Целью настоящего изобретения является предоставление конкретного способа для непрерывного производства ароматических карбонатов, содержащих диарилкарбонат в качестве основного продукта, путем применения в качестве исходного вещества алкиларилкарбоната, содержащего определенные количества диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения в качестве исходного вещества, в котором указанный алкиларилкарбонат можно получать по реакции переэтерификации между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением, с использованием многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия, в которой присутствует катализатор, и непрерывной подачи исходного вещества в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, который дает возможность получать диарилкарбонат с высокой селективностью и высокой производительностью стабильно в течение длительного времени в промышленном масштабе не менее чем 1 т/ч. Хотя было сделано множество различных предложений, касающихся процессов получения ароматических карбонатов способом реактивной дистилляции, все они являются способами, осуществляемыми в некрупном масштабе и работающими в течение короткого времени на лабораторном уровне, и не было никаких сведений относительно какого-либо конкретного процесса или аппарата, обеспечивающего возможность массового производства в промышленном масштабе. Согласно настоящему изобретению предоставляется определенная многоступенчатая дистилляционная колонна непрерывного действия, а также предоставляется конкретный способ, который дает возможность получать диарилкарбонат с высокой селективностью и высокой производительностью стабильно в течение длительного времени в промышленном масштабе, порядка не менее чем 1 т/ч, из алкиларилкарбоната, содержащего определенные количества диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения.

 

(57) Реферат / Формула:
настоящего изобретения является предоставление конкретного способа для непрерывного производства ароматических карбонатов, содержащих диарилкарбонат в качестве основного продукта, путем применения в качестве исходного вещества алкиларилкарбоната, содержащего определенные количества диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения в качестве исходного вещества, в котором указанный алкиларилкарбонат можно получать по реакции переэтерификации между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением, с использованием многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия, в которой присутствует катализатор, и непрерывной подачи исходного вещества в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, который дает возможность получать диарилкарбонат с высокой селективностью и высокой производительностью стабильно в течение длительного времени в промышленном масштабе не менее чем 1 т/ч. Хотя было сделано множество различных предложений, касающихся процессов получения ароматических карбонатов способом реактивной дистилляции, все они являются способами, осуществляемыми в некрупном масштабе и работающими в течение короткого времени на лабораторном уровне, и не было никаких сведений относительно какого-либо конкретного процесса или аппарата, обеспечивающего возможность массового производства в промышленном масштабе. Согласно настоящему изобретению предоставляется определенная многоступенчатая дистилляционная колонна непрерывного действия, а также предоставляется конкретный способ, который дает возможность получать диарилкарбонат с высокой селективностью и высокой производительностью стабильно в течение длительного времени в промышленном масштабе, порядка не менее чем 1 т/ч, из алкиларилкарбоната, содержащего определенные количества диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения.

 

---

2420-141207ЕА/091 ПРОМЫШЛЕННЫЙ СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АРОМАТИЧЕСКОГО КАРБОНАТА
Описание
Область техники
Настоящее изобретение относится к промышленному способу производства ароматического карбоната. Более конкретно, настоящее изобретение относится к промышленному способу производства в больших количествах ароматического карбоната, используемого в качестве сырья способа сложной переэтерификации поликарбоната с применением в качестве исходного вещества алкиларилкарбоната, который может быть получен по реакции переэтерификации между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением, и превращения данного исходного вещества в ароматические карбонаты, содержащие диарилкарбонат в качестве основного продукта, в многоступенчатой дистилляционной колонне непрерывного действия в присутствии катализатора.
Предпосылки известного уровня техники
Ароматические карбонаты представляют собой важное сырье для производства ароматического поликарбоната, который является наиболее широко используемым техническим пластиком, без использования токсичного фосгена. В качестве способа производства ароматического карбоната с давних пор известен процесс взаимодействия ароматического моногидроксисоединения с фосгеном, и в последние годы он является предметом обширных исследований. Однако данный способ сталкивается с проблемой использования фосгена, и, кроме того, в ароматическом карбонате, получаемом с использованием данного способа, присутствуют хлорированные загрязняющие примеси, которые трудно выделить, и вследствие этого ароматический карбонат не может использоваться в качестве сырья для производства ароматического поликарбоната. Из-за того, что такие хлорированные примеси заметно ингибируют реакцию полимеризации при переэтерификации, которая осуществляется в присутствии крайне небольшого количества основного катализатора, например, даже если такие хлорированные примеси присутствуют в количестве лишь 1 ч/млн, полимеризация едва протекает. Чтобы сделать ароматический
карбонат применимым в качестве сырья для получения поликарбоната переэтерификацией, требуются трудоемкие такие многостадийные процессы выделения/очистки, как достаточная промывка разбавленным водным раствором щелочи и горячей водой, масляное/водное разделение, перегонка и так далее. Кроме того, выход ароматического карбоната снижается вследствие гидролиза во время выделения/очистки. Поэтому при осуществлении данного способа в промышленном масштабе существует множество экономических проблем.
С другой стороны, известен также способ производства ароматических карбонатов по реакции переэтерификации между дикалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением. Однако такие реакции переэтерификации все равновесны. Поскольку равновесия сильно смещены в сторону исходных веществ и скорости реакции являются низкими, поэтому при использовании данного способа в производстве ароматических карбонатов в промышленном масштабе имеется много трудностей. Для преодоления указанных выше трудностей было выдвинуто несколько предложений, но большинство из них относятся к разработке катализатора для увеличения скорости реакции. В качестве катализаторов для реакции переэтерификации данного типа предлагалось много соединений металлов. Например, были предложены такие кислоты Льюиса, как галогениды переходных металлов и соединения, образующие кислоту Льюиса (см. патентные документы 1: японская выложенная патентная заявка № 51-105032, японская выложенная патентная заявка № 56-123948, японская выложенная патентная заявка № 56-123949 (соответствующая патентной заявке Западной Германии № 2528412, британскому патенту № 1499530 и патенту США № 4182726), японская выложенная патентная заявка № 51-75044 (соответствующая патентной заявке Западной Германии № 2552907 и патенту США № 4045464)), такие соединения олова, как оловоорганические алкоксиды и оловоорганические оксиды (см. патентные документы 2: японская выложенная патентная заявка № 54-48733 (соответствующая патентной заявке Западной Германии № 2736062), японская выложенная патентная заявка № 54-63023, японская выложенная патентная заявка № 60-169444
(соответствующая патенту США № 4554110), японская выложенная патентная заявка № 60-169445 (соответствующая патенту США №4552704), японская выложенная патентная заявка № 62-277345, японская выложенная патентная заявка № 1-265063, японская выложенная патентная заявка № 60-169444 (соответствующая патенту США № 4554110), японская выложенная патентная заявка № 60-169445 (соответствующая патенту США № 4552704), японская выложенная патентная заявка № 62-277345, японская выложенная патентная заявка № 1-265063), соли и алкоксиды щелочных металлов и щелочноземельных металлов (см. патентный документ 3: японская выложенная патентная заявка № 57-176932), соединения свинца (см. патентные документы 4: японская выложенная патентная заявка № 57-176932, японская выложенная патентная заявка № 1-93560), комплексы таких металлов, как медь, железо и цирконий (см. патентный документ 5: японская выложенная патентная заявка № 57-183745), сложные эфиры титановой кислоты (см. патентные документы 6: японская выложенная патентная заявка № 58-185536 (соответствующая патенту США № 4410464), японская выложенная патентная заявка № 1-265062), смеси кислоты Льюиса и протонной кислоты (см. патентный документ 7: японская выложенная патентная заявка № 60-173016 (соответствующая патенту США № 4609501) ) , соединения Sc, Mo, Mn, Bi, Те или аналогичных (см. патентный документ 8: японская выложенная патентная заявка № 1-265064), ацетат трехвалентного железа (см. патентный документ 9: японская выложенная патентная заявка № 61-172852) и так далее. Однако проблема неблагоприятного равновесия не может быть решена только за счет разработки катализатора, и поэтому предстоит решить еще очень много вопросов для того, чтобы создать способ промышленного производства, имеющий целью массовое производство.
Были сделаны также попытки изобрести такую реакционную систему, чтобы сдвинуть равновесие как можно больше в сторону продуктов и, таким образом, улучшить выход ароматических карбонатов. Например, для реакции между диметилкарбонатом и фенолом был предложен способ, в котором получаемый побочно метанол отгоняется азеотропно вместе с азеотроп-образующим
агентом (см. патентный документ 10: японская выложенная патентная заявка № 54-48732 (соответствующая патентной заявке Западной Германии № 736063 и патенту США № 4252737)), и способ, в котором метанол, получаемый как побочный продукт, удаляется адсорбцией на молекулярном сите (см. патентный документ 11: японская выложенная патентная заявка № 58-185536 (соответствующая патенту США № 410464)). Кроме того, был предложен также способ, в котором используется аппарат, в котором наверху реактора предусмотрена дистилляционная колонна, спирт, получаемый в реакции в качестве побочного продукта, удаляется из реакционной смеси, и в то же самое время непрореагировавшее исходное вещество, которое испаряется, удаляясь перегонкой (см. патентный документ 12: примеры в японской выложенной патентной заявке № 56-123948 (соответствующей патенту США № 4182726), примеры в японской выложенной патентной заявке № 56-25138, примеры в японской выложенной патентной заявке № 60-16944 4 (соответствующей патенту США № 4554110), примеры в японской выложенной патентной заявке № 60-169445 (соответствующей патенту США № 4552704), примеры в японской выложенной патентной заявке № 60-173016 (соответствующей патенту США № 4609501), примеры в японской выложенной патентной заявке № 61-172852, примеры в японской выложенной патентной заявке № 61-291545, примеры в японской выложенной патентной заявке № 62-277345).
Однако данные реакционные системы представляют собой в основном периодические системы или переключаемые системы. Вследствие того, что имеются ограничения по улучшению скорости реакции за счет разработки катализатора для такой реакции переэтерификации, и скорость реакции является все еще низкой, была высказана, таким образом, мысль, что периодическая система более предпочтительна, чем непрерывная. Из данных систем в качестве непрерывной была предложена система с емкостным реактором с непрерывным перемешиванием (CSTR) , в которой наверху реактора предусмотрена дистилляционная колонна, но при этом сталкиваются с такими проблемами, как низкая скорость реакции и небольшая поверхность раздела газ-жидкость в
реакторе. Поэтому невозможно повысить конверсию.
Соответственно, с помощью упомянутых выше способов трудно обеспечить производство ароматического карбоната в непрерывном режиме в крупных количествах стабильно в течение длительного времени, и остается решить еще много вопросов, прежде чем будет возможным экономичное промышленное внедрение.
Настоящие изобретатели разработали способы реактивной дистилляции, в которых реакция переэтерификации осуществляется путем перегонки в многоступенчатой дистилляционной колонне непрерывного действия одновременно с отделением, и они были первыми в мире, кто раскрыл, что такая система реактивной дистилляции может быть использована для такой реакции переэтерификации, например, способ реактивной дистилляции, в котором диалкилкарбонат и ароматическое гидроксисоединение непрерывно подаются в многоступенчатую дистилляционную колонну, и реакция осуществляется непрерывно внутри колонны, в которой присутствует катализатор, с непрерывным отводом компонента с низкой температурой кипения, содержащего спирт, получаемый в качестве побочного продукта, и непрерывным отводом компонента, содержащего полученный алкиларилкарбонат, из нижней части колонны (см. патентный документ 13: японская выложенная патентная заявка № 3-2 91257), способ реактивной дистилляции, в котором алкиларилкарбонат непрерывно подается в
многоступенчатую дистилляционную колонну, и реакция осуществляется непрерывно внутри колонны, в которой присутствует катализатор, с непрерывным отводом компонента с низкой температурой кипения, содержащего диалкилкарбонат, получаемый в качестве побочного продукта, и непрерывным отводом компонента, содержащего полученный диарилкарбонат, из нижней части колонны (см. патентный документ 14: японская выложенная патентная заявка № 4-9358), способ реактивной дистилляции, в котором данные реакции осуществляются с использованием двух многоступенчатых дистилляционных колонн непрерывного действия, и поэтому диарилкарбонат получается непрерывно при рециркулировании диалкилкарбоната, получаемого в качестве побочного продукта (см. патентный документ 15: японская
выложенная патентная заявка № 4-211038), и способ реактивной дистилляции, в котором диалкилкарбонат и ароматическое гидроксисоединение или аналогичные непрерывно подаются в многоступенчатую дистилляционную колонну, и жидкость, которая стекает вниз через колонну, отводится из бокового выпускного отверстия, предусмотренного на промежуточной ступени и/или самой нижней ступени дистилляционной колонны, и вводится в реактор, предусмотренный снаружи дистилляционной колонны, для того, чтобы проходила реакция, а затем вводится обратно через вход для циркуляции, предусмотренный на ступени выше ступени, где предусмотрен выпуск, посредством чего реакция осуществляется как в реакторе, так и в дистилляционной колонне (см. патентные документы 16: японская выложенная патентная заявка № 4-224547, японская выложенная патентная заявка № 4230242, японская выложенная патентная заявка № 4-235951) .
Данные способы реактивной дистилляции, предложенные настоящими изобретателями, являются первыми, которые дают возможность получения ароматических карбонатов непрерывно и эффективно, и после этого были предложены многие аналогичные системы реактивной дистилляции, основанные на указанных выше описаниях (см. патентные документы 17-32: патентный документ 17: международная публикация № 00/18720 (соответствующая патенту США № 5362901), патентный документ 18: итальянский патент № 0125574 6, патентный документ 19: японская выложенная патентная заявка № 6-9506 (соответствующая европейскому патенту № 0560159 и патенту США № 5282965), патентный документ 20: японская выложенная патентная заявка № 6-41022 (соответствующая европейскому патенту № 0572870 и патенту США № 5362901), Патентные документы 21: японская выложенная патентная заявка № 6-157424 (соответствующая европейскому патенту № 0582931 и патенту США № 5334742), японская выложенная патентная заявка № 6-184058 (соответствующая европейскому патенту № 0582930 и патенту США № 5344954), патентный документ 22: японская выложенная патентная заявка № 7-304713, патентный документ 23: японская выложенная патентная заявка № 9-40616, патентный документ 24: японская выложенная патентная заявка № 9-59225,
патентный документ 25: японская выложенная патентная заявка № 9-110805, патентный документ 26: японская выложенная патентная заявка № 9-165357, патентный документ 27: японская выложенная патентная заявка № 9-173819, патентные документы 28: японская выложенная патентная заявка № 9-17 6094, японская выложенная патентная заявка № 2000-191596, японская выложенная патентная заявка № 2000-191597, патентный документ 29: японская выложенная патентная заявка № 9-194 436, (соответствующая европейскому патенту № 0785184 и патенту США № 5705673), патентный документ 30: международная публикация № 00/18720 (соответствующая патенту США № 6093842) , патентные документы 31: японская выложенная патентная заявка № 2001-64234, японская выложенная патентная заявка № 2001-64235, патентный документ 32: международная публикация № 02/40439 (соответствующая патентам США №№ 6596894, 6596895 и 6600061)).
Среди систем реактивной дистилляции в качестве способа, который дает возможность стабильно получать высоко чистые ароматические карбонаты в течение длительного времени, не требуя при этом больших количеств катализатора, настоящие изобретатели дополнительно предложили способ, в котором вещество с высокой температурой кипения, содержащее катализатор, взаимодействует с активным веществом и затем отделяется, а компонент катализатора рециркулируется (см. патентные документы 31: японская выложенная патентная заявка № 2001-64234, японская выложенная патентная заявка № 200164235), и способ осуществляется при сохранении весового отношения многоатомного ароматического гидроксисоединения в реакционной системе к металлу катализатора не более чем 2,0 (см. патентный документ 32: международная публикация № 02/40439 (соответствующая патентам США №№ 6596894, 6596895 и 6600061)). Кроме того, настоящие изобретатели предложили способ, в котором 70-99% по весу фенола, полученного в виде побочного продукта в процессе полимеризации, используется в качестве исходного вещества, и дифенилкарбонат может быть получен способом реактивной дистилляции. Данный дифенилкарбонат может быть использован в качестве исходного вещества для полимеризации
ароматических поликарбонатов (см. патентный документ 33: международная публикация № 97/11049 (соответствующая европейскому патенту № 0855384 и патенту США № 5872275)).
Однако во всех из данных предшествующих документов, в которых предлагается производство ароматических карбонатов с использованием способа реактивной дистилляции, не раскрываются сведения о конкретном процессе или коммерчески доступном аппарате для производства ароматических карбонатов в промышленном масштабе (например, не менее чем 1 тонна в час) , нет также какой-либо информации, предполагающей такой процесс или аппарат. Например, данные, касающиеся высоты (Н: см) , диаметра (D: см) , и числа стадий или ступеней (п) колонны реактивной дистилляции и скорости подачи сырья (Q: кг/час) для производства дифенилкарбоната (DPC) из метилфенилкарбоната (МРС), приводятся в следующей таблице.
Таблица 1
Н:см
D: см
Число стадий:п
Q:кг/час
Патентный документ
400
7,5
4,2
600
23, 3
305
5-10
15+структурированная насадка
0, 6
400
<0,6
200
0,8
0,7
600
600
600
22,3
См. патентный документ 34: японская выложенная патентная заявка № 11-92429 (соответствующая европейскому патенту № 1016648 и патенту США № 6262210).
См. патентный документ 35: японская выложенная патентная заявка № 9-255772 (соответствующая европейскому патенту № 0892001 и патенту США № 5747609)
Иными словами, самыми крупными колоннами непрерывной многостадийной дистилляции, используемыми при осуществлении
данной реакции, с применением системы реактивной дистилляции, являются колонны, раскрываемые настоящими изобретателями в патентных документах 15, 33 и 34. Как видно из таблицы 1, максимальные значения различных условий для колонн непрерывной многостадийной дистилляции, раскрываемых для вышеуказанной реакции, составляют Н = 600 см, D = 25 см, п = 50 (патентный документ 23) и Q = 31 кг/час, а количество получаемого дифенилкарбоната не превышает приблизительно 6,7 кг/час, которое не является количеством, получаемым в промышленном масштабе.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является предоставление конкретного способа для непрерывного производства ароматических карбонатов, содержащих диарилкарбонат в качестве основного продукта, путем применения в качестве исходного вещества алкиларилкарбоната, который можно получать по реакции переэтерификации между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением, с использованием многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия, в которой присутствует катализатор, и непрерывной подачи исходного вещества в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, который дает возможность получать диарилкарбонат с высокой селективностью и высокой производительностью стабильно в течение длительного времени в промышленном масштабе не менее чем 1 тонну в час.
После того как настоящие изобретатели раскрыли процесс получения ароматических карбонатов с использованием многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия, были сделаны многочисленные предложения относительно процессов получения ароматических карбонатов способом реактивной дистилляции. Однако все они были маломасштабными и работающими короткое время на лабораторном уровне, и не было никакой информации о каком-либо конкретном процессе или аппарате, обеспечивающем массовое производство в промышленном масштабе. Кроме того, не было никаких сведений относительно исходного вещества, содержащего необходимые количества диалкилкарбоната
для использования в промышленном производстве, который, как считали, является неблагоприятным с точки зрения равновесия, не говоря о способе и аппарате для промышленного производства. Ввиду данных обстоятельств, настоящие изобретатели провели исследования, направленные на обнаружение конкретного процесса, дающего возможность получать диарилкарбонат с высокой селективностью и высокой производительностью стабильно в течение длительного периода времени в промышленном масштабе не менее чем 1 тонну в час. В результате изобретатели пришли к настоящему изобретению.
А именно, согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставляется:
1. Способ производства ароматического карбоната, содержащего диарилкарбонат в качестве основного продукта, из исходного вещества, включающего в себя алкиларилкарбонат, который можно получать по реакции переэтерификации между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением, который включает стадии:
(i) непрерывной подачи указанного исходного вещества в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, в которой присутствует катализатор;
(ii) осуществления реакции в колонне с получением диалкилкарбоната и диарилкарбоната;
(iii) непрерывного отвода реакционной смеси с низкой температурой кипения, содержащей указанный полученный диалкилкарбонат, из верхней части колонны в газообразной форме и непрерывного отвода реакционной смеси с высокой температурой кипения, содержащей диарилкарбонат, из нижней части колонны в жидкой форме, в котором
(a) указанное исходное вещество, которое подается в указанную многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, содержит 5-38% по весу указанного диалкилкарбоната и 5-61% по весу указанного ароматического моногидроксисоединения, в расчете на общий вес исходного вещества;
(b) указанная многоступенчатая дистилляционная колонна непрерывного действия включает в себя устройство, имеющее пару
концевых пластин или тарелок наверху и внизу цилиндрической главной части, имеющей длину L (см) и внутренний диаметр D (см) , и имеющее число ступеней п, и включает выпускное отверстие для газа, имеющее внутренний диаметр di (см), наверху колонны или в верхней части колонны близко от верха, выпускное отверстие для жидкости, имеющее внутренний диаметр d2 (см), внизу колонны или в нижней части колонны близко от дна, по меньшей мере одно впускное отверстие, предусмотренное в верхней части и/или средней части колонны ниже выпускного отверстия для газа, и по меньшей мере одно впускное отверстие, предусмотренное в нижней части колонны выше выпускного отверстия для жидкости, где
(1) указанная длина L (см) должна отвечать следующей формуле (1)
1500 й L й 8000 (1) ,
(2) указанный внутренний диаметр D (см) колонны должен отвечать следующей формуле (2)
100 й D й 2000 (2) ,
(3) отношение указанной длины L (см) к указанному внутреннему диаметру D (см) колонны должно отвечать следующей формуле (3)
2 й L/D й 40 (3),
(4) указанное число ступеней п должно отвечать следующей формуле (4)
10 й п й 80 (4),
(5) отношение указанного внутреннего диаметра D (см) колонны к внутреннему диаметру di (см) выпускного отверстия для газа должно отвечать следующей формуле (5)
2 й D/di й 15 (5), и
(6) отношение указанного внутреннего диаметра D (см) колонны к внутреннему диаметру d2 (см) выпускного отверстия для жидкости должно отвечать следующей формуле (6)
5 й D/d2 й 30 (б) . 2. Способ по пункту 1, в котором перегонка осуществляется одновременно на указанной стадии (ii).
3. Способ по пункту 1 или 2, в котором непрерывно получается ароматический карбонат, содержащий в качестве основного продукта диарилкарбонат, и количество указанного получаемого диарилкарбоната составляет не менее чем 1 тонну в час.
В другом аспекте процесса согласно настоящему изобретению предоставляется:
4. Усовершенствование способа производства ароматического карбоната, содержащего в качестве основного продукта диарилкарбонат, в котором ароматический карбонат, содержащий в качестве основного продукта диарилкарбонат, получается непрерывно путем непрерывной подачи в качестве исходного вещества алкиларилкарбоната, который можно получать по реакции переэтерификации между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением, в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, в которой присутствует катализатор, с осуществлением реакции и перегонки в колонне одновременно, непрерывного отвода реакционной смеси с низкой температурой кипения, содержащей указанный полученный диалкилкарбонат, из верхней части колонны в газообразной форме и непрерывного отвода реакционной смеси с высокой температурой кипения, содержащей диарилкарбонат, из нижней части колонны в жидкой форме, согласно которому
(a) указанное исходное вещество, которое подается в указанную многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, содержит 5-38% по весу указанного диалкилкарбоната и 5-61% по весу указанного ароматического моногидроксисоединения, в расчете на общий вес исходного вещества;
(b) указанная многоступенчатая дистилляционная колонна непрерывного действия включает в себя устройство, имеющее пару концевых лотков или тарелок наверху и внизу цилиндрической главной части, имеющей длину L (см) и внутренний диаметр D (см) , и имеющее внутреннюю часть с числом ступеней в ней п, и включает выпускное отверстие для газа, имеющее внутренний диаметр di (см), наверху или в верхней части колонны близко от верха, выпускное отверстие для жидкости, имеющее внутренний
диаметр cb (см), внизу колонны или в нижней части колонны вблизи дна, по меньшей мере одно впускное отверстие, предусмотренное в верхней части и/или средней части колонны ниже выпускного отверстия для газа, и по меньшей мере одно впускное отверстие, предусмотренное в нижней части колонны выше выпускного отверстия для жидкости, где
(1) указанная длина L (см) должна отвечать следующей формуле (1)
1500 й L й 8000 (1),
(2) указанный внутренний диаметр D (см) колонны должен отвечать следующей формуле (2)
100 й D й 2000 (2),
(3) отношение указанной длины L (см) к указанному внутреннему диаметру D (см) колонны должно отвечать следующей формуле (3)
2 й L/D й 40 (3),
(4) указанное число ступеней п должно отвечать следующей формуле (4)
10 й п й 80 (4),
(5) отношение указанного внутреннего диаметра D (см) колонны к внутреннему диаметру di (см) выпускного отверстия для газа должно отвечать следующей формуле (5)
2 й D/di й 15 (5), и
(6) отношение указанного внутреннего диаметра D (см) колонны к внутреннему диаметру d2 (см) выпускного отверстия для жидкости должно отвечать следующей формуле (6)
5 й D/d2 й 30 (6) .
5. Способ по пункту 4, в котором количество получаемого диарилкарбоната составляет не менее чем 1 тонну в час,
6. Способ по любому одному из пунктов 1-5, в котором указанное исходное вещество дополнительно содержит 0,5-15% по весу алкиларилового эфира, в расчете на общий вес указанного исходного вещества.
7. Способ по любому одному из пунктов 1-6, в котором di и d2 отвечают следующей формуле (7)
1 й di/d2 ^6 (7) .
8. Способ по любому одному из пунктов 1-7, в котором L, D, L/D, n, D/di и D/d2 для указанной многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия отвечают следующим формулам: 2000 й L й 6000, 150 й D й 1000, 3 ^ L/D й 30, 15 ? п й 60, 2,5 ^ D/di й 12 и 7 ^ D/d2 ^ 25, соответственно.
9. Способ по любому одному из пунктов 1-8, в котором, L, D, L/D, n, D/di и D/d2 для многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия отвечают следующим формулам: 2500 й L й 5000, 200 ^ D ^ 800, 5 й L/D ^ 15, 20 ^ n ^ 50, 3 й D/di ^ 10 и 9 ^ D/d2 й 20, соответственно.
10. Способ по любому из пунктов 1-9, в котором указанной многоступенчатой дистилляционной колонной непрерывного действия является дистилляционная колонна, имеющая в качестве внутреннего содержимого насадку и тарелку.
11. Способ по пункту 10, в котором указанной многоступенчатой дистилляционной колонной непрерывного действия является дистилляционная колонна, имеющая в качестве внутреннего содержимого насадку в верхней части колонны и тарелку в нижней части колонны.
12. Способ по пункту 10 или 11, в котором указанной насадкой внутреннего содержимого является структурированная насадка.
13. Способ по пункту 10 или 11, в котором указанной тарелкой внутреннего содержимого является ситчатая тарелка, имеющая ситчатую часть и сливную часть.
14. Способ по пункту 10 или 11, в котором указанной насадкой внутреннего содержимого является одна или несколько структурированных насадок, и указанная тарелка представляет ситчатую тарелку, имеющую ситчатую часть и сливную часть.
15. Способ по п. 12 или 14, в котором структурированной насадкой является по меньшей мере одна насадка, выбранная из группы, состоящей из Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-РАК, Sulzer насадки, Goodroll насадки и Glitchgrid.
16. Способ по пункту 13 или 14, в котором указанная ситчатая тарелка имеет в ситчатой части 100-1000 отверстий/м2.
17. Способ по любому из пунктов 13, 14 или 16, в котором площадь поперечного сечения отверстия указанной ситчатой тарелки составляет в пределах от 0,5 до 5 см2.
18. Способ по п.14, в котором указанной структурированной насадкой является по меньшей мере одна насадка, выбранная из группы, состоящей из Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-РАК, Sulzer насадки, Goodroll насадки и Glitchgrid, ситчатая тарелка имеет в ситчатой части 100-1000 отверстий/м2, и площадь поперечного сечения отверстия указанной ситчатой тарелки составляет в пределах от 0,5 до 5 см2.
Согласно второму аспекту изобретения предоставляется:
19. Ароматический карбонат, включающий содержание галогена не более чем 0,1 ч/млн, получаемый с помощью способа согласно любому из пунктов 1-18.
Было обнаружено, что в соответствии с настоящим изобретением, применяя алкиларилкарбонат, содержащий
определенное количество диалкилкарбоната, в качестве исходного вещества, в котором указанный алкиларилкарбонат может быть получен из диалкилкарбоната и ароматического
моногидроксисоединения, можно получать диарилкарбонат в промышленном масштабе с производительностью не менее 1 тонны в час, предпочтительно не менее 2 тонн в час, более предпочтительно не менее 3 тонн в час, с высокой селективностью не менее 95%, предпочтительно не менее 97%, более предпочтительно не менее 99%, стабильно в течение длительного времени не менее 2000 часов, предпочтительно не менее 3000 часов, более предпочтительно не менее 5000 часов. Диарилкарбонат, полученный выделением/очисткой перегонкой или аналогичными методами ароматических карбонатов, содержащих в качестве основного компонента диарилкарбонат, получаемый согласно настоящему изобретению, имеет высокую чистоту и является полезным в качестве сырья для переэтерификации поликарбоната или полиэфиркарбоната или аналогичных, или в качестве сырья не-фосгенного метода для изоцианата или уретана
или аналогичных. Кроме того, согласно настоящему изобретению, поскольку обычно используют исходное вещество и катализатор, не содержащие галоген, получаемый диарилкарбонат имеет содержание галогена не более 0,1 ч/млн, предпочтительно не более 10 ч/млрд, более предпочтительно не более 1 ч/млрд.
Краткое описание рисунка
ФИГ.1 представляет собой схематический вид
многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия для осуществления настоящего изобретения, дистилляционная колонна имеет внутреннее содержимое, предусмотренное внутри главной части.
Описание обозначенных номерами позиций:
1: выпускное отверстие для газа, 2: выпускное отверстие для жидкости, 3: впускное отверстие, 4: впускное отверстие, 5: концевая тарелка, 6-1: внутреннее содержимое (насадка), 6-2: внутреннее содержимое (тарелка), 7: главная часть, 10: многоступенчатая дистилляционная колонна непрерывного действия, L: длина главной части (см), D: внутренний диаметр главной части (см), di: внутренний диаметр выпускного отверстия для газа (см), d2: внутренний диаметр выпускного отверстия для жидкости (см)
Наилучший способ осуществления изобретения
Далее настоящее изобретение описывается подробно.
Диалкилкарбонат, используемый для получения
алкиларилкарбоната, который является исходным веществом в настоящем изобретении, представляет соединение, выраженное общей формулой (8):
P^OCOOR1 (8) ,
где R1 представляет алкильную группу, имеющую 1-10 атомов углерода, алициклическую группу, имеющую 3-10 атомов углерода, или аралкильную группу, имеющую 6-10 атомов углерода. Примеры R1 включают алкильные группы, такие как метил, этил, пропил (изомеры), аллил, бутил (изомеры), бутенил (изомеры) , пентил (изомеры), гексил (изомеры), гептил (изомеры), октил (изомеры), нонил (изомеры), децил (изомеры) и циклогексилметил; алициклические группы, такие как циклопропил, циклобутил,
циклопентил, циклогексил и циклогептил; и аралкильные группы, такие как бензил, фенетил (изомеры), фенилпропил (изомеры), фенилбутил (изомеры) и метилбензил (изомеры). Вышеуказанные алкильные группы, алициклические группы и аралкильные группы могут быть замещены другими заместителями, такими как низшая алкильная группа, низшая алкокси группа, циано группа или атом галогена, и могут также содержать ненасыщенную связь.
Примеры диалкилкарбонатов, имеющих такую группу R1, включают диметилкарбонат, диэтилкарбонат, дипропилкарбонат (изомеры), диаллилкарбонат, дибутенилкарбонат (изомеры), дибутилкарбонат (изомеры), дипентилкарбонат (изомеры), дигексилкарбонат (изомеры), дигептилкарбонат (изомеры), диоктилкарбонат (изомеры), динонилкарбонат (изомеры),
дидецилкарбонат (изомеры), дициклопентилкарбонат,
дициклогексилкарбонат, дициклогептилкарбонат, дибензилкарбонат, дифенетилкарбонат (изомеры), ди(фенилпропил)карбонат (изомеры), ди(фенилбутил)карбонат (изомеры), ди(хлорбензил)карбонат
(изомеры), ди(метоксибензил)карбонат (изомеры),
ди (метоксиметил)карбонат, ди (метоксиэтил)карбонат (изомеры), ди(хлорэтил)карбонат (изомеры) и ди(цианоэтил)карбонат (изомеры).
Из данных диалкилкарбонатов соединениями, предпочтительно используемыми в настоящем изобретении, являются
диалкилкарбонаты, в которых R1 представляет алкильную группу, имеющую не более четырех атомов углерода и не содержащую атом галогена. Особенно предпочтительным является диметилкарбонат. Кроме того, из предпочтительных диалкилкарбонатов особенно предпочтительными являются диалкилкарбонаты, по существу не содержащие атом галогена, например, диалкилкарбонаты, полученные из алкиленкарбоната, по существу не содержащего атом галогена, и спирта, по существу не содержащего атом галогена.
Ароматическим моногидроксисоединением, используемым в настоящем изобретении, является соединение, представленное приведенной ниже общей формулой (9) . Тип ароматического моногидроксисоединения не ограничивается до тех пор, пока гидроксильная группа непосредственно связана с ароматической
группой:
Ar1OH (9),
в которой Аг1 представляет ароматическую группу, имеющую 5-30 атомов углерода. Примеры ароматических
моногидроксисоединений, имеющих такую группу Аг1, включают фенол; различные алкилфенолы такие как крезол (изомеры), ксиленол (изомеры), триметилфенол (изомеры), тетраметилфенол
(изомеры), этилфенол (изомеры), пропилфенол (изомеры), бутилфенол (изомеры), диэтилфенол (изомеры), метилэтилфенол
(изомеры), метилпропилфенол (изомеры), дипропилфенол (изомеры), метилбутилфенол (изомеры), пентилфенол (изомеры), гексилфенол
(изомеры) и циклогексилфенол (изомеры); различные
алкоксифенолы, такие как метоксифенол (изомеры) и этоксифенол
(изомеры); арилалкилфенолы, такие как фенилпропилфенол
(изомеры); нафтол (изомеры) и различные замещенные нафтолы; и гетероароматические моногидроксисоединения, такие как
гидроксипиридин (изомеры), гидроксикумарин (изомеры) и гидроксихинолин (изомеры).
Из данных ароматических моногидроксисоединений
предпочтительно используемыми в настоящем изобретении являются ароматические моногидроксисоединения, в которых Аг1 представляет ароматическую группу, имеющую 6-10 атомов углерода. Фенол является особенно предпочтительным. Кроме того, из данных ароматических моногидроксисоединений в настоящем изобретении предпочтительно используются те, которые практически не содержат галоген.
Молярное отношение диалкилкарбоната к ароматическому моногидроксисоединению, используемое для получения
алкиларилкарбоната, т.е. исходного вещества в настоящем изобретении, должно быть в пределах от 0,4 до 4. Вне данного интервала количество непрореагировавшего оставшегося вещества на основе расчетного количества получаемого алкиларилкарбоната становится высоким, что не эффективно для производства ароматического карбоната. Более того, требуется много энергии для выделения алкиларилкарбоната. По этим причинам, вышеуказанное молярное отношение составляет предпочтительно в
пределах от 0,5 до 3,0, более предпочтительно от 0,8 до 2,5, еще более предпочтительно от 1,0 до 2,0.
В настоящем изобретении непрерывно получают не менее 1 тонны в час диарилкарбоната. Минимальное количество алкиларилкарбоната, непрерывно подаваемого для вышеуказанного производства, составляет обычно 5Р тонн/час, предпочтительно ЗР тонн/час, более предпочтительно 2Р тонн/час, в расчете на количество получаемого диарилкарбоната (Р т/час). Более предпочтительно, данное количество может составлять менее чем 1,8Р т/час.
Алкиларилкарбонат, используемый в качестве исходного вещества в настоящем изобретении, должен содержать определенные количества диалкилкарбоната и ароматического
моногидроксисоединения. Основной реакцией, которая происходит в настоящем изобретении, является реакция, в которой две молекулы алкиларилкарбоната превращаются в диарилкарбонат и диалкилкарбонат по реакции переэтерификации между ними, т.е. реакции диспропорционирования. Ввиду того, что данная реакция является равновесной реакцией, в прошлом считалось, что использование исходного вещества, содержащего диалкилкарбонат, который получается, является неблагоприятным с точки зрения химического равновесия. Однако было обнаружено, что в случае использования многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия согласно настоящему изобретению, даже если исходное вещество содержит 5-38% по весу диалкилкарбоната и 5-61% по весу ароматического моногидроксисоединения, диалкилкарбонат и ароматическое моногидроксисоединение в исходном веществе, на удивление, едва ли оказывают какое-либо влияние на производство диарилкарбоната. Более предпочтительно содержание диалкилкарбоната составляет 10-35% по весу, причем еще более предпочтительно 15-32% по весу. Кроме того, более предпочтительно содержание ароматического
моногидроксисоединения составляет 10-58% по весу, причем еще более предпочтительно 15-55% по весу.
Реакция между диарилкарбонатом и диалкилкарбонатом, которая является обратной по отношению к настоящей реакции,
имеет высокую константу равновесия, и скорость реакции также высока. В случае реакционной системы периодического действия, в которой площадь поверхности раздела газ-жидкость является небольшой, можно, таким образом, легко понять, что использование исходного вещества, содержащего диалкилкарбонат, который является продуктом, было бы очень неблагоприятным с точки зрения химического равновесия для производства диарилкарбоната, в отношении которого свободно происходит обратная реакция. Более того, в случае мелкомасштабной системы реактивной дистилляции время пребывания реакционной жидкости обычно незначительно, и поэтому ясно, что использование исходного вещества, содержащего диалкилкарбонат, который является продуктом, было бы неблагоприятным с точки зрения химического равновесия для производства диарилкарбоната, поскольку почти не будет какого-либо уменьшения его концентрации в реакционной системе.
Однако было обнаружено, что если используют многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия согласно настоящему изобретению, данный неблагоприятный эффект, на удивление, едва ли имеет место вообще. Точная причина этого не ясна. Тем не менее, данный эффект был обнаружен впервые настоящими изобретателями в результате длительной непрерывной стабильной работы с использованием многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия промышленного масштаба согласно настоящему изобретению.
Более того, исходное вещество в настоящем изобретении может содержать соединения или побочные продукты реакции, например, алкилариловый эфир и побочные продукты с высокой температурой кипения, которые получаются в данном процессе и/или ином процессе. Было найдено, что исходное вещество, содержащее 0,5-15% по весу алкиларилового эфира, является предпочтительным при осуществлении настоящего изобретения. Более предпочтительный интервал содержания алкиларилового эфира в исходном веществе составляет 2-12% по весу, причем еще более предпочтительно 4-10% по весу.
Соответственно, в настоящем изобретении, в случае,
например, производства дифенилкарбоната с использованием в качестве исходного вещества метилфенилкарбоната, который может получаться по реакции переэтерификации между диметилкарбонатом и фенолом, предпочтительно, чтобы исходное вещество содержало диметилкарбонат и фенол в количествах, описанных выше, и также предпочтительно, чтобы исходное вещество содержало анизол, который является побочным продуктом реакции, в количестве, описанном выше. Кроме того, исходное вещество может также содержать побочный продукт с высокой температурой кипения, такой как продукт денатурирования дифенилкарбоната или аналогичного.
Ароматическими карбонатами, получаемыми по настоящему изобретению, являются ароматические карбонаты, содержащие в качестве основного компонента диарилкарбонат, получаемый по реакции переэтерификации алкиларилкарбоната. В данную реакцию переэтерификации включены реакция, в которой алкоксигруппа алкиларилкарбоната заменяется арилоксигруппой ароматического моногидроксисоединения, присутствующего в реакционной системе, элиминируя спирт, и реакция, по которой две молекулы алкиларилкарбоната превращаются в диарилкарбонат и диалкилкарбонат с помощью реакции переэтерификации между ними, т.е. реакции диспропорционирования. В настоящем изобретении реакцией, которая происходит, является, главным образом, реакция диспропорционирования алкиларилкарбоната. Кроме того, в настоящем изобретении можно использовать исходное вещество и катализатор, вообще не содержащие атом галогена. В данном случае получаемые ароматические карбонаты, содержащие диарилкарбонаты в качестве основного компонента, вообще не содержат галоген, и, следовательно, это важно для сырья при промышленном получении поликарбоната переэтерификацией. А именно, диарилкарбонат, получаемый выделением/очисткой перегонкой или аналогичными методами ароматических карбонатов, содержащих в качестве их основного компонента диарилкарбонат, получаемый согласно настоящему изобретению, имеет высокую чистоту и совсем не содержит галоген, и, следовательно, является весьма полезным в качестве сырья для производства
ароматического поликарбоната переэтерификацией ароматическим дигидроксисоединением.
Алкиларилкарбонат, используемый в качестве исходного вещества настоящего изобретения, должен содержать определенные количества диалкилкарбоната и ароматического
моногидроксисоединения, описанные выше. Более того, он может содержать соединения или побочные продукты реакции, получаемые в данном процессе и/или других процессах, например, спирт, алкилариловый эфир и/или диарилкарбонат. Также предпочтительным является способ, в котором в реакции переэтерификации в качестве исходного вещества в настоящем изобретении применяется смесь диалкилкарбоната/ароматического моногидроксисоединения без непрореагировавшего вещества или катализатора, которые необходимо выделять из реакционной смеси. Кроме того, в случае промышленного осуществления, как в настоящем изобретении, когда диалкилкарбонат и ароматическое моногидроксисоединение используется для получения алкиларилкарбоната, то есть исходного вещества настоящего изобретения, помимо свежего диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения, вновь вводимых в реакционную систему, предпочтительно также использовать диалкилкарбонат и ароматическое
моногидроксисоединение, выделяемые из данного процесса и/или другого процесса.
В качестве катализатора, используемого в настоящем изобретении, можно использовать, например, металлсодержащее соединение, выбранное из следующих соединений. Данный катализатор может быть таким, как катализатор, используемый для получения алкиларилкарбоната, который является исходным веществом. Предпочтительно, катализатор, который используется в реакции между диалкилкарбонатом и ароматическим
моногидроксисоединением, может использоваться таким, как он есть, без выделения.
"Соединения свинца>
Оксиды свинца, такие как РЬО, РЬОг и PD3O4; сульфиды свинца, такие как PbS и Pb2S; гидроксиды свинца, такие как Pb(OH)2 Pb202(OH)2; плюмбиты, такие как ЫагРЬОг, К2РЬОг, NaHPb02 и
КНРЬОг; плюмбаты, такие как Ыа2РЬОз, Ыа2НгРЬ04, КгРЬОз, Кг[РЬ(ОН)б], К4РЬ04, СагРЬСм и СаРЬОз; карбонаты свинца и их основные соли, такие как РЬСОз 2РЬСОз • РЬ(ОН) 2; соли свинца с органическими кислотами и их карбонаты и основные соли, такие как Pb(OCOCH3)2, РЬ(ОСОСН3)4 и РЬ (ОСОСНз) 2' РЬО-ЗН20, свинцово-органические соединения, такие как ВщРЬ, Ph4Pb, ВизРЬС1, Ph3PbBr, Ph3Pb (или Ph6Pb2) , Bu3PbOH и Ph3PbO (где Bu представляет бутильную группу, а Рп представляет фенильную группу); алкокси-свинцовые соединения и арилокси-свинцовые соединения, такие как РЬ(ОСН3)г, (СН30) Pb (OPh) и РЬ(ОРп)г; сплавы свинца, такие как Pb-Na, Pb-Ca, Pb-Ba, Pb-Sn и Pb-Sb; свинцовые минералы, такие как галенит и цинковая обманка; и гидраты таких соединений свинца;
"Соединения металлов семейства меди>
Соли и комплексы металлов семейства меди, такие как CuCl, СиС1г, CuBr, СиВгг, Cul, Си1г, Cu(OAc)2, Си(асас)г, олеат меди, ВигСи, (СН30)2Си, АдШз, АдВг, пикрат серебра, АдСбНбС104, [AuCsC-C (СНз) 3] п и [Си (С7Н8) С1] 4 (где асас представляет ацетилацетон хелатный лиганд);
<Комплексы щелочных металлов>
Комплексы щелочных металлов, такие как Li(асас) и LiN(C4H9)2;
<Комплексы цинка>
Комплексы цинка, такие как Zn(acac)2; <Комплексы кадмия>
Комплексы кадмия, такие как Cd(acac)2; <Соединения металлов семейства железа>
Комплексы металлов семейства железа, такие как Fe(Ci0H8) (СО) 5, Fe(CO)5, Fe (С4Н6) (СО) 3, Со (мезитилен) 2, (PEt2Ph)2, CoC5F5(CO)7, Ni-7i-C5H5NO и ферроцен;
<Комплексы циркония>
Комплексы циркония, такие как Zr(acac)4 и цирконоцен; <Соединения типа кислоты Льюиса>
Кислоты Льюиса и соединения переходных металлов,
образующих кислоты Льюиса, такие как А1Хз, ИХз, TiX4, VOX3, VX5, ZnX2, FeX3 и SnX4 (где X представляет атом галогена, ацетоксигруппу и алкоксигруппу или арилоксигруппу); и <Оловоорганические соединения>
Оловоорганические соединения, такие как (СНз) зБнОСОСНз, (С2Н5) 3SnOCOC6H5, Bu3SnOCOCH3, Ph3SnOCOCH3, Bu2Sn (ОСОСН3) 2, Bu2Sn (OCOC11H23) 2, Ph3SnOCH3, (C2H5) 3SnOPh, Bu2Sn (OCH3) 2,
Bu2Sn (OC2H5)2, Bu2Sn(OPh)2, Ph2Sn (OCH3) 2, (C2H5hSnOH, Ph3SnOH, Bu2SnO, (C8Hi7)2SnO, Bu2SnCl2 и BuSnO(OH).
Каждый из данных катализаторов может быть твердым катализатором, зафиксированным внутри многоступенчатой дистилляционной колонны, или может быть гомогенным катализатором, который растворяется в реакционной системе.
Каждый из данных катализаторных компонентов, конечно, может взаимодействовать с органическим соединением, присутствующим в реакционной системе, таким как алифатический спирт, ароматическое моногидроксисоединение, алкиларилкарбонат, диарилкарбонат или диалкилкарбонат, или может подвергаться до реакции нагреванию с исходным веществом или продуктами реакции.
В случае осуществления настоящего изобретения с гомогенным катализатором, который растворяется в реакционной системе, предпочтительным является катализатор, имеющий высокую растворимость в реакционной жидкости в условиях реакции. Примеры предпочтительных катализаторов в данном смысле включают РЬО, РЬ(ОН)2 и Pb(OPh)2; TiCl4, Ti(OMe)4, (MeO) Ti (OPh) 3, (MeO)2Ti (OPh)2, (MeO) 3Ti (OPh) и Ti(OPh)4; SnCl4, Sn(OPh)4, Bu2SnO и Bu2Sn (OPh) 2; FeCl3, Fe(0H)3 и Fe(0Ph)3; и такие катализаторы, которые были обработаны фенолом, реакционной жидкостью или аналогичными.
На фиг.1 показан схематический вид многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия для осуществления настоящего изобретения. Многоступенчатая дистилляционная колонна 10 непрерывного действия, используемая в настоящем изобретении, включает в себя конструкцию, имеющую пару концевых тарелок 5 вверху и внизу цилиндрической главной части 7,
имеющей длину L (см) и внутренний диаметр D (см), и имеющую внутреннее содержимое б (6-1: насадка; 6-2: тарелка) с рядом ступеней п внутри, и имеет выпускное отверстие 1 для газа, имеющее внутренний диаметр di (см) наверху колонны или в верхней части колонны близко от верха, выпускное отверстие 2 для жидкости, имеющее внутренний диаметр d2 (см) на дне колонны или в нижней части колонны близко от дна, по меньшей мере одно впускное отверстие 3, предусмотренное в верхней части и/или средней части колонны ниже выпускного отверстия для газа, и по меньшей мере одно впускное отверстие 4, предусмотренное в нижней части колонны выше выпускного отверстия для жидкости. Следует заметить, что хотя на фиг.1 показано одно воплощение многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия согласно настоящему изобретению, расположение внутреннего содержимого не ограничивается таковым фиг.1.
Кроме того, многоступенчатая дистилляционная колонна 10 непрерывного действия согласно настоящему изобретению должна быть выполнена так, чтобы удовлетворять таким различным условиям, чтобы в ней можно было осуществлять не только перегонку, но также и реакцию в одно и то же время, и так, чтобы она была способна производить не менее чем 1 тонну диарилкарбоната в час в течение длительного времени. А именно, многоступенчатая дистилляционная колонна 10 непрерывного действия согласно настоящему изобретению удовлетворяет не только условиям с точки зрения дистилляционной функции, но скорее данные условия сочетаются с условиями, требуемыми для того, чтобы реакция протекала стабильно и с высокой селективностью.
Более конкретно, для работы многоступенчатой
дистилляционной колонны непрерывного действия согласно настоящему изобретению требуется следующее:
(1) указанная длина L (см) должна отвечать следующей формуле (1)
1500 < L < 8000 (1) ,
(2) указанный внутренний диаметр D (см) колонны должен
отвечать следующей формуле (2)
100 < D й 2000 (2),
(3) отношение указанной длины L (см) к указанному внутреннему диаметру D (см) колонны должно отвечать следующей формуле (3)
2 < L/D < 40 (3) ,
(4) указанное число ступеней п должно отвечать следующей формуле (4)
10 < п < 80 (4),
(5) отношение указанного внутреннего диаметра D (см) колонны к внутреннему диаметру di (см) выпускного отверстия для газа должно отвечать следующей формуле (5)
2 й D/di й 15 (5), и
(6) отношение указанного внутреннего диаметра D (см) колонны к внутреннему диаметру d2 (см) выпускного отверстия для жидкости должно отвечать следующей формуле (6)
5 < D/d2 < 30 (6).
Следует отметить, что термин "в верхней части колонны близко от верха" относится к части, простирающейся вниз от верха колонны до положения, показывающего меру около 0,25 л, а термин "в нижней части колонны близко от дна" относится к части, простирающейся вверх от дна колонны до положения, показывающего меру около 0,25 л. Следует заметить, что L имеет значение, определенное выше.
Было обнаружено, что с использованием многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия, которая одновременно отвечает формулам (1), (2), (3), (4), (5) и (б), при производстве ароматических карбонатов, содержащих диарилкарбонат в качестве их основного компонента, диарилкарбонат можно производить из алкиларилкарбоната в промышленном масштабе в количестве не менее 1 тонны в час с высокой селективностью и высокой производительностью стабильно в течение длительного времени, например, не менее 2000 часов, предпочтительно не менее 3000 часов, более предпочтительно не менее 5000 часов. Причина, по которой становится возможным
производить ароматические карбонаты в промышленном масштабе с такими превосходными показателями по способу настоящего изобретения, не ясна, но предполагают, что она является следствием объединенного эффекта, достигаемого при сочетании условий, соответствующих формулам (1)-(б). Предпочтительные интервалы для соответствующих факторов описываются ниже.
Если L (см) составляет менее чем 1500, тогда конверсия снижается, и невозможно достичь желаемого количества продукции. Кроме того, для снижения стоимости оборудования при сохранении конверсии, дающей возможность достичь желаемого количества продукции, L должна быть доведена до не более чем 8000. Более предпочтительный интервал для L (см) составляет 2000 й L < 6000, причем еще более предпочтительный составляет 2500 й L < 5000.
Если D (см) составляет менее чем 100, тогда невозможно достичь желаемого количества продукции. Кроме того, для снижения стоимости оборудования при сохранении конверсии, дающей возможность достичь желаемого количества продукции, D должен быть доведен до не более чем 2000. Более предпочтительный интервал для D (см) составляет 150 й V й 1000, причем еще более предпочтительный составляет 200 ^ D < 800.
Если L/D составляет меньше, чем 2, или больше, чем 40, тогда стабильная работа становится затруднительной. В частности, если L/D составляет меньше, чем 40, тогда разница в давлении между верхом и донной частью колонны становится слишком большой, и поэтому длительная стабильная работа становится трудной. Кроме того, необходимо увеличивать температуру в нижней части колонны, и поэтому имеют место побочные реакции, тем самым, снижая селективность. Более предпочтительным интервалом для L/D является 3 < L/D ^30, и еще более предпочтительным является 5 ^ L/D < 15.
Если п меньше, чем 10, тогда конверсия снижается, и невозможно достичь желаемого количества продукции. Кроме того, для снижения стоимости оборудования при сохранении конверсии, дающей возможность достичь желаемого количества продукции, п
должно быть доведено до не более чем 80. Кроме того, если п составляет больше, чем 80, тогда разница в давлении между верхом и донной частью колонны становится слишком большой, и поэтому длительная стабильная работа становится трудной. Кроме того, необходимо увеличивать температуру в нижней части колонны, и поэтому происходят побочные реакции, снижая селективность. Более предпочтительным интервалом для п является 15 ^ п < 60, и еще более предпочтительным является 20 ^ n ^ 50.
Если D/di составляет меньше, чем 2, стоимость оборудования становится высокой. Кроме того, наружу системы свободно высвобождаются огромные количества газообразных компонентов, и поэтому стабильная работа становится трудной. Если D/di составляет больше, чем 15, тогда количество отводимого газообразного компонента становится относительно низким, и поэтому стабильная работа становится трудной, и, кроме того, имеет место снижение конверсии. Более предпочтительным интервалом для D/di является 2,5 ^ D/di < 12, и еще более предпочтительным является 3 < D/di < 10.
Если D/d2 составляет меньше, чем 5, стоимость оборудования становится высокой. Кроме того, количество отводимой жидкости становится относительно высоким, и поэтому стабильная работа становится трудной. Если D/d2 составляет больше, чем 30, тогда скорость потока через выпускное отверстие для жидкости и систему трубопроводов становится чересчур быстрой, и поэтому появляется склонность к эрозии, тем самым, вызывая коррозию аппарата. Более предпочтительным интервалом для D/d2 является 7 < D/d2 < 25, и еще более предпочтительным является 9 й D/d2 й 20.
В дополнение к изложенному было найдено, что по настоящему изобретению дополнительно предпочтительно, чтобы di и d2 отвечали формуле (7):
1 й di/d2 < б (7) Термин "длительная или продолжительная стабильная работа", используемый в настоящем изобретение, обозначает, что работа может осуществляться непрерывно в постоянном состоянии из
расчета в течение не менее 1000 часов, предпочтительно не менее 3000 часов, более предпочтительно не менее 5000 часов, без закупорки системы трубопроводов, эрозии и т.д., и можно производить заданное количество диарилкарбоната при поддержании высокой селективности.
Характерной чертой настоящего изобретения является то, что диарилкарбонат можно производить стабильно в течение длительного времени с высокой селективностью и высокой производительностью порядка не менее чем 1 тонна в час, предпочтительно не менее чем 2 тонны в час и более предпочтительно не менее чем 3 тонны в час. Кроме того, еще одной характерной чертой настоящего изобретения является то, что в том случае, когда L, D, L/D, n, D/di и D/d2 для многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия отвечают следующим формулам: 2000 < L < 6000, 150 < D < 1000, 3 й L/D ^30, 15 < п < 60, 2,5 < D/di < 12 и 7 < D/d2 й 25, соответственно, можно производить не менее чем 2 тонны в час, предпочтительно не менее чем 2,5 тонны в час, более предпочтительно не менее чем 3 тонны в час диарилкарбоната. Кроме того, еще одной характерной чертой настоящего изобретения является то, что в том случае, когда L, D, L/D, n, D/di и D/d2 для многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия отвечают следующим формулам: 2500 < L < 5000, 200 ^ D < 800, 5 й L/D ?15, 20 < п й 50, 3 й D/di < 10 и 9 й D/d2 < 20, соответственно, можно производить не менее чем 3 тонны в час, предпочтительно не менее чем 3,5 тонны в час, более предпочтительно не менее чем 4 тонны в час диарилкарбоната.
"Селективность диарилкарбоната", используемая в настоящем изобретении, рассчитывается на прореагировавший
алкиларилкарбонат. Согласно настоящему изобретению можно обычно достигать высокой селективности не менее 95%, предпочтительно не менее 97%, более предпочтительно не менее чем 99%.
Многоступенчатая дистилляционная колонна непрерывного действия согласно настоящему изобретения представляет собой,
предпочтительно, дистилляционную колонну, имеющую тарелку и/или насадку в виде внутреннего содержимого. Термин "внутреннее содержимое", используемый в настоящем изобретении, обозначает часть в дистилляционной колонне, где газ и жидкость фактически вводят в контакт друг с другом. В качестве тарелки предпочтительны, например, тарелка колпачкового типа, ситчатая тарелка, клапанная тарелка, переточная тарелка Superfrac тарелка, Maxfrac тарелка или аналогичные. В качестве насадки предпочтительны произвольная насадка, такая как Rasching кольцо, Lessing кольцо, Pall кольцо, седло Берля, седло Инталокс, Dixon насадка, насадка McMahon или Heli-Pak, или структурированная насадка, такая как Mellapak, Gempak, TECHNO-РАК, FLEXI-PAK, насадка Sulzer, насадка Goodroll и насадка Glitchgrid. Можно также использовать многоступенчатую колонну, имеющую тарельчатую часть и часть, заполненную насадкой. Термин "число ступеней (п) внутреннего содержимого", используемый в настоящем изобретении, означает общее число тарелок в случае тарелки и теоретическое число ступеней в случае насадки. Следовательно, в случае многоступенчатой колонны, имеющей и тарельчатую часть, и часть, заполненную насадкой, п обозначает сумму общего числа тарелок и теоретического числа ступеней насадки.
Реакция между алкиларилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением, присутствующими в реакционной системе в настоящем изобретении, имеет крайне низкую константу равновесия, и кроме того, скорость реакции является медленной. Более того, реакция диспропорционирования алкиларилкарбоната, которая является основной реакцией, представляет собой также равновесную реакцию, и имеет низкое значение константы равновесия, а скорость реакции является медленной. Было обнаружено, что многоступенчатая дистилляционная колонна, имеющая и насадку, и тарелку внутри, является предпочтительной в качестве многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия, используемой в реактивной дистилляции, для осуществления данных реакций в настоящем изобретении. Более предпочтительно, чтобы данная дистилляционная колонна имела
часть, заполненную насадкой, предусмотренную в верхней части дистилляционной колонны, и тарельчатую часть, предусмотренную в нижней части дистилляционной колонны. Кроме того, в настоящем изобретении насадкой предпочтительно является структурированная насадка, причем дополнительно предпочтительно использовать одну или несколько их. Структурированная насадка предпочтительно является насадкой по меньшей мере одного типа, выбранной из группы, состоящей из Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-РАК, насадки Sulzer, насадки Goodroll и Glitchgrid.
Дополнительно было обнаружено, что для многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия по настоящему изобретению, с точки зрения взаимосвязи между эффективностью и стоимостью оборудования, в качестве тарелки внутреннего содержимого особенно предпочтительна ситчатая тарелка, имеющая ситчатую часть и сливную часть. Было также найдено, что ситчатая тарелка в ситчатой части имеет 100-1000 отверстий/м2. Более предпочтительное число отверстий составляет 120-900 отверстий/м2 и еще более предпочтительно 150-800 отверстий/м2. Кроме того, было обнаружено, что площадь поперечного сечения отверстия ситчатой тарелки составляет предпочтительно в интервале от 0,5 до 5 см2. Более предпочтительной площадью поперечного сечения отверстия является 0,7-4 см2, еще более предпочтительно 0,9-3 см2 Кроме того, было обнаружено, что более предпочтительно, если ситчатая тарелка имеет 100-1000 отверстий/м2 в ситчатой части, и площадь поперечного сечения отверстия составляет в интервале 0,5-5 см2. Дополнительно было обнаружено, что еще более предпочтительно, если структурированная насадка является по меньшей мере одной насадкой, выбранной из группы, состоящей из Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-РАК, насадки Sulzer, насадки Goodroll и Glitchgrid, и ситчатая тарелка в ситчатой части имеет 100-1000 отверстий/м2, и площадь поперечного сечения отверстия составляет в интервале 0,5-5 см2. Было показано, что при применении указанных выше условий к многоступенчатой дистилляционной колонне непрерывного действия цель настоящего изобретения может быть достигнута более легко.
По настоящему изобретению диарилкарбонат можно получать при непрерывной подаче исходного вещества, содержащего алкиларилкарбонат, в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, в которой присутствует катализатор; реакция и перегонка осуществляются одновременно в колонне, с непрерывным отводом реакционной смеси с низкой температурой кипения, содержащей получаемый диалкилкарбонат и спирт, из верхней части колонны в газообразной форме, и непрерывным отводом реакционной смеси с высокой температурой кипения, содержащей ароматические карбонаты, содержащие в качестве основного продукта диарилкарбонат, из нижней части колонны в жидкой форме. Реакционная смесь с низкой температурой кипения может содержать алкилариловый эфир и ароматическое моногидроксисоединение, присутствующие в системе,
непрореагировавший алкиларилкарбонат и так далее. Кроме того, реакционная смесь с высокой температурой кипения может содержать ароматическое моногидроксисоединение,
непрореагировавший алкиларилкарбонат и так далее. Следует заметить, что, как упоминалось выше, в дополнение к алкиларилкарбонату, исходное вещество может содержать диалкилкарбонат и спирт, которые являются продуктами реакции, ароматическое моногидроксисоединение, диарилкарбонат,
алкилариловый эфир, побочные продукты реакции с высокой температурой кипения и так далее. Принимая во внимание оборудование и расходы, требуемые для разделения и очистки в других процессах, при фактическом промышленном осуществлении настоящего изобретения предпочтительно, чтобы исходное вещество содержало небольшие количества таких соединений.
Кроме того, согласно настоящему изобретению
предпочтительным является способ, в котором осуществляется конденсация орошением газообразного компонента, отводимого из верхней части дистилляционной колонны, и затем возврат некоторой части данного компонента в верхнюю часть дистилляционной колонны. В данном случае степень орошения составляет в интервале от 0,05 до 10, предпочтительно 0,08-5, более предпочтительно 0,1-2. Согласно настоящему изобретению,
когда исходное вещество, содержащее алкиларилкарбонат, непрерывно подается в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, данное исходное вещество предпочтительно подается в дистилляционную колонну в жидкой форме и/или газообразной форме через отверстие(отверстия), предусмотренное в одном или нескольких положениях в верхней части или средней части колонны ниже выпускного отверстия для газа в верхней части дистилляционной колонны. Кроме того, при использовании дистилляционной колонны, имеющей насадочную часть в ее верхней части и тарельчатую часть в ее нижней части, что является предпочтительным воплощением настоящего изобретения, предпочтительно, чтобы по меньшей мере одно положение впускного отверстия было предусмотрено между насадочной частью и тарельчатой частью. Кроме того, в том случае, когда насадка включает две или более структурированных насадок, предпочтительно, чтобы впускное отверстие находилось в пространстве между множественными структурированными насадками.
Согласно настоящему изобретению способом, по которому катализатор присутствует в многоступенчатой дистилляционной колонне непрерывного действия, может быть любой способ, но в случае, когда катализатор является твердым, а именно, нерастворимым в реакционной жидкости, им является, например, способ, по которому катализатор фиксируется внутри колонны путем, например, установления на пластине или тарелке внутри многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия или установления в виде насадки. В случае гомогенного катализатора, который растворяется в исходном веществе или реакционной жидкости, предпочтительно подавать катализатор в дистилляционную колонну от положения выше средней части дистилляционной колонны. В данном случае жидкий катализатор, растворенный в исходном веществе или реакционной жидкости, можно вводить в колонну вместе с исходным веществом, или можно вводить в колонну через иное впускное отверстие, чем исходное вещество. Количество катализатора, используемое в настоящем изобретении, меняется в зависимости от его типа, типов и количеств исходных соединений и таких реакционных условий, как
температура и давление реакции. Количество катализатора обычно составляет в интервале от 0,0001 до 30% по весу, предпочтительно 0,05-10% по весу, более предпочтительно 0,001-1% по весу в расчете на общий вес исходного вещества.
Время реакции переэтерификации, осуществляемой в настоящем изобретении, рассматривается с учетом среднего времени нахождения реакционной жидкости в многоступенчатой дистилляционной колонне непрерывного действия. Время реакции варьируется в зависимости от типа содержимого внутри дистилляционной колонны и числа ступеней, количества исходного вещества, подаваемого в колонну, типа и количества катализатора, условий реакции и так далее. Время реакции составляет обычно в пределах от 0,01 до 10 часов, предпочтительно 0,05-5 часов, более предпочтительно 0,1-3 часа.
Температура реакции варьируется в зависимости от типа используемых исходных соединений и типа и количества катализатора. Температура реакции составляет обычно в интервале от 100 до 350°С. Для увеличения скорости реакции предпочтительно увеличивать температуру реакции. Если температура реакции является слишком высокой, тогда могут проходить побочные реакции, приводящие, например, к получению таких побочных продуктов, как продукты перегруппировки по Fries диарилкарбоната и алкиларилового эфира, и увеличению сложноэфирных соединений, что является нежелательным. По данной причине температура реакции составляет предпочтительно в интервале от 130 до 280°С, более предпочтительно 150-260°С, еще более предпочтительно 180-240°С. Кроме того, давление реакции варьируется в зависимости от типа используемых соединений сырья и состава сырья, времени реакции и так далее. Давление реакции может быть любым пониженным давлением, нормальным давлением или приложенным давлением. Давление вверху колонны обычно составляет в пределах от 0,1 до 2х107 Паскаля, предпочтительно 103-106 Паскаля, еще более предпочтительно 5х103-105 Паскаля.
Материал, составляющий многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, используемую в настоящем
изобретении, представляет обычно такой металлический материал, как углеродистая сталь или нержавеющая сталь. С точки зрения качества получаемого диарилкарбоната предпочтительной является нержавеющая сталь.
Ниже настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на следующие примеры, но настоящее изобретение не ограничивается следующими ниже примерами.
Примеры
Содержание галогена измеряли методом ионной хроматографии. Пример 1:
•"Многоступенчатая дистилляционная колонна непрерывного действия>
Использовали многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, показанную на фиг.1, имеющую L=3100 см, D=500 см, L/D=6/2, n=30, D/di=3,85, и D/d2=ll,l. В данном примере в качестве внутреннего содержимого в верхней части устанавливали две насадки Меллапак (общее теоретическое число ступеней 11) , ив нижней части использовали ситчатую тарелку, имеющую площадь поперечного сечения отверстия приблизительно
2 2
1,3 см , и ряд отверстий приблизительно 250/м . <Реактивная дистилляция>
В качестве сырья использовали смесь, содержащую 18% по весу метилфенилкарбоната, который был получен переэтерификацией смеси, содержащей диметилкарбонат и фенол в весовом соотношении диметилкарбонат/фенол=1,3. Данное исходное вещество содержало 26% по весу диметилкарбоната, 6% по весу анизола, 48% по весу фенола и 1% по весу дифенилкарбоната, и дополнительно содержало приблизительно 100 ч/млн Pb(OPh)2 в качестве катализатора. Исходное вещество по существу не содержало галогенов (вне предела обнаружения при ионной хроматографии, т.е. 1 ч/млрд или менее).
Исходное вещество вводили в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия со скоростью потока 66 тонн/час через впускное отверстие для исходного вещества, расположенного между Меллапак и ситчатой тарелкой.
Реактивную дистилляцию осуществляли непрерывно в условиях температуры на дне колонны 210°С, давления вверху колонны Зх104Ра и степени орошения 0,3. Спустя 24 часа можно было достичь состояния стабильной равномерной работы. Жидкость, отводимая непрерывно из нижней части колонны, содержала 38,4% по весу метилфенилкарбоната и 55,6% по весу дифенилкарбоната. Было найдено, что количество дифенилкарбоната, получаемого из метилфенилкарбоната в час, составляет 5,13 тонн. Селективность дифенилкарбоната в расчете на прореагировавший
метилфенилкарбонат составляла 99%.
В данных условиях осуществлялась длительная непрерывная работа. Количества дифенилкарбоната, получаемые в час при работе в течение 500 часов, 2000 часов, 4000 часов, 5000 часов и 6000 часов после достижения состояния стабильной равномерной работы (исключая дифенилкарбонат, содержащийся в исходном веществе), составляли, соответственно, 5,13 тонн, 5,13 тонн, 5,14 тонн, 5,14 тонн и 5,13 тонн, а селективности составляли, соответственно, 99%, 99%, 99%, 99% и 99%, и, следовательно, работа была очень стабильной. Кроме того, получаемые ароматические карбонаты по существу не содержали галогенов (1 ч/млрд или менее).
Пример 2:
Реактивную дистилляцию осуществляли в следующих условиях с использованием такой же многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия, как в примере 1.
<Реактивная дистилляция>
В качестве исходного вещества использовали смесь, содержащую 21% по весу метилфенилкарбоната, который был получен переэтерификацией смеси, содержащей диметилкарбонат и фенол в весовом соотношении диметилкарбонат/фенол=1,9. Данное исходное вещество содержало 32% по весу диметилкарбоната, 5% по весу анизола, 41% по весу фенола и 1% по весу дифенилкарбоната, и дополнительно содержало приблизительно 250 ч/млн РЬ(0Рп)г в качестве катализатора. Исходное вещество по существу не содержало галогенов (вне предела обнаружения при ионной
хроматографии, т.е. 1 ч/млрд или менее).
Исходное вещество вводили в многоступенчатую
дистилляционную колонну непрерывного действия со скоростью потока 80 тонн/час через впускное отверстие для него, расположенного между Меллапак и ситчатой тарелкой. Реактивную дистилляцию осуществляли непрерывно в условиях температуры на дне колонны 205°С, давления вверху колонны 2х104Ра и степени орошения 0,5. Спустя 24 часа можно было достичь состояния стабильной равномерной работы. Жидкость, отводимая непрерывно из нижней части колонны, содержала 36,2% по весу метилфенилкарбоната и 60,8% по весу дифенилкарбоната. Было найдено, что количество дифенилкарбоната, получаемого из метилфенилкарбоната в час, составляет 8,06 тонн. Селективность дифенилкарбоната в расчете на прореагировавший
метилфенилкарбонат составляла 99%.
В данных условиях осуществлялась длительная непрерывная работа. Количества дифенилкарбоната, получаемые в час при работе в течение 500 часов, 1000 часов, 1500 часов, 2000 часов и 2500 часов после достижения состояния стабильной равномерной работы (исключая дифенилкарбонат, содержащийся в исходном веществе), составляли, соответственно, 8,06 тонн, 8,07 тонн, 8,07 тонн, 8,06 тонн и 8,07 тонн, а селективности составляли, соответственно, 99%, 99%, 99%, 99% и 99%, и, следовательно, работа была очень стабильной. Кроме того, получаемые ароматические карбонаты по существу не содержали галогенов (1 ч/млрд или менее).
Пример 3:
Реактивную дистилляцию осуществляли в следующих условиях с использованием такой же многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия, как в примере 1, за исключением того, что площадь поперечного сечения отверстия ситчатой тарелки была доведена до 1,8 см2.
<Реактивная дистилляция>
В качестве исходного вещества использовали смесь, содержащую 16% по весу метилфенилкарбоната, который был получен
переэтерификацией смеси, содержащей диметилкарбонат и фенол в весовом соотношении диметилкарбонат/фенол=1,4. Данное исходное вещество содержало 27% по весу диметилкарбоната, 7% по весу анизола, 49% по весу фенола и 0,5% по весу дифенилкарбоната, и дополнительно содержало приблизительно 200 ч/млн Pb(OPh)2 в качестве катализатора. Исходное вещество по существу не содержало галогенов (вне предела обнаружения при ионной хроматографии, т.е. 1 ч/млрд или менее).
Исходное вещество вводили в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия со скоростью потока 94 тонны/час через впускное отверстие для исходного вещества, расположенного между Меллапак и ситчатой тарелкой. Реактивную дистилляцию осуществляли непрерывно в условиях температуры на дне колонны 215°С, давления вверху колонны 2,5х104Ра и степени орошения 0,4. Спустя 24 часа можно было достичь состояния стабильной равномерной работы. Жидкость, отводимая непрерывно из нижней части колонны, содержала 35,5% по весу метилфенилкарбоната и 59,5% по весу дифенилкарбоната. Было найдено, что количество дифенилкарбоната, получаемого из метилфенилкарбоната в час, составляет 7,28 тонн. Селективность дифенилкарбоната в расчете на прореагировавший
метилфенилкарбонат составляла 99%.
В данных условиях осуществлялась длительная непрерывная работа. Количества дифенилкарбоната, получаемые в час при работе в течение 500 часов, 1000 часов, 1500 часов, 2000 часов и 2500 часов после достижения состояния стабильной равномерной работы (исключая дифенилкарбонат, содержащийся в исходном веществе), составляли, соответственно, 7,28 тонн, 7,28 тонн, 7,29 тонн, 7,29 тонн и 7,28 тонн, а селективности составляли, соответственно, 99%, 99%, 99%, 99% и 99%, и, следовательно, работа была очень стабильной. Кроме того, получаемые ароматические карбонаты по существу не содержали галогенов (1 ч/млрд или менее).
Промышленная применимость
При непрерывном производстве ароматических карбонатов,
содержащих диарилкарбонат в качестве основного продукта, с применением в качестве исходного вещества алкиларилкарбоната, который может быть получен по реакции переэтерификации между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением, с использованием многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия, в которой присутствует катализатор, и непрерывной подачи исходного вещества в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, настоящее изобретение является подходящим в качестве конкретного способа, который дает возможность производить диарилкарбонат в течение длительного времени в промышленном масштабе с высокой селективностью и высокой производительностью не менее чем 1 тонна в час.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ производства ароматического карбоната, содержащего диарилкарбонат в качестве основного продукта, из исходного вещества, включающего в себя алкиларилкарбонат, который может получаться по реакции переэтерификации между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением, который включает стадии:
(i) непрерывной подачи указанного исходного вещества в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, в которой присутствует катализатор;
(ii) осуществления реакции в колонне с получением диалкилкарбоната и диарилкарбоната;
(iii) непрерывного отвода реакционной смеси с низкой температурой кипения, содержащей указанный полученный диалкилкарбонат, из верхней части колонны в газообразной форме и непрерывного отвода реакционной смеси с высокой температурой кипения, содержащей диарилкарбонат, из нижней части колонны в жидкой форме, в котором
(a) указанное исходное вещество подается в указанную многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, содержит 5-38% по весу указанного диалкилкарбоната и 5-61% по весу указанного ароматического моногидроксисоединения, в расчете на общий вес исходного вещества;
(b) указанная многоступенчатая дистилляционная колонна непрерывного действия включает в себя устройство, имеющее пару концевых тарелок наверху и внизу цилиндрической главной части, имеющей длину L (см) и внутренний диаметр D (см) , и имеющее внутреннее содержимое с числом ступеней в нем п, и включает выпускное отверстие для газа, имеющее внутренний диаметр di (см) , наверху колонны или в верхней части колонны близко от верха, выпускное отверстие для жидкости, имеющее внутренний диаметр d2 (см), внизу колонны или в нижней части колонны близко от дна, по меньшей мере одно впускное отверстие, предусмотренное в верхней части и/или средней части колонны ниже выпускного отверстия для газа, и по меньшей мере одно впускное отверстие, предусмотренное в нижней части колонны выше
выпускного отверстия для жидкости, где
(1) указанная длина L (см) должна отвечать следующей формуле (1)
1500 < L < 8000 (1),
(2) указанный внутренний диаметр D (см) колонны должен отвечать следующей формуле (2)
100 < D й 2000 (2),
(3) отношение указанной длины L (см) к указанному внутреннему диаметру D (см) колонны должно отвечать следующей формуле (3)
2 й L/D й 40 (3) ,
(4) указанное число ступеней п должно отвечать следующей формуле (4)
10 й п й 80 (4),
(5) отношение указанного внутреннего диаметра D (см) колонны к внутреннему диаметру di (см) выпускного отверстия для газа должно отвечать следующей формуле (5)
2 й D/di й 15 (5), и
(6) отношение указанного внутреннего диаметра D (см) колонны к внутреннему диаметру d2 (см) выпускного отверстия для жидкости должно отвечать следующей формуле (6)
5 й D/d2 й 30 (6) .
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перегонку осуществляют одновременно на указанной стадии (ii).
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что непрерывно получают ароматический карбонат, содержащий в качестве основного продукта диарилкарбонат, и количество указанного получаемого диарилкарбоната составляет не менее чем 1 тонну в час.
4. Способ производства ароматического карбоната, содержащего в качестве основного продукта диарилкарбонат, в котором ароматический карбонат, содержащий в качестве основного продукта диарилкарбонат, получается непрерывно путем непрерывной подачи в качестве исходного вещества алкиларилкарбоната, который может получаться по реакции
переэтерификации между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением, в многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, в которой присутствует катализатор, с осуществлением реакции и перегонки в колонне одновременно, непрерывного отвода реакционной смеси с низкой температурой кипения, содержащей указанный полученный диалкилкарбонат, из верхней части колонны в газообразной форме и непрерывного отвода реакционной смеси с высокой температурой кипения, содержащей диарилкарбонат, из нижней части колонны в жидкой форме, в котором
(a) указанное исходное вещество, которое подается в указанную многоступенчатую дистилляционную колонну непрерывного действия, содержит 5-38% по весу указанного диалкилкарбоната и 5-61% по весу указанного ароматического моногидроксисоединения, в расчете на общий вес исходного вещества;
(b) указанная многоступенчатая дистилляционная колонна непрерывного действия включает в себя устройство, имеющее пару концевых тарелок или тарелок наверху и внизу цилиндрической главной части, имеющей длину L (см) и внутренний диаметр D (см) , и имеющее внутреннюю часть с числом ступеней в ней п, и включает выпускное отверстие для газа, имеющее внутренний диаметр di (см), наверху колонны или в верхней части колонны близко от верха, выпускное отверстие для жидкости, имеющее внутренний диаметр d2 (см), внизу колонны или в нижней части колонны вблизи дна, по меньшей мере одно впускное отверстие, предусмотренное в верхней части и/или средней части колонны ниже выпускного отверстия для газа, и по меньшей мере одно впускное отверстие, предусмотренное в нижней части колонны выше выпускного отверстия для жидкости, где
(1) указанная длина L (см) должна отвечать следующей формуле (1)
1500 S L й 8000 (1) ,
(2) указанный внутренний диаметр D (см) колонны должен отвечать следующей формуле (2)
100 й D й 2000 (2) ,
(3) отношение указанной длины L (см) к указанному внутреннему диаметру D (см) колонны должно отвечать следующей формуле (3)
2 й L/D й 40 (3),
(4) указанное число ступеней п должно отвечать следующей формуле (4)
10 й п й 80 (4),
(5) отношение указанного внутреннего диаметра D (см) колонны к внутреннему диаметру di (см) выпускного отверстия для газа должно отвечать следующей формуле (5)
2 й D/di й 15 (5), и
(6) отношение указанного внутреннего диаметра D (см) колонны к внутреннему диаметру d2 (см) выпускного отверстия для жидкости должно отвечать следующей формуле (6)
5 й D/d2 й 30 (6) .
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что количество получаемого диарилкарбоната составляет не менее чем 1 тонну в час.
6. Способ по любому одному из пунктов 1-5, в котором указанное исходное вещество дополнительно содержит 0,5-15% по весу алкиларилового эфира, в расчете на общий вес указанного исходного вещества.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что di и d2 отвечают следующей формуле (7)
1 й di/d2 й б (7) .
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что L, D,
L/D, n, D/di и D/d2 для многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия отвечают следующим формулам: 2000 й L й 6000, 150 й D ? 1000, 3 й L/D й 30, 15 й п й 60, 2,5 й D/di й 12 и 7 ? D/d2 ? 25, соответственно.
9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что L, D, L/D, n, D/di и D/d2 для многоступенчатой дистилляционной колонны непрерывного действия отвечают следующим формулам:
2500 й L й 5000, 200 й D ? 800, 5 ? L/D ? 15, 20 ? n ? 50, 3 ? D/di ? 10 и 9 й D/d2 ? 20, соответственно.
10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что указанной многоступенчатой дистилляционной колонной непрерывного действия является дистилляционная колонна, имеющая внутри насадку и тарелку.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что указанной многоступенчатой дистилляционной колонной непрерывного действия является дистилляционная колонна, имеющая в качестве внутреннего содержимого насадку в верхней части колонны и тарелку в нижней части колонны.
12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что указанной насадкой внутреннего содержимого является структурированная насадка.
13. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что указанной тарелкой внутреннего содержимого является ситчатая тарелка, имеющая ситчатую часть и сливную часть.
14. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что указанной насадкой внутреннего содержимого является одна или более структурированных насадок, и указанная тарелка представляет ситчатую тарелку, имеющую ситчатую часть и сливную часть.
15. Способ по п. 12 или 14, отличающийся тем, что структурированной насадкой является по меньшей мере одна насадка, выбранная из группы, состоящей из Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-РАК, Sulzer насадки, Goodroll насадки и Glitchgrid.
16. Способ по п.13 или 14, отличающийся тем, что указанная ситчатая тарелка имеет в ситчатой части 100-1000 отверстий/м2.
17. Способ по любому из пп.13, 14 или 16, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения отверстия указанной ситчатой тарелки составляет в пределах от 0,5 до 5 см2.
18. Способ по п.14, отличающийся тем, что указанной структурированной насадкой является по меньшей мере одна насадка, выбранная из группы, состоящей из Mellapak, Gempak, TECHNO-PAK, FLEXI-PAK, Sulzer насадки, Goodroll насадки и
Glitchgrid, ситчатая тарелка имеет в ситчатой части 100-1000 отверстий/м , и площадь поперечного сечения отверстия указанной ситчатой тарелки составляет в пределах от 0,5 до 5 см2.
19. Ароматический карбонат, включающий содержание галогена не более чем 0,1 ч/млн, полученный по способу согласно любому из пп.1-18.
По доверенности
1/1
ФИГ.1
141207ЕА