СПОСОБ И АППАРАТУРА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БИСФЕНОЛА А Российский патент 2011 года по МПК C07C39/16 C07C37/84 C07C37/20 B01D9/02 

Область техники

[0001]

Настоящее изобретение относится к способу и установке для извлечения бисфенола А из изомеризованной жидкости, полученной после стадии изомеризации, очень вязкой и содержащей большое количество примесей. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу извлечения бисфенола А, отличающемуся тем, что на стадии извлечения в кристаллизаторе, который оборудован рубашкой и оборудован скребком для соскребания аддукта бисфенола А и фенола (называемого здесь далее просто аддуктом бисфенола А), расположенным на внутренней стенке кристаллизатора; при помощи охлаждения охлаждающей водой, протекающей через внешнюю рубашку; при этом аддукт бисфенола А кристаллизуется; полученную суспензию, содержащую аддукт бисфенола А, фильтруют и промывают в фильтре периодического типа, который имеет функцию промывки и выполняет роль сепаратора твердое/жидкость; полученный аддукт бисфенола А возвращают на стадию концентрирования и/или кристаллизации и стадию разделения твердое/жидкость; настоящее изобретение относится также к установке для извлечения бисфенола А, которая включает кристаллизатор, оборудованный рубашкой, и фильтр периодического типа, имеющий функцию промывки.

Уровень техники

[0002]

Способ получения бисфенола А, используемого как исходный материал для помещения поликарбоната, который является конструкционным пластиком, пользующимся растущим спросом в последние годы, обычно включает стадию извлечения. На стадии извлечения часть жидкости, содержащей примеси, образовавшиеся на стадии реакции конденсации, на которой избыточное количество фенола реагирует с ацетоном в присутствии кислого катализатора, выводят из реакционной системы для того, чтобы не концентрировать примеси в производственных установках. После того как ценные компоненты извлекают из отводимой жидкости, полученный остаток выводят как смолу.

[0003]

В качестве вышеупомянутого способа извлечения, например, патентный документ 1 описывает способ извлечения ценных компонентов из отводимой жидкости с использованием процесса, названного способом щелочного разложения. По этому способу добавляют небольшое количество щелочного соединения, такого как NaOH, затем бисфенол А и примеси, которые содержатся в жидкости, извлекают в виде более легкой фракции, такой как фенол и изопропенилфенол, используя реакционную колонну при высокой температуре выше 200°С под пониженным давлением, в то время как тяжелую фракцию выводят в виде смолы. Этот способ имеет недостаток высоких капитальных затрат из-за высокотемпературной обработки в присутствии щелочного соединения. В дополнение, щелочь смешивается со смолой, так что смолу нелегко захоронить, поэтому этот способ имеет другой недостаток: большие капиталовложения на захоронение смолы.

[0004]

По другому способу кроме способа щелочного разложения аддукт бисфенола А, содержащийся в отводимой жидкости, кристаллизуют, используя способ кристаллизации; аддукт подвергают разделению твердое/жидкость; затем бисфенол А извлекают из аддукта бисфенола А, полученного разделением твердое/жидкость.

Способ кристаллизации включает кристаллизацию внешним охлаждением, которая описана в патентном документе 1, при которой отводимую жидкость охлаждают в теплообменнике так, чтобы выкристаллизовать аддукт бисфенола А из отводимой жидкости, и кристаллизацию вакуумным испарением, которая описана в патентном документе 2, при которой отводимую жидкость и воду вводят в кристаллизатор так, чтобы осуществить кристаллизацию охлаждением за счет скрытой теплоты испарения воды под пониженным давлением.

Однако любой способ кристаллизации имеет тот недостаток, что маточный раствор является высоковязким. Далее, в случае кристаллизации внешним охлаждением требуется, чтобы большое количество суспензии, содержащей кристаллы аддукта бисфенола А, циркулировало через теплообменник. Кристаллы аддукта бисфенола А являются мелкими игольчатыми кристаллами со средним размером 100 микрон (по малой оси), когда в качестве растворителя используют фенол. В результате возникает следующая проблема: игольчатые кристаллы разрушаются крыльчаткой циркуляционного насоса охлаждения, так что жидкость имеет плохие фильтрационные свойства при разделении твердое/жидкость, осуществляемом в после этого, и что чистота извлеченных кристаллов понижается. В дополнение, кристаллы отлагаются на трубе теплообменника, так что осадок на стенках трубы требуется растворять повышением температуры теплообменника раз в несколько месяцев. Во время этого периода растворения осадка отводимая жидкость не поступает в систему извлечения, в результате чего возникает проблема остановки производственного процесса.

С другой стороны, в случае кристаллизации вакуумным испарением, при которой к маточному раствору добавляют воду, нет опасений о разрушении кристаллов или остановке производственного процесса, однако растворимость бисфенола А в маточном растворе заметно возрастает по сравнению с раствором в феноле из-за того, что вода остается в маточном растворе в количестве от 3 до 5 мас.% (например, растворимость бисфенола А в фенольном растворителе, содержащем 5 мас.% воды составляет 14 мас.% при 50°С в отличие от растворимости бисфенола А в феноле, составляющей 9 мас.%). Вследствие этого растворимость бисфенола А возрастает, тем самым создавая проблему снижения процента извлекаемого бисфенола А в виде кристаллов и ухудшая показатель расхода сырья.

[0005]

Сепаратор твердое/жидкость в процессе извлечения должен отвечать следующим жестким условиям извлечения: высокая чистота кристаллов, получаемых из суспензии, содержащей мелкие кристаллы, разделением твердое/жидкость в присутствии высоковязкой жидкости.

Сепараторы твердое/жидкость в целом включают центрифужный сепаратор и барабанный фильтр. Когда в процессе извлечения в качестве сепаратора твердое/жидкость применяют центрифужный сепаратор, извлечение кристаллов становится хуже из-за того, что мелкие кристаллы просачиваются в маточный раствор через сито центрифужного сепаратора. Кроме того, из-за высокой вязкости маточного раствора и мелкого размера частиц кристаллов кристаллы трудно промыть. Это вызывает другую проблему: ухудшение чистоты извлеченных кристаллов.

Далее, когда используют барабанный фильтр с фильтровальной тканью на вращающемся барабане, можно избежать проблемы утечки кристаллов в маточный раствор через фильтровальную ткань благодаря мелкому плетению ткани. Однако вследствие высокой вязкости маточного раствора и мелкого размера частиц кристаллов время пребывания на фильтре становится коротким в случае барабанного фильтра. Возникает проблема ухудшения чистоты кристаллов вследствие недостаточного времени фильтрации и отсутствия времени промывки.

[0006]

Патентный документ 1: японская выложенная патентная публикация №5-345737.

Патентный документ 2: японская выложенная патентная публикация №2004-359594.

Сущность изобретения

Проблемы, которые должны быть решены изобретением

[0007]

Настоящее изобретение было сделано, чтобы обратиться к проблемам, изложенным при вышеописанных обстоятельствах. Целью настоящего изобретения является предложить способ и установку для извлечения бисфенола А на стадии извлечения бисфенола А из изомеризованной жидкости, которая является одной из стадий процесса производства бисфенола А, в которых эффективно извлекают аддукт бисфенола А высокой чистоты, и извлеченный аддукт бисфенола А возвращают на стадию концентрирования и/или на стадию кристаллизации и сепарации твердое/жидкость.

Средства решения проблем

[0008]

Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования для того, чтобы достичь вышеуказанной цели. В результате авторы настоящего изобретения нашли, что вышеуказанная цель может быть достигнута на стадии извлечения бисфенола А из отводимой жидкости при помощи кристаллизатора, который оборудован рубашкой и оборудованного скребком для соскребания лезвием скребка аддукта бисфенола А, отложившегося на внутренней стенке кристаллизатора при его охлаждении охлаждающей водой, текущей через внутреннюю рубашку кристаллизатора, и фильтром периодического типа, который служит сепаратором твердое/жидкость и предназначен также для промывки, извлечением аддукта бисфенола А фильтрацией и промывкой и возвратом извлеченного аддукта бисфенола А на стадию концентрирования и/или на стадию кристаллизации и разделения твердое/жидкость. Настоящее изобретение было выполнено на основании этих открытий.

[0009]

А именно, настоящее изобретение предлагает:

(1) в способе получения бисфенола А, включающем (А) стадию реакции конденсации, на которой избыточное количество фенола реагирует с ацетоном в присутствии кислого катализатора; (В) стадию концентрирования, на которой концентрируют реакционную смесь, полученную на стадии (А); (С) стадию кристаллизации и разделения жидкость/твердое, на которой реакционную смесь, сконцентрированную на стадии (В), охлаждают так, чтобы кристаллизовать аддукт бисфенола А и фенола и разделить ее на аддукт и маточный раствор; (D) стадию изомеризации, на которой весь маточный раствор, полученный на стадии (С) обрабатывают в присутствии катализатора изомеризации и изомеризуют; (Е) стадию извлечения, на которой аддукт бисфенола А и фенола извлекают из изомеризованной жидкости, обработанной на стадии (D); (F) стадию разложения аддукта, на которой фенол удаляют из аддукта бисфенола А и фенола, полученного на стадии (С) для получения расплава бисфенола А, и (G) стадию гранулирования, на которой расплав бисфенола А гранулируют в продуктовые гранулы;

способ извлечения бисфенола А на стадии (Е), в котором изомеризованную жидкость, обработанную на стадии (D), вводят в кристаллизатор, который оборудован наружной рубашкой и оборудован скребком для соскребания осадка на своей внутренней стенке лезвием скребка во время пропускания охлаждающей воды через наружную рубашку, чтобы охладить внутренность кристаллизатора, в результате чего аддукт бисфенола А и фенола кристаллизуется в присутствии фенола; суспензию, содержащую аддукт, которая получена соскребанием аддукта, отложившегося на внутренней стенке кристаллизатора, отфильтровывают и промывают на фильтре периодического типа, имеющем функцию промывки и служащем сепаратором твердое/жидкость, и полученный аддукт возвращают в цикл на стадию (В) и/или стадию (С).

(2) Способ извлечения бисфенола А, как он описан в (1), в котором промывную жидкость, используемую в фильтре периодического типа, имеющем функцию промывки, выбирают из фенола, фенола, содержащего воду, и фенола, содержащего бисфенол А.

(3) Установка для извлечения бисфенола А включает кристаллизатор, имеющий рубашку и оборудованный скребком для соскребания аддукта бисфенола А и фенола, отложившегося на его внутренней стенке, и фильтр периодического типа, имеющий функцию промывки.

Лучший способ осуществления изобретения

[0010]

Способ извлечения бисфенола А согласно настоящему изобретению отличается тем, что среди последовательных стадий от (А) до (G) на стадии извлечения (Е) обработанную на стадии (D) жидкость вводят в кристаллизатор, который оборудован наружной рубашкой и оборудован скребком для соскребания осадка на его внутренней стенке, и пропускают охлаждающую воду через наружную рубашку, чтобы охладить внутренние стенки кристаллизатора в присутствии фенола и кристаллизовать аддукт бисфенола А и фенола; суспензию, содержащую аддукт, которая получена соскребанием аддукта, осажденного на внутренней стенке кристаллизатора, фильтруют и промывают на фильтре периодического типа, который имеет функцию промывки и служит сепаратором твердое/жидкость; полученный в результате аддукт возвращают в цикл на стадию (В) и/или на стадию (С). Далее, установка для извлечения согласно настоящему изобретению включает кристаллизатор, который оборудован наружной рубашкой и оборудован скребком для соскребания аддукта бисфенола А и фенола, осевшего на его внутренней стенке ножом скребка, и фильтр периодического типа, имеющий функцию промывки.

[0011]

(А) Стадия реакции конденсации, на которой избыточное количество фенола реагирует с ацетоном в присутствии кислого катализатора;

(В) Стадия концентрирования, на которой концентрируют реакционную смесь, полученную на стадии реакции;

(С) Стадия кристаллизации и разделения жидкость/твердое, на которой концентрированную жидкость, полученную на стадии концентрирования, охлаждают так, чтобы кристаллизовать аддукт бисфенола А и фенола и разделить ее на аддукт и маточный раствор;

(D) Стадия изомеризации, на которой весь маточный раствор обрабатывают в присутствии катализатора изомеризации и изомеризуют;

(Е) Стадия извлечения, на которой бисфенол А извлекают из изомеризованной жидкости, полученной на стадии изомеризации;

(F) Стадию разложения аддукта, на которой фенол удаляют из аддукта бисфенола А и фенола, полученного на стадии кристаллизации и разделения твердое/жидкость, чтобы получить расплав бисфенола А и

(G) Стадия гранулирования, на которой расплав бисфенола А гранулируют в продуктовые гранулы.

[0012]

Далее здесь объясняется каждая стадия

(А) Стадия реакции конденсации

Исходные фенол и ацетон реагируют таким образом, что фенол стехиометрически находится в избытке. Мольное отношение фенола к ацетону фенол/ацетон обычно находится в интервале от 3 до 30 и предпочтительно от 5 до 20. Температура реакции обычно составляет от 50 до 100°С, и давление обычно является давлением от нормального до 1,5 мПа, предпочтительно от нормального давления до 0,6 мПа. Катализатор обычно включает сильно кислую катионообменную смолу, такую как смолы типа сульфокислот. Далее, может быть включен катализатор, который имеет вид сильно кислой катионообменной смолы, частично нейтрализованной вспомогательным катализатором, таким как меркаптоалкиламин. Например, может быть включен катализатор, чья сульфокислотная группа нейтрализована на 5-30 мол.% 2-меркаптоэтиламином, 3-меркаптопропиламином, N,N-диметил-3-меркаптопропиламином, N,N-ди-н-бутил-4-меркаптобутиламином, 2,2-диметилтиазолидином и т.п.

Реакцию между фенолом и ацетоном проводят путем осуществления производственного процесса с неподвижным слоем, в случае которого система непрерывна и проточна, или процесса периодического типа с суспендированным слоем. В случае проточного процесса с неподвижным слоем часовая объемная скорость жидкости (LHSV) исходной жидкости, подаваемой в реактор, составляет от примерно 2 до 50 ч^-1. В случае периодического процесса с суспендированным слоем количество катализатора - смолы, обычно находится в интервале от 20 до 100 мас.% по отношению к исходной жидкости, и время реакции составляет от примерно 0,5 до 5 часов, хотя оно зависит от температуры реакции и давления реакции.

[0013]

(В) Стадия концентрирования

Реакционную смесь со стадии реакции конденсации обычно концентрируют в две стадии. На первой стадии концентрирования непрореагировавший ацетон, образовавшуюся при реакции воду и другие продукты удаляют вакуумной отгонкой или подобным способом. Вакуумную отгонку проводят при температуре от примерно 30 до 180°С под давлением от примерно 13 до 67 кПа, затем на второй стадии концентрирования отгоняют фенол так, чтобы регулировать концентрацию бисфенола А. Концентрацию бисфенола А регулируют так, чтобы она предпочтительно составляла от 20 до 60 мас.%. При концентрации бисфенола А ниже 20 мас.% снижается выход. С другой стороны, при концентрации бисфенола А выше 60 мас.% температура затвердевания повышается и затвердевание происходит легко, делая в результате этого невозможной транспорт продукта. Поэтому обычно на первой стадии концентрирования реакционную смесь концентрируют заблаговременно и доводят до концентрации в указанном выше интервале. Вторую стадию концентрирования обычно проводят предпочтительно при условиях давления от примерно 4 до 40 кПа и температуры от примерно 70 до 140°С.

[0014]

(С) Стадия кристаллизации и разделения твердое/жидкость

Концентрированную жидкость со стадии концентрирования обычно охлаждают от примерно 70-140°С до примерно 35-60°С так, чтобы кристаллизовался аддукт (кристаллы аддукта) бисфенола А и фенола и чтобы концентрированная жидкость превращалась в суспензию. Концентрированную жидкость охлаждают отводом тепла, используя скрытую теплоту испарения воды, которую добавляют во внешний теплообменник или в кристаллизатор. После этого суспензию подвергают разделению твердое/жидкость. Состав маточного раствора, получаемого на стадии кристаллизации и разделения твердое/жидкость, обычно следующий: от 65 до 85 мас.% фенола, от 10 до 20 мас.% бисфенола А и от 5 до 15 мас.% побочных продуктов, таких как 2,4-изомер. Маточный раствор содержит большое количество примесей, таких как 2,4-изомер. Весь маточный раствор обрабатывают на следующей стадии изомеризации так, чтобы превратить 2,4-изомер в бисфенол А и извлечь фенол и бисфенол А из маточного раствора.

Кристаллы аддукта, выделенные из суспензии разделением твердое/жидкость, подают на стадию разложения аддукта, на которой удаляют фенол, чтобы получить бисфенол А высокой чистоты.

Твердую фазу, которая содержит главным образом кристаллы аддукта и отложилась на поверхности фильтра сепаратора твердое/жидкость, после фильтрации промывают промывной жидкостью. Промывная жидкость может включать фенол, извлеченный выпариванием, исходный фенол, воду и смешанную водно-фенольную жидкость, а также включать раствор, подобный насыщенному раствору бисфенола А в феноле. Чем больше количество использованной промывной жидкости, тем лучше, конечно, с точки зрения эффективности промывки. Однако количество имеет свой верхний предел, учитывая потери при растворении кристаллов аддукта и затраты на циркуляцию, извлечение и повторное использование промывной жидкости. Количество, считающееся наиболее эффективным, обычно составляет от 0,1 до 10 раз от количества кристаллов, в расчете на массу. Отметим, что кристаллы аддукта могут растворяться после кристаллизации и разделения твердое/жидкость, и кристаллизация и разделение твердое/жидкость могут повторяться. Количество примесей, включенных в кристаллы аддукта, последовательно снижается при повторении кристаллизации и разделения твердое/жидкость в несколько ступеней. В качестве промывной жидкости, используемой в таком случае для промывки раствора, полученного повторным растворением, и твердого вещества, которое получено разделением твердое/жидкость и содержит, главным образом, аддукт, на каждой ступени может быть использован фенол, извлеченный выпариванием, исходный фенол, вода и смешанная водно-фенольная жидкость, а также включать раствор, подобный насыщенному раствору бисфенола А в феноле. Маточный раствор, получаемый перекристаллизацией и разделением твердое/жидкость, может быть рециркулирован на предшествующую ступень кристаллизации.

[0015]

(D) Стадия изомеризации

Всю жидкую фазу (маточный раствор), полученную на стадии кристаллизации и разделения твердое/жидкость, подают на следующую стадию изомеризации, на которой изомеризуют побочные продукты реакции, содержащиеся в маточном растворе. Часть получаемой изомеризованной жидкости подают в рецикл на по меньшей мере одну из стадий, включающих стадию реакции конденсации, стадию концентрирования и стадию кристаллизации и разделения твердое/жидкость. Далее, часть получаемой изомеризованной жидкости выводят, чтобы предотвратить накопление примесей, и подают на стадию извлечения как отводимую жидкость.

Изомеризацию проводят, используя обычно в качестве катализатора катионообменную смолу типа сульфокислот при температуре реакции от примерно 50 до 100°С и часовой объемной скорости жидкости (LHSV) от примерно 0,2 до 50 кг/ч в случае технологического процесса на неподвижном слое, который является непрерывной проточной системой.

[00116]

(Е) Стадия извлечения

Жидкость, выведенная со стадии изомеризации, содержит бисфенол А в количестве от примерно 15 до 20 мас.% и побочные продукты, такие как 2,4-изомер, в количестве от примерно 5 до 10 мас.%.

После того, как отводимую жидкость сконцентрировали, ее охлаждают в присутствии фенола, чтобы кристаллизовать аддукт (кристаллы аддукта) бисфенола А и фенола и провести разделение твердое/жидкость. Полученные в результате кристаллы аддукта расплавляют и затем возвращают в цикл на стадию концентрирования и/или на стадию кристаллизации и разделения твердое/жидкость. Маточный раствор, оставшийся после разделения твердое/жидкость, отводят в отходы после извлечения из него фенола.

[0017]

Далее стадия извлечения объясняется более подробно.

Жидкость, выведенную со стадии изомеризации, концентрируют путем удаления части фенола в эвапораторе или подобном аппарате, выпаренный фенол может быть повторно использован в качестве промывной жидкости для промывки аддукта бисфенола А (называемого здесь далее кристаллами аддукта), который отделен от жидкости в фильтре периодического действия на стадии извлечения.

Концентрация бисфенола А в жидкости после концентрирования составляет от примерно 20 до 50 мас.%. Операцию концентрирования в эвапораторе или подобном аппарате проводят под давлением от примерно 5,3 до 40 кПа при температуре от примерно 70 до 140°С. Концентрированную жидкость, полученную таким образом из отводимой жидкости, охлаждают в кристаллизаторе, в котором жидкость переводят в состояние суспензии кристаллизацией кристаллов аддукта и затем разделяют на жидкую и твердую фазы в фильтре периодического типа. Концентрированная жидкость может быть подана в кристаллизатор после того, как она охлаждена до температуры, близкой к температуре затвердевания аддукта, в теплообменнике с использованием горячей воды в качестве охлаждающей среды. Эти кристаллы аддукта (называемого здесь далее также извлекаемым аддуктом), полученные разделением твердое/жидкость в фильтре периодического типа, возвращают на упомянутую выше стадию концентрирования (вторую стадию концентрирования или на стадию кристаллизации и разделения твердое/жидкость.

Кристаллизатор, в котором выкристаллизовывают извлекаемый аддукт из концентрированной жидкости, может включать кристаллизатор (например, кристаллизатор скребкового типа, выпускаемый Tsukishima Kikai Co., Ltd.), который отличается протеканием охлаждающей воды через наружную рубашку и тем, что он оборудован скребком для соскребания извлекаемого аддукта, отложившегося на внутренней стенке кристаллизатора. Настоящий кристаллизатор, в котором извлекаемый аддукт, отложившийся на охлаждаемой внутренней стенке кристаллизатора, постоянно соскребают, чтобы обновить внутреннюю стенку, и суспензия из фенола, содержащего извлекаемый продукт, медленно циркулирует внутри кристаллизатора так, чтобы кристаллы извлекаемого аддукта росли, то есть имеет способность предотвратить ненужное разрушение кристаллов.

[0018]

Кристаллизатор скребкового типа, который обладает способностью обеспечить достаточную внутреннюю циркуляцию, не вызывает проблему прилипания комков извлекаемого аддукта к внутренним стенкам кристаллизатора, так что кристаллизатор удовлетворительно используется на стадии извлечения, на которой примеси концентрируются и вязкость является высокой, и требуется стабильная работа в течение длительного периода времени.

Температура кристаллизации предпочтительно составляет от 45 до 50°С. Когда температура кристаллизации ниже 34°С, твердыми становятся и фенол, и бисфенол А. С другой стороны, при температуре выше 60°С растворимость бисфенола А в феноле резко возрастает, в результате процент извлечения кристаллов бисфенола А понижается.

Разность между температурой охлаждающей воды, протекающей через наружную рубашку кристаллизатора скребкового типа, и температурой внутри кристаллизатора желательно поддерживать от примерно 10 до 20°С. Разность ниже 10°С дает малый охлаждающий эффект, так что размер кристаллизатора потребуется увеличить, что экономически невыгодно. С другой стороны, когда разность превышает 20°С, отложение аддукта на внутренней охлаждаемой поверхности кристаллизатора является слишком толстым для того, чтобы его можно было срезать лезвием скребка.

[0019]

Суспензию, которая получена охлаждением и кристаллизацией извлекаемого аддукта, затем фильтруют и промывают в фильтре периодического типа. Примеры фильтров могут включать тарельчатый фильтр, изготовляемый Tsukishima Kikai Co. Ltd.

Поскольку суспензия из кристаллизатора содержит мелкие кристаллы (игольчатые кристаллы) и концентрированные примеси, и вязкость маточного раствора высока, суспензия имеет крайне плохие фильтрационные свойства. Для того чтобы получить чистые кристаллы, требуется время фильтрации и промывки в масштабе минут, так что барабанный фильтр или центрифужный сепаратор, которые перерабатывают суспензию во временном масштабе секунд, неприемлемы в качестве сепаратора твердое/жидкость на стадии извлечения. Фильтр периодического типа полностью удовлетворяет этому условию.

Предпочтительно газ с высокой температурой циркулируют через фильтр периодического типа вакуум-насосом. Температура циркулирующего газа предпочтительно составляет от 50 до 80°С. Если температура циркулирующего газа ниже температуры кристаллизации, маточный раствор, который содержится в лепешке извлекаемого аддукта, затвердевает, ухудшая тем самым условия фильтрации. С другой стороны, когда температура выше 80°С, это слишком сильно способствует растворению извлекаемого аддукта, в результате чего процент извлечения кристаллов понижается.

Фильтр периодического типа оборудован тарелкой, помещенной внутри его. Тарелка имеет натянутую на нее фильтровальную ткань. Выше тарелки, имеющей фильтровальную ткань, расположено устройство для разбрызгивания промывной жидкости, которое используют для промывки отфильтрованной лепешки извлекаемого аддукта. Суспензию из кристаллизатора вводят на верхнюю поверхность фильтровальной ткани, натянутой на тарелку так, чтобы разделить суспензию на твердую фазу и жидкость. А именно, фильтр периодического типа работает в соответствии со следующим рабочим циклом: (i) подача суспензии; (ii) фильтрация; (iii) промывка и дегидратация лепешки извлекаемого аддукта на фильтровальной ткани промывной жидкостью и (iv) выгрузка промытой лепешки извлекаемого аддукта. Тарелка имеет выходное отверстие для слива жидкой фазы, такой как фильтрат или промывная жидкость. Промытую лепешку извлекаемого продукта выгружают из аппарата, переворачивая тарелку. Выгруженную лепешку извлекаемого аддукта расплавляют в плавильном чане и затем возвращают в цикл на стадию концентрирования (В) и/или на стадию кристаллизации и разделения твердое/жидкость (С).

Примеры промывной жидкости для лепешки извлеченного аддукта, используемой по настоящему изобретению, могут предпочтительно включать фенол и фенол, содержащий воду.

[0020]

Состав жидкой фазы (маточного раствора), полученной после разделения твердое/жидкость на фильтре периодического типа, является следующим: от 45 до 70 мас. фенола, от 5 до 15 мас.% бисфенола А и от 20 до 40 мас.% побочных продуктов, таких как 2,4-изомер. Побочные продукты реакции, такие как 2,4-изомер, содержатся в большом количестве, но фенол также содержится в большом количестве. Поэтому фенол извлекают из жидкой фазы, используя насадочную дистилляционную колонну и подобное, а высококипящие соединения, т.е. кубовый остаток, содержат большое количество побочных продуктов, окрашенных веществ или подобного, выводят из реакционной системы как смолу. Благодаря этому примеси не накапливаются в реакционной системе, и в качестве продукта получают бисфенол А высокого качества. Высококипящие соединения, выведенные из реакционной системы, уничтожают обычными способами, используя печь сжигания отходов или подобное.

Извлечение фенола в насадочной дистилляционной колонне или подобном аппарате обычно проводят под давлением внутри колонны от примерно 4 до 33 кПа и при температуре внутри колонны от примерно 120 до 180°С. Извлечение фенола продолжается до тех пор, пока количество фенола, оставшегося в кубовом остатке, не снизится до 20 мас.% или менее или предпочтительно будет от 5 до 18 мас.%. Извлеченный на этой стадии фенол может быть повторно использован как промывная жидкость на стадии кристаллизации и разделения твердое/жидкость или, например, как исходный материал для реакции.

[0021]

(F) Стадия разложения аддукта

Кристаллы аддукта, извлеченные разделением твердое/жидкость на описанной выше стадии кристаллизации и разделения твердое/жидкость С, превращают в высокочистый бисфенол А после удаления фенола на стадии разложения аддукта. Например, обычно кристаллы аддукта разлагают на бисфенол А и фенол путем нагревания и плавления их при температуре от 100 до 160°С. Большую часть фенола удаляют из расплава в эвапораторе или подобном аппарате и затем оставшийся фенол удаляют отгонкой с водяным паром так, чтобы получить расплав бисфенола А.

[0022]

(G) Стадия гранулирования

Расплав бисфенола А, полученный на стадии разложения аддукта, подают на верх колонны гранулирования и впрыскивают через большое число отверстий, открытых в распылительной тарелке, помещенной на верх колонны. Распыленный таким образом расплав охлаждается циркулирующим газом, движущимся вверх из куба колонны гранулирования. Полученное гранулированное твердое вещество, называемое "prill" , отбирают из куба колонны, получая товарный бисфенол А.

[0023]

Настоящее изобретение предлагает также аппаратуру для извлечения бисфенола А. Установка включает кристаллизатор, который оборудован рубашкой и оборудован скребком для соскребания аддукта бисфенола А и фенола, отложившегося на его внутренней стенке, и фильтр периодического типа, имеющий функцию промывки.

Установка для извлечения по настоящему изобретению является эффективной для извлечения аддукта бисфенола А и фенола из жидкости, которая содержит бисфенол А и имеет высокую концентрацию примесей или высокую вязкость и может быть соответствующим образом добавлена к изомеризованной жидкости, полученной, например, на вышеупомянутой стадии (D).

Примеры

[0024]

Далее здесь настоящее изобретение будет описано в деталях со ссылкой на нижеследующие примеры, но следует понимать, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено этими примерами.

[0025]

Пример 1

Был получен раствор бисфенола А, который представляет собой жидкость, полученную на стадии изомеризации и содержит 17,7 мас.% бисфенола А, 7,3 мас.% примесей, таких как изомер и т.п., и остальное фенол. Для того чтобы предотвратить концентрирование примесей в реакторной системе, часть полученного раствора, т.е. 2000 кг/ч, подавали на стадию извлечения.

Вначале фенол выпаривали в эвапораторе, чтобы привести количество раствора к 1481 кг/ч (бисфенол А: 23,9 мас.%, примеси: 9,9 мас.%, фенол - остальное) перед тем как подать раствор в кристаллизатор, и затем раствор подавали в кристаллизатор (кристаллизатор скребкового типа, произведенный Tsukishima Kikai Co., Ltd), оборудованный скребком для соскребания. Скребковый кристаллизатор работал в то время как температуру внутри кристаллизатора доводили до 45°С, поддерживая разность между температурой охлаждающей воды в наружной рубашке и температурой внутри кристаллизатора около 15°С. Суспензию, полученную в скребковом кристаллизаторе, подавали на тарельчатый фильтр, произведенный Tsukishima Kikai Co., Ltd., который являлся фильтром периодического типа. Проводили фильтрацию и промывку фенолом в то время как газ с температурой 70°С циркулировали через тарельчатый фильтр вакуумным насосом. Время фильтрации составляло 10 минут и время, занятое промывкой, фильтрацией и другими операциями, составляло 5 минут, т.е. один цикл занимал суммарно 15 минут. Таким образом, суспензию перерабатывали со скоростью 4 цикла в час.

Фенол, используемый для промывки, подавали почти в таком же количестве, как количество извлеченного аддукта. Лепешку извлеченного аддукта, полученную на тарельчатом фильтре, расплавляли, и ее расплав составлял 530 кг/ч (бисфенол А: 219 кг/ч, примеси: 16 кг/ч, фенол - остальное). Полученная в результате лепешка извлеченного аддукта была высокочистой, имея остаточную концентрацию примесей 3 мас.%. Лепешку извлеченного аддукта плавили в плавильном чане и полученный расплав подавали на стадию концентрирования, чтобы получить конечный продукт. Маточный раствор, выгруженный с тарельчатого фильтра, концентрировали в дистилляционной колонне до тех пор, пока концентрация фенола на становилась 5 мас.%, и затем сливали из куба колонны как смолу в количестве 279 кг/ч (бисфенол А: 134 кг/ч, примеси: 131 кг/ч и фенол: 14 кг/ч).

Кристаллизатор скребкового типа и тарельчатый фильтр вместе позволили работать стабильно и непрерывно в течение года.

[0026]

Сравнительный пример 1

Раствор в количестве 1481 кг/ч (бисфенол А: 23,9 мас.%, примеси: 9,9 мас.%, фенол - остальное) готовили таким же образом, как в примере 1, чтобы подать раствор в кристаллизатор. После того как к подготовленному раствору была добавлена вода, требуемая для отвода тепла, раствор подавали в вакуумный испарительный кристаллизатор. Количество добавляемой воды регулировали таким образом, чтобы температура внутри вакуум-испарительного кристаллизатора поддерживалась на уровне 45°С при давлении 2,53 кПа. Полученную суспензию перерабатывали на тарельчатом фильтре, произведенном Tsukishima Kikai Co., Ltd., который являлся фильтром периодического типа, подобно примеру 1. Лепешка извлеченного аддукта, полученная на фильтра, составляла 425 кг/ч (бисфенол А: 176 кг/ч, примеси: 12 кг/ч и фенол - остальное). Лепешку извлеченного аддукта плавили в плавильном чане и полученный расплав подавали на стадию концентрирования, чтобы получить конечный продукт. Маточный раствор, выгруженный с тарельчатого фильтра, дегидратировали в колонне дегидратации, концентрировали в дистилляционной колонне до тех пор, пока концентрация фенола не становилась 5 мас.% , и затем сливали из куба колонны как смолу в количестве 309 кг/ч (бисфенол А: 178 кг/ч, примеси: 134 кг/ч и фенол: 16 кг/ч).

Как описано выше, извлечение бисфенола А в форме кристаллов путем вакуум-испарительной кристаллизации с использованием воды было ниже примерно на 20% по сравнению с кристаллизацией наружным охлаждением с использованием фенола в качестве растворителя. Количество выгружаемой смолы увеличилось примерно на 15%. В результате расход сырья на единицу продукции стал хуже.

[0027]

Сравнительный пример 2

Была проведена такая же обработка, как в примере 1, за исключением того, что в качестве сепаратора твердое/жидкость был использован барабанный фильтр вместо фильтра периодического типа. Лепешка извлеченного аддукта, полученная на барабанном фильтре, составляла 668 кг/ч (бисфенол А: 235 кг/ч, примеси: 17 кг/ч и фенол - остальное). Полученную лепешку аддукта плавили в плавильном чане и полученный расплав подавали на стадию концентрирования, чтобы получить конечный продукт. Маточный раствор, выгруженный с барабанного фильтра, дегидратировали в колонне дегидратации и концентрировали в насадочной колонне до тех пор, пока концентрация фенола на становилась 5 мас.%, и затем сливали из куба колонны как смолу в количестве 228 кг/ч (бисфенол А: 118 кг/ч, примеси: 99 кг/ч и фенол: 11 кг/ч).

Как описано выше, когда вместо тарельчатого фильтра использовали барабанный фильтр, из-за недостатка времени, требующегося для фильтрации и промывки лепешки извлеченного аддукта, количество примесей, подаваемых на стадию концентрирования, увеличилось в три раза по сравнению со случаем, где использовали тарельчатый фильтр. В результате примеси в реакционной системе возросли, и в конечном счете качество продукта стало хуже.

[0028]

Применимость в промышленности

В процессе извлечения бисфенола А из изомеризованной жидкости настоящее изобретение предлагает способ и установку для извлечения бисфенола А, в которых извлекается аддукт бисфенола А высокой чистоты, и извлеченный аддукт бисфенола А возвращают на стадию концентрирования и/или на стадию кристаллизации и разделения твердое/жидкость.

Настоящее изобретение относится к способу извлечения бисфенола А, включающему: (А) стадию реакции конденсации, на которой избыточное количество фенола реагирует с ацетоном в присутствии кислого катализатора; (В) стадию концентрирования, на которой концентрируют реакционную смесь, полученную на стадии (А); (С) стадию кристаллизации и разделения жидкость-твердое, на которой реакционную смесь, сконцентрированную на стадии (В), охлаждают так, чтобы кристаллизовать аддукт бисфенола А и фенола и разделить ее на аддукт и маточный раствор; (D) стадию изомеризации, на которой весь маточный раствор, полученный на стадии (С), обрабатывают катализатором изомеризации и изомеризуют; (Е) стадию извлечения, на которой аддукт бисфенола А и фенола извлекают из изомеризованной жидкости, полученной на стадии (D); (F) стадию разложения аддукта, на которой фенол удаляют из аддукта бисфенола А и фенола, полученного на стадии (С) для получения расплава бисфенола А, и (G) стадию гранулирования, на которой расплав бисфенола А гранулируют в продуктовые гранулы. При этом способ извлечения аддукта бисфенола А и фенола на стадии (Е) включает 1) кристаллизацию аддукта бисфенола А и фенола в присутствии фенола при подаче жидкости, изомеризованной на стадии (D), в кристаллизатор, имеющий наружную рубашку и оборудованный скребком для соскребания осадка на своей внутренней стенке, в то время как охлаждающую воду пропускают через наружную рубашку, чтобы охладить внутренность кристаллизатора; 2) соскребание аддукта, отложившегося на внутренней стенке кристаллизатора; 3) фильтрацию и промывку суспензии аддукта на фильтре периодического типа, имеющем функцию промывки и служащем сепаратором твердое/жидкость, и 4) циркуляцию полученного в результате аддукта на стадию (В) и/или стадию (С). Также настоящее изобретение относится к установке для извлечения аддукта бисфенола А и фенола из изомеризованной жидкости на стадии (Е) предлагаемого способа. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

1. Способ извлечения бисфенола А, включающий: (А) стадию реакции конденсации, на которой избыточное количество фенола реагирует с ацетоном в присутствии кислого катализатора; (В) стадию концентрирования, на которой концентрируют реакционную смесь, полученную на стадии (А); (С) стадию кристаллизации и разделения жидкость-твердое, на которой реакционную смесь, сконцентрированную на стадии (В), охлаждают так, чтобы кристаллизовать аддукт бисфенола А и фенола и разделить ее на аддукт и маточный раствор; (D) стадию изомеризации, на которой весь маточный раствор, полученный на стадии (С), обрабатывают катализатором изомеризации и изомеризуют; (Е) стадию извлечения, на которой аддукт бисфенола А и фенола извлекают из изомеризованной жидкости, полученной на стадии (D); (F) стадию разложения аддукта, на которой фенол удаляют из аддукта бисфенола А и фенола, полученного на стадии (С), для получения расплава бисфенола А и (G) стадию гранулирования, на которой расплав бисфенола А гранулируют в продуктовые гранулы; где способ извлечения аддукта бисфенола А и фенола на стадии (Е) включает
1) кристаллизацию аддукта бисфенола А и фенола в присутствии фенола при подаче жидкости, изомеризованной на стадии (D), в кристаллизатор, имеющий наружную рубашку и оборудованный скребком для соскребания осадка на своей внутренней стенке в то время, как охлаждающую воду пропускают через наружную рубашку, чтобы охладить внутренность кристаллизатора;
2) соскребание аддукта, отложившегося на внутренней стенке кристаллизатора,
3) фильтрацию и промывку суспензии аддукта на фильтре периодического типа, имеющем функцию промывки и служащем сепаратором твердое/жидкость;
4) циркуляцию полученного в результате аддукта на стадию (В) и/или стадию (С).

2. Способ извлечения бисфенола А по п.1, в котором промывную жидкость, используемую в фильтре периодического типа, имеющем функцию промывки в этапе 3), выбирают из фенола, фенола, содержащего воду, и фенола, содержащего бисфенол А.

3. Установка для извлечения аддукта бисфенола А и фенола из изомеризованной жидкости на стадии (Е) по п.1, включающая кристаллизатор, имеющий рубашку и оборудованный скребком для соскребания аддукта бисфенола А и фенола, отложившегося на его внутренней стенке, и фильтр периодического типа, имеющий функцию промывки.