DE60019448T2

DE60019448T2 - Verfahren zur herstellung von polyalkylhydroxyaromaten

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Publication number: DE60019448T2
Application number: DE60019448T
Authority: DE
Inventors: Wei-Yang Su
Original assignee: Huntsman Specialty Chemicals Corp; Huntsman Petrochemical LLC
Current assignee: Huntsman Specialty Chemicals Corp; Huntsman Petrochemical LLC
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2020-08-22
Also published as: EP1226185A1; DE60019448D1; EP1226185B1; US6191317B1; CA2381377A1; WO2001016186A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft die Herstellung von Polyalkylhydroxyaromaten aus Polyalkylenen und Hydroxyaromaten. Genauer betrifft diese Erfindung die Herstellung von Polyalkylphenolen, wie etwa Polybutylphenol, aus der Reaktion von Polyalkylenen, wie etwa Polybutylen, mit Hydroxyaromaten, wie etwa Phenol, in Gegenwart eines Säurekatalysators und eines organischen Lösungsmittels mit einem Siedepunktbereich von bei etwa oder unterhalb des Siedepunktes des Hydroxyaromaten bis bei etwa oder oberhalb des Siedepunktes von Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukten der Reaktion.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Polyalkylhydroxyaromaten können hergestellt werden durch Alkylieren von Hydroxyaromaten mit polymeren Olefinen in Gegenwart von sauren Katalysatoren. Während eines solchen Verfahrens ist ein gewisses Ausmaß an Depolymerisierung typisch, was zur Produktion von unerwünschten Alkylhydroxyaromaten führt. Tert-Butylphenol ist zum Beispiel ein unerwünschtes Alkylphenol-Nebenprodukt, das typischerweise während der Polybuten-Alkylierung von Phenol auftritt. In einem typischen Polybutylen-Alkylierungsverfahren werden üblicherweise Überschußmengen Phenol eingesetzt, um guten Ausbeuten an Polybutylphenol-Produkt sicherzustellen. Nicht-umgesetztes Phenol wird dann typischerweise von Polybutylphenol-Produkt getrennt und zum Alkylierungsreaktor rückgeführt. In herkömmlichen Alkylierungsverfahren ist tert-Butylphenol typischerweise im Phenol-Rückführstrom vorhanden. Folglich neigt tert-Butylphenol dazu, sich im Alkylierungsreaktor aufzubauen, was zu verringerter Ausbeute an Polybutylphenol führt. Um tert-Butylphenol-Gehalt auf einem annehmbaren Niveau in einem Alkylierungsreaktor zu halten (z.B. weniger als 2 Gew.-%), ist typischerweise Trennung erforderlich. Abtrennung von tert-Butylphenol aus dem Alkylierungsprozeßstrom erfordert typischerweise zusätzliche Verfahrensschritte, Kosten und macht Systemabschaltzeiten notwendig. In Abhängigkeit vom eingesetzten Trennverfahren können beträchtliche Mengen an Phenol-Reaktant verloren gehen und Abfallprodukt, das tert-Butylphenol enthält, erzeugt und entsorgt werden. Das Entfernen von tert-Butylphenol aus Phenol wird typischerweise durch fraktionierte Destillation durchgeführt.
Eine Reihe von Verfahren sind in einem Versuch entwickelt worden, die Depolymerisation während Alkylierungsreaktionen zu bekämpfen. Solche Verfahren setzen spezifische Katalysatoren und/oder Alkylen-Polymere mit spezifischen Struktureigenschaften ein, die so ausgewählt sind, daß sie zu verringerter Produktion von Alkylhydroxyaromaten, wie etwa tert.-Butylphenol, führen. Diese Verfahren limitieren typischerweise jedoch nicht die Depolymerisation und/oder können zu verringerten Ausbeuten an Polyalkylhydroxyaromat-Produkt führen. Überdies können diese Verfahren die Katalysatorauswahl beschränken und/oder die Verwendung spezifischer Polymerverbindungen mit bestimmten chemischen Strukturen erfordern.
In einem typischen Alkylierungsverfahren wird üblicherweise eine Überschußmenge eines Hydroxyaromat-Reaktanten eingesetzt, um gute Ausbeuten an Polyalkylhydroxyaromat-Produkt sicherzustellen. Bei einem Verfahren zum Alkylieren von Phenol mit Polybutylen wird zum Beispiel typischerweise überschüssiges Phenol typischerweise eingesetzt. Im Anschluß an die Reaktion wird typischerweise nicht-umgesetztes Phenol vom Polybutylphenol-Produkt getrennt und zum Alkylierungsreaktor rückgeführt. In einem herkömmlichen Verfahren ist typischerweise tert-Butylphenol-Nebenprodukt im Mitlaufstrom aus nicht-umgesetztem Phenol vorhanden. Folglich neigt tert.-Butylphenol dazu, sich im Alkylierungsreaktor aufzubauen, was zu verringerter Ausbeute an Polybutylphenol führt.
Weil erhöhte Konzentration von Alkylhydroxyaromaten im Alkylierungsreaktor zu verringerter Polyalkylhydroxyaromat-Ausbeute fährt, ist es typischerweise notwendig, Alkylhydroxyaromaten, wie etwa tert-Butylphenol, aus einem Alkylierungssystem auf einer periodischen Basis zu entfernen. Entfernung von Alkylphenol wird typischerweise durch Hochtemperatur-Strippen durchgeführt. Die Notwendigkeit des Entfemens von Alkylphenolen aus einem Alkylierungsreaktionssystem erhöht Kosten und führt zu Abschaltzeiten.
Zusätzlich zu den obigen Bedenken sind Polyalkylhydroxyaromat-Produkte aus herkömmlichen Alkylierungsverfahren typischerweise relativ viskose Flüssigkeiten, die schwierig zu pumpen und zu transportieren sein können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Hierin offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyalkylhydroxyaromaten aus Hydroxyaromat- und Polyalkylen-Reaktanten unter Verwendung eines festen/fester Säurekatalysators/-en. Das Verfahren kann Lösungsmittel in einem Siedepunktbereich mit einem Anfangssiedepunkt von weniger als oder gleich etwa dem Siedepunkt des Hydroxyaromat-Reaktanten und einem Endsiedepunkt von höher als oder gleich etwa dem Siedepunkt von unerwünschtem/-n Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt/-en, das/die mit dem in der spezifischen Reaktion eingesetzten Reaktanten assoziiert ist/sind, einsetzen. Überraschenderweise können Polyalkylhydroxyaromaten bei Verwendung eines Lösungsmittels mit einem solchen Siedepunktbereich konsistent und mit einem Minimum an Abschaltzeiten aus den entsprechenden Hydroxyaromat- und Polyalkylen-Reaktanten hergestellt werden, während ein Aufbau von Alkylhydroxyaromat im Reaktionsgefäß minimiert oder im wesentlichen eliminiert wird, wie er angetroffen werden kann bei Lösungsmitteln mit niedrigem Molekulargewicht/niedrigerem Siedepunkt, die in herkömmlichen Alkylierungsverfahren eingesetzt werden. Statt dessen kann Alkylhydroxyaromat im wesentlichen im Reaktionsgefäß fehlen oder die Konzentration an Alkylhydroxyaromat im Reaktionsgefäß kann einen stationären Zustand auf einem annehmbaren Niveau erreichen. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei denen Lösungsmittel mit niedrigerem Molekulargewicht/niedrigerem Siedepunkt dazu neigen, mit nicht-umgesetzten Hydroxyaromat-Verbindungen abzudestillieren und rückgeführt zu werden, wobei sie mit unerwünschtem/-n Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt/-en strippen oder diese mitreißen, die dann dazu neigen, sich im Reaktor zu akkumulieren. Vorteilhafterweise kann die Katalysatorlebensdauer bei Verwendung des offenbarten Verfahrens im wesentlichen unbeeinflußt sein, und in einer Ausführungsform kann ein Katalysator für längere Zeiträume ohne Regeneration wiederverwendet werden.
Unter anderen Dingen kann ein organisches Lösungsmittel eine Mischung aus aliphatischen Verbindungen und/oder derivatisierten aliphatischen Verbindungen mit einem für ein bestimmtes Alkylierungsverfahren geeigneten Siedepunktbereich sein. In einer Ausführungsform für die Alkylierung von Phenol mit Polybutylen kann ein organisches Lösungsmittel, das bei der Herstellung von Polybutylphenol aus Phenol und Polybutylen eingesetzt wird, eine Mischung mit einem Siedepunktbereich mit einem Anfangssiedepunkt von weniger als dem Siedepunkt von Phenol und einem Endsiedepunkt bei etwa dem Siedepunkt von tert-Butylphenol sein. Solch ein Lösungsmittel kann zum Beispiel eine Mischung von Paraffin- und/oder Alken-Verbindungen mit einem Siedepunktbereich sein, der im Gesamtbereich von etwa 160°C bis etwa 350°C liegt, alternativ von etwa 160°C bis etwa 300°C, alternativ von etwa 170°C bis etwa 250°C, alternativ von etwa 180°C bis etwa 210°C, alternativ von etwa 190°C bis etwa 210°C. In dieser Ausführungsform können Vorteile des offenbarten Verfahren mit organischen Lösungsmitteln verwirklicht werden, die irgendwo innerhalb dieser Bereiche liegen, obgleich in anderen Ausführungsformen der Anfangs- oder Minimalsiedepunkt solch eines Lösungsmittels von etwa 160°C bis etwa 190°C, alternativ von etwa 160°C bis etwa 180°C, alternativ bei etwa 170°C liegen kann; und der End- oder Maximalsiedepunkt von etwa 210°C bis etwa 350°C, alternativ von etwa 210°C bis etwa 300°C, alternativ von etwa 250°C bis etwa 300°C und alternativ bei etwa 250°C liegen kann, wobei man verstehen sollte, daß ein Lösungsmittel mit irgendeiner Kombination von Anfangs- und Endsiedepunkte, die ausgewählt sind aus irgendeinem der entsprechenden vorstehenden Anfangs- und/oder Endsiedepunktbereichen, möglich ist. Solch ein Lösungsmittel steht im Gegensatz zu einem Lösungsmittel mit zum Beispiel einem Siedepunkt von etwa 80°C bis etwa 100°C, wie es oft herkömmlicherweise eingesetzt wird.
Wenn eingesetzt in einem Polyalkylhydroxyaromat-Alkylierungsverfahren, das überschüssigen Hydroxyaromaten und einen Rückführstrom aus nicht-umgesetztem Hydroxyaromaten umfaßt, wird sich ein Teil des offenbarten organischen Lösungsmittels vom Produktstrom trennen und beim rückgeführten nicht-umgesetzten Hydroxyaromaten verbleiben, oder für diesen als ein Treiber wirken. Der Rest des organischen Lösungsmittels wird beim Polyalkylhydroxyaromat-Produktstrom verbleiben. Vorteilhafterweise neigt/neigen unerwünschtes) Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt/-e aufgrund der Siedepunktsbereicheigenschaften des Lösungsmittels dazu, im Polyalkylhydroxyaromat-Produktstrom zu verbleiben. So kann das offenbarte Verfahren verwendet werden, um einen Weg bereitzustellen, um nicht-umgesetzte Hydroxyaromaten zu einem Alkylierungsreaktor in einem Rückführstrom rückzuführen, der wenig oder im wesentlichen keine unerwünschten Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukte enthält, und/oder Akkumulation oder Aufbau von Alkylhydroxyaromat in einem Alkylierungsreaktor kann verringert oder im wesentlichen verhindert werden. Weiter vorteilhafterweise wird das Produkt, da ein Teil des Lösungsmittels beim Polyalkylhydroxyaromat-Produkt verbleibt und seine Viskosität senkt, leichter zu pumpen und/oder für den Verkauf zu transportieren gemacht.
In einer Hinsicht ist ein Verfahren offenbart zur Herstellung von Polyalkylhydroxyaromat, welches einschließt: Inkontaktbringen von Hydroxyaromat und Polyalkylen mit einem Säurekatalysator in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, um eine Reaktionskomponente zu bilden, die Polyalkylhydroxyaromat, Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt, nicht-umgesetzten Hydroxyaromaten und das organische Lösungsmittel einschließt; und Abtrennen durch Destillation wenigstens eines Teils des nicht-umgesetzten Hydroxyaromaten von der Reaktionskomponente, um eine Produktkomponente zu bilden, die Polyalkylhydroxyaromat einschließt; wobei das organische Lösungsmittel einen Siedepunktbereich mit einem Anfangssiedepunkt, der ausreichend nahe am Siedepunkt des Hydroxyaromat-Reaktanten liegt, und einem Endsiedepunkt, der ausreichend nah am Siedepunkt des Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes liegt, aufweisen kann, so daß verringerte Konzentrationen von Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt im nicht-umgesetzten Hydroxyaromaten, der durch Destillation von besagtem Polyhydroxyaromat-Produkt getrennt worden ist, vorliegen, verglichen mit einer solchen Trennung, die unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels mit einem niedrigerem Siedepunkt als dem Siedepunkt besagten Hydroxyaromat-Reaktanten durchgeführt wird. In einer Ausführungsform kann der Säurekatalysator wenigstens einer von Säureharzkatalysator, saurem Metalloxid, sauren Molekülsieben oder einer Mischung davon sein. Das organische Lösungsmittel kann eine Mischung aus Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen einschließen, die im Bereich von etwa 8 bis etwa 16 Kohlenstoffatome variieren.
In einer weiteren Hinsicht ist ein Verfahren zur Herstellung von Polybutylphenol offenbart, welches einschließt: Einbringen der Komponenten Phenol, Polybutylen und organisches Lösungsmittel in ein Reaktionsgefäß, das einen Säurekatalysator enthält, wobei die Komponenten getrennt oder in Kombination als ein oder mehrere Beschickungsströme eingebracht werden, wobei das organische Lösungsmittel eine Mischung von Alkanen umfaßt und einen Siedepunktbereich mit einem Anfangssiedepunkt von weniger als etwa dem Siedepunkt von besagtem Phenol bis etwa 190°C und einem Endsiedepunkt von etwa 210°C bis mehr als etwa dem Siedepunkt von besagtem tert-Butylphenol aufweist, und wobei der Säurekatalysator wenigstens einen aus Säureharzkatalysator, saurem Metalloxid, sauren Molekülsieben oder einer Mischung derselben umfaßt; Umsetzen wenigstens eines Teils des Phenols mit wenigstens einem Teil des Polybutylens bei einer Temperatur von etwa 0°C bis etwa 100°C in Gegenwart des Säurekatalysators, um ein Reaktionsprodukt zu bilden, das Polybutylphenol und tert-Butylphenol umfaßt; Abziehen des Reaktionsproduktes als wenigstens ein Reaktionsstrom aus dem Reaktionsgefäß, wobei der Reaktionsstrom Polybutylphenol, tert-Butylphenol, nicht-umgesetztes Phenol und das Lösungsmittel umfaßt; Abtrennen wenigstens eines Teils des nicht-umgesetzten Phenols aus dem Reaktionsstrom durch Destillation bei einer Temperatur und einem Druck, die darin wirksam sind, einen Produktstrom zu bilden, der Polybutylphenol, tert-Butylphenol und Lösungsmittel umfaßt, und einen Rückführstrom, der Phenol, Lösungsmittel und weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% tert-Butylphenol umfaßt; und Einbringen des Rückführstroms in das Reaktionsgefäß mit dem einen oder den mehreren Beschickungsströmen. In einer Ausführungsform schließt der Rückführstrom von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% Phenol, von etwa 0 bis etwa 2 Gew.-% tert-Butylphenol und von etwa 80 bis etwa 90 Gew.-% des Lösungsmittels ein; und schließt der Produktstrom von etwa 45 bis etwa 80 Gew.-% Polybutylphenol, von etwa 0,1 bis 3 Gew.-% tert-Butylphenol und von etwa 10 bis etwa 30 Gew.-% des Lösungsmittels ein. Unter Verwendung dieses Verfahrens kann ein Aufbau von tert-Butylphenol-Gehalt im Reaktionsstrom im wesentlichen verhindert werden. Das organische Lösungsmittel kann eine Mischung von Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen einschließen, die im Bereich von etwa 8 bis etwa 16 Kohlenstoffatomen variieren, alternativ kann das organische Lösungsmittel eine Mischung von Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen einschließen, die im Bereich von etwa 10 bis etwa 14 Kohlenstoffatomen variieren.
In einer weiteren Hinsicht ist ein Verfahren zur Herstellung von Polybutylphenol offenbart, welches einschließt: Einbringen der Komponenten Phenol, Polybutylen und organisches Lösungsmittel in ein Reaktionsgefäß, das einen Säurekatalysator enthält, wobei die organische Lösungsmittelmischung eine Mischung von Alkanen umfaßt und einen Siedepunktbereich mit einem Anfangssiedepunkt von etwa 160°C bis etwa 180°C und einem Endsiedepunkt von etwa 210°C bis etwa 300°C aufweist, und der Säurekatalysator wenigstens einen von Säureharzkatalysator oder einer Mischung davon umfaßt; Umsetzen wenigstens eines Teils des Phenols mit wenigstens einem Teil des Polybutylens bei einer Temperatur von etwa 0°C bis etwa 100°C in Gegenwart des Säurekatalysators, um ein Reaktionsprodukt zu bilden, das Polybutylphenol und tert-Butylphenol umfaßt; Abziehen des Reaktionsproduktes als wenigstens ein Reaktionsstrom aus dem Reaktionsgefäß, wobei der Reaktionsstrom Polybutylphenol, tert-Butylphenol, nicht-umgesetztes Phenol und das Lösungsmittel umfaßt; Abtrennen wenigstens eines Teils des nicht-umgesetzten Phenols aus dem Reaktionsstrom durch Destillation bei einer Temperatur und einem Druck, die so ausgewählt sind, daß ein Produktstrom gebildet wird, der Polybutylphenol, tert-Butylphenol und Lösungsmittel umfaßt, und ein Rückführstrom, der von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% Phenol, von etwa 80 bis etwa 90 Gew.-% Lösungsmittel und von etwa 0 bis etwa 2 Gew.-% tert-Butylphenol umfaßt; und Einbringen des Rückführstroms in das Reaktionsgefäß mit dem einen oder den mehreren Beschickungsströmen; wobei das Polybutylen ein Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 300 bis etwa 5.000 besitzt; und wobei der Produktstrom von etwa 45 bis etwa 80 Gew.-% Polybutylphenol, von etwa 0,1 bis etwa 3 Gew.-% tert-Butylphenol und von etwa 15 bis etwa 30 Gew.-% des Lösungsmittels umfaßt. In einer Ausführungsform kann ein Aufbau von tert-Butylphenol-Gehalt im Reaktionsstrom im wesentlichen verhindert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein vereinfachtes Verfahrensschema gemäß einer Ausführungsform des offenbarten Verfahrens.
BESCHREIBUNG VON VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das offenbarte Verfahren stellt ein Verfahren zur Herstellung von Polyalkylhydroxyaromaten aus Hydroxyaromaten und Polyalkylenen zur Verfügung, das ein organisches Lösungsmittel mit einem Siedepunktbereich einsetzt, der sich in einer Ausführungsform von unterhalb von oder bei etwa dem Siedepunkt des Hydroxyaromat-Reaktanten bis oberhalb oder gleich zu etwa dem Siedepunkt von unerwünschtem Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt erstreckt. In einer weiteren Ausführungsform kann sich der Siedepunktbereich von einem Anfangssiedepunkt, der ausreichend nahe am Siedepunkt des Hydroxyaromat-Reaktanten liegt, bis zu einem Endsiedepunkt, der ausreichend nahe am Siedepunkt von unerwünschtem Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt liegt, erstrecken, so daß das Lösungsmittel darin wirksam ist, zu verringerten Konzentrationen von Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt, die in nicht-umgesetztem Phenol vorhanden sind, das vom Polyhydroxyaromat-Produkt getrennt wird, zu führen, verglichen mit herkömmlichen Lösungsmitteln mit niedrigeren Siedepunkten. Unter Nutzen dieser Offenbarung werden die Fachleute verstehen, daß solch ein Lösungsmittel einen Anfangs- oder Minimalsiedepunkt von oberhalb des Siedepunktes des Hydroxyaromat-Reaktanten und einen End- oder Maximalsiedepunkt von unterhalb des Siedepunktes des unerwünschten Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes haben kann.
Weiter kann, wie die Fachleute unter Nutzen dieser Offenbarung verstehen werden, ein Siedepunktbereich vom Siedepunkt bestimmter eingesetzter Reaktanten abhängen sowie von individuellen Verfahrenserfordernissen, wie etwa gewünschter Produktausbeute und Rückführstrom-Reinheit. In einer Ausführungsform ist ein geeignetes organisches Lösungsmittel ein Lösungsmittel, das einen Siedepunktbereich besitzt, der geeignet ist, die Akkumulation von unerwünschtem Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt in einem Alkylierungsreaktor mit einem Rückführstrom aus nicht-umgesetztem Phenol, wie hierin an anderer Stelle beschrieben, zu verringern oder im wesentlichen zu verhindern, zum Beispiel in einem exemplarischen Fall durch Beschränken der Menge an unerwünschtem Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt im Rückführstrom auf weniger als etwa 2 Gewichtsprozent, alternativ auf weniger als 1 Gewichtsprozent, alternativ auf von etwa 0 Gewichtsprozent bis etwa 2 Gewichtsprozent. Die Vorteile des offenbarten Verfahrens können jedoch mit verringerten Konzentrationen von Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt in einem Rückführstrom aus nicht-umgesetztem Phenol von gleich oder mehr als etwa 2 Gewichtsprozent ebenso erhalten werden. Man wird auch verstehen, daß ein Anfangsoder Minimalsiedepunkt eines geeigneten organischen Lösungsmittels oberhalb von, bei oder unterhalb von dem Siedepunkt des Hydroxyaromat-Reaktanten liegen kann und der End- oder Maximalsiedepunkt eines geeigneten organischen Lösungsmittels unterhalb von, bei oder oberhalb von dem Siedepunkt des unerwünschten Hydroxyaromat-Nebenproduktes liegen kann.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren in einem Reaktionsprozeßschema eingesetzt werden, in dem Alkylierung zwischen überschüssigem Hydroxyaromat-Reaktanten und Polyalkylen in einem Reaktionsgefäß eintritt, das einen festen Säurekatalysator enthält, und in dem Trennung von Polyalkylhydroxyaromat- Reaktionsprodukt von nicht-umgesetztem Hydroxyaromat-Reaktanten über Destillationskolonne eintritt. Wie hierin verwendet, bedeutet "Destillation" jedes Destillationsverfahren oder Verfahren auf der Basis von Destillation, das im Stand der Technik als geeignet zum Trennen von Polyalkylhydroxyaromat-Reaktionsprodukt von nicht-umgesetztem Hydroxyaromat-Reaktanten bekannt ist. Der nicht-umgesetzte Hydroxyaromat-Reaktant kann zusammen mit Komponenten des Lösungsmittels mit niedrigerem Siedepunkt zum Reaktor rückgeführt und mit einem in den Reaktor eintretenden Beschickungsstrom vermischt werden, der Polyalkylen, frischen Ergänzungs-Hydroxyaromaten und Ergänzungsmischung aus organischen Lösungsmittel enthält. Wie hierin verwendet, wird "frisch" verwendet, um nicht-rückgeführte Komponenten zu beschreiben, die in ein Reaktionsgefäß eingebracht werden. Komponenten des Lösungsmittels mit höherem Siedepunkt und Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukte sind im Polyalkylhydroxyaromat-Produktstrom enthalten, der aus der Destillationskolonne austritt. Somit kann in einer Ausführungsform gewählt werden, daß organisches Ergänzungs-Lösungsmittel reicher an Paraffin-Komponenten mit höherer Kohlenstoffzahl ist, um irgendwelche Komponenten mit höherem Siedepunkt zu ersetzen, die im Produktstrom enthalten sind, um den gewünschten Siedepunktbereich des Lösungsmittels, das in einem Alkylierungsreaktor vorhanden ist, aufrechtzuerhalten.
1 veranschaulicht eine Ausführungsform des offenbarten Alkylierungsverfahrens, das bei der Herstellung von Polybutenphenol (Polyisobutylphenol) verwendet wird. In 1 werden ein eintretender Strom 10 aus frischem Phenol, ein eintretender Strom 12 aus frischem organischen Lösungsmittel und ein eintretender Strom 14 aus Polyisobutylen zu Alkylierungsreaktor 50 zugeführt. Alkylierungsreaktor 50 enthält festen Säurekatalysator, der zur Alkylierung von Phenol geeignet ist, um einen Reaktionsstrom 20 zu bilden, der Polyalkylphenol enthält. Reaktionsstrom 20 kann auch nichtumgesetztes Phenol, Alkylphenol-Nebenprodukt und organisches Lösungsmittel enthalten. Reaktionsstrom 20 wird in Destillationskolonne 60 eingeführt, in der nichtumgesetztes Phenol von Polyalkylphenol-Produkt getrennt wird. In dieser Hinsicht wird nicht-umgesetztes Phenol über Rückführstrom 22 zu Alkylierungsreaktor 50 rückgeführt, in diesem Beispiel nach Mischen mit eintretendem Strom 10 aus frischem Phenol. Rückführstrom 22 enthält auch einen Anteil an organischem Lösungsmittel mit niedrigerem Siedepunkt, der in Kolonne 60 abdestilliert wird. Polybutylphenol-Produktstrom 24 wird aus Destillationskolonne 60 abgezogen und enthält auch tert-Butylphenol-Nebenprodukt und einen zurückbleibenden Teil des organischen Lösungsmittels mit höherem Siedepunkt. Da im wesentlichen alles unerwünschte tert-Butylphenol-Nebenprodukt das System über Produktstrom 24 verläßt, enthält Rückführstrom 22 wenig oder im wesentlichen kein Butylphenol-Nebenprodukt, das zu Reaktor 50 rückgeführt wird. Daher wird ein Aufbau oder eine Akkumulation von unerwünschtem Butylphenol-Nebenprodukt im Alkylierungsreaktionssystem verringert oder im wesentlichen verhindert, wodurch die Notwendigkeit zur Trennung von Butylphenol-Nebenprodukt von nicht-umgesetztem Phenol verringert oder im wesentlichen eliminiert wird.
Obgleich eine Ausführungsform eines Alkylierungsverfahrens zur Herstellung von Polyisobutylphenol in 1 veranschaulicht ist, werden die Fachleute unter Nutzen dieser Offenbarung verstehen, daß die Vorteile des offenbarten Verfahrens mit anderen Reaktanten und Verfahrenskonfigurationen und mit sowohl kontinuierlichen als auch diskontinuierlichen Methoden verwirklicht werden können. Weiter kann solch ein Verfahren auch eingesetzt werden für die Alkylierung von anderen Hydroxyaromaten als Phenol, unter Verwendung von anderen Polyalkylenen als Polyisobutylen. Informationen über geeignete Alkylierungsreaktanten, entsprechende Produkte und Katalysatoren können z.B. gefunden werden in U.S.-Patenten Nrn. 2,398,253; 2,671,117; 2,655,544; 4,238,628; 4,322,220; und 5,300,701; sowie im britischen Patent Nr. 1,159,368; wobei alle Vorstehenden hierin durch Bezugnahme miteinbezogen sind. Überdies wird man verstehen, daß, obgleich Polyalkylen-Reaktant als die letzte Beschickungsstromkomponente in der Ausführungsform von 1 eingeführt wird (um Depolymerisationseffekte zu minimieren), Reaktanten und organisches Lösungsmittel einem Alkylierungsreaktionsgefäß in einem einzigen vereinigten Strom oder in getrennten Strömen für jede eintretende Komponente oder irgendeiner Kombination davon eingebracht werden können. Eintretende(r/s) Reaktantenstrom/-ströme, Rückführstrom/ströme und/oder Lösungsmittel können zum Beispiel vereinigt oder getrennt in Reaktionsgefäß 50 in irgendeiner gewünschten Kombination eingebracht werden. Überdies können mehrere Alkylierungsreaktionsgefäße und/oder Destillationskolonnen eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform schließen Beispiele für hydroxyaromatische Verbindungen, die mit Polyalkylenen unter Verwendung des offenbarten Verfahren alkyliert werden können, Phenol und andere hydroxyaromatische Verbindungen ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. In dieser Ausführungsform schließen die hydroxyaromatischen Verbindungen einkernige, monohydroxy- und polyhydroxyaromatische Verbindungen mit von etwa eins bis etwa drei, alternativ von etwa eins bis etwa zwei Hydroxygruppen ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Spezifische Beispiele schließen Phenol, Catechin, Resorcin, etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. In weiteren Ausführungsformen können mehrkernige Hydroxyaromaten, wie etwa Naphthol, alkyliert werden.
Beispiele für Polyalkylen-Reaktanten, die eingesetzt werden können, um hydroxyaromatische Verbindungen in der Praxis des offenbarten Verfahrens zu alkylieren, schließen Olefin-Polymere mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 300 bis etwa 5000 ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. In einer Ausführungsform kann Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 300 bis etwa 5000, alternativ von etwa 400 bis etwa 3000 und weiter alternativ von etwa 500 bis etwa 2000 eingesetzt werden. Molekulargewichtswerte im Zahlenmittel von weniger als etwa 300 und mehr als etwa 5000 sind jedoch ebenfalls möglich. Weitere Information über die Herstellung von Olefinen mit höherem Molekulargewicht, wie etwa Polyisobuten, sind zu finden in den U.S.-Patenten Nrn. 2,986,588; 4,152,499; 4,238,628; 4,322,220; 5,300,701; und dem britischen Patent Nr. 1,159,368, die jedes hierin zu Bezugnahme miteinbezogen sind.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird Polyisobutylen als ein Polyalkylen-Reaktant eingesetzt. Geeignete Polyisobutylene schließen diejenigen mit Molekulargewichten im Zahlenmittel von 300 bis etwa 5000, alternativ von etwa 400 bis etwa 3000 und weiter alternativ von etwa 500 bis etwa 2000 ein. Beispiele für spezifische Polyisobutene schließen "H35", erhältlich von Amoco Chemical Company (Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 670), "ULTRAVIS 10" (erhältlich von British Petroleum und mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 950 und einem Methylvinyliden-Gehalt von etwa 76%), "ULTRAVIS 30" (erhältlich von British Petroleum und mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 1300 und einem Methylvinylidengehalt von etwa 74%), "INDOPOL H-100R" (erhältlich von Amoco und mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 940), "INDOPOL H-100HR" (erhältlich von Amoco und mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 916), "ULTRAVIS 1000" (erhältlich von British Petroleum und mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 970), etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt.
Säurekatalysatormaterialien, die in der Praxis einer Ausführungsform des offenbarten Verfahrens eingesetzt werden können, schließen feste Säurekatalysatoren auf der Basis von festem Metalloxiden und Molekülsieb- oder Säureharzkatalysatoren, etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Beispiele schließen Katalysatoren vom Molekülsieb- oder Säureharztyp ein, sind aber nicht hierauf beschränkt.
Geeignete feste Harzkatalysatoren schließen stark saure Ionenaustauschharzkatalysatoren ein, die aus sulfoniertem Polystyrol, das mit Divinylbenzol vernetzt ist, bestehen, wie etwa Katalysatoren der "AMBERLYST"-Reihe, erhältlich von Rohm and Haas, Philadelphia, Pennsylvania, ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Spezifische Beispiele für "AMBERLYST"-Säureharzkatalysatoren schließen stark saure makroretikuläre kationische polymere Katalysatoren "AMBERLYST 15", "AMBERLYST 16", "AMBERLYST 18" und "AMBERLYST 1010"; sehr stark saure makroretikuläre kationische polymere Katalysatoren "AMBERLYST 35" und "AMBERLYST 36"; stark saure kationische polymere Katalysatoren von "Gel"-Typ "AMBERLYST 19", "AMBERLYST 31", "AMBERLYST 32", etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Weitere Beispiele für geeignete Säureharzkatalysatoren schließen "DOWEX 50", "DOWEX 2030", erhältlich von Dow Chemical, etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Solche Katalysatoren werden zum Beispiel in U.S.-Patent Nr. 4,144,138 diskutiert, das hierin durch Bezugnahme miteinbezogen ist.
Weitere beispielhafte Katalysatoren schließen Phosphorsäure-auf-Titandioxid-Katalysatoren des in U.S.-Patent Nr. 4,822,921 (das hierin durch Bezugnahme miteinbezogen ist) offenbarten Typs oder eine Heteropolysäure, wie etwa 12-Wolframatophosphorsäure oder 12-Molybdatophosphorsäure, geträgert auf einem inerten Träger wie etwa Titandioxid, etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt.
Geeignete organische Lösungsmittel, die im offenbarten Verfahren verwendet werden, schließen zum Beispiel jede Mischung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen mit einem Siedepunktbereich von unmittelbar weniger als oder gleich dem Siedepunkt der ausgewählten Hydroxyaromat-Reaktantenverbindungen bis etwa zum Siedepunkt des unerwünschten Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes ein.
In der Praxis des offenbarten Verfahrens funktioniert eine organische Lösungsmittelmischung so, daß sie mehrere Siedepunktbereiche bereitstellt, so daß der untere Siedepunktbereich der organischen Lösungsmittelmischung abgetrennt und mit nicht-umgesetztem Hydroxyaromaten entfernt werden kann, wobei der Bereich des organischen Lösungsmittels mit höherem Siedepunkt in einem Reaktionsprodukt verbleibt, das Polyalkylhydroxyaromat- und Alkylhydroxyaromat-Verbindungen enthält. So werden Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukte vorteilhafterweise im Produktstrom mit der polymeren Polyalkylhydroxyaromat-Verbindung gehalten, was ein kontinuierliches Entfernen der Nebenprodukte aus dem Alkylierungsverfahrensstrom ermöglicht.
Unter Nutzen dieser Offenbarung werden die Fachleute verstehen, daß organisches Lösungsmittel mit dem (den) beschriebenen Siedepunktbereich(en) auf der Basis von Siedepunkten (eines) bestimmten/.r Hydroxyaromat-Reaktanten und (eines) entsprechenden/-r Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukts/-e, die in einem bestimmten Alkylierungssystem vorliegen, ausgewählt oder formuliert werden können. In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein organisches Lösungsmittel so ausgewählt werden, daß es einen Anfangssiedepunkt von weniger als dem Siedepunkt eines ausgewählten Hydroxyaromaten und einen Endsiedepunkt bis zu etwa dem Siedepunkt eines entsprechenden ausgewählten Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes aufweist. In einer Ausführungsform kann es wünschenswert sein, daß ein Anfangssiedepunkt des organischen Lösungsmittels etwa 10°C unterhalb des Siedepunktes des ausgewählten Hydroxyaromaten liegt und/oder ein Endsiedepunkt des organischen Lösungsmittels bei etwa dem Siedepunkt des ausgewählten Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes liegt.
Ein organisches Lösungsmittel kann so viele Komponenten wie notwendig einschließen, um einen geeigneten Siedepunktbereich (wie hierin definiert) für bestimmte Hydroxyaromat- und Alkylhydroxyaromat-Verbindungen, die im Alkylierungsstrom vorliegen, bereitzustellen. So kann ein organisches Lösungsmittel so wenig wie zwei Komponenten aufweisen. Um die Trennung von Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt von rückgeführtem Hydroxyaromaten jedoch zu maximieren, kann es wünschenswert sein, ein organisches Lösungsmittel mit zahlreichen Komponenten einzusetzen, mit Siedepunkten zwischen dem Siedepunkt des Hydroxyaromaten und dem Siedepunkt des Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes. Beispiele für ein geeignetes organisches Lösungsmittel schließen Mischungen von verzweigten und/oder linearkettigen Alkanen mit Siedepunkten ein, die so ausgewählt sind, daß sie in den gewünschten Siedepunktbereich für spezifische Alkylierungsreaktanten und -produkte fallen.
Obgleich Mischungen von Alkanen in einer Ausführungsform eingesetzt werden, würde man den Vorteil dieser Offenbarung darin sehen, daß eine Mischung aller Arten von Lösungsmittelverbindungen mit den gewünschten Siedepunkteigenschaften eingesetzt werden können. Beispiele schließen substituierte verzweigte oder linearkettige Alkane, andere verzweigte oder zyklische Aliphate und Derivate davon ein, sind aber nicht hierauf beschränkt.
Wenn man nunmehr zu 1 zurückkehrt, ist dort ein vereinfachtes schematisches Alkylierungsverfahren dargestellt, das zur Verwendung mit einer Vielzahl von Hydroxyaromat- und Polyalkylen-Reaktanten geeignet ist. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das in 1 veranschaulichte Verfahren eingesetzt werden, um Polyisobutylphenol aus Phenol und Polyisobutylen herzustellen. In solch einem Verfahren wird ein Beschickungsstrom 10 aus frischem Phenol mit einem Rückführ-Phenolstrom 22 vereinigt und über einen kombinierten Phenol-Beschickungsstrom 16 Alkylierungsreaktor 50 zugeführt. Gleichzeitig werden Beschickungsstrom 12 aus organischem Lösungsmittel und Beschickungsstrom 14 aus Polyisobutylen vereinigt und in Alkylierungsreaktor 50 über Beschickungsstrom 18 eingebracht. Alkylierungsreaktor 50 enthält ein Bett aus Säurekatalysatoren, das einen oder mehrere geeignete Säurekatalysatoren umfaßt, die an anderer Stelle hierin beschrieben sind. In dieser Ausführungsform kann Alkylierungsreaktor 50 bei einer Temperatur von zwischen etwa 0°C und etwa 100°C, bei einem Druck von etwa Null psia bis etwa 500 psia, betrieben werden. In Alkylierungsreaktor 50 reagieren Phenol und Polyisobutylen ("PIB"), um ein Reaktionsprodukt zu bilden, das Polyisobutylphenol ("PIBP") und tert-Butylphenol ("TBP") umfaßt. Ein Reaktionsstrom 20, der PIBP, TBP, nicht-umgesetztes Phenol und organisches Lösungsmittel umfaßt, wird aus Alkylierungsreaktor 50 abgezogen und in Destillationskolonne 60 eingebracht.
Die Menge an Katalysator relativ zum Reaktantenvolumen oder -volumenstrom (abhängig davon, ob ein diskontinuierliches oder kontinuierliches Verfahren eingesetzt wird) kann von Fachleuten unter Nutzen dieser Offenbarung ausgewählt werden, wobei man verstehen wird, daß schnellere Reaktionszeiten mit mehr Katalysator relativ zum Reaktantenvolumen erhalten werden können. Überdies kann die Katalysatormenge auf der Basis des gewünschten Umsatzes zu Produkt sowie der in einem gegebenen Verfahren zugeordneten Kontaktzeit ausgewählt werden. Beispielhafte Ausführungsformen für die Katalysatormenge relativ zu Reaktanten- und Lösungsmittelmengen sind in den Beispielen hierin zu finden. In einer Ausführungsform kann die Katalysatormenge relativ zur Gesamtreaktantenmenge von etwa 10% bis etwa 300% des Gewichtes des eingesetzten Katalysators in jedem der hierin angegebenen Beispiele 1 bis 5 relativ zum Gesamtgewicht von Polyalkylen- und Hydroxyaromat-Reaktanten variieren (d.h. Gramm Katalysator/Gramm Polybutylen + Gramm Phenol). In einer weiteren Ausführungsform kann das Katalysatorvolumen relativ zum Polyalkylen-Reaktantenvolumen von etwa 10% bis etwa 300% des Gewichtes des eingesetzten Katalysators in jedem der Beispiele 1–5 hierin relativ zum Gewicht von Polyalkylen-Reaktant variieren (d.h. Gramm Katalysator/Gramm Polybutylen). In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Katalysatormenge relativ zur Hydroxyaromat-Reaktantenmenge von etwa 10% bis etwa 300% des Gewichtes des eingesetzten Katalysators in jedem der Beispiele 1–5 hierin relativ zum Gewicht des Hydroxyaromat-Reaktanten variieren (d.h. Gramm Katalysator/Gramm Phenol).
Für die oben beschriebene Herstellung von Polyisobutylphenol aus Polyisobutylbuten und Phenol kann ein beispielhaftes geeignetes organisches Lösungsmittel einen Siedepunktbereich von etwa 182°C (Siedepunkt von Phenol) bis etwa 239°C (Siedepunkt von para-Polyisobutylphenol) besitzen, alternativ kann solch ein organisches Lösungsmittel einen Anfangssiedepunkt von zwischen etwa 170°C und etwa 190°C und einen Endsiedepunkt von zwischen etwa 220°C und etwa 250°C besitzen. Weiter alternativ kann solch ein organisches Lösungsmittel einen Siedepunktbereich von 170°C bis etwa 250°C besitzen. Unter Nutzen dieser Offenbarung werden die Fachleute verstehen, daß diese Temperaturbereiche nur beispielhaft sind und das Vorteile des offenbarten Verfahrens unter Verwendung von organischen Lösungsmitteln mit Anfangs- und/oder Endsiedepunkten außerhalb dieser Bereiche ebenso verwirklicht werden können.
Beispiele für organische Lösungsmittelmischungen, die in der Praxis solch einer Ausführungsform geeignet sind, schließen Mischungen von Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen ein, die von zwischen etwa 10 Kohlenstoffatomen bis etwa 14 Kohlenstoffatomen variieren, sind aber nicht hierauf beschränkt. Spezifische Beispiele für organische Lösungsmittelmischungen, die zur Verwendung in dieser Ausführungsform geeignet sind, schließen "EXXPAR 252" und "EXXPAR 251", erhältlich von Exxon, etc. ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Die Fachleute werden den Vorteil dieser Offenbarung darin verstehen, daß alternative organische Lösungsmittelmischungen mit Anzahlen von Kohlenstoffatomen von weniger als 10 und mehr als 14 ebenfalls eingesetzt werden können, zum Beispiel organische Lösungsmittelmischungen, die aus Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen von etwa 8 Kohlenstoffatomen bis etwa 16 Kohlenstoffatomen bestehen.
Wenn man nunmehr wieder zu 1 zurückkehrt, wird der Durchfluß von Phenol und Polyisobuten in der oben beschriebenen Ausführungsform so eingestellt, daß ein molarer Überschuß Phenol in Alkylierungsreaktionsgefaß 50 vorliegt. Zum Beispiel kann ein Molverhältnis von Phenol zu PIB von etwa 1,1 bis etwa 10 Mol Phenol pro molarem Äquivalent Polyisobuten sein, alternativ von etwa 1,5 bis etwa 3 Mol Phenol zu molarem Äquivalent Polyisobutylen. In einer Ausführungsform umfaßt der Gesamt-Phenol-Beschickungsstrom 16 zu Alkylierungsreaktor 50 von etwa 10 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent frische nicht-umgesetzte Phenol-Beschickung 10, wobei ein Rest Phenol durch Rückführstrom 22 bereitgestellt wird. Unter Nutzen dieser Offenbarung werden die Fachleute verstehen, daß das Verhältnis von frischem Phenol zu nichtumgesetztem Phenol gemäß den Reaktionsumsatzeigenschaften variieren wird.
In der Praxis des offenbarten Verfahrens kann organisches Lösungsmittel in jeder Menge bereitgestellt werden, die geeignet ist, um den ungestörten Ablauf des Verfahren sicherzustellen, zum Beispiel jede Menge, die geeignet ist, die Akkumulation von unerwünschten Alkylhydroxyaromaten in (einem) Reaktor/-en des Verfahrens zu verringern. In einer Ausführungsform kann jedoch die Menge an organischem Lösungsmittel, die in das Reaktorgefäß 50 eingebracht wird, von etwa 20 bis etwa 50 Gewichtsprozent, alternativ von etwa 25 bis etwa 50 Gewichtsprozent, der Gesamtbeschickung zum Reaktor (z.B. der Gesamtheit der Beschickungsströme 16 und 18 in der Ausführungsform von 1) sein. In dieser Hinsicht können, bei der Polyisobutylphenol-Ausführungsform von 1, etwa 50 Gewichtsprozent der gesamten organischen Lösungsmittelmischung, die zum Reaktor zugeführt wird, bereitgestellt werden durch Strom 12, wobei die restlichen 50 Gewichtsprozent des gesamten organischen Lösungsmittels bereitgestellt werden durch Rückführstrom 22. Unter Nutzen dieser Offenbarung werden die Fachleute verstehen, daß Strom 12 einen größeren Prozentanteil an organischen Lösungsmittelkomponenten mit höherem Molekulargewicht oder höherem Siedepunkt umfassen kann, um den Verlust solcher Komponenten in Strom 24 auszugleichen. In einer beispielhaften Ausführungsform, die ein organisches Lösungsmittel mit einem Siedepunktbereich von etwa 170°C bis etwa 250°C einsetzt, kann Strom 12 zum Beispiel ein organisches Lösungsmittel mit einem Siedepunktbereich von etwa 190°C bis etwa 250°C umfassen, nachdem steady-state-Reaktionsbedingungen erreicht sind.
Reaktionsstrom 20 wird aus Alkylierungsreaktionsgefäß 50 abgezogen und umfaßt in einer Ausführungsform von etwa 35 Gewichtsprozent bis etwa 60 Gewichtsprozent Polyisobutylphenol; von etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 2 Gewichtsprozent tert-Butylphenol; von etwa 5 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent nicht-umgesetztes Phenol; und von etwa 25 Gewichtsprozent bis etwa 50 Gewichtsprozent organisches Lösungsmittel. Reaktionsstrom 20 wird in Destillationskolonne 60 eingebracht, in der wenigstens ein Teil des nicht-umgesetztem Phenols zusammen mit einem Teil des organischen Lösungsmittels abgetrennt und zu Alkylierungsreaktor 50 über Strom 22 rückgeführt wird. In einer Ausführungsform umfaßt Rückführstrom 22 von etwa 10 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent nicht-umgesetztes Phenol und von etwa 80 Gewichtsprozent bis etwa 90 Gewichtsprozent organisches Lösungsmittel, wobei die Konzentration von tert-Butylphenol weniger als etwa 2 Gewichtsprozent beträgt, alternativ weniger als 1 Gewichtsprozent, alternativ von etwa 0 Gewichtsprozent bis etwa 2 Gewichtsprozent und weiter alternativ von etwa 0 Gewichtsprozent bis etwa 1 Gewichtsprozent. Obgleich nicht notwendig, um Nutzen aus dem offenbarten Verfahren zu ziehen, kann die tert-Butylphenol-Konzentration in Reaktor 50 einen annehmbaren steady-state-Wert von etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 1,5 Gewichtsprozent erreichen.
Produktstrom 24 wird aus Destillationskolonne 60 abgenommen und umfaßt in einer Ausführungsform von etwa 45 Gewichtsprozent bis etwa 80 Gewichtsprozent, alternativ von etwa 45 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent Polyisobutylphenol; von etwa 0,1 Gewichtsprozent bis etwa 3 Gewichtsprozent tert-Butylphenol; und von etwa 15 Gewichtsprozent bis 30 Gewichtsprozent organisches Lösungsmittel.
Um die Trennung in Destillationskolonne 60, die oben beschrieben ist, zu erreichen, werden die Fachleute unter Nutzen dieser Offenbarung verstehen, daß jede Kombination von Temperatur und Druck (z.B. einschließlich verringertem Druck oder Vakuum) eingesetzt werden kann, die geeignet ist, um die gewünschte Trennung von Komponenten zu erreichen, in dieser Ausführungsform Trennung von Phenol-Komponenten und Isobutylphenol- und tert-Butylphenol-Komponenten. In dieser Hinsicht kann eine Destillationskolonne 60 unter atmosphärischem Druck bei einer Temperatur von zum Beispiel von etwa 200°C bis etwa 210°C betrieben werden, um die gewünschte Trennung in der oben beschriebenen Polyisobutylphenol-Ausführungsform zu erreichen. Bei verringertem Druck und/oder Vakuum kann eine verringerte Destillationstemperatur eingesetzt werden. In einer Ausführungsform, in der Destillationskolonne 60 bei atmosphärischem Druck und bei einer Temperatur von etwa 210°C betrieben wird, wird Rückführstrom 22 aus Reaktionsstrom-Komponenten mit einem Siedepunkt von weniger als etwa 210°C bestehen (einschließlich Phenol und organischen Lösungsmittelkomponenten mit Siedepunkten von weniger als etwa 210°C) und Produktstrom 24 wird aus Komponenten mit Siedepunkten von mehr als etwa 210°C bestehen (einschließlich tert-Butylphenol und organischen Lösungsmittelmischungskomponenten mit einem Siedepunkt von mehr als etwa 210°C).
Man wird verstehen, daß die Konzentrationswerte, die hierin für verschiedene Komponenten der Reaktantenströme, Rückführströme und Produktströme angegeben sind, nur beispielhaft sind und daß andere Konzentrationswerte existieren können, die ermöglichen, Vorteile aus dem offenbarten Verfahren zu verwirklichen.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele sind veranschaulichend und sollten nicht als den Schutzumfang der Erfindung oder der Ansprüche derselben beschränkend angesehen werden.
Beispiel 1
Zu einem 1-Liter-Kolben, ausgestattet mit einem Thermometer, Rührer und Stickstoffauslaß, wurden 308,4 g INDOPOL^® H-100R (Molekulargewicht 940), 56,4 g Phenol, 237,7 g paraffinische organische Lösungsmittelmischung (EXXPAR^® 252) und 60 g vorgetrockneter Amberlyst^® 15 eingebracht. Die Mischung wurde für neun Stunden auf 55°C erhitzt. Die Reaktionslösung wurde filtriert. Die resultierende Lösung wurde dann bei bis zu 150°C und etwa 45 mmHg Druck destilliert, um das Lösungsmittel und nicht-umgesetztes Phenol zu entfernen. Sieben Schnitte, jeweils etwa 30 g, wurde abgenommen. Die ersten zwei Schnitte waren zwei Phasen, wobei die feste Phase als Phenol analysiert wurde. Die letzten zwei Schnitte waren ebenfalls zwei Phasen, wobei die feste Phase als tert-Butylphenol analysiert wurde. Dieses Beispiel zeigt, daß das Phenol zusammen mit einem Teil der organischen Lösungsmittelmischung rückgeführt werden kann und daß tert-Butylphenol durch Steuerung der Destillationstemperatur im Produkt gehalten werden kann. Nach Analyse enthielt das resultierende Produkt etwa 50% des gewünschten Produktes nach IR-Spektroskopie und Protonen-NMR.
Beispiel 2
Zu einem 1-Liter-Kolben, ausgestattet mit einem Thermometer, Rührer und Stickstoffauslaß, wurden 300 g INDOPOL^® H-100HR (Molekulargewicht 916), 56,4 g Phenol, 118,8 g Paraffin (EXXPAR 252) und 60 g vorgetrockneter Amberlyst 15 eingebracht. Die Mischung wurde für sieben Stunden auf 55°C erhitzt. Die Reaktionslösung wurde filtriert. Die resultierende Lösung wurde dann bei bis zu 150°C und etwa 45 mmHg Druck destilliert, um das Lösungsmittel und nicht-umgesetztes Phenol zu entfernen. Nach Analyse enthielt das resultierende Produkt, nachdem kein Überkopfprodukt mehr gesammelt wurde, etwa 75% des gewünschten Produktes. Wieder zeigte die Destillation, wie in Beispiel 1 oben ebenfalls gezeigt, daß Phenol und tert-Butylphenol in getrennten Fraktionen gesammelt wurden.
Beispiel 3
Zu einem 5-Liter-Kolben, ausgestattet mit einem Thermometer, Rührer und Stickstoffauslaß, wurden 1380 g Ultravis^® 1000 (Molekulargewicht 970), 260 g Phenol, 1000 g Paraffin (EXXPAR 252) und 275 g vorgetrockneter Amberlyst 15 eingebracht. Die Mischung wurde für sieben Stunden auf 55°C erhitzt und zeigte, nach Analyse durch IR-Spektroskopie, ein gewünschtes Umsatzniveau. Die flüssige Schicht wurde in einen anderen Kolben dekantiert, um Phenol-Entfernung zu durchlaufen. Die Lösung wurde bei 50 mmHg Druck destilliert. Etwa 560 g Phenol-Paraffin-Lösung wurden entfernt. Nach Analyse enthielt das resultierende Produkt etwa 25% Paraffin und 56% des gewünschten Produktes.
Beispiel 4
Zu dem Kolben, der Katalysatorschicht aus Beispiel 3 enthielt, wurden 1380 g Ultravis 1000, 260 g Phenol und 1000 g Paraffin (EXXPAR 252) zugegeben. Die Mischung wurde für sieben Stunden auf 55°C erhitzt und zeigte nach Analyse ein gewünschtes Umsatzniveau. Die flüssige Schicht wurde in einen anderen Kolben dekantiert, um Phenol-Entfernung zu durchlaufen. Die Lösung wurde bei 50 mmHg Druck destilliert. Etwa 710 g Phenol-Paraffin-Lösung wurden entfernt. Nach Analyse enthielt das resultierende Produkt etwa 23% Paraffin und 58% des gewünschten Produktes.
Beispiel 5
Die Vorgehensweise von Beispiel 4 wurde befolgt, mit der Ausnahme, daß es die Katalysator-Fortsetzung von Beispiel 4 statt von Beispiel 3 ist. Nach Analyse enthielt das resultierende Produkt etwa 28% Paraffin und 54% des gewünschten Produktes. Das Ergebnis dieses Beispiels zeigt, daß keine offensichtliche Katalysator-Desaktivierung eintrat, nachdem der Katalysator verwendet worden war.
Obgleich die Erfindung an verschiedene Modifikationen und alternative Formen anpaßbar sein kann, sind spezifische Ausführungsformen hierin beispielhaft dargestellt und beschrieben worden. Man sollte jedoch verstehen, daß die Erfindung nicht so gedacht ist, daß sie auf die bestimmten offenbarten Formen beschränkt ist. Statt dessen soll die Erfindung alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den Geist und Schutzumfang der Erfindung fallen, wie definiert durch die beigefügten Ansprüche. Überdies können die verschiedenen Aspekte der offenbarten Zusammensetzung und Verfahren in verschiedenen Kombinationen und/oder unabhängig eingesetzt werden. Somit ist die Erfindung nicht auf nur diese hierin gezeigten Kombinationen beschränkt, sondern kann statt dessen weitere Kombinationen einschließen.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Polyalkylhydroxyaromat, welches umfaßt: Inkontaktbringen von Hydroxyaromat und Polyalkylen mit einem Säurekatalysator in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, um eine Reaktionskomponente zu bilden, die Polyalkylhydroxyaromat, Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt, nicht-umgesetzten Hydroxyaromaten und besagtes organisches Lösungsmittel umfaßt; und Abtrennen wenigstens eines Teils besagten nicht-umgesetzten Hydroxyaromaten aus besagter Reaktionskomponente durch Destillation, um eine Produktkomponente zu bilden, die Polyalkylhydroxyaromat umfaßt; wobei besagtes organisches Lösungsmittel einen Siedepunktbereich mit einem Anfangssiedepunkt, der ausreichend nahe am Siedepunkt des Hydroxyaromat-Reaktanten liegt, und einem Endsiedepunkt, der ausreichend nahe am Siedepunkt besagten Alkylhydroxyaromat-Nebenproduktes liegt, aufweist, so daß verringerte Konzentrationen von Alkylhydroxyaromat-Nebenprodukt in besagtem nicht-umgesetzten Hydroxyaromaten, der durch Destillation von besagtem Polyhydroxyaromat-Produkt getrennt worden ist, vorliegen, verglichen mit einer solchen Trennung, die unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels mit einem niedrigeren Siedepunkt als dem Siedepunkt besagten Hydroxyaromat-Reaktanten durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagter nicht-umgesetzter Hydroxyaromat aus besagter Reaktionskomponente als eine Trennkomponente abgetrennt wird, die weniger als etwa 2 Gew.-% an besagtem Alkylhydroxyaromaten umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Trennkomponente einen Teil des organischen Lösungsmittels aus besagter Reaktionskomponente umfaßt und daß besagte Produktkomponente den Rest des organischen Lösungsmittels aus besagter Reaktionskomponente umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Inkontaktbringen in einem Reaktionsgefäß stattfindet; daß besagter Hydroxyaromat, besagtes Polyalkylen und besagtes organisches Lösungsmittel in besagtes Reaktionsgefäß als ein oder mehrere frische Beschickungsströme eingebracht werden; daß besagte Reaktionskomponente aus besagtem Reaktionsgefäß als wenigstens ein Reaktionsstrom abgenommen wird; daß wenigstens ein Teil besagten nicht-umgesetzten Hydroxyaromaten aus besagtem Reaktionsstrom abgetrennt wird, um einen Produktstrom zu bilden, der Polyalkylhydroxyaromat umfaßt, wobei nicht-umgesetzter Hydroxyaromat zu besagtem Reaktionsgefäß rückgeführt und darin als ein Rückführstrom eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Rückführstrom weniger als etwa 2 Gew.-% an besagtem Alkylhydroxyaromaten umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Rückführstrom weiter einen Teil des organischen Lösungsmittels aus besagtem Reaktionsstrom umfaßt und daß besagter Produktstrom den Rest des organischen Lösungsmittels aus besagtem Reaktionsstrom umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Akkumulation von Alkylhydroxyaromat-Gehalt in besagtem Reaktionsstrom im wesentlichen verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Säurekatalysator wenigstens einer aus Säureharzkatalysator, saurem Metalloxid, sauren Molekülsieben oder einer Mischung derselben ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Polyalkylen Polybutylen umfaßt, daß besagter Alkylhydroxyaromat tert-Butylphenol umfaßt und daß besagter Polyalkylhydroxyaromat Polybutylphenol umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes organisches Lösungsmittel eine Mischung von Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen umfaßt, die im Bereich von etwa 8 bis etwa 16 Kohlenstoffatomen variieren.
Verfahren zur Herstellung von Polybutylphenol, welches umfaßt: Einbringen der Komponenten Phenol, Polybutylen und organisches Lösungsmittel in ein Reaktionsgefäß, das einen Säurekatalysator enthält, wobei besagte Komponenten getrennt oder in Kombination als ein oder mehrere Beschickungsströme eingebracht werden, wobei besagtes organisches Lösungsmittel eine Mischung von Alkanen umfaßt und einen Siedepunktsbereich mit einem Anfangssiedepunkt von weniger als etwa dem Siedepunkt von besagtem Phenol bis etwa 190°C und einem Endsiedepunkt von etwa 210°C bis mehr als etwa dem Siedepunkt von besagtem tert-Butylphenol aufweist, und wobei besagter Säurekatalysator wenigstens einen aus Säureharzkatalysator, saurem Metalloxid, sauren Molekülsieben oder einer Mischung derselben umfaßt; Umsetzen wenigstens eines Teils besagten Phenols mit wenigstens einem Teil besagten Polybutylens bei einer Temperatur von etwa 0°C bis etwa 100°C in Gegenwart besagten Säurekatalysators, um ein Reaktionsprodukt zu bilden, das Polybutylphenol und tert-Butylphenol umfaßt; Abziehen besagten Reaktionsproduktes als wenigstens ein Reaktionsstrom aus besagtem Reaktionsgefäß, wobei besagter Reaktionsstrom Polybutylphenol, tert-Butylphenol, nichtumgesetztes Phenol und besagtes Lösungsmittel umfaßt; Abtrennen wenigstens eines Teils besagten nicht-umgesetzten Phenols aus besagtem Reaktionsstrom durch Destillation bei einer Temperatur und einem Druck, die darin wirksam sind, einen Produktstrom zu bilden, der Polybutylphenol, tert-Butylphenol und Lösungsmittel umfaßt, und einen Rückführstrom, der Phenol, Lösungsmittel und weniger als oder gleich etwa 2 Gew.-% tert-Butylphenol umfaßt; und Einbringen besagten Rückführstroms in besagtes Reaktionsgefäß mit besagtem einen oder mehreren Beschickungsströmen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Polybutylen ein Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 300 bis etwa 5.000 besitzt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Rückführstrom von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% Phenol, von etwa 0 bis etwa 2 Gew.-% tert-Butylphenol und von etwa 80 bis etwa 90 Gew.-% besagten Lösungsmittels umfaßt; und daß besagter Produktstrom von etwa 45 bis etwa 80 Gew.-% Polybutylphenol, von etwa 0,1 bis etwa 3 Gew.-% tert-Butylphenol und von etwa 10 bis etwa 30 Gew.-% besagten Lösungsmittels umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufbau von tert-Butylphenol-Gehalt in besagtem Reaktionsstrom im wesentlichen verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes organisches Lösungsmittel eine Mischung von Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen umfaßt, die im Bereich von etwa 8 bis etwa 16 Kohlenstoffatomen variieren.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes organisches Lösungsmittel eine Mischung von Alkanen mit Kohlenstoffkettenlängen umfaßt, die im Bereich von etwa 10 bis etwa 14 Kohlenstoffatomen variieren.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Säurekatalysator Säureharzkatalysator umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Anfangssiedepunkt besagten organischen Lösungsmittels von etwa 160°C bis etwa 190°C beträgt; und daß besagter Endsiedepunkt besagten Lösungsmittels von etwa 210°C bis etwa 350°C beträgt.
Verfahren zur Herstellung von Polybutylphenol, welches umfaßt: Einbringen der Komponenten Phenol, Polybutylen und organisches Lösungsmittel in ein Reaktionsgefäß, das einen Säurekatalysator enthält, wobei besagte organische Lösungsmittelmischung eine Mischung von Alkanen umfaßt und einen Siedepunktbereich mit einem Anfangssiedepunkt von etwa 160°C bis etwa 180°C und einem Endsiedepunkt von etwa 210°C bis etwa 300°C aufweist, und besagter Säurekatalysator Säureharzkatalysator umfaßt; Umsetzen wenigstens eines Teils besagten Phenols mit wenigstens einem Teil besagten Polybutylens bei einer Temperatur von etwa 0°C bis etwa 100°C in Gegenwart besagten Säurekatalysators, um ein Reaktionsprodukt zu bilden, das Polybutylphenol und tert-Butylphenol umfaßt; Abziehen besagten Reaktionsproduktes als wenigstens ein Reaktionsstrom aus besagtem Reaktionsgefäß, wobei besagter Reaktionsstrom Polybutylphenol, tert-Butylphenol, nichtumgesetztes Phenol und besagtes Lösungsmittel umfaßt; Abtrennen wenigstens eines Teils besagten nicht-umgesetzten Phenols aus besagtem Reaktionsstrom durch Destillation bei einer Temperatur und einem Druck, die so ausgewählt sind, daß ein Produktstrom gebildet wird, der Polybutylphenol, tert-Butylphenol und Lösungsmittel umfaßt, und ein Rückführstrom, der von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% Phenol, von etwa 80 bis etwa 90 Gew.-% Lösungsmittel und von etwa 0 bis etwa 2 Gew.-% tert-Butylphenol umfaßt; und Einbringen besagten Rückführstroms in besagtes Reaktionsgefäß mit besagtem einen oder mehreren Beschickungsströmen; wobei besagtes Polybutylen ein Molekulargewicht im Zahlenmittel von etwa 300 bis etwa 5.000 besitzt; und wobei besagter Produktstrom von etwa 45 bis etwa 80 Gew.-% Polybutylphenol, von etwa 0,1 bis etwa 3 Gew.-% tert-Butylphenol und von etwa 15 bis etwa 30 Gew.-% besagten Lösungsmittels umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufbau von tert-Butylphenol-Gehalt in besagtem Reaktionsstrom im wesentlichen verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Rückführstrom von etwa 0 bis etwa 1 Gew.-% tert-Butylphenol umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß besagter Anfangssiedepunkt besagten organischen Lösungsmittels etwa 170°C beträgt; und daß besagter Endsiedepunkt besagten Lösungsmittels von etwa 250°C beträgt.