ES2218277T3 - Aductos de bisfenol-fenol. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la separación y la purificación de aductos de bis(4-hidroxiaril)alcanos y de hidroxi-compuestos aromáticos, obtenidos en la fabricación mediante reacción, de hidroxi-compuestos aromáticos con cetonas, catalizada con ácidos, caracterizado porque los cristales del aducto, formados en el procedimiento, se separan de las lejías madre, tras la cristalización, mediante filtración en continuo a partir de la suspensión, en un filtro de tambor, bajo vacío, que contiene varias células para la filtración, y giratorio, a continuación se lavan y se aspira el líquido del lavado.

Description

Aductos de bisfenol-fenol.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de bis(4-hidroxiaril)alcanos con elevada pureza a partir de aductos de bis(4-hidroxiaril)-alcanos y de hidroxi-compuestos aromáticos, que se obtienen mediante reacción de los hidroxi-compuestos aromáticos con cetonas, catalizada con ácidos.

Los bisfenoles, como productos de condensación de fenoles y de carbonil-compuestos, son productos de partida o productos intermedios para la obtención de un gran número de productos comerciales. Tiene un interés industrial especial el producto de la condensación procedente de la reacción entre fenol y acetona, el 2,2-bis(4-hidroxifenil)-propano (BPA). El BPA sirve como producto de partida para la obtención de diversos materiales polímeros tales como, por ejemplo, poliarilatos, poliéterimidas, polisulfonas y resinas de fenol-formaldehído modificadas. Los campos preferentes de aplicación se encuentran en la fabricación de resinas epoxi y de policarbonatos.

Los métodos industrialmente significativos para la obtención de BPA son conocidos y están basados en la reacción, catalizada por medio de ácidos, de fenol con acetona, estableciéndose en la reacción una proporción preferente entre fenol-acetona mayor que 5:1. Como catalizadores ácidos pueden emplearse los ácidos de Brönsted o los ácidos de Lewis, tanto homogéneos como también heterogéneos, así, por ejemplo, ácidos minerales fuertes tales como el ácido clorhídrico o el ácido sulfúrico. Preferentemente se emplean resinas de poliestireno reticuladas, sulfonadas, en forma de gel o en forma macroporosa (resinas intercambiadoras de iones ácidas).

En el caso de la reacción del fenol con acetona en presencia de catalizadores ácidos se forma una mezcla de productos que contiene, además de fenol no convertido y, en caso dado, acetona, en primer lugar BPA y agua. Además se presentan, en pequeñas cantidades, productos típicos secundarios de la reacción de condensación, así, por ejemplo, el 2-(4-hidroxifenil)-2-(2-hidroxifenil)propano (o, p-BPA), indenos substituidos, hidroxifenil-indanoles, hidroxifenil-cromanos, xantenos substituidos y compuestos de condensación superiores con tres o más anillos de fenilo en la estructura molecular.

Los productos secundarios, citados, así como también el agua, el fenol y la acetona influyen negativamente sobre la aptitud del BPA para la fabricación de polímeros y tienen que separarse por medio de procedimientos adecuados. Especialmente para la fabricación de policarbonato se exigen elevados requisitos de pureza al BPA como materia prima.

Un método para la elaboración y la purificación del BPA se lleva a cabo mediante separación del BPA a partir de la mezcla de la reacción, en forma de un aducto cristalino aproximadamente equimolar con fenol, mediante refrigeración de la mezcla de la reacción con separación por cristalización del aducto de BPA/fenol en forma de cristalización en suspensión. Los cristales del aducto de BPA/fenol se separan a continuación de la fase líquida mediante un aparato adecuado para la separación de sólidos-líquidos, tales como filtros giratorios o centrífugas y se envía a la purificación adicional (véase por ejemplo la publicación EP-A-0 926 118). En este caso el caldo cristalino, que sale del cristalizador, llega, por ejemplo, hasta el filtro giratorio y se alimenta en la cubeta del filtro giratorio, el tambor del filtro giratorio se sumerge en el caldo cristalino presente en la misma.

El tambor del filtro giratorio está subdividido en segmentos diferentes por medio de una cabeza de control. Aguas abajo de la zona de aspiración, que está dispuesta en la zona de la cubeta del filtro giratorio, se encuentra una zona de lavado, en la que se lava la torta de filtración mediante pulverizado superficial de fenol a través de series de toberas, seguida por una zona de secado, en la que se aspira en la mayor proporción posible el fenol residual contenido en la torta de filtración. La zona de aspiración, la zona de lavado y la zona para el secado están conectadas respectivamente con los dispositivos correspondientes bajo vacío.

Después de la zona para el secado se lleva a cabo una compensación de la presión entre la cámara de aspiración y la carcasa del filtro giratorio por medio de una zona de descompresión en la cabeza de control para posibilitar una descarga sin problemas de la torta de filtración cuando se alcance la recepción por raspado. El paño filtrante se lava con fenol por medio de una serie de toberas tras la recepción de la torta de filtración de entrada en la cubeta del filtro giratorio.

Para un procedimiento óptimo con elevado rendimiento y elevada pureza para la fabricación de BPA tiene un significado decisivo la separación de los cristales del aducto de BPA-fenol, obtenido mediante cristalización, y de las lejías madre, que contiene una gran parte de las impurezas, y la purificación de los cristales del aducto.

La tarea consiste en la puesta a disposición de un procedimiento para la separación óptima de los cristales del aducto de BPA-fenol y de las lejías madre así como para la purificación de los cristales.

Se ha encontrado ahora que, mediante un procedimiento especial de separación y de purificación, se obtiene el BPA de una manera económica y eficaz.

Las explicaciones que siguen se refieren fundamentalmente al procedimiento para la fabricación de BPA anteriormente descrito.

El objeto de la invención es un procedimiento para la separación y la purificación de aductos de bis(4-hidroxiaril)alcanos y de hidroxi-compuestos aromáticos, obtenidos en la fabricación mediante reacción catalizada de hidroxi-compuestos aromáticos con cetona, caracterizado porque se separan de las lejías madre los cristales del aducto, formados en el procedimiento, tras la cristalización mediante filtración continua a partir de la suspensión en un filtro de tambor, bajo vacío, que contiene varias células filtrantes y giratorio, a continuación se lavan y se aspiran los líquidos del lavado.

Preferentemente la invención se refiere a la separación y a la purificación de los cristales del aducto de 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano-fenol (cristales de aducto de BPA-fenol) que se forman en la fabricación mediante reacción de fenol y de acetona, catalizada con ácidos.

Los filtros de tambor, bajo vacío, son conocidos (por ejemplo Krauss Maffei Trommelfilter TSFM; figura 1). Preferentemente los filtros de tambor contienen a modo de células filtrantes una zona aspirante (12), una zona de lavado (13), una zona para el secado (14), una zona para la ventilación (15) y, en caso dado, una zona para la recepción de la torta (10) y una zona para el enjuagado del paño.

La suspensión de cristales del aducto de BPA-fenol, formada durante la cristalización, llega, a través de una corriente de alimentación, hasta el filtro de tambor, bajo vacío. La parte sólida en la corriente de alimentación está comprendida preferentemente entre un 5 y un 35%, especialmente entre un 20 y un 30%.

La corriente de alimentación tiene, preferentemente, una temperatura de 40 hasta 70ºC, especialmente desde 40 hasta 45ºC, preferentemente es próxima a los 41ºC.

La cantidad de los cristales del aducto que se separa en forma de torta de filtración por unidad de tiempo y por m^{2} de superficie filtrante del líquido en suspensión se encuentra comprendida, preferentemente entre 100 y 800 kg/hora, especialmente entre 300 y 700 kg/hora.

En la zona de aspiración se aplica, preferentemente, un vacío desde 5 hasta 500 mbares.

En la zona de lavado se aplica, preferentemente, un vacío desde 5 hasta 300 mbares.

En la zona para el secado se aplica, preferentemente, un vacío desde 5 hasta 500 mbares.

El enjuagado de la torta de filtración en la zona de lavado se lleva a cabo con fenol puro a temperaturas de, preferentemente, 45 hasta 70ºC, especialmente desde 50 hasta 60ºC.

La purificación de la torta de filtración se lleva a cabo, preferentemente, con una cantidad para el enjuagado desde un 50 hasta un 150%, referido a la cantidad de la torta de filtración.

El líquido para el lavado y para el enjuagado se aplica a través de toberas para el lavado, preferentemente a través de 10 hasta 30 toberas para el lavado. Las toberas están dispuestas, en general, de tal manera que se solapen sobre la torta de filtración sus conos de pulverización.

El enjuagado del paño se lleva a cabo, preferentemente, con fenol puro o con fenol recuperado del procedimiento mediante destilación, a temperaturas desde 70 hasta 85ºC, precedentemente desde 78 hasta 82ºC.

El enjuagado del paño se lleva a cabo, preferentemente, por medio de una cantidad para el enjuagado del 20 hasta el 100%, referido a la cantidad de la torta de filtración.

Como paño filtrante se emplea aun paño filtrante estable al fenol y a la temperatura, preferentemente calandrado 1 ó 2 veces con una permeabilidad al aire de, preferentemente, 300 hasta 1.500 litros/dm^{2}/minuto, especialmente desde 500 hasta 900 litros/dm^{2}/minuto.

La carcasa del filtro giratorio se inertiza preferentemente bajo una ligera sobrepresión de 20 mbares, preferentemente de 10 mbares, con nitrógeno. También la torta de filtración lavada se recorre preferentemente con nitrógeno. El nitrógeno empleado tiene, preferentemente, un contenido en oxígeno. El nitrógeno empleado tiene, preferentemente, un contenido en oxígeno menor que 1 ppm y, preferentemente, se conduce en circuito cerrado purgándose en continuo preferentemente aproximadamente desde un 3 hasta un 10% de la cantidad en circuito cerrado y se substituye por nitrógeno puro. Preferentemente se lava el nitrógeno en circuito cerrado con agua exenta completamente de sales.

El número de revoluciones del tambor, el espesor de la torta de filtración, la cantidad de nitrógeno en circuito cerrado y las aberturas de aspiración del disco de control se establecerán de tal manera, que la humedad residual en la torta de filtración se encuentre por debajo del 30%, preferentemente del 20%, especialmente por debajo del 15%, referido a la cantidad de cristales mixtos.

La curvatura del tambor y la orientación de las cuchillas para el desprendimiento se establecerán de tal manera, que exista una separación máxima desde las cuchillas para el desprendimiento y el tambor de, preferentemente 4 a 6 mm sobre toda la superficie del filtro.

En una forma preferente de realización se funden sobre una espiral de calefacción los cristales del aducto de BPA-fenol obtenidos de este modo, separados y purificados según la invención y, para limitar a un mínimo el tiempo de contacto de los cristales del aducto sobre la superficie caliente de acero especial (1.4571) inmediatamente se deja descargar en forma de fusión en un recipiente colector.

La temperatura de la superficie de la espiral de calefacción es, preferentemente, desde 130 hasta 230ºC, preferentemente desde 150 hasta 170ºC. La fusión se lleva a cabo, preferentemente, bajo condiciones inertes, especialmente bajo exclusión del oxígeno (contenido en oxígeno < 1 ppm).

En la figura 1 significan:

1)Alimentación de las lejías madre	9) Descarga de las lejías madre
2) Cubeta	10) Recepción por raspado
3) Zona de filtración	11) Materia sólida
4) Paño filtrante	12) Zona de aspiración
5) Cabeza de control	13) Zona para el lavado
6) Torta de filtración	14) Zona para el secado
7) Toberas para el lavado	15) Zona para la ventilación
8) Líquido para el lavado

Los ejemplos siguientes sirven para explicar la invención. La invención no está limitada a los ejemplos. Cuando no se diga otra cosa las indicaciones en porcentaje significan porcentajes en peso.

Ejemplos Ejemplo 1

Los cristales del aducto de BPA/fenol formados por la reacción de fenol y acetona, catalizada con ácidos, con subsiguiente cristalización de la suspensión, se separan de la fase líquida por medio de un filtro giratorio y se conducen a una purificación adicional. En este caso se establece una proporción de materia sólida en la corriente de alimentación, del 25%, una temperatura de alimentación de 41ºC, así como una cantidad de cristales mixtos separados (torta de filtración) por m^{2} de superficie filtrante, de 500 kg/hora.

Se filtra sobre un paño filtrante (2 veces calandrado) estable al fenol y a la temperatura, con una permeabilidad al aire de 700 litros/dm^{2}/minuto. El vacío en la zona de aspiración es de 100 mbares, en la zona de lavado es de 80 mbares y en la zona para el secado es de 100 mbares. La carcasa del filtro giratorio se inertiza en este caso bajo una ligera sobrepresión de 10 mbares con nitrógeno (< 1 ppm de oxígeno).

El número de revoluciones del tambor, el espesor de la torta de filtración, la cantidad de nitrógeno conducida en circuito cerrado (contenido en oxígeno < 1 ppm) y los orificios de aspiración del disco de control se establecen de tal manera, que la humedad residual en la torta de filtración sea < 15% referido a la cantidad de cristales mixtos. Además la curvatura del tambor y la orientación de las cuchillas para el desprendimiento permiten una separación máxima entre las cuchillas para el desprendimiento y el tambor de aproximadamente 5 mm a través de toda la superficie del filtro.

Para el enjuagado de la torta de filtración en la zona para el lavado se emplea un fenol con una temperatura de 55ºC, correspondiendo la cantidad de enjuagado para la purificación de la torta de filtración el 100%, referido a la cantidad de la torta de filtración. Para el lavado óptimo de la torta de filtración se emplean 20 toberas para el lavado, estando dispuestas las toberas de tal manera que se solapen sobre la torta de filtración sus conos de pulverización. La torta de filtración lavada se recorre con nitrógeno (contenido en oxígeno < 1 ppm), que se hace circular en circuito cerrado, purgándose en continuo aproximadamente el 7% de la cantidad en circuito cerrado y reemplazándose por nitrógeno puro y el nitrógeno en circuito cerrado se lava con agua completamente exenta de sales.

Inmediatamente después de la recepción de la torta se funden los cristales mixtos sobre una espiral de calefacción bajo condiciones inertes (contenido en oxígeno < 1 ppm), la fusión se descarga inmediatamente en un recipiente colector para limitar a un mínimo el tiempo de contacto de los cristales sobre la superficie caliente de acero especial (1.4571). La temperatura de la superficie de la espiral de calefacción es de 160ºC aproximadamente.

Para el enjuagado del paño se emplea fenol a una temperatura de 80ºC, siendo la cantidad para el enjuagado del paño, con relación a la cantidad de la torta de filtración, del 80%.

Mediante este tipo de filtración se obtiene un producto de BPA-fenol con elevada pureza (>99% sin proporción de fenol).

Claims (8)

1. Procedimiento para la separación y la purificación de aductos de bis(4-hidroxiaril)alcanos y de hidroxi-compuestos aromáticos, obtenidos en la fabricación mediante reacción, de hidroxi-compuestos aromáticos con cetonas, catalizada con ácidos, caracterizado porque los cristales del aducto, formados en el procedimiento, se separan de las lejías madre, tras la cristalización, mediante filtración en continuo a partir de la suspensión, en un filtro de tambor, bajo vacío, que contiene varias células para la filtración, y giratorio, a continuación se lavan y se aspira el líquido del lavado.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se separan y se purifican los cristales del aducto de 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano-fenol (cristales del aducto de BPA-fenol), que se forman mediante la reacción de fenol con acetona catalizada con ácidos.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el filtro de tambor contiene como células filtrantes una zona de aspiración, una zona para el lavado, una zona para el secado, una zona para la ventilación y, en caso dado, una zona para la recepción de la torta y una zona para el enjuagado del paño.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad de los cristales del aducto que se separa por unidad de tiempo y por m^{2} de superficie de filtración, del líquido en suspensión en forma de torta de filtración, es desde 100 hasta 800 kg/hora.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el enjuagado de la torta de filtración en la zona para el lavado se lleva a cabo con fenol puro a una temperatura desde 45 hasta 70ºC y con una cantidad para el enjuagado de 50 hasta 150%, referido a la cantidad de la torta de filtración.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el número de revoluciones del tambor, el espesor de la torta de filtración, la cantidad de nitrógeno conducida en circuito cerrado y los orificios de aspiración del disco de control se establecen de tal manera, que la humedad residual en la torta de filtración sea menor que el 30%.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los cristales del aducto de BP-fenol, purificados, se funden sobre una espiral de calefacción y se descargan directamente en forma de fusión en un recipiente colector.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque el 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano presenta una pureza de >99%.