СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИСФЕНОЛА А Российский патент 2012 года по МПК C07C39/16 C07C37/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу получения бисфенола А, исходного материала для получения пластиков, в частности поликарбонатов.

Бисфенол А ((БФА)(ВРА)), 2,2-бис-(4-гидроксифенил)пропан, называемый также р,р'-БФА-изомером, используется для получения пластиков, в частности поликарбонатов, их смесей и эпоксидных смол, а также, но в незначительных количествах, для получения фенопластов, ненасыщенных сложнополиэфирных смол, полисульфонов, поли(простой эфир)имидов и полиакриловых смол, а также полиуретанов и добавок для пластиков, среди прочего антипиренов, например, таких как тетрабромобисфенол А и фенилфосфаты БФА, и термостабилизаторов для поливинилхлорида.

В ходе разработки технологии БФА была исследована возможность его получения взаимодействием аллена, метилацетилена, 2-изопропенилфенола, 4-изопропенилфенола и изопропенилацетата с фенолом, а также реакцией перегруппировки гидроксида кумола и его взаимодействием с фенолом. Ни одна из указанных реакций не может конкурировать со способами получения БФА конденсацией фенола с ацетоном. Были исследованы многие гомогенные катализаторы, среди прочего BF₃ и его аддукты с H₃PO₄, (C₂H₅)₂O, HCOOH, CH₃COOH, C₂H₅COOH, CaF₂, а также HCl с BF₃, AlCl₃, SnCl₄, SbCl₅, SnF₄ и SbF₃ и многие другие каталитические системы. Однако способ получения БФА путем конденсации ацетона в присутствии серной кислоты или хлорида водорода в качестве катализаторов используют в промышленной практике. Альтернативным способом катализирования реакции получения БФА является использование сильно кислотных ионообменных смол (катионообменников), которые прошли все большую и большую апробацию, и, наконец, заменили способы, использующие H₂SO₄ или HCl в качестве катализаторов реакций конденсации. Было рекомендовано также использование сульфированных сополимеров стирола и дивинилбензола (ДВБ) и сульфированных фенолоформальдегидных смол, причем первый из указанных типов катализаторов широко используется в настоящее время в промышленном масштабе. Сначала использовались катионообменники со значительной степенью сшивки, а затем начали использоваться гелевые катионообменники с более низкой степенью сшивки (2-4 сг/г ДВБ).

Вторым важным аспектом, связанным с разработкой ионообменных катализаторов, является использование так называемых промоторов, которыми являются тиоорганические соединения, имеющие тиольную группу или способные к ее образованию в условиях реакции конденсации. Были проведены многочисленные испытания по использованию гомогенных промоторов. Однако их использование вызвало проблемы, связанные с получением продукта высокого качества. По этой причине в настоящее время все более и более популярными являются ионообменные смолы, модифицированные тиоорганическими соединениями таким образом, который обеспечивает присоединение к ним сульфоновой группы, и с этой целью наиболее часто используются аминогруппы или гетероциклические соединения, содержащие атом (атомы) азота, основного характера.

Один вариант, используемый для установки синтеза, включает многостадийную систему проточных реакторов с каталитическим неподвижным слоем, соединенных последовательно посредством теплообменников, которые способны поддерживать заданный температурный интервал в последовательных реакторах, причем отдельные варианты отличаются друг от друга подачей ацетона и посткристаллизационных растворов, получаемых на последующих стадиях выделения и очистки БФА. В случае таких вариантов реакционной системы известны и описаны среди прочего в патенте США 6414199 преимущества, получаемые в результате деления потока ацетона, подаваемого в реакторы, соединенные последовательно, которые преимущественно обеспечивают увеличение срока службы катализатора и селективность реакции конденсации, что является результатом лучшего температурного распределения в каталитическом слое, а также большими возможностями регулирования хода реакции синтеза БФА.

Были исследованы или использованы многочисленные способы выделения бисфенола А, включая дистилляцию, по меньшей мере, части фенола, воды и ацетона (главным образом, при пониженном давлении), вакуумную дистилляцию самого бисфенола А или его кристаллизацию как аддукта бисфенол А/фенол, выделение кристаллов аддукта фильтрацией и затем разложение указанного аддукта вакуумной дистилляцией фенола и паро- или азотоотгонкой или кристаллизацией из различных растворителей. Запатентован способ, состоящий из кристаллизации в расплаве неочищенного бисфенола А, полученного выделением дистилляцией непрореагировавших ацетона, воды и фенола из продуктов реакции конденсации. Описаны многочисленные примеры комбинирования указанных способов, и в документе WO 0035847 представлены суспензионная кристаллизация аддукта бисфенол А/фенол, его выделение из маточного раствора фильтрацией, разложение аддукта вакуумной дистилляцией фенола и проведение фракционированной кристаллизации неочищенного БФА, полученного таким путем.

Известны преимущества, которые являются результатом рециклирования посткристаллизационных растворов, и в случае рециклирования на стадию кристаллизации или стадию концентрирования перед кристаллизацией преимущество состоит в рециклировании непрореагировавшего фенола и некристаллизованного БФА, что значительно снижает расход исходного материала. Дополнительное преимущество в результате рециклирования маточного раствора на стадию синтеза состоит в ограничении образования 2-(2-гидроксифенил)-2-(4-гидроксифенил)пропана (так называемого о,р'-БФА-изомера), т.к. затем система более близко аппроксимирует состояние равновесия р,р'-БФА и о,р'-БФА изомеров.

В способах, в которых предусмотрено использование многостадийной системы проточных реакторов с неподвижным слоем катионообменников, представляется возможность рециклирования маточного раствора несколькими способами, так что он подается на первую стадию реакции конденсации или последующие стадии для проведения данной реакции. Наибольшее преимущество в отношении ограничения образования о,р'-БФА-изомера состоит в рециклировании маточного раствора на первую стадию синтеза, и поэтому патентная литература включает прежде всего варианты, заключающиеся в рециклировании части маточного раствора на последующие стадии синтеза в качестве только необязательной возможности без указания получаемых преимуществ (патент США 6858759).

Рециклирование маточного раствора не решает полностью проблему побочных продуктов, т.к. они накапливаются, и один способ решения данной проблемы состоит в выведении части постреакционного потока из способа с целью поддержания их концентрации на приемлемом уровне. Даже когда фенол отгоняется из указанной системы, указанный обязательный способ воздействует нежелательно на экономические показатели способа получения БФА. К способам снижения ряда указанных непредпочтительных явлений, описанных в патентной литературе, принадлежит реакция изомеризации о,р'-БФА в р,р'-БФА, в которой реакция, что используется после кристаллизации аддукта БФА/фенол, концентрация о,р'-БФА-изомера является выше, чем в равновесном состоянии, и что имеет место каталитическое разложение под влиянием кислотных (WO 0040531) или основных (PL 181992) катализаторов. Способ каталитического разложения побочных продуктов рассматривается в патентной литературе как введение к способу синтеза ПФА из продуктов указанного разложения, осуществляемого наиболее часто в присутствии макропористых ионообменных смол в качестве катализаторов. Реакция изомеризации позволяет превратить о,р'-БФА в р,р'-БФА, а также согласно некоторым сообщениям также трисфенолы, прежде всего 2,4-бис-[2-(4-гидроксифенил)изопропил]фенол (JP 08333290), появляются среди них в наиболее значительных количествах. Большинство видов побочных продуктов не превращаются в условиях реакции изомеризации. Однако их вклад в продукты, получаемые в процессе реакции конденсации ацетона и фенола в присутствии модифицированных ионообменных катализаторов, является незначительным. Принимая во внимание накапливание побочных продуктов в технологических потоках, необязательно отводить часть технологического потока. Несмотря на незначительное количество побочных продуктов, наблюдается экономический эффект, т.к. в потоке, уходящем из способа, содержание р,р'-БФА будет значительно больше, чем общее количество побочных продуктов, уходящих из способа. Более эффективным в этом отношении является, однако, способ каталитического разложения в комбинации с повторным синтезированием БФА в макропористых катионообменниках. В случае рециклирования всех летучих продуктов разложения будут появляться новые виды побочных продуктов, что делает трудным получение бисфенола А высокого качества.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является разработка способа получения бисфенола А прозрачного и стабильного цвета в жидком состоянии, который характеризуется хорошей эффективностью и селективностью.

Было неожиданно установлено, что рециклирование маточного раствора на последнюю стадию синтеза по сравнению с вариантом его рециклирования в реактор первой стадии позволяет как ограничить число побочных продуктов, иных, чем о,р'-БФА-изомер, так и получить более высокую степень конверсии при одинаковом общем времени контактирования катализатора с катионообменным катализатором.

В способе, в котором используются преимущества рециклирования маточного раствора на третью стадию реакции конденсации, и в случае использования фракционирования продуктов каталитического разложения и рециклирования в способ только фенола показатели потребления исходного материала не являются удовлетворительными ввиду того, что о,р'-БФА-изомер, который образуется в таком технологическом варианте в значительных количествах, образует в условиях каталитического разложения значительное количество изопропенилфенолов и их олигомеров, которые выводятся из способа. По этой причине способ получения бисфенола А согласно настоящему изобретению использует изомеризацию о,р'-БФА в р,р'-БФА и рециклирование изомеризата на кристаллизацию, а также каталитическое разложение потока посткристаллизационных растворов и фракционирование продуктов разложения и затем рециклирование в способ фенола, полученного только в результате процесса разложения. Это позволяет избежать проблем, связанных с новыми видами побочных продуктов, и в то же самое время обеспечить высокие показатели конверсии исходного материала в бисфенол А.

Сущность способа изобретения состоит в том, что реакция конденсации ацетона и фенола проводится в многостадийной реакционной системе с межстадийным регулированием температуры реакции и концентрации ацетона, а также регулированием концентрации воды перед последней стадией реакционной системы путем рециклирования части посткристаллизационных растворов от кристаллизации из растворителя в поток, направляемый в последний реактор, при дозировании непрерывным образом в систему реакторов, содержащих катализатор, реакционной смеси, содержащей ацетон и фенол. Затем вода, ацетон и часть фенола выпариваются из постреакционной смеси, которая затем смешивается с раствором, выходящим с фракционированной кристаллизации, растворенным в изомеризате, получаемом в способе изомеризации части потока концентрированных растворов после кристаллизации из растворителя, причем способ осуществляют с использованием макропористой сульфированной ионообменной смолы в водородной форме с диаметром пор не менее 20 нм в качестве катализатора, получаемый поток подвергается кристаллизации из растворителя, в которой выделяется аддукт бисфенола А и фенола, который (аддукт) подвергается термическому разложению с получением смеси изомеров бисфенола А, фенола и побочных продуктов, содержащей р,р'-бисфенол А в количестве не менее 90 сг/г, смесь направляется на фракционированную кристаллизацию, на которой получается чистый бисфенол А, тогда как фенол, извлеченный из технологических потоков в способе концентрирования дистилляций, термического разложения аддукта бисфенол А/фенол и от ректификации с одновременным разложением фенольных производных, содержащихся в части потока концентрированных посткристаллизационных растворов, рециклируется в многостадийную реакционную систему.

Предпочтительно, когда реакционная смесь, содержащая ацетон, фенол и продукты их конденсации, контактирует с катализатором в 2-5-стадийной реакционной системе при температуре 323-348 К, причем параметры способа выбраны так, что на выходе с первой реакционной стадии мольное соотношение изомеров о,р'-БФА: p,p'-БФА составляет не более 5:100, а на входе на последнюю реакционную стадию мольное соотношение изомеров о,р'-БФА: p,p'-БФА составляет не менее 7:100.

Предпочтительно, пропорции потоков, загружаемых в многостадийную реакционную систему, выбраны так, что мольное отношение воды к ацетону в реакционной смеси, содержащей фенол, ацетон, воду, изомеры БФА и побочные продукты, которая контактирует с катализатором при температуре 323-348 К, составляет не более 0,5 на входе первой реакционной стадии и не более 1,2 на последней реакционной стадии многостадийной реакционной системы.

Предпочтительно, смесь дистиллированных фенолов, извлеченных из технологических потоков как результат концентрирования постреакционной смеси из многостадийной реакционной системы и посткристаллизационных растворов, а также термического разложения аддукта бисфенол А/фенол и от ректификации с одновременным каталитическим разложением фенольных производных, вводится в свежий фенол и направляется на первую стадию многостадийной реакционной системы.

Предпочтительно, когда часть потока посткристаллизационных растворов от кристаллизации аддукта БФА/фенол, рециклированного в многостадийную реакционную систему, смешивается на входе на последнюю реакционную стадию с постреакционной смесью с предпоследней реакционной стадии в пропорции от 1:1 до 3:1.

Предпочтительно, посткристаллизационные растворы от кристаллизации аддукта БФА/фенол делятся на два потока, причем больший поток, содержащий не более 95 сг/г выходящего потока растворов, направляется на последнюю стадию многостадийной реакционной системы, тогда как второй поток подвергается концентрированию путем отгонки части фенола, так что массовая фракция бисфенола А в данном потоке составляет не менее 12 сг/г, и затем концентрированный поток делится на две части, одна из которых подвергается ректификации с одновременным каталитическим разложением фенольных производных, а вторая часть концентрированных посткристаллизационных растворов направляется на изомеризацию.

Предпочтительно, концентрирование постреакционной смеси из многостадийной реакционной системы выполняется так, что содержание воды в посткристаллизационных растворах от кристаллизации аддукта БФА/фенол составляет не более 0,4 сг/г.

Предпочтительно, когда кристаллизация аддукта выполняется так, что содержание p,p'-БФА-изомера в фильтрате составляет не более 12 сг/г и соотношение p,p'-БФА и о,p'-БФА изомеров составляет не менее 10:100.

Предпочтительно, ректификация с одновременным разложением фенольных производных части потока концентрированных посткристаллизационных растворов выполняется в присутствии сильных неорганических оснований КОН или NaOH при температуре, по меньшей мере, 443 К при пониженном давлении не выше 200 гПа, и параметры ректификации выбраны так, что фенол, полученный в данном способе и рециклированный в многостадийную реакционную систему, содержит не более 0,5 сг/г изопропенилфенола ((ИПФ)(IPP)).

Предпочтительно, не более 85 сг/сг потока концентрированных посткристаллизационных растворов изомеризуется в присутствии макропористого сульфированного ионообменного катализатора при температуре 328-353 К с часовой объемной скоростью жидкости ((ЧОСЖ)(LHSV)) 0,2-5 м³/(м³·ч), способ изомеризации осуществляется так, что возрастание общего количества побочных продуктов в результате изомеризации составляет не более 0,2 сг/г.

Предпочтительно, выходящий поток от фракционированной кристаллизации, обогащенный о,р'-БФА-изомером, растворяется в изомеризате при температуре не ниже 353 К в пропорции от 1:5 до 1:20.

Вариант осуществления изобретения

Пример 1

Синтез бисфенола А проводят в 3-х стадийной реакционной системе с ионообменным катализатором Amberlyst A-131, в котором 20,2 смоль/моль сульфоновых групп модифицировано 2,2-диметилтиазолидином. Условия синтеза, а также составы растворов, полученных на отдельных стадиях реакции, показаны в таблицах 1-4. Обозначения, используемые в указанных таблицах являются следующими: Ас - ацетон, Н₂О - вода, PhOH - фенол, p,p'-БФА - 2,2-бис-(4-гидроксифенил)пропан, о,p'-БФА - 2-(2-гидроксифенил)-2-(4-гидроксифенил)пропан, BPR - побочные продукты, иные, чем о,p'-БФА, от реакции конденсации ацетона и фенола. ЧОСЖ определяется как число объемных единиц жидкости, протекающей за один час через единицу катализатора в состоянии, которое задается катализатором в условиях, существующих в реакторе.

Таблица 1
Условия синтеза на стадии I реакции ЧОСЖ, м³/(м³·ч) Температура реакции
(°C) Состав реакционного раствора (сг/г) Впуск реактора Выпуск реактора Компонент раствора Ac H₂O PhOH р,p'-БФА о,p'-БФА BPR 1,0 51 65 впуск 2,72 0,32 96,96 - - - выпуск 0,85 0,90 90,91 7,02 0,22 0,10 Мольное соотношение вода:ацетон на впуске на стадию I реакции: 0,38 моль/моль Мольное соотношение изомеров о,p'-БФА: р,p'-БФА на выходе со стадии I реакции: 0,03 моль/моль

Таблица 2
Условия синтеза на стадии II реакции ЧОСЖ, м³/(м³·ч) Температура реакции (°C) Состав реакционного раствора (сг/г) Впуск реактора Выпуск реактора Компонент раствора Ac H₂O PhOH р,p'-БФА о,p'-БФА BPR 1,0 55 66 впуск 2,54 0,88 89,36 6,90 0,22 0,10 выпуск 1,01 1,36 84,45 12,50 0,45 0,23

Таблица 3
Результат объединения потоков посткристаллизационных растворов с постреакционным раствором со стадии II Содержание отдельных компонентов Ac H₂O PhOH р,p'-БФА о,p'-БФА BPR Посткристаллизационные растворы от кристаллизации аддукта БФА/фенол 0,12 0,30 88,3 9,50 1,40 0,45 Реакционный раствор со стадии II 1,01 1,36 84,45 12,50 0,45 0,23 Смесь растворов с реакционным раствором со стадии II в пропорции 1,3:1,0 0,51 0,76 86,59 10,80 0,99 0,35

Таблица 4
Условия синтеза на стадии III реакции ЧОСЖ, м³/(м³·ч) Температура реакции (°C) Состав реакционного раствора (сг/г) Впуск реактора Выпуск реактора Компонент раствора Ac H₂O PhOH р,p'-БФА о,p'-БФА BPR 0,80 57 69 впуск 2,70 0,74 84,69 10,56 0,97 0,34 выпуск 1,06 1,25 79,39 17,00 0,95 0,35 Мольное соотношение вода:ацетон на впуске на стадию III реакции: 0,88 моль/моль Мольное соотношение изомеров о,p'-БФА: р,p'-БФА на выходе со стадии III реакции: 0,09 моль/моль

На стадии I реакции раствор ацетона (2,72 сг/г) в феноле контактирует с ионообменным катализатором. Как результат прохождения реакции температура реакционного раствора повышается от 51°C на впуске реактора до 65°C на выпуске реактора, тогда как содержание р,p'-БФА-изомера увеличивается на 7,02 сг/г (таблица 1). Затем постреакционный раствор со стадии I охлаждается в мембранном теплообменнике до температуры 55°C, и затем к раствору добавляется часть ацетона в таком количестве, что его концентрация составляет 2,54 сг/г (таблица 2).

На стадии II реакции раствор ацетона, фенол и продукты их конденсации снова контактируют с ионообменным катализатором, в результате чего температура раствора повышается от 55°C до 66°C, тогда как содержание р,p'-БФА-изомера увеличивается до уровня 12,5 сг/г (состав постреакционной смеси со стадии II синтеза показан в таблице 2).

Затем постреакционная смесь со стадии II реакции смешивается с посткристаллизационными растворами от кристаллизации из растворителя от кристаллизации аддукта БФА/фенол в пропорции 1,0:1,3. Поток посткристаллизационных растворов, который используется для смешения с постреакционным раствором со стадии II, составляет 74 сг/г общего количества растворов от кристаллизации из растворителя. Составы растворов до и после смешения показаны в таблице 3.

Гомогенный раствор посткристаллизационных растворов и раствора после стадии II синтеза охлаждается до температуры 57°C, затем вводится ацетон до содержания 2,7 сг/г в данном потоке, он контактирует с ионообменным катализатором на стадии III синтеза.

В результате конденсации ацетона и фенола на стадии III синтеза температура реакционного раствора увеличивается от 57°C до 69°C, на выпуске реактора получается раствор состава, показанного в таблице 4. Раствор, выходящий из многостадийной реакционной системы, просачивается через тонкую фильтрационную сетку 100 меш и концентрируется выпариванием воды, ацетона и части фенола при температуре 125-130°C при пониженном давлении 66,66 гПа. Состав потока показан в таблице 5.

Таблица 5
Концентрация реакционного раствора со стадии III синтеза Состав раствора (сг/г) Ac H₂O PhOH р,p'-БФА о,p'-БФА BPR Постреакционный раствор со стадии III синтеза 1,06 1,25 79,39 17,00 0,95 0,35 Концентрированный БФА-раствор 0,10 0,31 76,78 21,19 1,18 0,44

Кристаллизация аддукта БФА/фенол из фенольного раствора проводится в кристаллизаторе с перемешиванием. Гомогенный раствор бисфенола А состава, показанного в таблице 6, загружается в кристаллизатор, оборудованный механической мешалкой и системой охлаждения с электронным регулированием, которая способна снижать температуру с заданной скоростью.

Таблица 6
Потоки, используемые для получения раствора для кристаллизации из растворителя, и его состав Состав раствора (сг/г) Ac H₂O PhOH р,p'-БФА о,p'-БФА BPR Концентрированный постреакционный раствор со стадии III синтеза 0,10 0,31 76,78 21,19 1,18 0,44 Выходящий раствор от фракционированной кристаллизации в изомеризате - 0,01 76,34 21,40 1,53 0,72 БФА-раствор для кристаллизации из растворителя 0,08 0,25 76,71 21,23 1,24 0,49

Температура БФА-раствора снижается со скоростью 5°C/ч от 80°C до 55°C и со скоростью 1°C/ч от 55°C до 50°C. Кристаллизованный аддукт БФА/фенол выделяется из раствора фильтрацией при температуре 50°C с использованием вакуумного фильтра и без промывки кристаллов аддукта. Посткристаллизационные растворы состава, показанного в таблице 6, рециклируются в способ в соответствии с приведенными ранее методиками.

Аддукт БФА/фенол, полученный в результате описанных операций, расплавляется при температуре 120°C и подвергается термическому разложению. Разложение аддукта проводится в пленочном испарителе при температуре 165°C при пониженном давлении 26,66 гПа, затем неочищенный бисфенол А с содержанием фенола более 1,0 сг/г дополнительно отгоняется паром при температуре 170°C при давлении 20 гПа с целью снижения содержания фенола до менее 0,5 сг/г.

Часть посткристаллизационных растворов в количестве 24 сг/г общей массы растворов концентрируется дистилляцией при температурах 125-130°C при давлении 33,33 гПа. Поток растворов концентрируется до содержания 15 сг/г р,р'-БФА-изомера в растворе. Составы потоков посткристаллизационных растворов до и после концентрирования показаны в таблице 7.

Таблица 7
Состав посткристаллизационных растворов до и после концентрирования Состав раствора (сг/г) Ac H₂O PhOH р,p'-БФА о,p'-БФА BPR Посткристаллизационные растворы до концентрирования 0,12 0,30 88,23 9,50 1,40 0,45 Посткристаллизационные растворы после концентрирования 0,00 0,01 82,07 15,00 2,21 0,71

Концентрированные посткристаллизационные растворы делятся на две части: поток 72,5 сг/г направляется на изомеризацию, тогда как поток 27,5 сг/г разлагается каталитически с одновременной ректификацией продуктов разложения фенольных производных. Каталитическое разложение фенольных производных проводится в реакционной ректификационной колонне при температуре 190°C при давлении 160 гПа в присутствии 0,1 сг/г гидроксида натрия (NaOH). Дистиллят из ректификационной колонны подвергается повторной дистилляции с получением окончательно фенола с содержанием 4-изопропенилфенола (PIPH) менее 0,01 сг/г. Дистиллированный фенол от каталитического разложения фенольных производных рециклируется на стадию I реакции.

Часть потока концентрированных растворов в количестве 72,5 сг/г изомеризуется при температуре 65°C. Концентрированные растворы состава, показанного в таблице 7, контактируют с макропористым катализатором LEWATIT K2649 в водородной форме со средним диаметром пор 65 нм и с ЧОСЖ 0,5 м³/(м³·ч).

Выходящий поток с фракционированой кристаллизации неочищенного бисфенола А растворяется в изомеризате при температуре 87°C в пропорции 1:12,7, затем полученный раствор смешивается с концентрированной постреакционной смесью с стадии III реакции. Составы отдельных потоков показаны в таблице 6.

Очистка бисфенола А проводится путем фракционированной кристаллизации с получением конечного продукта с поликарбонатной чистотой и высокой термической стабильностью. Характеристики бисфенола А показаны в таблице 8.

Таблица 8
Характеристики получаемого бисфенола А Параметр, характеризующий продукт Значение параметра Точка затвердевания 156,8°C Содержание фенола 25 мкг/г Содержание о,р'-БФА-изомера 138 мкг/г Содержание основного компонента р,р'-БФА 99,98 сг/г Содержание железа <0,1 мкг/г Содержание золы 0,8 мкг/г Цвет раствора, в метаноле (50 сг/г) 5,0 Американская ассоциация здравоохранения Цвет в расплавленном состоянии после нагревания в течение 2,5 ч при 180°C 7,0 Американская ассоциация здравоохранения Цвет в расплавленном состоянии после нагревания в течение 2,5 ч при 200°C 15,0 Американская ассоциация здравоохранения

Настоящее изобретение относится к способу получения бисфенола А (БФА), исходного материала для получения пластиков, в частности поликарбонатов. Способ заключается в каталитической конденсации фенола и ацетона в присутствии промотированных сульфированных ионообменных смол с использованием фракционированной кристаллизации для выделения п,п′-БФА-изомера, в способе реакция конденсации ацетона и фенола проводится в многостадийной реакционной системе с межстадийным регулированием температуры реакции и концентрации ацетона и с регулированием концентрации воды перед последней стадией реакционной системы путем рециклирования части посткристаллизационных растворов от кристаллизации из растворителя в поток, направляемый в последний реактор, непрерывного дозирования в реакторную систему, содержащую катализатор, реакционной смеси, содержащей ацетон, воду и фенол, и на следующей стадии вода, ацетон и часть фенола выпариваются из реакционной смеси, которая смешивается с раствором, выходящим с фракционированной кристаллизации, растворенным в изомеризате, обогащенный о,п-изомером-бисфенола А, получаемом в способе изомеризации части потока концентрированных растворов после кристаллизации из растворителя. При этом изомеризация выполняется с использованием макропористой сульфированной ионообменной смолы в водородной форме с диаметром пор не менее 20 нм в качестве катализатора, затем получаемый поток фенола подвергается кристаллизации из растворителя, с получением аддукта бисфенола А и фенола и посткристаллизационных растворов, затем растворы разделяют на две части: поток, рециркулируемый на последнюю стадию реакционной системы, и поток, направляемый на концентрирование путем дистилляции, затем одну часть концентрированных посткристаллизационных растворов подвергают изомеризации и оставшуюся часть концентрированных посткристаллизационных растворов ректифицируют с одновременным разложением содержащихся в потоке производных фенола, тогда как аддукт бисфенола А и фенола подвергается термическому разложению с получением смеси изомеров бисфенола А, фенола и побочных продуктов, где содержание изомера п,п′-бисфенола А составляет не менее 90 сг/г, смесь направляется на фракционированную кристаллизацию, на которой получается чистый бисфенол А, тогда как фенол, извлеченный из технологических потоков в способе концентрирования путем дистилляции реакционной смеси, из концентрированной части потока посткристаллизационных растворов и из термического разложения аддукта бисфенол А/фенол и от ректификации с одновременным разложением фенольных производных, включенных в часть потока концентрированных посткристаллизационных растворов, рециклируется в многостадийную реакционную систему. Способ позволяет получить целевой продукт прозрачного и стабильного цвета в жидком состоянии с хорошей селективностью и эффективностью. 10 з.п. ф-лы, 8 табл., 1 пр.

1. Способ получения бисфенола А (БФА) из фенола и ацетона путем каталитической конденсации в присутствии промотированных сульфированных ионообменных смол с использованием фракционированной кристаллизации для выделения п,п′-БФА-изомера, в котором реакция конденсации ацетона и фенола проводится в многостадийной реакционной системе с межстадийным регулированием температуры реакции и концентрации ацетона и с регулированием концентрации воды перед последней стадией реакционной системы путем рециклирования части посткристаллизационных растворов от кристаллизации из растворителя в поток, направляемый в последний реактор, непрерывного дозирования в реакторную систему, содержащую катализатор, реакционной смеси, содержащей ацетон, воду и фенол, и на следующей стадии вода, ацетон и часть фенола выпариваются из реакционной смеси, которая смешивается с раствором, выходящим с фракционированной кристаллизации, растворенным в изомеризате, обогащенный о,п-изомером-бисфенола А, получаемом в способе изомеризации части потока концентрированных растворов после кристаллизации из растворителя, причем изомеризация выполняется с использованием макропористой сульфированной ионообменной смолы в водородной форме с диаметром пор не менее 20 нм в качестве катализатора, и получаемый поток фенола подвергается кристаллизации из растворителя с получением аддукта бисфенола А и фенола и посткристаллизационных растворов, и затем растворы разделяют на две части: поток, рециркулируемый на последнюю стадию реакционной системы, и поток, направляемый на концентрирование путем дистилляции, и затем одну часть концентрированных посткристаллизационных растворов подвергают изомеризации и оставшуюся часть концентрированных посткристаллизационных растворов ректифицируют с одновременным разложением содержащихся в потоке производных фенола, тогда как аддукт бисфенола А и фенола подвергается термическому разложению с получением смеси изомеров бисфенола А, фенола и побочных продуктов, где содержание изомера п,п′-бисфенола А составляет не менее 90 сг/г, смесь направляется на фракционированную кристаллизацию, на которой получается чистый бисфенол А, тогда как фенол, извлеченный из технологических потоков в способе концентрирования путем дистилляции реакционной смеси, из концентрированной части потока посткристаллизационных растворов и из термического разложения аддукта бисфенол А/фенол и от ректификации с одновременным разложением фенольных производных, включенных в часть потока концентрированных посткристаллизационных растворов, рециклируется в многостадийную реакционную систему.

2. Способ получения бисфенола А по п.1, в котором реакционная смесь, содержащая ацетон, фенол и продукты их конденсации, контактирует с катализатором в 2-5-стадийной реакционной системе при температуре 323-348 К, причем параметры способа выбраны так, что на выходе с реакционной стадии 1 мольное соотношение изомеров о,п′-БФА:п,п′-БФА составляет не более 5:1,00, а на входе последней реакционной стадии мольное соотношение изомеров о,п′-БФА:п,п′-БФА составляет не менее 7:100.

3. Способ получения бисфенола А по п.1, в котором пропорции потоков, загружаемых в многостадийную реакционную систему, выбраны так, что мольное отношение воды к ацетону в реакционной смеси, содержащей фенол, ацетон, воду, изомеры БФА и побочные продукты, и контактирующей с катализатором при температуре 323-348 К, составляет не более 0,5 на входе реакционной стадии 1 и не более 1,2 на последней реакционной стадии многостадийной реакционной системы.

4. Способ получения бисфенола А по п.1, в котором смесь дистиллированных фенолов, извлеченных из технологических потоков как результат концентрирования постреакционной смеси из многостадийной реакционной системы и из концентрированных посткристаллизационных растворов, а также из термического разложения аддукта бисфенол А/фенол и от ректификации с одновременным каталитическим разложением фенольных производных, вводится в свежий фенол и направляется на стадию 1 многостадийной реакционной системы.

5. Способ получения бисфенола А по п.1, в котором часть потока посткристаллизационных растворов от кристаллизации аддукта БФА/фенол, рециклированного в многостадийную реакционную систему, смешивается на входе на последнюю реакционную стадию с постреакционной смесью с предпоследней реакционной стадии в пропорции от 1:1 до 3:1.

6. Способ получения бисфенола А по п.1, в котором посткристаллизационные растворы от кристаллизации аддукта БФА/фенол делятся на два потока, причем больший поток, содержащий не более 95 сг/г выходящего потока растворов, направляется на последнюю стадию многостадийной реакционной системы, тогда как второй поток подвергается концентрированию путем отгонки части фенола, так что массовая фракция бисфенола А в данном потоке составляет не менее 12 сг/г.

7. Способ получения бисфенола А по п.1, в котором концентрирование постреакционной смеси из многостадийной реакционной системы выполняется так, что содержание воды в посткристаллизационных растворах от кристаллизации аддукта БФА/фенол составляет не более 0,4 сг/г.

8. Способ получения бисфенола А по п.1, в котором кристаллизация аддукта выполняется так, что содержание п,п′-БФА-изомера в фильтрате составляет не более 12 сг/г, и соотношение п,п′-БФА и о,п′-БФА изомеров составляет не менее 10:100.

9. Способ получения бисфенола А по п.1, в котором ректификация с одновременным разложением фенольных производных части потока концентрированных посткристаллизационных растворов выполняется в присутствии сильных неорганических оснований KOH или NaOH при температуре, по меньшей мере, 443 К при пониженном давлении не выше 200 гПа, и параметры ректификации выбраны так, что фенол, полученный в данном способе и рециклированный в многостадийную реакционную систему, содержит не более 0,5 сг/г изопропенилфенола ((ИПФ)(IPP)).

10. Способ получения бисфенола А по п.1, в котором не более 85 сг/сг потока концентрированных посткристаллизационных растворов изомеризуется в присутствии макропористого сульфированного ионообменного катализатора при температуре 328-353 К с часовой объемной скоростью жидкости 0,2-5 м³/(м³×ч), поэтому способ изомеризации осуществляется так, что возрастание общего количества побочных продуктов как результат изомеризации составляет не более 0,2 сг/г.

11. Способ получения бисфенола А по п.1, в котором выходящий поток от фракционированной кристаллизации, обогащенный о,п′-БФА-изомером, растворяется в изомеризате при температуре не ниже 353 К в пропорции от 1:5 до 1:20.