專利名稱：雙酚a的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造雙酚A(BPA)的系統(tǒng)和方法。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及通過選擇性地控制某些相平衡條件來制造雙酚A的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
雙酚A用于化學(xué)工業(yè)的多個領(lǐng)域，例如用于環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯等聚合物的制造等，所以雙酚A等雙酚類的制造是重要的。作為電子設(shè)備和磁盤驅(qū)動器產(chǎn)業(yè)的光學(xué)介質(zhì)而使用的高品質(zhì)聚碳酸酯，必須以高度純的雙酚A作為反應(yīng)原料。其結(jié)果，正朝著開發(fā)制造高純度的雙酚A的方法而進(jìn)行極大的努力。
通常在酸催化劑存在下，通過苯酚和丙酮的液相縮合反應(yīng)制造雙酚A。在反應(yīng)生成混合物中，通常含有雙酚A、未反應(yīng)原料、反應(yīng)副產(chǎn)物(特別是水)以及同分異構(gòu)體、類似物和同系物等。雙酚A的精制和回收，通常占該系統(tǒng)總投資的約一半以上，并且公知技術(shù)中成本非常高。
通常在通過結(jié)晶而回收雙酚生成物前，通過蒸餾去除苯酚、水和丙酮。在美國專利第5783733號說明書中，從生成物流中去除過剩的苯酚、水和丙酮后，進(jìn)行熔融結(jié)晶。作為結(jié)晶方法，即使是部分熔融和整體熔融的連續(xù)工序，也進(jìn)行多級分步熔融結(jié)晶。從設(shè)備投資和能量消耗的觀點來看，這種方法的成本非常高。
在其他的現(xiàn)有技術(shù)中，直接向結(jié)晶裝置中供給反應(yīng)生成物流，形成由液體相以及固體結(jié)晶相構(gòu)成的漿，所述固體結(jié)晶相為雙酚A和苯酚的等摩爾加合物的固體結(jié)晶相。從液體(母液)中分離加合物結(jié)晶，通過一系列的苯酚去除或者脫苯酚工序，從加合物中去除苯酚。該現(xiàn)有技術(shù)記載在例如U.S.Statutory Invention Registration US H1943中。通過蒸餾或者氮脫離法等從加合物中去除苯酚的工序不但非?；ㄙM費用，而且系統(tǒng)的復(fù)雜性增加。最終，為了制造雙酚A生成物，而進(jìn)行多級分步熔融結(jié)晶。
另外，在美國專利第5723688號中公開了一種制造雙酚A與苯酚化合物的加合物的方法，其中在結(jié)晶之前，省略反應(yīng)生成物流的蒸餾。該方法中，首先在酸性陽離子交換樹脂的存在下，使化學(xué)計量過剩的苯酚化合物和羰基化合物發(fā)生反應(yīng)，生成含有雙酚、未反應(yīng)的苯酚化合物、未反應(yīng)的羰基化合物和水的生成混合物。接著，使生成混合物結(jié)晶，而生成雙酚與苯酚化合物的加合物，使用由酸性或者堿性陽離子交換樹脂精制的苯酚化合物將至少一部分該加合物洗凈，使洗凈后的固體加合物熔融，通過蒸餾來回收苯酚化合物。
在雙酚的制造中，雖然已看到進(jìn)步，但還需要進(jìn)一步改進(jìn)。上述現(xiàn)有技術(shù)的方法需要進(jìn)行花費費用的苯酚去除工序和/或苯酚精制工序、以及精制加合物和/或雙酚A的數(shù)個花費費用的工序。再有，對于雙酚A結(jié)晶純度的要求也變大，制造雙酚A的復(fù)雜性和費用增加。因此，需要制造雙酚A的改進(jìn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是提供改進(jìn)的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法用于制造雙酚A和苯酚的固體加合物結(jié)晶和/或?qū)嵸|(zhì)上純的雙酚A結(jié)晶。例如提供了這樣一種雙酚A的直接結(jié)晶法，其中省略了花費費用的苯酚去除工序或降低了其費用。
本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)了一種制造雙酚A的系統(tǒng)和方法，其中對供給結(jié)晶裝置的溶液的相平衡行為選擇性地進(jìn)行控制和調(diào)整，以便得到所希望的結(jié)果。按照本發(fā)明，選擇性地調(diào)整雙酚A的制造方法的某些操作條件或變量，就能夠產(chǎn)生所希望的相平衡行為。
本文描述了通過選擇性地控制由苯酚、雙酚A和溶劑構(gòu)成的體系的相平衡，以便回收雙酚A(BPA)的系統(tǒng)和方法。特別是，該系統(tǒng)和方法將苯酚的氣化減到最小，減少在雙酚制造中所必需的裝置和工序的數(shù)目，由此降低設(shè)備投資額和能量消耗。
本發(fā)明的體系涉及3種基本組分——苯酚、雙酚A和溶劑，即該體系的相平衡以三元體系為特征，但也可以含有其他的組分或者溶質(zhì)。
由苯酚和丙酮反應(yīng)而得到的生成物溶液含有苯酚、雙酚A、雙酚A的同分異構(gòu)體、未反應(yīng)原料和副產(chǎn)物等。將溶劑供給到生成物溶液中，并選擇性地控制該生成物溶液中的溶劑量，從而調(diào)整供給到結(jié)晶裝置的生成物溶液的組成，以便使結(jié)晶性雙酚A或者雙酚A和苯酚的加合物從生成物溶液中結(jié)晶析出。即，為了選擇地控制體系的相行為而使用溶劑。
溶劑是假組分，它可以是單一溶劑，也可以由2種或2種以上溶劑的混合物構(gòu)成。在混合物的情況下，至少第1溶劑組分選擇能顯示第1相的行為的溶劑，至少第2溶劑組分選擇能顯示第2相的行為的溶劑。或者，也可以第1和第2溶劑顯示相同的相行為。選擇溶劑混合物中溶劑組分的存在比例以獲得最終所希望的相行為。第1和第2溶劑也可以是單一組分或者實際上可顯示所希望的相行為的組分的混合物。從混合物在結(jié)晶裝置單元內(nèi)的溶解度和溫度這些方面來看，選擇各溶劑的沸點，以便產(chǎn)生所希望的操作條件。
其他的方式中，本發(fā)明提供包括如下步驟的雙酚A的制造方法在催化劑的存在下，使苯酚和丙酮發(fā)生反應(yīng)，形成含有雙酚A、苯酚的生成物溶液；在生成物溶液中加入溶劑；而且，至少對供給到結(jié)晶裝置中的生成物溶液中的溶劑組成進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便在結(jié)晶過程中選擇性地控制從該生成物溶液中形成實質(zhì)上純的固體雙酚A或者雙酚A和苯酚的加合物。
另外，其他的方式中，本發(fā)明提供從溶液中分離固體雙酚A的方法，該方法包括如下步驟準(zhǔn)備至少由雙酚A、苯酚和溶劑組分構(gòu)成的溶液，由雙酚A和苯酚形成加合物，所述溶劑組分由2種或2種以上溶劑構(gòu)成；而且雙酚A、苯酚和溶劑組分顯示出可由三元相圖表示的相平衡關(guān)系相圖，而且雙酚A、苯酚和溶劑組分處于相平衡，這種相平衡表現(xiàn)出的相行為是，它可確定相圖中的至少2個區(qū)域，即加合物區(qū)域和純固體雙酚A區(qū)域；調(diào)整2種或2種以上溶劑的濃度比例，以便操縱加合物和純固體雙酚A區(qū)域的相對大??；調(diào)節(jié)結(jié)晶前的溶液組成，使溶液濃度選擇性地處于加合物或者純固體雙酚A區(qū)域內(nèi)的位置；以及使溶液結(jié)晶，選擇性地生成作為加合物形式的或者純固體雙酚A形式的固體雙酚A。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中雙酚A和苯酚的二元體系的多溫度相平衡圖。
圖2A是雙酚A和苯酚的二元體系的多溫度相平衡圖。
圖2B是圖2A的二元體系的多溫度相平衡圖的投影。
圖3A和3B表示作為本發(fā)明實施方式的雙酚A、苯酚和溶劑的三元體系的多溫度相平衡圖的投影的操作。
圖4是雙酚A、苯酚和溶劑的三元體系的多溫度相平衡圖的投影，表示作為本發(fā)明溶劑組成的函數(shù)的相區(qū)域的操作。
圖5是雙酚A、苯酚和溶劑的三元體系的多溫度相平衡圖的投影，表示在本發(fā)明的實施方式中，向結(jié)晶裝置供給特定的組合物時雙酚A的最大回收率。
圖6是雙酚A、苯酚和溶劑的三元體系的多溫度相平衡圖的投影，表示在本發(fā)明的實施方式中，向結(jié)晶裝置供給特定的組合物時加合物的最大回收率。
圖7是本發(fā)明實施方式的雙酚A、苯酚和溶劑的三元體系的多溫度相平衡圖的投影。
圖8和圖9表示三元體系的多溫度相平衡圖的投影，表示三元體系相圖區(qū)域大小的選擇性控制，以及根據(jù)本發(fā)明的方法調(diào)整供給組合物，使其處于三元體系圖中所希望的位置。
圖10A和10B分別表示在本發(fā)明實施方式中，制造雙酚A的系統(tǒng)的流程框圖和相應(yīng)的三元體系平衡圖的投影。
圖11A和11B分別表示在本發(fā)明實施方式中，制造加合物和雙酚A的系統(tǒng)的流程框圖和相應(yīng)的三元體系平衡圖的投影。
圖12A和12B分別表示在本發(fā)明實施方式中，制造加合物和雙酚A的系統(tǒng)的流程框圖和相應(yīng)的三元體系平衡圖的投影。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了制造雙酚的系統(tǒng)和方法，其中選擇性地控制供給結(jié)晶裝置的溶液或者物流的相平衡行為，從而產(chǎn)生所選擇的結(jié)果。本發(fā)明提供了對雙酚A、苯酚和溶劑的相平衡進(jìn)行處置和選擇性地進(jìn)行控制的方法。
該系統(tǒng)雖然包含雜質(zhì)、未反應(yīng)原料、同分異構(gòu)體等其他的組分或者溶質(zhì)，但本發(fā)明的溶液的主體為苯酚、雙酚A和溶劑等3種基本組分，以三元體系相平衡體系為特征。
在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，用于結(jié)晶的雙酚體系的相平衡通常認(rèn)為形成由雙酚A和苯酚構(gòu)成的二元體系。壓力僅微弱地影響固體和液體間的平衡，二元體系的相變化可以用溫度-濃度圖表示。圖中顯示出數(shù)個相區(qū)域。在用液相轉(zhuǎn)變線BEIC連接的區(qū)域I中，兩個組分(即雙酚A和苯酚)均處于液相中。在點E存在共晶區(qū)域。在點I存在不一致的熔點。如區(qū)域II內(nèi)所示的那樣生成固體加合物。固體加合物由等摩爾的雙酚A和苯酚的組合物形成。在區(qū)域III內(nèi)生成固體雙酚A。在區(qū)域IV內(nèi)固體加合物相和固體雙酚A相兩者共存。
作為從雙酚A分離苯酚的現(xiàn)有技術(shù)，可以使用在圖1中說明的二元體系相圖加以說明。為了說明三元體系的相行為，必須使用3維(3D)圖來說明溫度和濃度的關(guān)系。通常，Z軸表示溫度，X-Y平面表示濃度，使用該3維圖能夠說明各組分的飽和。但是，讀出3D圖的數(shù)值大小是非常困難的，因此，根據(jù)3D圖進(jìn)行概念上的設(shè)計是不方便的。
從容易可視化和工藝設(shè)計的目的出發(fā)，實際上盛行在概念設(shè)計階段把3D圖簡化為2D圖，或者把2D圖簡化為1D圖。如此簡化后，使溫度投影在2維圖或者1維圖中。為了對此進(jìn)行說明，采用雙酚A和苯酚的二元體系的相圖，例如圖2A和2B所示。
異成分熔點(I)是加合物發(fā)生熔化的點，液體組合物和固體組合物是不同的。苯酚和雙酚A的加合物發(fā)生熔化時，液體組合物處于點I，另一方面，一些固體雙酚A也同樣地生成。這是因為，加合物A存在于點I和純雙酚A之間。
在用來制造雙酚A的相圖中，存在2個重要的區(qū)域或者分區(qū)。1個是雙酚A分區(qū)，另一個是加合物分區(qū)。在已供給到結(jié)晶裝置中的組合物位于雙酚A分區(qū)的內(nèi)側(cè)時，純固體雙酚A被回收。已供給到結(jié)晶裝置中的組合物如果位于加合物分區(qū)內(nèi)，固體加合物就被回收。
為了進(jìn)行多溫度相圖的投影，第1步是使圖2A中的兩條曲線的交叉點投影在圖2B的線上。如多溫度相圖2A下的線上所顯示的點，這些點包括純苯酚、苯酚和加合物的共晶點(E)、異成分熔點(I)、加合物(A)和純雙酚A。
各點的溫度可標(biāo)在該多溫度圖的投影上。例如，如圖2A所示，點I的溫度是約100℃，點M的溫度是約135℃。但是，所述多溫度圖的投影適用于可行的合成過程，因此，在合成的最初階段通常忽略該溫度。溫度的影響可以在以后考慮。
2D相圖如果簡化為多溫度圖的1-D投影，雙酚A分區(qū)就成為線IM的1個線段。加合物分區(qū)成為線EA的一個線段。當(dāng)供給到結(jié)晶裝置中的生成物溶液中的供給組合物位于雙酚A分區(qū)中時，多溫度相圖的雙酚A的回收能夠容易地投影在多溫度相圖上。
雙酚A的回收率的定義為已回收的純雙酚A固體重量與供給物重量的比例。如圖中所說明，在此情況下，雙酚A的回收率是FN對MN的比例。供給組合物相同，在溫度更降低時，雙酚A的回收增加。在溫度降低至大約100℃時，雙酚A和加合物固體兩者共存，因此純固體雙酚A的最大回收率就是IF對IM的比例。
多溫度圖的投影可提供生成物回收的區(qū)域，因此該投影能夠作為工藝實施可能性研究的有益手段而進(jìn)行使用。如果供給到結(jié)晶裝置中的生成物溶液中的供給組合物位于點I和點M之間，則固體雙酚A被回收，從而能夠容易計算出雙酚A的回收率。如果供給物位于E和I之間，則固體加合物被回收，從而能夠計算出加合物回收率。
在完全的相圖是3-D或者4-D時，多溫度圖的投影變得非常有益。如本發(fā)明中所記載，另外的方法能容易地可視化。圖3A～7表示本發(fā)明的多溫度相圖的投影，其中顯示了如何通過調(diào)節(jié)生成物溶液中溶劑的組成和/或濃度，以便選擇性地控制各種相平衡區(qū)域。苯酚、雙酚A和溶劑的三元體系的等壓相圖表示3維空間的圖像。組合物坐標(biāo)被標(biāo)繪為三角格子上的重量分率，溫度可以標(biāo)繪在附帶的水平軸上。但是，使用多維相圖是不方便的。好在，在該三元體系中，許多重要的信息特別是結(jié)晶邊界能夠在三角形底部(base)上的2維投影上表示。這叫做多溫度相平衡圖的投影。為對照和明了化，用直三角形代替正三角圖形來表示三元體系相平衡圖。
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法選擇性地控制三元體系相的條件，通過使用如下非窮舉的工藝操作條件來得出相平衡圖溶劑的類型；在使用2種或2種以上溶劑組分時溶劑的濃度；供給結(jié)晶裝置的苯酚、雙酚A和溶劑的任意之一或其組合的質(zhì)量濃度；供給縮合反應(yīng)裝置的任一種原料或其組合的供給速度；或者任一個相關(guān)組分的再循環(huán)供給速度等。
作為本發(fā)明的實施方式，向生成物溶液中供給溶劑。也可以在反應(yīng)后向生成物溶液中供給溶劑?；蛘咭部梢允侨軇┑闹辽僖徊糠忠呀?jīng)存在于反應(yīng)后的生成物溶液中。
將生成物溶液供給結(jié)晶裝置，通過加入具有某種組成的生成物溶液，來選擇性地控制這種供給結(jié)晶裝置的物流的相平衡行為，其結(jié)果是，結(jié)晶性雙酚A或者雙酚A和苯酚的加合物從生成物溶液中結(jié)晶析出。通常通過控制生成物溶液中的溶劑濃度，來選擇性地控制相平衡行為，但也可以控制生成物溶液中的其他組分的濃度。
溶劑沒有特別的限制，例如可舉出水；酮類，例如丙酮、甲基乙基酮(MEK)和甲基異丁基酮(MIBK)等；醇類，例如甲醇、乙醇、直鏈丙醇(NPA)、支鏈丙醇(IPA)、2-丁醇、叔丁醇和1，2-乙二醇等；醚類，例如乙二醇一甲基醚、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇和糠醇等；酰胺類，例如DMF(二甲基甲酰胺)、DMA(二甲基乙酰胺)、NMP(N-甲基吡咯烷酮)和DMSO(二甲基亞砜)等；以及芳香族烴等烴類等。
存在于體系中的溶劑優(yōu)選丙酮。溶劑可以是1種組分，也可以是由2種或2種以上的溶劑組分的混合物構(gòu)成的。
在以溶劑作為2種或2種以上溶劑組分的混合物使用時，溶劑混合物至少含有顯示第1相行為的第1溶劑組分和顯示第2相行為的第2溶劑組分。由第1和第2溶劑組分對相行為的還與雙酚A分別在第1和第2溶劑中的溶解度相關(guān)。即，可以根據(jù)溶劑對體系的相行為的這種影響來表征溶劑。體系的相行為由存在于體系中的全部組分的相互作用產(chǎn)生。
可以采用各種溶劑中的雙酚A和各種溶劑中的苯酚的二元體系溶解度數(shù)據(jù)，以此為出發(fā)點來預(yù)測完整體系的相行為的某些征兆。單獨采用二元體系的溶解度數(shù)據(jù)還不足以確定完整體系的相行為，但它為溶劑組分的最初選擇提供了有益的指導(dǎo)。
再有，或者作為替代，可以根據(jù)溶劑中雙酚A和苯酚的二元體系的相對溶解度來不很可信地表征溶劑。采用溶解度作為溶劑選擇的準(zhǔn)則時，應(yīng)在本發(fā)明教導(dǎo)的范圍內(nèi)進(jìn)行常規(guī)實驗，以便評價所選擇的溶劑的適合性。
在其他的實施方式中，當(dāng)溶劑由溶劑組分的混合物構(gòu)成時，至少第1和第2溶劑組分優(yōu)選為各種體系中至少顯示第1和第2相行為的溶劑組分。
當(dāng)采用二元體系的溶解度，特別是溶劑組分中雙酚A的二元體系溶解度進(jìn)行表征時，優(yōu)選第1和第2溶劑組分的溶解度相反。即，與對雙酚A顯示較低溶解度的其他溶劑組分相比，溶劑組分中的1種組分對雙酚A顯示較高溶解度?；蛘叩?和第2溶劑組分中雙酚A的溶解度可以相互接近。
為了使工藝操作更具靈活性，優(yōu)選在體系中使用可帶來更多種相行為的溶劑。
在使用第1和第2溶劑組分的具體實施方式
中，例如可以將溶解分為對雙酚A的良性溶劑和不良溶劑。按照圖3A、圖3B和圖4所示的相圖進(jìn)行說明，見雙酚A分區(qū)，與形成大的雙酚A分區(qū)的不良溶劑相比，良性溶劑形成小的雙酚A分區(qū)。換句話說，雙酚A在良性溶劑中比在不良溶劑中具有更大的溶解度，對于另一組分即苯酚的溶解度來說，在同一溶劑中，雙酚A的良性溶劑就是苯酚的不良溶劑。因此，溶解度被定義為與相平衡系的一個分區(qū)即所謂的雙酚A分區(qū)有關(guān)。作為一般原則，溶解度是特定的溶劑對相行為的影響，即以相分區(qū)的邊界的大小和位置來表征溶劑。在初步選擇溶劑時，溶劑組分的二元體系溶解度可作為評價合適的備選溶劑的指針。
作為良性溶劑，例如優(yōu)選相對100g溶劑，在室溫下雙酚A以約25～150g的范圍溶解的溶劑，作為不良溶劑，例如優(yōu)選相對100g溶劑，在室溫下雙酚A以約0.1～50g的范圍溶解的溶劑，但不限于此。
本發(fā)明對體系的相平衡行為進(jìn)行選擇性的控制。更具體地說，在使用1種或者多種溶劑時，選擇生成物溶液中溶劑組分的濃度比例，以便對相平衡行為進(jìn)行控制，從而在生成物溶液中通過結(jié)晶精制形成實質(zhì)上純的固體雙酚A或者雙酚A和苯酚的加合物。
在使用溶劑組分的混合物并且該混合物至少由良性溶劑和不良溶劑構(gòu)成時，良性溶劑對不良溶劑的濃度比例通常在1∶100至100∶1的范圍，優(yōu)選在80∶20至20∶80的范圍。
在圖3A、圖3B和圖4中，雙酚A、苯酚和溶劑處于相平衡，顯示出，表現(xiàn)出的示相行為是，在相圖中確定了至少2個區(qū)域或者分區(qū)，即加合物相分區(qū)和純固體雙酚A相分區(qū)。
也存在苯酚相分區(qū)和溶劑分區(qū)，但通常苯酚分區(qū)占投影直角相圖全區(qū)域的小于或等于2.5％，不影響雙酚A分區(qū)的區(qū)域。
可通過調(diào)整溶劑的組成，或者在溶劑是混合物的情況下通過調(diào)整2種或2種以上溶劑組分的濃度比例，來選擇性地進(jìn)行控制或操縱分區(qū)邊界的位置、加合物分區(qū)和雙酚A分區(qū)的大小。這在表示加合物及雙酚A區(qū)域的大小或者形狀的變化或者“擺動”的圖3A、3B和4中特別明了地表示出來，所述加合物及雙酚A區(qū)域超出了實施例的溶劑組成和濃度的范圍。雜質(zhì)或者其他的組分如果存在于生成物溶液中，分區(qū)的大小就發(fā)生一定程度的移動。
向結(jié)晶裝置供給的供給物溶液含有反應(yīng)原料、副產(chǎn)物等數(shù)種組分，但重要的是考慮基本組分。所謂基本組分是苯酚、雙酚A和溶劑(假組分一般看作溶劑)。溶劑例如是未反應(yīng)的丙酮、在反應(yīng)裝置內(nèi)生成的水、以及可以作為雙酚A的溶劑而發(fā)揮作用的其他組分或者由它們的混合物構(gòu)成，溶劑可以在反應(yīng)工序前和/或結(jié)晶工序前導(dǎo)入系統(tǒng)中。
將苯酚、雙酚A和溶劑的體系當(dāng)作三元體系，其相行為依賴于溶劑的確切性質(zhì)。
在圖3A和圖3B中，通過本發(fā)明的2種實施方式，來表示使用具有不同相行為的2種或2種以上溶劑的相平衡的操作。加合物和雙酚A相分區(qū)的大小和形狀依賴于生成物溶液中存在的溶劑的類型。所謂分區(qū)的大小或者形狀，意味著圖3A和圖3B所示的多溫度相圖的投影中的分區(qū)的大小。2個相分區(qū)是互補(bǔ)的，即在雙酚A分區(qū)增加時，加合物分區(qū)減少。
圖3A表示使用水等雙酚A的不良溶劑的情況。在此情況下，溶劑由形成大的雙酚A區(qū)域的100％水構(gòu)成。圖3B表示使用丙酮等雙酚A的良性溶劑的情況。在此情況下，雙酚A分區(qū)顯著地減少，加合物分區(qū)顯著地增加。在該例子中，溶劑由100％丙酮構(gòu)成。
根據(jù)圖4進(jìn)一步說明良性溶劑和不良溶劑的定義。在此，使用方格紙標(biāo)繪相圖的多溫度投影，計算出投影相圖的整個面積(area)或者空間(space)。在該例子中，直角三角形的整個面積是0.5(重量分?jǐn)?shù))2。然后，用生成的雙酚A分區(qū)的大小判斷良性溶劑或不良溶劑對相行為的影響。在該例子中，投影相圖表示為直角三角形，良性溶劑表示雙酚A分區(qū)的面積約0.4(重量分?jǐn)?shù))2，相當(dāng)于整個投影圖組成空間的小于或等于約75％。通常，良性溶劑表示雙酚A分區(qū)的面積占整個投影相圖組成空間的約5％～70％，更優(yōu)選占整個投影相圖組成空間的約10％～60％。
不良溶劑也以這種方式表征。另外，在該例子中，整個面積是0.5(重量分?jǐn)?shù))2。投影相圖用直角三角形表示時，不良溶劑表示雙酚A分區(qū)的面積大于或等于約0.26(重量分?jǐn)?shù))2，相當(dāng)于整個投影相圖組成空間的小于或等于約50％。通常，不良溶劑表示雙酚A分區(qū)占整個投影相圖組成空間的約60％～95％，更優(yōu)選占整個投影相圖組成空間的約70％～90％。
按照本發(fā)明能夠制作不同的溶劑組成和/或濃度比例的三元體系相平衡圖。例如，為了做出不同類型的溶劑和/或濃度比例的雙酚分區(qū)和加合物分區(qū)的邊界的概略位置，也可以使用計算機(jī)模擬程序和熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫。加合物分區(qū)和雙酚A分區(qū)之間的邊界是異成分熔點的軌跡。異成分熔點是雙酚A和加合物固體共存的位置。所謂雙酚A的最大回收是在加合物固體出現(xiàn)(或者和雙酚A固體同時共存)前能夠被回收的雙酚A固體的最大量。
建立多組分固液平衡的熱力學(xué)模型時，需要有確定模型的理論計算和實驗數(shù)據(jù)。本專業(yè)人員運用公知的原則和手段能夠建立這種熱力學(xué)模型。
供給到結(jié)晶裝置中的溶液的各組分的物理性質(zhì)如熔化熱、熔點和熱容量等可用于建立熱力學(xué)模型。作為溫度函數(shù)的在組分和加合物之間的平衡關(guān)系是必要的。對溶液中的組分間的二元體系相互作用參數(shù)，進(jìn)行估算或者從實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行計算?；疃认禂?shù)的理論通常使用計算機(jī)軟件程序，該程序提供能解聯(lián)立非線性方程式的幾種方法。作為適合用于建立熱力學(xué)模型的市售的軟件程序的例子，可舉出Aspen Technology Inc.的PropertiesPlus、Hyprotech的HYPROP III、丹麥工業(yè)大學(xué)的CAPEC的ProPred。熱力學(xué)模型是當(dāng)組分被飽和且為溫度和濃度的函數(shù)時用于計算組分濃度的。由于飽和時壓力的影響在所考慮的壓力范圍不是非常顯著，因此在該熱力學(xué)模型中不考慮壓力效果。但是，需要時也可以進(jìn)一步進(jìn)行考慮壓力影響的分析。
可以根據(jù)異成分熔點的軌跡測定雙酚A分區(qū)的范圍。在加合物和雙酚A雙方都飽和時產(chǎn)生異成分熔點，因此本專業(yè)人員從熱力學(xué)模型能夠計算出該軌跡。從共晶點能夠計算出苯酚分區(qū)的范圍。在苯酚和加合物雙方都飽和時產(chǎn)生該共晶點，因此從熱力學(xué)模型能夠計算出該軌跡。濃度圖中的苯酚區(qū)和雙酚A分區(qū)之間的范圍是加合物區(qū)。沿異成分熔點的軌跡和共晶點的軌跡的溫度也能夠從熱力學(xué)模型決定。
如上所述，本發(fā)明是通過調(diào)整存在于生成物溶液中的溶劑組成，而在結(jié)晶過程中選擇性地控制加合物和雙酚A的相平衡區(qū)域或者分區(qū)的方法。
關(guān)于組分雙酚A、苯酚和雙酚A的良性溶劑由圖5的多溫度相圖的投影表示。溶劑是單一溶劑，例如由丙酮構(gòu)成。確定加合物和雙酚A分區(qū)的邊界的位置及大小。這些相平衡分區(qū)一旦被固定，本發(fā)明就可變化生成物溶液的組成，制造向結(jié)晶裝置供給的溶液(往往稱做供給結(jié)晶裝置的組合物)，從而能夠落在相平衡分區(qū)內(nèi)的所希望的1個范圍內(nèi)。例如，如果希望在結(jié)晶裝置內(nèi)生成雙酚A，則使供給溶液的組成為F。該三元體系圖上的點F即雙酚A相分區(qū)內(nèi)的供給組合物的位置。供給組合物F含有雙酚A、苯酚和溶劑。雙酚A結(jié)晶的最大回收可以根據(jù)眾所周知的杠桿(或者混合)規(guī)則計算出來。在該例子中，其用IF對IM線的距離比例來表示。如果理論上進(jìn)行對比，無溶劑的情況(即在供給組合物中不含丙酮的情況)產(chǎn)生二元體系相圖。這用圖5上的F0表示，雙酚A的最大回收率等于線段I0F0與I0M的距離之比。
圖6中顯示加合物的結(jié)晶。在該例子中，向結(jié)晶裝置供給的溶液具有三元體系圖的點F，即位于加合物相分區(qū)中的供給組合物。如使用杠桿規(guī)則，加合物的最大回收率是EF對線EA的比例。如果理論上進(jìn)行對比，無溶劑的情況(即在供給組合物中不含溶劑的情況)產(chǎn)生二元相圖。這用圖6上的F0表示，加合物的最大回收率等于線段E0F0與E0A的距離之比。
圖7表示多溫度三元體系相平衡圖的投影。其中，溶劑是含有水和丙酮為50∶50(重量％)的混合物。與在水中相比，在丙酮中雙酚A顯示高的溶解度，因此丙酮成為良性溶劑，水成為不良溶劑。在該例子中，在結(jié)晶裝置內(nèi)析出雙酚A。因此，調(diào)整供給組合物，以使其落入相圖上的雙酚A相分區(qū)內(nèi)。供給溶液具有占60重量％的雙酚A、占20重量％的丙酮和水的混合物、及占20重量％的苯酚的供給組合物。也可以像圖8和圖9所示那樣變更供給結(jié)晶裝置的組合物。唯一的限制是，供給組合物中的特定組分的重量％落入選擇分區(qū)內(nèi)。
為了在向結(jié)晶裝置供給時選擇性地控制生成物溶液組成的位置，可以調(diào)整生成物溶液中的各種組分的組成至一定的量(典型地為重量或摩爾百分比)以便在結(jié)晶過程中，將向結(jié)晶裝置內(nèi)供給的組合物選擇性地置于加合物或者精制雙酚A的相區(qū)域內(nèi)。該組成的調(diào)整方法是，在結(jié)晶裝置前，把例如苯酚、溶液中的雙酚A、溶劑或者溶劑組分的混合物的任意之一或其組合加入生成物溶液，或者將其從生成物溶液中去除，從而調(diào)整供給組成至所希望的相分區(qū)?；蛘邚墓┙o到反應(yīng)裝置中的反應(yīng)原料的組成、溫度和轉(zhuǎn)化等方面考慮，調(diào)整反應(yīng)條件，從來自反應(yīng)裝置的生成物溶液中得到所希望的組成。例如，為了在生成物溶液中得到某重量％或者摩爾％的苯酚，可以改變苯酚向反應(yīng)裝置的流速。在以下的實施例部分中描述了這種流速的例子。僅以說明的目的表示這些實施例，在本發(fā)明的教導(dǎo)范圍內(nèi)也可以使用許多變化形式。
圖10A和圖11A是按照本發(fā)明的2種實施方式表示的用于雙酚A體系的流程框圖。在圖10B和圖11B中分別表示多溫度三元體系相平衡圖的相應(yīng)的投影。
如圖10A所示，本發(fā)明的系統(tǒng)10的一種實施方式由固定床反應(yīng)裝置12、單一結(jié)晶裝置14、固體-液體(S/L)分離裝置16和溶劑回收單元18構(gòu)成。為了生成雙酚A，優(yōu)選向固定床反應(yīng)裝置12運送化學(xué)計量過量的精制苯酚和丙酮，通過具有酸催化劑的固定床內(nèi)，在液體相中制造含有雙酚A、過剩苯酚等未反應(yīng)原料、反應(yīng)副產(chǎn)物(水等)以及同分異構(gòu)體、類似物和同系物等雜質(zhì)的反應(yīng)生成物。在溫度約45℃～120℃、優(yōu)選約50℃～100℃、最優(yōu)選75℃左右實施縮合反應(yīng)。反應(yīng)壓力是約1～8巴、優(yōu)選約1～6巴、最優(yōu)選約4.4巴。
為了回收雙酚A，向結(jié)晶裝置14供給生成物溶液。在進(jìn)入結(jié)晶裝置之前，于混合機(jī)/分離機(jī)20中選擇性地調(diào)整生成物溶液的組成，制造如上述那樣具有所希望的供給組成的向結(jié)晶裝置14供給的水溶液。
該實施方式中，本發(fā)明的系統(tǒng)提供一種結(jié)晶裝置。與生成雙酚A和苯酚的加合物相反，該系統(tǒng)可以采用直接從1步結(jié)晶裝置14制造固體雙酚A那樣的方法進(jìn)行操作。如上所述，如圖10B所示，為了確定用于固體加合物和雙酚A的相平衡區(qū)域而使用溶劑或者溶劑組分的混合物。調(diào)整生成物溶液各組分的量，以得到落入雙酚A區(qū)域或分區(qū)范圍內(nèi)的供給溶液的組成。在圖10A和10B所示的一個例子中，生成物溶液的組成最初是圖10B的點1，它在加合物區(qū)域內(nèi)。為了在結(jié)晶過程中制造固體雙酚A，用混合機(jī)和/或分離機(jī)20向生成物溶液中添加具有對應(yīng)于圖10B的點4的組成的溶劑，該溶劑的添加量為，使供給組成達(dá)到位于所希望的雙酚A相區(qū)域內(nèi)的點2的組成的量。也可以用任何方法添加，但優(yōu)選添加來自回收單元18的1次或多次再循環(huán)流。為了選擇性地調(diào)整向結(jié)晶裝置供給時生成物溶液的組成，也可以使用用于反饋控制的在線分析等公知的工藝控制系統(tǒng)。
達(dá)到對應(yīng)于圖10A的點2的所希望的供給組成后，向使固體雙酚A從溶液中結(jié)晶的單一結(jié)晶裝置14供給生成物或者供給溶液。結(jié)晶裝置的冷卻通常利用熱交換或者循環(huán)冷卻介質(zhì)間接地冷卻，或者通過外部冷卻。也可以通過減壓、或外部加熱和減壓的組合來進(jìn)行冷卻。在一個例子中，生成物溶液通常冷卻至溫度-30℃至160℃的范圍，優(yōu)選冷卻至溫度約30℃～100℃。結(jié)晶裝置14通常以約0.1巴～6巴范圍的壓力進(jìn)行操作，壓力范圍依賴于所使用的溶劑的類型和結(jié)晶溫度，而且為了使結(jié)晶裝置的蒸氣分壓低或者成為最小，必須選擇壓力。在使用丙酮作為溶劑的實施方式中，結(jié)晶裝置的壓力在約0.5巴～6巴的范圍，優(yōu)選為約3巴。使用丙酮和水作為溶劑時，以重量比計，其混合比例是丙酮∶水＝1∶100至100∶1，優(yōu)選為丙酮∶水＝80∶20至20∶80。
通過冷卻，在結(jié)晶裝置14內(nèi)生成實質(zhì)上純的雙酚A結(jié)晶。結(jié)晶裝置內(nèi)的滯留時間通常在約1～10小時、優(yōu)選約2～5小時的范圍。最合適的滯留時間因是溶劑中晶體生長速率的函數(shù)，所以依所使用的溶劑類型而變化。
使用S/L分離機(jī)16從殘留的溶液(稱做母液或者M(jìn)/L)分離固體雙酚A。母液具有對應(yīng)于圖10B的點3的組成?？梢允褂煤线m類型的S/L分離機(jī)16，例如離心分離或者過濾等類型。母液含有在溶劑回收單元18中分離的苯酚和溶劑，其可以被循環(huán)導(dǎo)入反應(yīng)裝置和/或添加到生成物溶液中，從而在結(jié)晶前選擇性地調(diào)整供給組成。溶劑回收單元18可以使用蒸發(fā)等合適的分離手段。雙酚A結(jié)晶優(yōu)選進(jìn)行溶劑洗凈，以去除殘存的母液。也可以使用進(jìn)一步的精制工序。
本發(fā)明的效果是例如在結(jié)晶裝置內(nèi)生成雙酚A結(jié)晶，從而能省略從加合物中去除苯酚的脫苯酚工序。
本發(fā)明的其他實施方式示于圖11A和圖11B中。在該實施方式中，系統(tǒng)在第1結(jié)晶裝置內(nèi)選擇性地制造雙酚A和苯酚的加合物，接著在第2結(jié)晶裝置內(nèi)生成實質(zhì)上純的固體雙酚。圖11A所示的系統(tǒng)30由固定床反應(yīng)裝置32、第1結(jié)晶裝置34、第1 S/L分離機(jī)36、溶解槽38、第2結(jié)晶裝置40、溶劑回收單元42和第2 S/L分離機(jī)44構(gòu)成。生成物溶液的制造采用的條件與在圖10A中說明的條件相同。
在該實施方式中，如圖11B所示，使用溶劑或者溶劑組分的混合物確定固體加合物和雙酚A的相平衡分區(qū)。在圖11A和圖11B所示的實施方式中，溶劑是丙酮和水的混合物。生成物溶液作為圖11A和圖11B兩者所示的點1，具有反應(yīng)后的初期組成。調(diào)整加合物和分別供給到雙酚A結(jié)晶裝置34和40內(nèi)的生成物溶液的供給組成，以便供給組成落入加合物結(jié)晶裝置34內(nèi)的加合物相分區(qū)內(nèi)和雙酚A結(jié)晶裝置40的雙酚A分區(qū)內(nèi)。加合物結(jié)晶裝置34和雙酚A結(jié)晶裝置40的生成物溶液的供給組合物分別作為點2和點5示于圖11A中。在多溫度相圖的投影上，與生成物溶液的供給組成相對應(yīng)的位置也分別作為點2和點5示于圖11B中。
反應(yīng)后，向第1的加合物結(jié)晶裝置34供給生成物溶液。在進(jìn)入加合物結(jié)晶裝置34之前用混合機(jī)46調(diào)整生成物溶液的組成，從而形成具有位于加合物相區(qū)域內(nèi)的供給組成的供給溶液，從而在結(jié)晶時生成加合物。生成物溶液的供給組成的調(diào)整方法是，通過添加各種組分，由對應(yīng)于圖11B的點1的組成調(diào)整至對應(yīng)于點2的組成。在此情況下，來自S/L分離機(jī)44的再循環(huán)流由具有對應(yīng)于點7的組成的溶劑、苯酚和雙酚A構(gòu)成。分別在結(jié)晶裝置34和40之前，可以用任何手段添加溶劑和/或其他組分，或者最好從溶劑回收單元42進(jìn)行再循環(huán)，和/或從S/L分離機(jī)36和44的任意之一或這兩者進(jìn)行再循環(huán)。另外，所希望濃度的溶劑已經(jīng)存在于反應(yīng)后的生成物溶液和/或第1結(jié)晶裝置34中，因此往往不需要添加溶劑。
一旦達(dá)到用于加合物結(jié)晶所希望的組成，就實施第1冷卻工序，向加合物結(jié)晶裝置34供給生成物溶液，所述加合物結(jié)晶裝置34可使苯酚和雙酚A的固體加合物結(jié)晶。在加合物結(jié)晶裝置34中，通常將生成物溶液冷卻至-100℃至160℃的溫度，優(yōu)選冷卻至約30℃～80℃的溫度。加合物結(jié)晶裝置通常在約0.1巴～6巴的壓力進(jìn)行操作。在使用丙酮作為溶劑的一種實施方式中，加合物結(jié)晶裝置34內(nèi)的壓力在約0.5巴～5巴的范圍，為了使加合物結(jié)晶裝置34的液體分區(qū)達(dá)到最大，最優(yōu)選壓力為約3巴。
在加合物結(jié)晶中，以重量比計，優(yōu)選溶劑的混合量相對雙酚A和苯酚的總重量為小于或等于0.2。
一經(jīng)冷卻，在結(jié)晶裝置34內(nèi)就生成苯酚和雙酚A的固體加合物。在結(jié)晶裝置內(nèi)的滯留時間理想的是約1～10小時，更優(yōu)選為約2～5小時。在第1 S/L分離機(jī)36中加合物從母液中分離?？梢允褂煤线m類型的S/L分離機(jī)36，例如離心或者過濾等類型。具有對應(yīng)于圖11B的點3的組成的母液送向溶劑回收單元42，將溶劑和苯酚進(jìn)行分離，然后再循環(huán)至反應(yīng)裝置和/或分別加入混合機(jī)/分離機(jī)46及溶解槽38，從而在結(jié)晶前調(diào)整為所希望的供給組合物。在分離時，加合物大概是具有對應(yīng)于圖11B的點4的組成。在S/L分離機(jī)36內(nèi)可以使用精制苯酚洗凈加合物。
分離后，于高溫在溶解槽38內(nèi)溶解加合物。選擇高溫以不低于加合物的熔點，高溫依賴于溶劑的濃度。在優(yōu)選的實施方式中，向有助于溶解加合物的溶解槽中添加溶劑。確定溶劑的組成，以便選擇性地確定所希望的雙酚A和加合物分區(qū)的相平衡，從而對生成物溶液的組成進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便將結(jié)晶裝置40中的供給組成調(diào)節(jié)至所希望的雙酚A相分區(qū)內(nèi)。在該例子中，添加具有對應(yīng)于圖11B的點6的組成的、來自溶劑回收單元42的再循環(huán)流，來調(diào)整生成物溶液的組成。優(yōu)選向溶解槽內(nèi)添加溶劑，但也可以在雙酚A結(jié)晶裝置40前的其他位置添加溶劑。
在雙酚A結(jié)晶中，以重量比計，優(yōu)選溶劑的混合量相對雙酚A和苯酚的總重量為小于或等于0.4。
具有對應(yīng)于圖11B的點5組成的溶解的加合物被送向雙酚A結(jié)晶裝置40，使實質(zhì)上純的雙酚A結(jié)晶。在雙酚A結(jié)晶裝置40內(nèi)，通常以-30℃到160℃的溫度、優(yōu)選約50℃～100℃的溫度冷卻生成物溶液。結(jié)晶裝置通常以約0.1巴～6巴的壓力進(jìn)行操作。另外，只要使用合適的結(jié)晶裝置即可，作為特別的優(yōu)點，向結(jié)晶裝置40供給的是加合物和溶劑的混合物，因此雙酚A結(jié)晶裝置40的尺寸比加合物結(jié)晶裝置34小，也比現(xiàn)有技術(shù)中使用的結(jié)晶裝置小。
通過冷卻而生成固體雙酚A。在雙酚A結(jié)晶裝置40內(nèi)的滯留時間通常是約1～10小時，優(yōu)選為約2～5小時。用第2 S/L分離機(jī)44從母液中分離雙酚A結(jié)晶，使用母液來調(diào)整結(jié)晶裝置34的供給組成。本發(fā)明不需要脫苯酚工序。
按照上述的本發(fā)明，得到純度高的雙酚A結(jié)晶。優(yōu)選對該雙酚A結(jié)晶進(jìn)行洗凈，并進(jìn)行干燥以去除殘存溶劑(未圖示)。作為干燥裝置，沒有特別的限制，可舉出熱風(fēng)吸熱式、傳導(dǎo)吸熱式等。通過采用干燥工序，雙酚A結(jié)晶的純度更加提高。
本發(fā)明的其他實施方式示于圖12A和圖12B中。在該實施方式中。系統(tǒng)在第1結(jié)晶裝置內(nèi)選擇性地制造雙酚A和苯酚的加合物，接著在第2結(jié)晶裝置內(nèi)生成實質(zhì)上純的固體雙酚。圖12A所示的系統(tǒng)50由固定床反應(yīng)裝置52、脫水裝置53、第1結(jié)晶裝置54、第1 S/L分離機(jī)56、溶解槽58、第2結(jié)晶裝置60、溶劑回收單元62、第2 S/L分離機(jī)64和異構(gòu)化單元65構(gòu)成。生成物溶液的制造條件與在圖10A中說明的條件相同。
在該實施方式中，如圖12B所示，使用溶劑或者溶劑組分的混合物確定固體加合物和雙酚A的相平衡分區(qū)。在圖12A和圖12B所示的實施方式中，溶劑是丙酮和水的混合物。反應(yīng)生成物溶液與圖12A中的管線9合并后，用脫水裝置53餾去副產(chǎn)物水、溶劑和苯酚。調(diào)整加合物和分別供給到雙酚A結(jié)晶裝置54和60內(nèi)的生成物溶液的供給組成，以便供給組成落入加合物結(jié)晶裝置54內(nèi)的加合物相分區(qū)內(nèi)和雙酚A結(jié)晶裝置60的雙酚A分區(qū)內(nèi)。加合物結(jié)晶裝置54和雙酚A結(jié)晶裝置60的生成物溶液的供給組合物分別作為點2和點5示于圖12A中。在多溫度相圖的投影上，與生成物溶液的供給組成相對應(yīng)的位置也分別作為點2和點5示于圖12B中。
反應(yīng)后，對生成物溶液進(jìn)行脫水，蒸餾除去溶劑和一部分苯酚，然后向第1加合物結(jié)晶裝置54供給。此時的生成物溶液的組成為已確定具有處于加合物相區(qū)域內(nèi)的位置上的供給組成的供給溶液，其結(jié)果，在結(jié)晶時生成加合物。在結(jié)晶裝置60之前可以用任何手段添加溶劑和/或其他組分，優(yōu)選從溶劑回收單元62進(jìn)行再循環(huán)和/或從S/L分離機(jī)64進(jìn)行再循環(huán)。
一旦達(dá)到用于加合物結(jié)晶所希望的組成，就實施第1冷卻工序，向加合物結(jié)晶裝置54供給生成物溶液，所述加合物結(jié)晶裝置54可使苯酚和雙酚A的固體加合物結(jié)晶。在加合物結(jié)晶裝置54中，通常將生成物溶液冷卻至40℃～90℃的溫度，優(yōu)選冷卻至約45℃～70℃的溫度。加合物結(jié)晶裝置通常在約0.1巴～6巴的壓力進(jìn)行操作。
一經(jīng)冷卻，在結(jié)晶裝置54中就生成苯酚和雙酚A的固體加合物。在結(jié)晶裝置內(nèi)的滯留時間理想的是約1～10小時，更優(yōu)選為約2～5小時。在第1 S/L分離機(jī)56中加合物從母液中分離。可以使用合適類型的S/L分離機(jī)56和66，例如離心或者過濾等類型。已分離的母液和用脫水裝置餾去的物質(zhì)(該物質(zhì)指水、溶劑和苯酚)送向溶劑回收單元62，溶劑和苯酚進(jìn)行分離，然后向反應(yīng)裝置52再循環(huán)和/或分別送向分離機(jī)56和64，添加至溶解槽58，從而在結(jié)晶前調(diào)整為所希望的供給組合物。在分離時，加合物大概是具有對應(yīng)于圖12B的點4的組成。在S/L分離機(jī)56內(nèi)可以使用精制苯酚洗凈加合物。
分離后，于高溫在溶解槽58內(nèi)溶解加合物。選擇高溫以不低于加合物的熔點，高溫依賴于溶劑的濃度。在優(yōu)選的實施方式中，向有助于溶解加合物的溶解槽中添加溶劑。確定溶劑的組成，以便選擇性地確定所希望的雙酚A和加合物分區(qū)的相平衡，從而對生成物溶液的組成進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便將結(jié)晶裝置60中的供給組成調(diào)整至所希望的雙酚A相分區(qū)內(nèi)。在該例子中，添加具有對應(yīng)于圖12B的點6的組成的、來自溶劑回收單元62的再循環(huán)流來調(diào)整生成物溶液的組成。優(yōu)選向溶解槽內(nèi)添加溶劑，但也可以在雙酚A結(jié)晶裝置60前的其他位置添加溶劑。
具有對應(yīng)于圖12B的點5的組成的溶解加合物被送向雙酚A結(jié)晶裝置60，使實質(zhì)上純的雙酚A結(jié)晶。在雙酚A結(jié)晶裝置60內(nèi)，通常以-30℃～160℃的溫度、優(yōu)選約50℃～100℃的溫度冷卻生成物溶液。結(jié)晶裝置通常以約0.1巴～6巴的壓力進(jìn)行操作。
通過冷卻而生成固體雙酚A。在雙酚A結(jié)晶裝置60內(nèi)的滯留時間通常是約1～10小時，優(yōu)選為約2～5小時。用第2 S/L分離機(jī)64從母液中分離雙酚A結(jié)晶，使用母液賴調(diào)整結(jié)晶裝置54內(nèi)的供給組成。優(yōu)選對雙酚A結(jié)晶進(jìn)行洗凈，并進(jìn)行干燥以去除殘存溶劑(未圖示)。也可以對干燥雙酚A結(jié)晶進(jìn)一步進(jìn)行加工。本發(fā)明不需要脫苯酚工序歸納來說，通過選擇性地控制相平衡圖，本發(fā)明提供了操縱多條線路、系統(tǒng)設(shè)計和操作條件的強(qiáng)有力的手段。為了達(dá)到所希望的目標(biāo)，作為能夠操縱的工藝變量可舉出溶劑組成；結(jié)合工藝操作(結(jié)晶)進(jìn)行加料、減料或反應(yīng)控制，從而使結(jié)晶裝置中的供給組成處于相圖上的所希望的區(qū)域；為了達(dá)到相同的目標(biāo)可以變更順序；以及固定相圖區(qū)域內(nèi)的供給位置后，可以通過溫度來控制回收率。
本發(fā)明應(yīng)用于，使雙酚A和苯酚的加合物從在催化劑存在下苯酚和丙酮發(fā)生反應(yīng)而得到的反應(yīng)生成混合物中結(jié)晶；使雙酚A結(jié)晶從該反應(yīng)生成混合物中結(jié)晶；以及使雙酚A結(jié)晶從雙酚A和苯酚的加合物中結(jié)晶。優(yōu)選應(yīng)用于使雙酚A從雙酚A和苯酚的加合物中結(jié)晶。
實驗例根據(jù)以下的模擬實驗更詳細(xì)地說明本發(fā)明。本發(fā)明不受這些實驗例的限制。
實施例1使用對應(yīng)于圖10A的一個結(jié)晶裝置。溶液流組成如表1所示，其基于不含雜質(zhì)的重量％。雜質(zhì)是2，4-雙酚A、三苯酚、色滿、IPP(異丙烯基苯酚)二聚物和其他的高縮合生成物等。溶劑由丙酮和水構(gòu)成。以摩爾計，全部的苯酚對新鮮的供給物中的丙酮的比率是2。
表1

基于表1的組成，如果進(jìn)行雙酚A的結(jié)晶，純的雙酚A(純度大于或等于99.9％)就結(jié)晶。
實施例2對應(yīng)圖11A，使用加合物結(jié)晶裝置和雙酚A結(jié)晶裝置。溶液流組成如下表2所示，其重量％是不計雜質(zhì)的。溶劑由丙酮和水的混合物構(gòu)成，在2個結(jié)晶裝置之間變動溶劑組成。以摩爾計，全部的苯酚對新鮮的供給物中的丙酮的比率是2。獲得高的雙酚A回收率。
表2

加合物在第1結(jié)晶裝置內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶，純的雙酚A(純度大于等于99.9％)在第2結(jié)晶裝置進(jìn)行結(jié)晶。
實施例3對應(yīng)圖11A，使用加合物結(jié)晶裝置和雙酚A結(jié)晶裝置。溶液流組成如下表3所示，其重量％是不計雜質(zhì)的。溶劑由丙酮和水的混合物構(gòu)成，在2個結(jié)晶裝置之間使溶劑組成發(fā)生大得變動。以摩爾計，全部的苯酚對新鮮的供給物中的丙酮的比率是2。
得到高的雙酚A回收率。
表3

實施例4對應(yīng)圖11A，使用加合物結(jié)晶裝置和雙酚A結(jié)晶裝置。溶液流組成如下表4所示，其重量％是不計雜質(zhì)的。溶劑由丙酮和水的混合物構(gòu)成，在2個結(jié)晶裝置之間幾乎不改變?nèi)軇┙M成。以摩爾計，全部的苯酚對新鮮的供給物中的丙酮的比率是2。
表4

上述實施例2～4的主要變量示于下述表5中。其中，“AT”表示丙酮，“W”表示水。
表5

實施例5對應(yīng)圖12A，使用加合物結(jié)晶裝置和雙酚A結(jié)晶裝置。溶液流組成如下表6所示，其重量％是不計雜質(zhì)的。溶劑由丙酮和水的混合物構(gòu)成，以摩爾計，全部的苯酚對新鮮的供給物中的丙酮的比率是2。
表6

實施例6除了如表7進(jìn)行變更外，和實施例5同樣地進(jìn)行實施。
表7

產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用的可能性按照本發(fā)明，提供用于制造雙酚A和苯酚的固體加合物結(jié)晶和/或?qū)嵸|(zhì)上純的雙酚A結(jié)晶的、得到改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。例如能夠省略花費費用的苯酚去除工序或者顯著降低其費用。
權(quán)利要求
1.雙酚A的制造方法，其特征在于，在催化劑存在下使苯酚和丙酮發(fā)生反應(yīng)而得到的反應(yīng)生成混合物中，存在2種或2種以上溶劑組分，調(diào)整該溶劑組分的混合比例，選擇性地使雙酚A和苯酚的加合物和/或雙酚A結(jié)晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶劑組分是2種，第1溶劑組分和第2溶劑組分的重量比是1∶100至100∶1。
3.雙酚A的制造方法，其特征在于，使用2種或2種以上的溶劑組分，選擇性地使雙酚A從雙酚A和苯酚的加合物中結(jié)晶時，調(diào)整該溶劑組分的混合比例，使雙酚A結(jié)晶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述溶劑組分是2種，第1溶劑組分和第2溶劑組分的重量比是1∶100至100∶1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的方法，其特征在于，所述溶劑組分是丙酮和水。
6.雙酚A的制造方法，其特征在于，在催化劑存在下使苯酚和丙酮發(fā)生反應(yīng)，得到反應(yīng)生成混合物，利用溫度差使雙酚A和苯酚的加合物結(jié)晶，通過固液分離來分離該加合物，接著利用丙酮和水以1∶100至100∶1的重量比形成的溶劑組分，使雙酚A從該加合物中結(jié)晶。
7.根據(jù)權(quán)利要求3～6中任一項所述的方法，其特征在于，使雙酚A和苯酚的加合物結(jié)晶的工序使用2個串聯(lián)的結(jié)晶裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供雙酚A和苯酚的固體加合物結(jié)晶和/或?qū)嵸|(zhì)上純的雙酚A結(jié)晶的制造方法。在催化劑存在下使苯酚和丙酮發(fā)生反應(yīng)而得到的反應(yīng)生成混合物中存在2種或2種以上的溶劑組分，調(diào)整該溶劑組分的混合比例，選擇性地使雙酚A和苯酚的加合物和/或雙酚A結(jié)晶。
文檔編號C07C37/20GK1642889SQ03805879
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月13日
發(fā)明者萊昂內(nèi)爾·歐揚, S·T·赫也, 韋布哈弗·科爾卡 申請人:三菱化學(xué)株式會社