способ получения бисфенола а и способ получения расплава бисфенола а и фенола

Формула изобретения

1. Способ получения бисфенола А, при котором аддукт из бисфенола А и фенола расплавляют при 100 - 120°С, затем расплав нейтрализуют азотом и непрерывно питают им головную часть первой дистилляционной системы, в которой при температуре от 120 до < 160°С и давлении от >80 до 200 мбар содержание фенола в расплаве уменьшают на 10 - 25 мас.%, причем одновременно в куб дистилляционной системы подают от 0,5 до 50% азота по отношению к вводимому объему расплава, и затем из освобожденного от кислорода концентрированного расплава при 180 - 220°С и парциальном давлении азота 1 - 1,5 бар удаляют остатки фенола.

2. Способ получения расплава, содержащего 75 - 90 мас.% бисфенола А и 10 - 25 мас.% фенола, с содержанием кислорода < 1 млн^-1, при котором смешанный кристаллизат из 60 мас.% бисфенола А и 40 мас.% фенола расплавляют при 100 - 120°С, затем расплав нейтрализуют азотом и непрерывно питают им головную часть дистилляционной системы, в которой при температуре от 120 до <160°С и давлении от >80 до 200 мбар содержание фенола в расплаве уменьшают на 10 - 25 мас.%, причем одновременно в куб дистилляционной системы подают 0,5 - 50% азота по отношению к вводимому объему расплава.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение касается способа получения светлоокрашенного бисфенола А с незначительным остаточным содержанием кислорода и фенола из смешанных кристаллов бисфенола А и фенола.

Из Европейского патента ЕР 523931 известен способ расплавления аддукта бисфенола А и фенола в атмосфере, содержащий максимум 50 частей на миллион кислорода, предпочтительно 10 частей на миллион. Выплавку ведут при 115-180^oС, предпочтительно при 120-150^oС, и давлении от 1,0 до 5,0 атм, предпочтительно от 1 до 1,9 атм. Путем испарения из расплава удаляют фенол. Температура составляет от 160 до 200^oС, предпочтительно от 170 до 185^oС, давление от 100 торр (133 мбар) максимум, предпочтительно 5-40 торр (7-53 мбар). Предпочтительно сначала большую часть фенола при 160-185^oС и 20-80 мбар отгоняют в испарителе с падающей пленкой до остаточного содержания 1-5 мас. %, и затем остатки фенола удаляют с помощью водяного пара при максимум 20 мбар и 170-185^oС. Соотношение пар: бис-фенол А (БФА) составляет от 1:50 до 1: 5, предпочтительно от 1:25 до 1:10. Указано, что для отделения фенола от БФА необходимо по возможности исключить кислород, для чего все поверхности используемой аппаратуры, соприкасающиеся с продуктом, освобождают от кислорода с помощью органического растворителя, предпочтительно фенола. Самый хороший получаемый согласно патенту ЕР-А 523931 бисфенольный продукт имеет цветность (АРНА) от 10.

Найден способ получения продукта, имеющего еще лучшую цветность, при котором исключается дорогостоящая стадия промывки аппаратуры от следов кислорода.

Предметом изобретения является способ получения бисфенола А, при котором смешанный кристаллизат из бисфенола А и фенола расплавляют при температуре от 100 до 120^oС, затем расплав нейтрализуют азотом и непрерывно питают им головную часть первой дистилляционной системы, в которой при температуре от 120 до < 160^oС, предпочтительно от 120 до 157^oС, и давлении от > 80 до 200 мбар, предпочтительно от 85 до 200 мбар, особенно предпочтительно от 85 до 120 мбар, содержание фенола в расплаве уменьшают на 10-25 мас.%, причем одновременно в куб дистилляционной системы подают от 0,5 до 50 об.%, предпочтительно от 2 до 20 об.%, азота по отношению к объему вводимого расплава, и затем из освобожденного от кислорода концентрированного расплава при температуре от 180 до 220^oС и парциальном давлении азота от 1 до 1,5 бар удаляют остатки фенола.

Предметом изобретения, кроме того, является способ получения расплава, содержащего от 75 до 90 мас.% бисфенола А и от 10 до 25 мас.% фенола, с содержанием кислорода < 1 части на миллион, предпочтительно < 100 частей на биллион, особенно предпочтительно <10 частей на биллион, при котором смешанный кристаллизат из 60 мас.% бисфенола А и 40 мас.% фенола расплавляют при температуре от 100 до 120^oС, затем расплав нейтрализуют азотом и непрерывно питают им головную часть дистилляционной системы, в которой при температуре от 120 до < 160^oС, предпочтительно от 120 до 157^oС, и давлении от > 80 до 200 мбар, предпочтительно от 85 до 200 мбар, особенно предпочтительно от 85 до 120 мбар, содержание фенола в расплаве уменьшают на 10-25 мас.%, причем одновременно в куб дистилляционной системы подают от 0,5 до 50 об.%, предпочтительно от 2 до 20 об.%, азота по отношению к вводимому объему расплава.

В соответствии с изобретением описывается способ, в котором используют микрокристаллический эдукт бисфенола А и фенола, предпочтительно содержащий от 60 мас. % бисфенола и от 40 мас.% фенола. Такой смешанный кристаллизат можно, например, получить при взаимодействии фенола с ацетоном в присутствии кислотного катализатора, как это описано, например, в патенте США 2775620 или Европейском патенте 342758. Как правило, процесс ведут непрерывно. Выпадающий в осадок продукт, представляющий собой смешанный кристаллизат бисфенола А и фенола, отделяют от маточного раствора путем фильтрования, к примеру, с помощью винтового фильтра. Затем образующийся на фильтре пирог промывают фенолом с тем, чтобы удалить прилипшие загрязнения. Полученный пирог смешанного кристаллизата можно использовать в качестве эдукта в описываемом в настоящем изобретении способе.

На первой стадии смешанный кристаллизат расплавляют при температуре от 100 до 120^oС. Процесс ведут в атмосфере азота. Так как бисфенол обладает незначительной активностью по отношению к кислороду при этих низких температурах, еще нет необходимости соблюдать строгую изоляцию от кислорода. Поэтому плавление можно вести в атмосфере, содержащей от 0,1 до 2 об.% кислорода. Расплав целесообразно собирать в контейнер, содержащий азот.

Расплав, который еще может содержать растворенный кислород, затем непрерывно подают в головную часть дистилляционной системы. Важно, чтобы эта дистилляционная система имела по возможности большую поверхность обмена. Поэтому предпочтительно для этой стадии используют колонны с набивкой, насадочные колонны, тарельчатые колонны или испарители с падающей пленкой, тонкослойные выпарные аппараты или выпарные аппараты с принудительной циркуляцией.

В дистилляционной системе при температуре от 120 до < 160^oС, предпочтительно от 120 до 157^oС, и давлении от > 80 до 200 мбар, предпочтительно от 85 до 200 мбар, особенно предпочтительно от 85 до 120 мбар содержание фенола в расплаве снижают на 10-25 мас.%, причем одновременно в куб дистилляционной системы подают от 0,5 до 50 об.% азота, предпочтительно от 2 до 20 об.% азота, по отношению к количеству вводимого расплава.

Важно, чтобы на этой стадии расплав и азот подавались противотоком, по возможности, для полного удаления растворенного в расплаве кислорода. Удаление кислорода поддерживается при этом за счет испарения фенола и пониженного давления. Удаление кислорода поддерживается также при указанных условиях потоком азота без снижения парциального давления фенола. В первой дистилляционной системе из расплава удаляют при сохранении указанных условий растворенный кислород до остаточного содержания < 1 части на миллион. Вследствие оптимального выбора параметров можно получить расплав с содержанием кислорода < 100 частей на биллион и даже < 10 частей на биллион. При установленных на данной стадии давлении и температуре никакие потери бисфенола А, которые требовали бы дополнительной стадии выделения бисфенола А из газовой фазы, не имеют места.

Затем полученный таким образом расплав может на следующей стадии при температуре от 180 до 220^oС, предпочтительно от 185 до 195^oС, и парциальном давлении азота от 1 до 1,5 бар, предпочтительно от 1 до 1,1 бар, может быть освобожден от остатков фенола. При этом сопутствующий расплаву поток азота поддерживает удаление фенола ("Стриппинг"). При этом соотношение газа к расплаву составляет, предпочтительно, от 10 до 1000 м³ азота на тонну расплава. Используемые для удаления фенола агрегаты являются общепринятыми и известны специалисту; к примеру, можно использовать для этого насадочные, проточные колонны.

Удаление фенола при атмосферном давлении содействует лучшей нейтрализации расплава, как это возможно при десорбции при условиях вакуума согласно ЕР-А 523931, и, кроме того, имеет то преимущество, что при этом не может быть никаких протечек кислорода в аппаратуру. Кроме того, аппаратура нейтрализуется током азота и возможно абсорбированный на соприкасающихся с продуктом поверхностях кислород вытесняется, что делает излишней промывку этих поверхностей органическим растворителем. Полученный таким образом бисфенол А имеет остаточное содержание фенола максимум 50 частей на миллион и цветность (измеренную по ASTM D 1686) менее 10.

Затем расплав можно непосредственно отверждать разбрызгиванием или использовать для получения растворов бисфенолята натрия для производства поликарбонатов. Из полученного в соответствии с изобретением бисфенола А получают поликарбонат с более низким индексом на отсутствие желтизны (Y.I) по сравнению с получаемыми до этого из уровня техники продуктами. Полученный в соответствии с изобретением бисфенол А можно также выгодно использовать для получения эпоксидных смол.

Пример 1

Расплав, содержащий 60 мас.% бисфенола А и 40 мас.% фенола, и растворенный кислород непрерывно подают в количестве 1 т/ч в головную часть насадочной колонны. Температура в кубе составляет 145^oС, давление в голове колонны 100 мбар. Одновременно в испаритель с падающей пленкой колонны противотоком к току продукта непрерывно подают 50 л азота в час. На следующей стадии десорбции питающую смесь из колонны (75 мас.% бисфенола А, 25 мас.% фенола) освобождают от фенола при температуре расплава от 190^oС с помощью 225 м³/ч азота. Содержащийся в циркулирующем азоте фенол конденсируется. За час обменивается 750 л циркулирующего азота. Содержание кислорода в циркулирующем азоте составляет 0,4 части на миллион. Получают расплав бисфенола А, содержащий 50 частей на миллион фенола и имеющий цветность от 8 гац (измерено по ASTM D 1686).

Сравнительный пример 1

Процесс проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что в испаритель с падающей пленкой не подают непрерывно азот. Содержание кислорода в циркулирующем азоте составляет 5 частей на миллион. Получают расплав бисфенола А, содержащий 50 частей на миллион фенола и имеющий цветность от 12 гац.

Сравнительный пример 2

Расплав, содержащий 60 мас.% бисфенола А и 40 мас.% фенола, и растворенный кислород непрерывно подают непосредственно на десорбцию в количестве 1 т/ч и освобождают от фенола при температуре расплава от 190^oС с помощью 225 м³/ч азота. Содержащийся в циркулирующем азоте фенол конденсируется. За час обменивается 750 л циркулирующего азота. Содержание кислорода в циркулирующем азоте составляет 5 частей на миллион. Получают расплав бисфенола А, содержащий 250 частей на миллион фенола и имеющий цветность от 14 гац.

Сравнительный пример 3

Процесс проводят аналогично сравнительному примеру 2, но десорбцию фенола ведут при температуре расплава от 200^oС для дальнейшего понижения содержания фенола. Получают расплав бисфенола А, содержащий 50 частей на миллион фенола и имеющий цветность от 18 гац.