部的冷凝能夠在塔頂冷凝器中按一個或多個階段進行。它較佳的是在一個或兩個階段中在從70至250℃,尤其較佳的是從90至230℃,更尤其較佳的是從90至210℃的溫度範圍內進行。在冷凝中獲得的熱能夠較佳的是用於產生加熱性水蒸氣,或用於加熱其他流程段,例如在二芳基碳酸酯的製備中的流程段。冷凝中獲得的冷凝物部分地作為回流返回到側流塔中。冷凝物的剩餘部分作為餾出物(純化的二芳基碳酸酯)排出。惰性和/或未冷凝的蒸氣被排放。
在其中第二二芳基碳酸酯蒸餾塔沒有汽提段的特別較佳的是的態樣情況下,第二二芳基碳酸酯蒸餾塔的增濃段能夠整合到第一二芳基碳酸酯蒸餾塔中。在此,來自第一蒸餾塔的下部汽提段的一部分蒸氣進入整合的增濃段中,以便減少高沸物的含量。離開該整合的側流塔頂部的蒸氣在外部冷凝器(一個或多個)中冷凝,並部分地作為反流返回到第二二芳基碳酸酯蒸餾塔的頂部。冷凝物的剩餘部分作為餾出物(純化的二芳基碳酸酯)排出。未冷凝的蒸氣被排放。
在使用第二二芳基碳酸酯蒸餾塔製備二芳基碳酸酯方法的特別較佳實施方案之另一特別較佳態樣中,該第二二芳基碳酸酯蒸餾塔兼備至少一個增濃段和至少一個汽提段。
第二二芳基碳酸酯蒸餾塔兼備汽提段和增濃段。來自第一二芳基碳酸酯蒸餾塔的氣體側流首先能夠在單階段或多階段側流冷凝器中冷凝,隨後供應給第二二芳基碳酸酯蒸餾塔。第二二芳基碳酸酯蒸餾塔較佳的是在從1至1000毫巴(絕對),尤其較佳的是從1至100毫巴(絕對)和更尤其較佳的是從5至50毫巴(絕對)的頂部壓力下操作。這裏,底部的溫度是從150至300℃,較佳的是從160至240℃,尤其較佳的是從180至230℃。
第二二芳基碳酸酯蒸餾塔較佳的是具有從5至100個理論板,較佳的是從10至80個理論板,特別較佳的是從30至80個理論板的總分離能力,其增濃段具有從1至99個,較佳的是從1至79個,特別較佳的是從2至79個理論板的分離能力。該塔較佳的是在從0.5至20,更較佳的是從1至10和特別較佳的是從1至5的回流比下操作。
蒸氣在第二二芳基碳酸酯蒸餾塔頂部的冷凝能夠在塔頂冷凝器中按一個或多個階段進行。它較佳的是在一個或兩個階段中在從70至250℃,尤其較佳的是從90至230℃,更尤其較佳的是從90至210℃的溫度範圍內進行。在冷凝中獲得的熱能夠較佳地用於產生加熱性水蒸氣,或用於加熱其他流程段,例如在二芳基碳酸酯製備中的流程段。冷凝中獲得的冷凝物部分地作為反流返回到第二二芳基碳酸酯蒸餾塔中。冷凝物的剩餘部分作為餾出物(純化的二芳基碳酸酯)排出。未冷凝的蒸氣被排放。
從第二二芳基碳酸酯蒸餾塔的汽提段向下流的液體的汽化同樣可以在汽化器中按一個或多個階段進行。
來自第二二芳基碳酸酯蒸餾塔的塔底產物隨後能夠從該方法中整體或部分排放和/或整體或部分地再循環到第一二芳基碳酸酯蒸餾塔中。
使用第二二芳基碳酸酯蒸餾塔之方法的上述特別較佳實施方案尤其適合於純化對品質具有高要求的二芳基碳酸酯。這種高要求例如是高沸點次級組分的比例減少,與具有僅僅一個蒸餾塔的方法相比,其在二芳基碳酸酯中的比例可以減少從10至100wt%,較佳的是20-90wt%,特別較佳的是從25至80wt%。
在較佳實施方案中,用於該方法的至少一個反應塔和/或用於該方法的至少一個蒸餾塔能夠具有整合到塔中的一個或多個塔頂冷凝器,其中該塔到該塔頂冷凝器(一個或多個)的水蒸氣管道的直徑(d)與該塔的塔直徑(D)的比率(d/D)是在從0.2至1的範圍內,較佳的是在從0.5至1的範圍內。在特別較佳實施方案中,該塔頂冷凝器可以整合到該蒸餾塔中,使得在蒸餾塔和塔頂冷凝器之間不需要水蒸氣管道。比率d/D在該情況下為1。進入到塔頂冷凝器之後的塔橫截面也可以與冷凝的進程匹配。相應的配置也可能用於該方法中使用的其他蒸餾塔和/或反應塔。較佳的是在具有上述塔頂冷凝器之一的方法中使用多個反應塔和/或蒸餾塔。
對於一些形式的冷凝器,可以有利地使塔橫截面可變。例如如果所要冷凝的蒸氣從底部向上輸送,那麼在向上方向的蒸氣量減少。減小塔的頂部方向的塔直徑使蒸氣可獲得的塔橫截面與向上方向的蒸氣量減少相匹配。未冷凝的蒸氣不必在頂部排出。例如如果選擇其中一捆板或管從頂部插入到塔中的結構,未冷凝的蒸氣也能夠在側部排出。
在較佳實施方案中,輸送凝固點高於30℃,較佳的是高於40℃的混合物的管線和裝置可以被加熱至高於該凝固點的溫度,較佳的是至超過該凝固點多於1℃的溫度,尤其較佳的是至超過該凝固點多於5℃的溫度。以這種方法,避免固體在這些管線和裝置內的沉澱,使得相應的工廠在停工期之後的重新啟動變得明顯容易。
在特別較佳實施方案中,在選自下列之中的一個或多個冷凝器中獲得的冷凝能量:
i. 第一反應塔(一個或多個)(二芳基碳酸酯製備)之任選的中間冷凝器(一個或多個),
ii. 第二或其他反應塔(一個或多個)(二芳基碳酸酯製備)的冷凝器(一個或多個),較佳的是塔頂冷凝器(一個或多個),
iii. 用於冷凝含有經純化之二芳基碳酸酯的側流的冷凝器(一個或多個),或者在存在第二二芳基碳酸酯蒸餾塔或側流塔的情況下,較佳的是第二二芳基碳酸酯蒸餾塔或側流塔,更較佳的是側流塔的塔頂冷凝器(一個或多個),以及
iv. 用於冷凝第二中間沸點化合物塔(二芳基碳酸酯製備)的氣體側流的冷凝器(一個或多個),
直接或間接地、整體或部分地輸送到在製備二烷基碳酸酯的方法中用於純化二烷基碳酸酯的流程階段中,且較佳的是用於中間加熱為純化二烷基碳酸酯之蒸餾塔中的內部液體料流。
在iii.和/或iv.下提到的冷凝器中釋放的冷凝能量更尤其較佳的是用於所述塔內之內部液體料流的中間加熱。
對於本說明書的目的來說,冷凝熱直接再循環到該方法中是指該冷凝熱返回到沒有中間加熱介質的方法中,例如用於加熱一個或多個料流或者用於加熱該方法中的一個或多個塔段。這例如可以在熱交換器中發生。這種熱交換器較佳的是與該冷凝器(一個或多個)結合。對於本說明書的目的來說,冷凝熱間接再循環到該方法中是指,首先藉由所獲得的冷凝熱來產生用於將冷凝熱再循環到該方法中的加熱介質,該加熱介質例如能夠用於加熱在該方法中的一個或多個料流或一個或多個塔段。可能的加熱介質是氣體、蒸氣或液體,較佳的是氣態或液體工業傳熱介質如水,以礦物油為基礎的傳熱介質或合成之傳熱介質(例如DiphylTM、)。特別較佳的加熱介質是水和水蒸氣。
作為冷凝熱的利用結果,烷基醇與二烷基碳酸酯的分離能夠以顯著減低的能量消耗來進行。用於製備二芳基碳酸酯的流程階段中的冷卻能力可以減小至相同的程度。與現有技術的方法相比因此在此所述的方法明顯的優勢是在製備二烷基碳酸酯類、二芳基碳酸酯類或烷基芳基碳酸酯類中的能量消耗之顯著減少。同時,該方法可以使用簡單的裝置進行。在附圖中,附圖標記具有以下含義:
K1 轉酯化塔
K2 用於分離含有二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物的第一蒸餾塔
K3 用於分離含有二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物的第二蒸餾塔
1含有碳酸伸烴酯和/或任選之催化劑的進給料流
2含有實質上純烷基醇的進給料流
3含有烷基醇和二烷基碳酸酯的進給料流
4含有伸烷基二醇的料流
5含有純化的二烷基碳酸酯的料流
6含有二烷基碳酸酯和烷基醇的料流
7含有實質上純烷基醇的料流
8含有提取劑(較佳的是碳酸伸烴酯)的料流
9含有提取劑(較佳的是碳酸伸烴酯)的料流
10含有提取劑(較佳的是碳酸伸烴酯)的料流
K11 第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)
K12 第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)
K13 用於純化二芳基碳酸酯的第一蒸餾塔(二芳基碳酸酯製備)
K14 用於純化二芳基碳酸酯的側流塔
K17 用於在塔頂部分離沸點低於芳族羥基化合物之化合物的第一中間沸點化合物塔
K18 尤其用於分離側流中的芳族羥基化合物之第二中間沸點化合物塔
i.用於製備二芳基碳酸酯之方法的第一反應塔(K11)的中間冷凝器
ii.用於製備二芳基碳酸酯之方法的第二反應塔(K12)的塔頂冷凝器
iii. 在製備二芳基碳酸酯的方法中用於純化二芳基碳酸酯的側流塔(K14)的塔頂冷凝器或第一蒸餾塔(K13)之側流中的冷凝器
iv. 用於製備二芳基碳酸酯的方法中第二中間沸點化合物塔(K18)之側流的冷凝器
現在藉助實施例來詳細描述該方法的較佳的是操作方式。實施例1示顯示二烷基碳酸酯純化塔的較佳操作方式。該實施例決不應被解釋為限制本發明。
在此所述之方法的優點,即,藉由安裝用於中間加熱的技術裝置與沒有所述中間加熱器的其他操作模式相比減少在溫度水平TBV的熱能消耗(其較佳的是以加熱性水蒸氣的形式利用),在實例中被證明。
實例:
用於純化在轉酯化中形成的二烷基碳酸酯的蒸餾塔,其包括具有28個理論板的增濃段和具有11個理論板的汽提段,在10巴(絕對)的塔頂部測定的壓力和1.0的回流比下操作。
在塔的下部區域,在第27個理論板和第28個理論板之間連續地供給30644 kg/h且含有59wt%MeOH和41wt%的碳酸二甲基酯之含二烷基碳酸酯的醇混合物。
部分冷凝器冷凝在137℃之塔頂部的蒸氣料流。此獲得21kg/h的氣體餾出物和21378 kg/h的具有84wt%甲醇和16wt%碳酸二甲基酯之組成的液體餾出物。
具有6000kW之加熱功率用於中間加熱的裝置安裝在該塔的第28個理論板上,並利用水蒸氣作為加熱介質在6巴的壓力下操作。上述加熱性水蒸氣由後續技術鏈,即碳酸二苯酯的製備所獲得。
獲得9245 kg/h之具有99.5wt%碳酸二甲酯和0.5wt%甲醇之組成物的液體塔底產物。底部汽化器藉由加熱性水蒸氣在16巴的壓力於183℃下操作,且具有4391kW的加熱功率。
如實施例中所述的相同常規蒸餾塔用於純化在轉酯化中形成的二烷基碳酸酯。該塔在10巴(絕對)塔頂部測定的壓力和1.0的回流比下操作。
將30644 kg/h之含有59wt%MeOH和41wt%碳酸二甲基酯的含二烷基碳酸酯的醇混合物連續地供應給該塔在第一反應板正上方的上部區域。
部分冷凝器冷凝在137℃的塔頂部之蒸氣料流。此獲得21kg/h的氣體餾出物和21378 kg/h具有84wt%甲醇和16wt%碳酸二甲基酯之組成物的液體餾出物。
獲得9245 kg/h之具有99.5wt%碳酸二甲酯和0.5wt%甲醇之組成物的液體塔底產物。底部汽化器藉由加熱性水蒸氣在16巴的壓力於183℃下操作,且具有10 396 kW的加熱功率。
因此,在此揭露純化二烷基碳酸酯類的方法。雖然已經展示和描述本發明的實施方案,但所屬技術領域中具有通常知識者顯而易見的是,許多修飾在不偏離在此所述之本發明概念的情況下是可行的。因此,除了在以下申請專利範圍的主旨以外本發明不受限制。
K1...轉酯化塔
K2...用於分離含有二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物的第一蒸餾塔
K3...用於分離含有二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物的第二蒸餾塔
1...含有碳酸伸烴酯和/或任選之催化劑的進給料流
2...含有實質上純烷基醇的進給料流
3...含有烷基醇和二烷基碳酸酯的進給料流
4...含有伸烷基二醇的料流
5...含有純化的二烷基碳酸酯的料流
6...含有二烷基碳酸酯和烷基醇的料流
7...含有實質上純烷基醇的料流
8...含有提取劑(較佳的是碳酸伸烴酯)的料流
9...含有提取劑(較佳的是碳酸伸烴酯)的料流
10...含有提取劑(較佳的是碳酸伸烴酯)的料流
K11...第一反應塔(二芳基碳酸酯製備)
K12...第二反應塔(二芳基碳酸酯製備)
K13...用於純化二芳基碳酸酯的第一蒸餾塔(二芳基碳酸酯製備)
K14...用於純化二芳基碳酸酯的側流塔
K17...用於在塔頂部分離沸點低於芳族羥基化合物之化合物的第一中間沸點化合物塔
K18...尤其用於分離側流中的芳族羥基化合物之第二中間沸點化合物塔
i....用於製備二芳基碳酸酯之方法的第一反應塔(K11)的中間冷凝器
ii....用於製備二芳基碳酸酯之方法的第二反應塔(K12)的塔頂冷凝器
iii....在製備二芳基碳酸酯的方法中用於純化二芳基碳酸酯的側流塔(K14)的塔頂冷凝器或第一蒸餾塔(K13)之側流中的冷凝器
iv....用於製備二芳基碳酸酯的方法中第二中間沸點化合物塔(K18)之側流的冷凝器
(a)(a’)...中間加熱器
圖1描述一種用於通常在第一轉酯化塔(K1)中藉由反應性精餾進行碳酸伸烴酯和烷基醇之轉酯化的步驟,以及藉由在第一蒸餾塔(K2)和第二蒸餾塔(K3)中的雙重壓力蒸餾來後處理在轉酯化塔頂部獲得之含有二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物,其中在第一蒸餾塔中具有中間加熱器(a)。
圖2描述一種用於通常在第一轉酯化塔(K1)中藉由反應性精餾進行碳酸伸烴酯和烷基醇之轉酯化的步驟,以及藉由含有中間加熱器(a)的單一蒸餾塔來後處理在轉酯化塔頂部獲得之含有二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物。
圖3描述一種用於通常在第一轉酯化塔(K1)中藉由反應性精餾進行碳酸伸烴酯和烷基醇之轉酯化的步驟,以及藉由在第一蒸餾塔(K2)和第二蒸餾塔(K3)中的提取蒸餾來後處理在轉酯化塔頂部獲得的含有二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物,其中在第一蒸餾塔中具有中間加熱器(a),在第二蒸餾塔中任選地具有中間加熱器(a’),且碳酸伸烴酯較佳的是用作提取劑。
圖4描述一種用於通常在第一轉酯化塔(K1)中藉由反應性精餾進行碳酸伸烴酯和烷基醇之轉酯化的步驟,以及藉由在具有中間加熱器(a)之蒸餾塔(K2)中的蒸餾和蒸氣滲透來後處理在轉酯化塔頂部獲得的含有二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物。
圖5描述一種用於通常在第一轉酯化塔(K1)中藉由反應性精餾進行碳酸伸烴酯和烷基醇之轉酯化的步驟,藉由在具有中間加熱器(a)的蒸餾塔(K2)中的蒸餾和滲透蒸發來後處理在轉酯化塔頂部獲得之含有二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物。
圖6概括地描述在第一反應塔(K11)、第二反應塔(K12)、用於純化粗二芳基碳酸酯的蒸餾塔(K13)、用於進一步純化二芳基碳酸酯且連接於這些蒸餾塔的側流塔(K14)、第一中間沸點化合物塔(K17)和第二中間沸點化合物塔(K18)中藉由反應性精餾由二烷基碳酸酯和芳族單羥基化合物製備二芳基碳酸酯之方法的一部分,其中i.、ii.、iii.和iv.表示熱交換器,在該處冷凝能量能夠被回收,並且利用該冷凝能量來操作用於製備二烷基碳酸酯的流程階段的蒸餾塔K2和/或K3中的中間加熱器(一個或多個)(a和/或a’)。
圖7描述藉由蒸餾塔純化二芳基碳酸酯以及藉由冷凝器iii.排出和冷凝側流中的二芳基碳酸酯,其中冷凝熱用於製備二烷基碳酸酯的流程階段之蒸餾塔K2和/或K3中的中間加熱器(一個或多個)(a和/或a’)。
K1...轉酯化塔
K2...用於分離含有二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物的第一蒸餾塔
K3...用於分離含有二烷基碳酸酯和烷基醇的混合物的第二蒸餾塔
1...含有碳酸伸烴酯和/或任選之催化劑的進給料流
2...含有實質上純烷基醇的進給料流
3...含有烷基醇和二烷基碳酸酯的進給料流
4...含有伸烷基二醇的料流
5...含有純化的二烷基碳酸酯的料流
6...含有二烷基碳酸酯和烷基醇的料流
7...含有實質上純烷基醇的料流
(a)...中間加熱器
Claims (7)
- 一種在至少一個蒸餾塔中純化二烷基碳酸酯類的方法,所述至少一個蒸餾塔在該塔上部具有至少一個增濃段和在該塔下部具有至少一個汽提段,該方法包括:在該蒸餾塔中使用技術裝置加熱內部液體料流,該技術裝置用於後處理在轉酯化塔之頂部排出的二烷基碳酸酯/烷基醇混合物,其中該內部液體料流被加熱至溫度TI,且TI<TBV,該溫度TBV係底部汽化器操作所需的溫度;和部分或整體地從另一化學生產方法回收用於加熱該蒸餾塔中該內部液體料流的能量。
- 根據申請專利範圍第1項所述的方法,其中藉由該技術裝置中的冷凝作為冷凝熱所獲得的該能量整體或部分、直接或間接地供應給該方法以用於加熱該塔中的該內部液體料流。
- 根據申請專利範圍第1項所述的方法,其中該技術裝置係定位於該蒸餾塔的汽提段中。
- 根據申請專利範圍第1項所述的方法,其中該技術裝置係定位於該蒸餾塔的外面。
- 根據申請專利範圍第1項所述的方法,其中該技術裝置在該蒸餾塔之汽提段的上半部中使用。
- 根據申請專利範圍第1項所述的方法,其中所述用於加熱該塔中之該內部液體料流的能量由二芳基碳酸酯的後續製備獲得。
- 根據申請專利範圍第6項所述的方法,其中來自在冷凝過程中獲得之熱的能量由所述二芳基碳酸酯製備中選自下列之中的至少一個步驟獲得:●所述製備二芳基碳酸酯之第一反應塔的中間冷凝器,●所述製備二芳基碳酸酯之第二反應塔的冷凝器,●用於冷凝含有被純化之二芳基碳酸酯的側流,或者在存在第二二芳基碳酸酯蒸餾塔或側流塔的情況下冷凝該第二二芳基碳酸酯蒸餾塔或所述側流塔之一的冷凝器,●用於冷凝來自製備所述二芳基碳酸酯之第二中間沸點化合物塔的氣體側流的冷凝器。
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