EA011128B1

EA011128B1 - Способ промышленного получения ароматического карбоната

Info

Publication number: EA011128B1
Application number: EA200700125A
Authority: EA
Inventors: Синсуке Фукуока; Хироси Хатия; Казухико Мацузаки
Original assignee: Асахи Касеи Кемикалз Корпорейшн
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2008-12-30
Also published as: JP4192195B2; WO2006001257A1; EA200700125A1; BRPI0512550A; CN100594208C; BRPI0512550B1; EP1762560A1; CN1972894A; JPWO2006001257A1; US20070260095A1; EP1762560A4

Abstract

Цель настоящего изобретения состоит в обеспечении специфического способа, который позволяет получать ароматический карбонат с высокой селективностью и высокой производительностью стабильно в течение продолжительного периода времени в промышленном масштабе не менее чем 1 т/ч, используя непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, из диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения. Хотя существовало много предложений относительно процесса получения ароматического карбоната с использованием метода реакционной дистилляции, все они были в малом масштабе и с коротким временем работы лабораторного уровня. Согласно настоящему изобретению обеспечена специфическая непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна, а также обеспечен специфический способ, который позволяет получать ароматический карбонат с высокой селективностью и высокой производительностью стабильно в течение продолжительного периода времени в промышленном масштабе не менее чем 1 т/ч из диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу промышленного получения ароматического карбоната. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу промышленного получения ароматического карбоната в больших количествах, используемого в качестве сырья для поликарбоната в способе переэтерификации, подвергая диалкилкарбонат и ароматическое моногидроксисоединение переэтерификации в непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонне, в присутствие катализатора.

Уровень техники

Ароматический карбонат является важным сырьем для получения ароматического поликарбоната, который наиболее широко используется в качестве конструкционного пластика, без использования токсичного фосгена. В качестве способа получения ароматического карбоната с давнего времени был известен способ реакции ароматического моногидроксисоединения с фосгеном, и он также был предметом множества исследований в прошлые годы. Однако данный способ имеет проблему использования фосгена и дополнительно хлорированных примесей, которые трудно отделять, если они присутствуют в ароматическом карбонате, полученном по данному способу, и, следовательно, данный ароматический карбонат не может быть использован в качестве сырья для получения ароматического поликарбоната. Так как такие хлорированные примеси заметно замедляют реакцию полимеризации в процессе переэтерификации, который осуществляют в присутствии предельно малого количества основного катализатора; например, даже если такие хлорированные примеси присутствуют в количестве только 1 част./млн, полимеризация почти не происходит. Чтобы сделать ароматический карбонат приемлемым для использования в качестве сырья поликарбоната в процессе переэтерификации, требуются такие трудные многоступенчатые процессы разделения/очистки, как достаточное промывание разбавленным водным раствором щелочи и горячей водой, разделение масло/вода, дистилляция и так далее. Кроме того, выход ароматического карбоната уменьшается из-за потерь при гидролизе и дистилляции во время процессов разделения/очистки. Следовательно, существует много экономических проблем в осуществлении данного метода в промышленном масштабе.

С другой стороны, также известен способ получения ароматического карбоната переэтерификацией между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением. Однако все данные реакции переэтерификации являются равновесными. Поскольку равновесия предельно смещены в сторону исходных веществ и скорости реакций медленные, существует много трудностей при получении ароматических карбонатов в промышленных количествах данным способом. Было сделано несколько предложений для преодоления вышеуказанных трудностей, но большинство из них относились к разработке катализатора для увеличения скорости реакции. Многие соединения металлов были предложены в качестве катализаторов для данного типа реакции переэтерификации. Были предложены, например такая кислота Льюиса, как галид переходного металла;

соединения, образующие кислоту Льюиса (см. патентные документы 1: японские патентные заявки № 51-105032, 56-123948, 56-123949 (соответствующая западногерманской патентной заявке № 2528412, британскому патенту № 1499530 и патенту США № 4182726), № 51-75044 (соответствующая западногерманской патентной заявке № 2552907 и патенту США № 4045464));

такое соединение олова, как оловоорганический алкоксид и оловоорганический оксид (см. патентные документы 2: японские патентные заявки № 54-48733 (соответствующая западногерманской патентной заявке № 2736062), № 54-63023, 60-169444 (соответствующая патенту США № 4554110), № 60-169445 (соответствующая патенту США № 4552704), № 62-277345, 1-265063, 60-169444 (соответствующая патенту США № 4554110), № 60-169445 (соответствующая патенту США № 4552704), № 62-277345, 1-265063));

соли и алкоксиды щелочных металлов и щелочно-земельных металлов (см. патентный документ 3: японская патентная заявка № 57-176932);

соединения свинца (см. патентные документы 4: японские патентные заявки № 57-176932, 1-93560); комплексы такого металла, как медь, железо и цирконий (см. патентный документ 5: японская патентная заявка № 57-183745);

сложные эфиры титановой кислоты (см. патентные документы 6: японская патентная заявка № 58-185536 (соответствующая патенту США № 4410464), японская патентная заявка № 1-265062);

смесь кислоты Льюиса и протонной кислоты (см. патентный документ 7: японская патентная заявка № 60-173016 (соответствующая патенту США № 4609501));

соединение 8с, Мо, Μη, Βί, Те или подобных (см. патентный документ 8: японская патентная заявка № 1-265064);

ацетат железа (см. патентный документ 9: японская патентная заявка № 61-172852) и т.д.

Однако проблема неблагоприятного равновесия не могла быть решена только разработкой катализатора и, следовательно, существует очень много проблем, которые должны быть решены, включая реакционную систему, чтобы предложить способ промышленного получения для массового производства.

Были также предприняты попытки разработать реакционную систему, чтобы сдвинуть равновесие насколько возможно в сторону образования продуктов реакции и таким образом улучшить выход ароматических карбонатов. Например, для реакции между диметилкарбонатом и фенолом был предложен спо

- 1 011128 соб, в котором побочный метанол дистиллируется вместе с агентом образующим азеотроп (см. патентный документ 10: японская патентная заявка № 54-48732 (соответствующая западногерманской патентной заявке № 736063 и патенту США № 4252737)), и способ, в котором метанол, получаемый в виде побочного продукта, удаляют абсорбцией на молекулярном сите (см. патентный документ 11: японская патентная заявка № 58-185536 (соответствующая патенту США № 410464)). Более того, был предложен способ, в котором, используя устройство, в котором дистилляционная колонна расположена наверху реактора, спирт, образующийся в качестве побочного продукта в реакции, отделяли от реакционной смеси, и одновременно с непрореагировавшим исходным веществом, которое испаряется, отделяли дистилляцией (см. патентный документ 12: примеры в японской патентной заявке № 56-123948 (соответствующей патенту США № 4182726), примеры в японской патентной заявке № 56-25138, примеры в японской патентной заявке № 60-169444 (соответствующей патенту США № 4554110), примеры в японской патентной заявке № 60-169445 (соответствующей патенту США № 4552704), примеры в японской патентной заявке № 60-173016 (соответствующей патенту США № 4609501), примеры в японской патентной заявке № 61-172852, примеры в японской патентной заявке № 61-291545, примеры в японской патентной заявке № 62-277345)).

Однако данные реакционные системы являются в основном системами периодического действия или переключающимися системами. Так как существует ограничение в увеличении скорости реакции за счет разработки катализатора для реакции переэтерификации и скорость реакции является еще медленной, предположили, что система периодического действия является предпочтительной перед непрерывной системой. Исходя из этого, в качестве непрерывной системы был предложен проточный реактор с мешалкой (С8ТК), в котором дистилляционная колонна расположилась наверху реактора, однако существуют такие проблемы, как медленная скорость реакции и малая поверхность раздела газ-жидкость в реакторе, исходя из объема жидкости. Следовательно, невозможно сделать реакционное отношение высоким. Таким образом, трудно достичь цели получения ароматического карбоната непрерывно в больших количествах стабильно в течение продолжительного периода времени с помощью данных вышеуказанных способов, и многие экономические проблемы остаются нерешенными до промышленной реализации.

Авторы настоящего изобретения разработали способы реакционной дистилляции, в которых такая реакция переэтерификации осуществляется в непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонне одновременно с разделением дистилляцией, и стали первыми в мире, открывшими такую систему реакционной дистилляции, используемую для переэтерификации, например способ реакционной дистилляции, в котором диалкилкарбонат и ароматическое гидроксисоединение непрерывно подаются в многоступенчатую дистилляционную колонну, причем реакция осуществляется непрерывно внутри колонны, в которой находится катализатор, с непрерывной отгонкой низкокипящего компонента, содержащего спирт, получаемый в качестве побочного продукта, и с непрерывным отводом компонента, содержащего получаемый алкиларилкарбонат из нижней части колонны (см. патентный документ 13: японская патентная заявка № 3-291257);

способ реакционной дистилляции, в котором алкиларилкарбонат непрерывно подается в многоступенчатую дистилляционную колонну, причем реакция выполняется непрерывно внутри колонны, в которой находится катализатор, с непрерывной отгонкой низкокипящего компонента, содержащего диалкилкарбонат, получаемый в качестве побочного продукта, и с непрерывным отводом компонента, содержащего получаемый диарилкарбонат из нижней части колонны (см. патентный документ 14: японская патентная заявка № 4-9358);

способ реакционной дистилляции, в котором данные реакции осуществляются в двух непрерывных многоступенчатых дистилляционных колоннах и, следовательно, диарилкарбонат получают непрерывно с эффективной рециркуляцией диалкилкарбоната, получаемого в качестве побочного продукта (см. патентный документ 15: японская патентная заявка № 4-211038); и способ реакционной дистилляции, в котором диалкилкарбонат и ароматическое гидроксисоединение или подобные непрерывно подают в многоступенчатую дистилляционную колонну, и жидкость которая стекает вниз через колонну, отводят из бокового отвода, расположенного на промежуточной ступени и/или на самой нижней ступени дистилляционной колонны, и вводят в реактор, расположенный снаружи дистилляционной колонны, чтобы вызвать реакцию, и затем возвращают назад через циркуляционный вход, расположенный на ступени выше ступени, где расположен выход, таким образом проводят реакцию как в реакторе, так и в дистилляционной колонне (см. патентный документ 16: японские патентные заявки № 4-224547, № 4-230242, № 4-235951).

Данные способы реакционной дистилляции, предложенные авторами настоящего изобретения, являются первыми, позволяющими получать ароматические карбонаты непрерывно и эффективно, и многие подобные системы реакционной дистилляции, основанные на вышеуказанных описаниях, были предложены впоследствии (см. патентные документы с 17 по 32:

патентный документ 17: международная публикация № 00/18720 (соответствующая патенту США № 5362901);

патентный документ 18: итальянский патент № 01255746;

- 2 011128 патентный документ 19: японская патентная заявка № 6-9506 (соответствующая европейскому патенту № 0560159 и патенту США № 5282965);

патентный документ 20: японская патентная заявка № 6-41022 (соответствующая европейскому патенту № 0572870 и патенту США № 5362901);

патентные документы 21: японские патентные заявки № 6-157424 (соответствующая европейскому патенту № 0582931 и патенту США № 5334742), № 6-184058 (соответствующая европейскому патенту № 0582930 и патенту США № 5344954);

патентный документ 22: японская патентная заявка № 7-304713;

патентный документ 23: японская патентная заявка № 9-40616; патентный документ 24: японская патентная заявка № 9-59225; патентный документ 25: японская патентная заявка № 9-110805; патентный документ 26: японская патентная заявка № 9-165357; патентный документ 27: японская патентная заявка № 9-173819; патентные документы 28: японские патентные заявки № 9-176094, № 2000-191596, № 2000-191597; патентный документ 29: японская патентная заявка № 9-194436 (соответствующая европейскому патенту № 0785184 и патенту США № 5705673);

патентный документ 30: международная публикация № 00/18720 (соответствующая патенту США № 6093842);

патентные документы 31: японские патентные заявки № 2001-64234, № 2001-64235;

патентные документы 32: международная публикация № 02/40439 (соответствующая патентам США № 6596894, 6596895, 6600061)).

Среди систем реакционной дистилляции заявители настоящего изобретения предложили дополнительно в качестве способа, который дает возможность получать высокочистые ароматические карбонаты стабильно в течение длительного времени, не требующий больших количеств катализатора, способ, в котором высококипящее вещество, содержащее компонент катализатора, взаимодействует с активным веществом и затем отделяется, а компонент катализатора возвращается в цикл (см. патентные документы 31: японская патентная заявка № 2001-64234, японская патентная заявка № 2001-64235), и способ осуществляют при поддержании массового отношения многоатомного ароматического гидроксисоединения в реакционной системе к металлическому катализатору не более чем 2,0 (см. патентные документы 32: международная публикация № 02/40439 (соответствующая патентам США № 6596894, 6596895, 6600061)). Кроме того, заявители настоящего изобретения предложили способ, в котором от 70 до 99 мас.% фенола, образующегося в качестве побочного продукта в процессе полимеризации, используют в качестве исходного вещества, и дифенилкарбонат может быть получен по способу реакционной дистилляции. Данный дифенилкарбонат может быть использован в качестве сырья для полимеризации ароматических поликарбонатов (см. патентный документ 33: международная публикация № 97/11049 (соответствующая европейскому патенту № 0855384 и патенту США № 5872275)).

Однако во всех данных документах предшествующего уровня техники, в которых предложен способ реакционной дистилляции для получения ароматических карбонатов, отсутствует описание какоголибо специфического процесса или устройства, дающее возможность массового производства в промышленном масштабе (например, 1 т/ч), а также какое-либо описание, подтверждающее такой процесс или устройство. Например, описания, относящиеся к высоте (Н: см), диаметру (Ό: см) и числу ступеней (п) колонны реакционной дистилляции и скорости подачи сырья (О: кг/ч) для получения в основном метилфенилкарбоната (МРС) из диметилкарбоната и фенола, суммированы в следующей таблице.

- 3 011128

Н: см	ϋ: см	Число ступеней: η	0: кг/ч	Патентный документ
60	5	10	0, 5	19
200	5	20	1	20
350	2, 8	-	0,2	21
500	5	50	0, 6	23
100	4	-	1,4	24
300	5	40	1,5	26
300	5	40	1,5	28
400	12	40	53	29
340	5	40	2,3	32
1200	20	40	86	33
1200	20	40	86	34
600	-	20	66	35

См. патентный документ 35: японская патентная заявка № 9-255772 (соответствующая европейскому патенту № 0892001 и патенту США № 5747609).

Другими словами, самые большие непрерывные многоступенчатые дистилляционные колонны, использованные при проведении данной реакции с использованием систем реакционной дистилляции, были те, которые описаны заявителями настоящего изобретения в патентных документах 33 и 34. Как можно видеть в таблице, максимальные величины различных условий для непрерывных многоступенчатых дистилляционных колонн, описанные для вышеуказанной реакции, составляют Н=1200 см, Ό=20 см, п=50 (патентный документ 23) и Ц=86 кг/ч, и общее количество получаемых ароматических карбонатов (объединенные метилфенилкарбонат и дифенилкарбонат) составляло только приблизительно 10 кг/ч, что не являлось количеством промышленного масштаба.

Описание изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении специфического способа, который дает возможность получать ароматический карбонат с высокой селективностью и с высокой производительностью стабильно в течение длительного времени в промышленном масштабе не менее чем 1 т/ч, использованием непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны из диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения.

Поскольку авторы настоящего изобретения описывают способ получения ароматических карбонатов с использованием непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны, были сделаны различные предложения, касающиеся процесса получения ароматических карбонатов реакционной дистилляцией. Однако все они были в малом масштабе и с малым временем работы на лабораторном уровне и не было каких-либо описаний по специфическому процессу или устройству, делающему возможным массовое производство в промышленном масштабе. Ввиду данных обстоятельств авторы настоящего изобретения провели исследования с целью установления специфического способа, делающего возможным получать ароматический карбонат с высокой селективностью и с высокой производительностью стабильно в течение продолжительного периода времени в промышленном масштабе не менее чем 1 т/ч. В результате авторы настоящего изобретения достигли настоящего изобретения.

А именно, в первом аспекте настоящего изобретения обеспечен следующие способы.

1. Способ получения ароматического карбоната из диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения в качестве исходного вещества, который включает в себя стадии:

(ί) непрерывной подачи исходного вещества в непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, в которой находится катализатор;

(ίί) проведения реакции в колонне с получением спирта и по меньшей мере одного ароматического карбоната; и (ΐϊϊ) непрерывного отвода низкокипящей реакционной смеси, содержащей полученный спирт, из верхней части колонны в газообразной форме, и непрерывного отведения высококипящей реакционной смеси, содержащей по меньшей мере один ароматический карбонат, из нижней части колонны в форме жидкости, где:

(a) исходное вещество имеет молярное отношение диалкилкарбоната к ароматическому моногидроксисоединению в диапазоне от 0,4 до 4 и (b) непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна включает структуру, имеющую пару торцевых крышек выше и ниже цилиндрической корпусной части, имеющей длину Ь (см) и внутренний диаметр Ό (см) и имеющей внутреннюю часть с числом ступеней п внутри, и, кроме того, включает выход газа, имеющий внутренний диаметр б₁ (см) наверху колонны или вблизи верхней части, кроме того, выход жидкости, имеющий внутренний диаметр б₂ (см) в кубе колонны или вблизи нижней части, по

- 4 011128 меньшей мере один вход, расположенный в верхней части и/или центральной части колонны ниже выхода газа, и по меньшей мере один вход, расположенный в нижней части колонны выше выхода жидкости, где:

(1) длина Ь (см) удовлетворяет следующей формуле:

1500 < Ь < 8000 (1), (2) внутренний диаметр Ό (см) колонны удовлетворяет следующей формуле:

100 < □ < 2000 (2), (3) отношение длины Ь (см) к внутреннему диаметру Ό (см) колонны удовлетворяет следующей формуле:

< Ъ/β <40 (3) , (4) число ступеней η удовлетворяет следующей формуле:

< η < 120 (4), (5) отношение внутреннего диаметра Ό (см) колонны к внутреннему диаметру б₁ (см) выхода газа удовлетворяет следующей формуле:

< ϋ/άι < 30 (5), (6) отношение внутреннего диаметра Ό (см) колонны к внутреннему диаметру ά₂ (см) выхода жидкости удовлетворяет следующей формуле:

2. Способ по п.1, где дистилляцию осуществляют одновременно в стадии (и).

3. Способ по п.1 или 2, где по меньшей мере один ароматический карбонат непрерывно получают, и количество получаемого ароматического карбоната составляет не менее 1 т/ч.

В другом аспекте способа по настоящему изобретению обеспечены следующие способы.

4. Способ промышленного получения ароматического карбоната, в котором по меньшей мере один ароматический карбонат непрерывно получают непрерывной подачей диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения в качестве исходного вещества в непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, в которой находится катализатор, осуществляя реакцию и отгонку одновременно в колонне, непрерывно отводя низкокипящую реакционную смесь, содержащую полученный спирт из верхней части колонны в газообразной форме, и непрерывно отводя высококипящую реакционную смесь, содержащую по меньшей мере один ароматический карбонат, из нижней части колонны в форме жидкости, усовершенствование в котором:

(a) исходное вещество, подаваемое непрерывно в непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, имеет молярное отношение диалкилкарбоната к ароматическому моногидроксисоединению в диапазоне от 0,4 до 4; и (b) непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна включает структуру, имеющую пару торцевых крышек выше и ниже цилиндрической корпусной части, имеющей длину Ь (см) и внутренний диаметр Ό (см) и имеющей внутреннюю часть с числом ступеней η внутри, и, кроме того, включает выход газа, имеющий внутренний диаметр ф (см) наверху колонны или вблизи верхней части, кроме того, выход жидкости, имеющий внутренний диаметр ά₂ (см) в кубе колонны или вблизи нижней части, по меньшей мере один вход, расположенный в верхней части и/или центральной части колонны ниже выхода газа и по меньшей мере один вход, обеспеченный в нижней части колонны выше выхода жидкости, где:

100 < ϋ < 2000 (2), (3) отношение длины Ь (см) к внутреннему диаметру Ό (см) колонны удовлетворяет следующей формуле:

(4) число стадий η удовлетворяет следующей формуле:

< η < 120 (4) , (5) отношение внутреннего диаметра Ό (см) колонны к внутреннему диаметру ф (см) выхода газа удовлетворяет следующей формуле:

< β/άι < 30 (5), (6) отношение внутреннего диаметра Ό (см) колонны к внутреннему диаметру б₂(см) выхода жидкости удовлетворяет следующей формуле:

< ϋ/ά₂ < 20 (6).

5. Способ по п.4, где количество полученного ароматического карбоната составляет не менее 1 т/ч.

6. Способ по любому из пп.1-5, где ф и ά₂ удовлетворяют следующей формуле:

- 5 011128

7. Способ по любому из пп.1-6, где Ь, Ό, Ь/Э, η, Ό/άι и Ό/ά₂ для непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны удовлетворяют, соответственно, следующим формулам:

2000<Ь<6000, 150<Ό<1000, 3<Ь/П<30, 30<η<100, 8<Ό/ά₁<25 и 5<ϋ/ά₂<18.

8. Способ по любому из пп.1-7, где Ь, Ό, Ь/Э, η, Ό/άι и Ό/ά₂ для непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны удовлетворяют, соответственно, следующим формулам:

2500<Ь<5000, 200<Ό<800, 5<Ь/О<15, 40<η<90, 10<Ό/ά₁<25 и 7<Ό/ά₂<15.

9. Способ по любому из пп.1-8, где непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна является тарельчатой и/или насадочной.

10. Способ по п.9, где непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна является тарельчатой дистилляционной колонной.

11. Способ по п.9 или 10, где данная тарелка является ситчатой тарелкой, имеющей ситчатую часть и часть приемника.

12. Способ по п.11, где ситчатая тарелка имеет от 100 до 1000 отверстий/м² в ситчатой части.

13. Способ по п.11 или 12, где площадь поперечного сечения отверстия ситчатой тарелки находится в диапазоне от 0,5 до 5 см².

Во втором аспекте настоящего изобретения, обеспечено следующее.

14. Ароматический карбонат, включающий содержание галогена не более чем 0,1 част./млн, полученный способом по любому из пп.1-13.

Преимущества настоящего изобретения

Было обнаружено, что осуществлением настоящего изобретения, которое характеризуется тем, что молярное отношение диалкилкарбоната к ароматическом моногидроксисоединению, которые используют в качестве исходного вещества, находится в специфическом диапазоне, и используют специфическую непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, может быть получен ароматический карбонат в промышленном масштабе не менее чем 1 т/ч, предпочтительно не менее чем 2 т/ч, более предпочтительно не менее чем 3 т/ч, с высокой селективностью не менее чем 95%, предпочтительно не менее чем 97%, более предпочтительно не менее чем 99%, стабильно в течение длительного времени не менее чем 2000 ч, предпочтительно не менее чем 3000 ч, более предпочтительно не менее чем 5000 ч.

Краткое описание чертежа

Фигура является схематичным чертежом непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны для осуществления настоящего изобретения, причем дистилляционной колонной, имеющей внутреннюю часть, расположенную внутри ее корпусной части.

Описание цифровых и буквенных позиций:

1: выход газа;

2: выход жидкости;

3: вход;

4: вход;

5: торцевая крышка;

6: внутренняя часть;

7: корпусная часть;

10: непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна;

Ь: длина корпусной части (см);

Ό: внутренний диаметр корпусной части (см);

ά₁: внутренний диаметр выхода газа (см);

ά₂: внутренний диаметр выхода жидкости (см);

Лучший вариант осуществления настоящего изобретения

В следующем настоящее изобретение описывается детально.

Диалкилкарбонат, используемый в настоящем изобретении, является соединением, представленным общей формулой гСосоов¹ (8) где В¹ представляет собой алкильную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода, алициклическую группу, имеющую от 3 до 10 атомов углерода, или аралкильную группу, имеющую от 6 до 10 атомов углерода.

Примеры В¹ включают такую алкильную группу, как метил, этил, пропил (изомеры), аллил, бутил (изомеры), бутенил (изомеры), пентил (изомеры), гексил (изомеры), гептил (изомеры), октил (изомеры), нонил (изомеры), децил (изомеры) и циклогексилметил; такую алициклическую группу, как циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил и циклогептил; и такую аралкильную группу, как бензил, фенетил (изомеры), фенилпропил (изомеры), фенилбутил (изомеры) и метилбензил (изомеры). Вышеуказанные алкильная группа, алициклическая группа и аралкильная группа могут быть замещены другими заместителями, такими как низшая алкильная группа, низшая алкоксильная группа, цианогруппа или атом галогена и могут также содержать здесь ненасыщенную связь.

- 6 011128

Примеры диалкилкарбонатов, имеющих такие К¹, включают диметилкарбонат, диэтилкарбонат, дипропилкарбонат (изомеры), диаллилкарбонат, дибутенилкарбонат (изомеры), дибутилкарбонат (изомеры), дипентилкарбонат (изомеры), дигексилкарбонат (изомеры), дигептилкарбонат (изомеры), диоктилкарбонат (изомеры), динонилкарбонат (изомеры), дидецилкарбонат (изомеры), дициклопентилкарбонат, дициклогексил карбонат, дициклогептил карбонат, дибензил карбонат, дифенетил карбонат (изомеры), ди(фенилпропил)карбонат (изомеры), ди(фенилбутил)карбонат (изомеры), ди(хлорбензил)карбонат (изомеры), ди(метоксибензил)карбонат (изомеры), ди(метоксиметил)карбонат, ди(метоксиэтил)карбонат (изомеры), ди(хлорэтил)карбонат (изомеры) и ди(цианоэтил)карбонат (изомеры).

Среди данных диалкилкарбонатов предпочтительно используемыми в настоящем изобретении являются диалкилкарбонаты, в которых К¹ представляет собой алкильную группу, имеющую не более чем четыре атома углерода и не содержащие атом галогена. Особенно предпочтительным является диметилкарбонат. Более того, среди предпочтительных диалкилкарбонатов особенно предпочтительным являются диалкилкарбонаты, полученные в состоянии, в значительной степени не содержащем атом галогена, например полученные из алкиленкарбоната, в значительной степени не содержащего атом галогена, и спирта, в значительной степени не содержащего атом галогена.

Ароматическое моногидрокисоединение, используемое в настоящем изобретении, является соединением, представленным следующей общей формулой (9):

Аг'оН (9} где Аг¹ представляет собой ароматическую группу, имеющую от 5 до 30 атомов углерода.

Тип ароматического моногидрокисоединения не ограничен, пока гидроксильная группа напрямую связана с ароматической группой.

Примеры ароматических моногидрокисоединений, имеющих такую Аг¹, включают фенол;

различные алкилфенолы, такие как крезол (изомеры), ксиленол (изомеры), триметилфенол (изомеры), тетраметилфенол (изомеры), этилфенол (изомеры), пропилфенол (изомеры), бутилфенол (изомеры), диэтилфенол (изомеры), метилэтилфенол (изомеры), метилпропилфенол (изомеры), дипропилфенол (изомеры), метилбутилфенол (изомеры), пентилфенол (изомеры), гексилфенол (изомеры) и циклогексилфенол (изомеры);

различные алкоксифенолы, такие как метоксифенол (изомеры) и этоксифенол (изомеры); арилалкилфенолы, такие как фенилпропилфенол (изомеры);

нафтол (изомеры) и различные замещенные нафтолы и гетероароматические моногидроксисоединения, такие как гидроксипиридин (изомеры), гидроксикумарин (изомеры) и гидроксихинолин (изомеры).

Среди данных ароматических моногидроксисоединений предпочтительно используемыми в настоящем изобретении являются ароматические моногидроксисоединения, в которых Аг¹ представляет собой ароматическую группу, имеющую от 6 до 10 атомов углерода. Фенол является особенно предпочтительным. Более того, среди данных ароматических моногидроксисоединений соединения, в значительной степени не содержащие атом галогена, являются предпочтительно используемыми в настоящем изобретении.

Молярное отношение диалкилкарбоната к ароматическому моногидроксисоединению, используемых в качестве исходного вещества в настоящем изобретении, должно находиться в диапазоне от 0,4 до 4. Вне данного диапазона количество остающихся непрореагировавших исходных веществ, на основании заданного количества производимого ароматического карбоната, будет высоким, что неэффективно для получения ароматического карбоната. Более того, много энергии потребуется для извлечения данного непрореагировавшего исходного вещества. По этим причинам вышеуказанное молярное отношение более предпочтительно в диапазоне от 0,5 до 3, еще более предпочтительно в диапазоне от 0,8 до 2,6, наиболее предпочтительно в диапазоне от 1,0 до 2,0.

В настоящем изобретении производят непрерывно не менее 1 т/ч ароматического карбоната. Минимальное количество ароматического моногидроксисоединения, вводимого непрерывно для вышеуказанного производства, составляет обычно 13Р т/ч, предпочтительно 10Р т/ч, более предпочтительно 7Р т/ч, исходя из количества производимого ароматического карбоната (Р т/ч). Более предпочтительно, данное количество может быть менее 7Р т/ч.

Ароматический карбонат, получаемый в настоящем изобретении, является алкиларилкарбонатом, или диарилкарбонатом и их смесью, которые получают переэтерификацией между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением. Данная реакция переэтерификации включает реакцию, в которой одна или обе алкоксильные группы диалкилкарбоната обмениваются с алкоксильной группой ароматического моногидроксисоединения и элиминируется спирт, и реакцию, в которой две молекулы полученного алкиларилкарбоната превращаются в диарилкарбонат и диалкилкарбонат реакцией переэтерификации между ними, т. е. диспропорционированием. В настоящем изобретении, хотя в основном получается алкиларилкарбонат, он может быть превращен в диарилкарбонат, подвергая алкиларилкарбонат

- 7 011128 дальнейшей реакции переэтерификации с ароматическим моногидроксисоединением, или подвергая алкиларилкарбонат дальнейшему диспропорционированию. Поскольку данный диарилкарбонат совсем не содержит атома галогена, он является важным в качестве сырья при промышленном получении поликарбоната переэтерификацией.

Отметим, что диалкилкарбонат и ароматическое моногидроксисоединение, используемые в качестве исходного вещества в настоящем изобретении, могут, каждый, быть высокой чистоты или могут содержать другие соединения. Например, алкилкарбонат и ароматическое моногидроксисоединение могут содержать соединение или побочный продукт, полученный в данном и/или в другом способах. В случае промышленного осуществления для исходного вещества, помимо свежего диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения, заново вводимых в реакционную систему, также предпочтительно использовать диалкилкарбонат и ароматическое моногидроксисоединение, извлеченные из данного способа и/или другого способа. В способе по настоящему изобретению также возможно использовать такие извлеченные вещества, содержащие другие соединения, в качестве исходного вещества. Таким образом, в настоящем изобретении в случае, например, получения метилфенилкарбоната и дифенилкарбоната с использованием в качестве исходного вещества смеси диметилкарбоната (диалкилкарбонат и фенол в качестве ароматического моногидроксисоединения), который может содержать небольшие количества метанола, и метилфенилкарбонат, и дифенилкарбонат, которые являются продуктами реакции, и может также содержать анизол, который является побочным продуктом реакции, и высококипящие побочные продукты.

В качестве катализатора, используемого в настоящем изобретении, может быть использовано, например, металлсодержащее соединение, выбранное из следующих соединений:

соединения свинца:

оксиды свинца, такие как РЬО, РЬО₂ и РЬ₃О₄;

сульфиды свинца, такие как РЬ8 и РЬ₂8;

гидроксиды свинца, такие как РЬ(ОН)₂ и РЬ₂О₂(ОН)₂;

плюмбиты, такие как Ыа₂РЬО₂, К₂РЬО₂, ЫаНРЬО₂ и КНРЬО₂;

плюмбаты, такие как Ыа₂РЬО₃, Ыа₂Н₂РЬО₄, К₂РЬО₃, К₂[РЬ(ОН)₆], К₄РЬО₄, Са₂РЬО₄ и СаРЬО₃; карбонаты свинца и их основные соли, такие как РЬСО₃ и 2РЬСО₃-РЬ(ОН)₂;

соли органических кислот свинца и карбонаты и их основные соли, такие как РЬ(ОСОСН3)2, РЬ(ОСОСН₃)₄ и РЬ(ОСОСН₃)₂-РЬО-3Н₂О;

свинецорганические соединения, такие как Ви₄РЬ, Рй₄РЬ, Ви₃РЬС1, Рй₃РЬВг, Рй₃РЬ (или Рй₆РЬ₂), Ви₃РЬОН и Рй₃РЬО (где Ви представляет бутильную группу, а Рй представляет фенильную группу);

алкоксисвинцовые соединения и арилоксисвинцовые соединения, такие как РЬ(ОСН3)2, (СН3О)РЬ(ОРй) и РЬ(ОРй)2;

сплавы свинца, такие как РЬ-Ыа, РЬ-Са, РЬ-Ва, РЬ-8и и РЬ-8Ь;

минералы свинца, такие как галена и цинковая обманка; и гидраты таких соединений свинца;

соединения металлов группы меди:

соли и комплексы металлов группы меди, такие как СиС1, СиС1₂, СиВг, СиВг₂, Си1, Си1₂, Си(ОАс)₂, Си(асас)₂, олеат меди, Ви₂Си, (СН₃О)₂Си, АдЫО₃, АдВг, пикрат серебра, АдС₆Н₆С1О₄, |АиСТСЬС(СН₃)₃|_ми [Си(С₇Н₈)С1]₄ (где асас представляет ацетилацетоновый хелатирующий лиганд);

комплексы щелочных металлов, такие как Ы(асас) и ЫМ(С₄Нд)₂;

комплексы цинка, такие как 2п(асас)₂;

комплексы кадмия, такие как Сб(асас)₂;

соединения металлов группы железа, такие как Ее(С₁₀Н₈)(СО)₅, Ее(СО)₅, Ее(С₄Н₆)(СО)₃, Со(мезитилен)₂, (РЕ1₂Рй₂), СоС₅Е₅(СО)₇, №-п-С₅Н₅ЫО и ферроцен;

комплексы циркония, такие как 2г(асас)₄ и цирконоцен;

соединения кислот Льюиса и соединения переходных металлов, образующие кислоты Льюиса, такие как А1Х₃, Т1Х₃, Т1Х₄, УОХ₃, УХ₅, ΖηΧ₂, ЕеХ₃ и 8пХ₄ (где X представляет атом галогена, ацетоксигруппу, алкоксигруппу или арилоксигруппу); и оловоорганические соединения, такие как (СН₃)₃8пОСОСН₃, (С₂Н₅)₃8пОСОС₆Н₅, Ви₃8пОСОСН₃, РЙ38ПОСОСН3, Ви28п(ОСОСН3), Ви28п(ОСОС_пН23)2, РН_;8пОСОСН_;. (С_;Н,)_;8пОРК. Ви28п(ОСН3)2, Ви28п(ОС2Н5)2, Ви28п(ОРй)2, РЙ28п(ОСН3)2, (СгНзЪЗпОН, РТ811О1Р ВщЗпО, (ОНпЪЗпО, ВщЗпС^ и Ви8пО(ОН).

Каждый из данных катализаторов может быть твердым катализатором, зафиксированным внутри многоступенчатой дистилляционной колонны, или может быть катализатором, растворимым в реакционной системе.

Каждый из данных каталитических компонентов может, конечно, взаимодействовать с таким органическим соединением, присутствующим в реакционной системе, как алифатический спирт, ароматическое моногидроксисоединение, алкиларилкарбонат, диарилкарбонат или диалкилкарбонат, или может подвергаться термической обработке с исходным веществом или продуктами перед реакцией.

- 8 011128

В случае осуществления настоящего изобретения с растворимым катализатором, который растворяется в реакционной системе, предпочтительным является катализатор, имеющий высокую растворимость в реакционной жидкости в условиях реакции. Примеры предпочтительных катализаторов в этом отношении включают РЬО, РЬ(ОН)₂ и РЬ(ОРй)₂; Т1С1₄, Т1(ОМе)₄, (МеО)Т1(ОРй)₃, (МеО)₂Т1(ОРй)₂, (МеО)₃Т1(ОРй) и Т1(ОРй)4; ЗпСС, 8и(ОРй)4, ВщЗиО и Ви;811(ОР11)_;; РеС1з, Ре(ОН)з и Ре(ОРй)з или такие катализаторы, которые были обработаны фенолом, реакционной жидкостью или подобным.

На фигуре показано схематическое изображение непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны 10 для осуществления настоящего изобретения, причем дистилляционная колонна имеет внутреннюю часть 6, расположенную внутри ее корпусной части 7. Непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна 10 по настоящему изобретению включает в себя структуру, имеющую пару торцевых крышек 5 выше и ниже цилиндрической корпусной части 7, имеющей длину Ь (см), внутренний диаметр Ό (см) и внутреннюю часть 6 с числом ступеней η внутри, а также включает в себя выход газа 1, имеющий внутренний диаметр ά₁ (см) вверху колонны или в верхней части колонны вблизи верха, выход жидкости 2, имеющий внутренний диаметр ά₂ (см) на дне колонны или в нижней части колонны вблизи дна, по меньшей мере один вход 3 в верхней и/или центральной части колонны ниже выхода газа 1 и по меньшей мере один вход 4 в нижней части колонны выше выхода жидкости 2. Отметим, что хотя на фигуре показан один вариант осуществления непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны по настоящему изобретению, компоновка внутренней части не ограничивается фигурой.

Более того, непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна 10 по настоящему изобретению должна быть сделана, чтобы удовлетворять различным условиям для проведения не только дистилляции, но также одновременно реакции для производства не менее 1 т ароматического карбоната в час стабильно в течение длительного времени. То есть непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна 10 по настоящему изобретению соответствует не только условиям дистилляции, но также условиям, требующимся для прохождения реакции стабильно и с высокой селективностью.

Более конкретно, нижеследующие условия являются необходимыми для непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны по настоящему изобретению:

(1) длина Ь (см) должна удовлетворять формуле

1500 < Ъ < 8000 (1), (2) внутренний диаметр Ό (см) колонны должен удовлетворять формуле

100 < 0 < 2000 (2), (3) отношение длины Ь (см) к внутреннему диаметру Ό (см) колонны должно удовлетворять формуле < Ь/ϋ <40 (3), (4) число ступеней η должно удовлетворять формуле < η < 120 (4), (5) отношение внутреннего диаметра Ό (см) колонны к внутреннему диаметру άι (см) выхода газа должно удовлетворять формуле < О/άι £ 30 (5) , (6) отношение внутреннего диаметра Ό (см) колонны к внутреннему диаметру ά₂ (см) выхода жидкости должно удовлетворять формуле < Э/сЬ <20 (6).

Следует отметить, что термин «в верхней части колонны вблизи верха», используемый в настоящем изобретении, относится к части, продолжающейся книзу от верха колонны к положению, измеряемому примерно 0,25Ь, и термин «в нижней части колонны вблизи дна», используемый в настоящем изобретении, относится к части, продолжающейся кверху от дна колонны к положению, измеряемому примерно 0,25Ь. Отметим, что Ь определено выше.

Было обнаружено, что при использовании непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны, которая одновременно удовлетворяет формулам (1)-(6), ароматический карбонат может быть получен из диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения в промышленном масштабе, не менее чем 1 т/ч с высокой селективностью и высокой производительностью в течение длительного времени, например, не менее чем 2000 ч, предпочтительно не менее чем 3000 ч, более предпочтительно не менее чем 5000 ч. Причина, по которой становится возможным получать ароматический карбонат в промышленном масштабе с хорошими результатами, осуществляя способ по настоящему изобретению, не является понятной, но предположительно из-за объединенного влияния, вызванного, когда объединены условия формул (1)-(6). Предпочтительные диапазоны соответствующих факторов описаны ниже.

Если Ь составляет менее 1500 см, тогда реакционное отношение уменьшается и невозможно достичь требуемого количества продукции. Более того, чтобы снизить затраты на оборудование будучи уверенным, что реакционное отношение позволяет достичь требуемого количества продукции, Ь должно быть сделанным, чтобы быть не более 8000 см. Более предпочтительный диапазон для Ь (см) составляет 2000<Ь<6000, при 2500<Ь<5000 являющийся еще более предпочтительным.

- 9 011128

Если Ό составляет менее 100 см, тогда невозможно достичь требуемой производительности. Более того, чтобы снизить затраты на оборудование, достигая требуемого количества продукции, Ό должно быть сделанным, чтобы быть не более 2000 см. Более предпочтительный диапазон для Ό (см) составляет 150<Ό<1000, при 200<ϋ<800 являющийся еще более предпочтительным.

Если Ь/Э составляет менее 2 или более 40, тогда стабильная работа становится трудной. В частности, если Ь/Э более 40, тогда разница давлений между верхом и низом колонны становится слишком большой и, следовательно, продолжительная стабильная работа становится трудной. Более того, необходимо увеличивать температуру в нижней части колонны и, следовательно, вероятно протекание побочных реакций, вызывая уменьшение селективности. Более предпочтительный диапазон для Ь/Э составляет 3Ε/Ώ30, при 5Б/О15 являющийся еще более предпочтительным.

Если η составляет менее 20, тогда реакционное отношение уменьшается и невозможно достичь требуемого количества продукции. Более того, чтобы снизить затраты на оборудование будучи уверенным, что реакционное отношение позволяет достичь требуемого количества продукции, η должно быть сделанным, чтобы быть не более 120. Кроме того, если η более 120, тогда разница давлений между верхом и низом колонны становится слишком большой и, следовательно, продолжительная стабильная работа становится трудной. Более того, необходимо увеличивать температуру в нижней части колонны и, следовательно, вероятно возникновение побочных реакций, таким образом вызывая уменьшение селективности. Более предпочтительный диапазон для η составляет 30<η<100, при 40<η<90 являющийся еще более предпочтительным.

Если Ό/άι составляет менее 5, тогда затраты на оборудование становятся высокими. Более того, поскольку большие количества газообразных компонентов полностью выпускаются из системы, стабильная работа становится трудной. Если Ό/άι составляет более 30, тогда количество отводимых газообразных компонентов становится относительно низким. Более того, стабильная работа становится трудной и вызывается уменьшение реакционного отношения. Более предпочтительный диапазон для Ό/άι составляет 8<Ό/άι<25, при 10<Ό/άι<20 являющийся еще более предпочтительным.

Если Ό/ά₂ составляет менее 3, тогда затраты на оборудование становятся высокими. Более того, количество отводимой жидкости становится относительно высоким и, следовательно, стабильная работа становится трудной. Если Ό/ά₂ составляет более 20, тогда скорость потока через выход жидкости и трубопровод становится слишком быстрой и становится вероятным появление эрозии, таким образом вызывая коррозию устройства. Более предпочтительный диапазон для Ό/ά₂ составляет 5<Ό/ά₂<18, при 7<Ό/ά₂<15 являющийся еще более предпочтительным.

Кроме того, было обнаружено в настоящем изобретении, что более предпочтительным для ά₁ и ά₂является < гЦ/сН <5 (7) .

Термин «продолжительная стабильная работа», используемый в настоящем изобретении, означает, что работа выполнялась непрерывно в установившемся состоянии в течение не менее чем 1000 ч, предпочтительно не менее чем 3000 ч, более предпочтительно не менее чем 5000 ч без какого-либо закупоривания трубопровода, эрозии и т.д. и заданное количество ароматического карбоната было получено при сохранении высокой селективности.

Характерная особенность настоящего изобретения состоит в том, что по меньшей мере один ароматический карбонат может быть получен в течение длительного времени с высокой селективностью и производительностью не менее чем 1 т/ч, предпочтительно не менее чем 2 т/ч, более предпочтительно не менее чем 3 т/ч. Более того, другой характерной особенностью настоящего изобретения является то, что в случае, когда Ь, Ό, Ь/Э, η, Ό/άι и Ό/ά₂ для непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны удовлетворяют, соответственно, следующим формулам:

2000<Ь<6000, 150<Ό<1000, 3<Ь/О<30, 30<η<100, 8<Ό/άι<25 и 5<Ό/ά₂<18, может быть получено не менее чем 2 т/ч, предпочтительно не менее чем 2,5 т/ч, более предпочтительно не менее чем 3 т/ч ароматического карбоната.

Кроме того, другой характерной особенностью настоящего изобретения является то, что в случае, когда Ь, Ό, Ь/ϋ, η, Ό/άι и Ό/ά₂ для непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны удовлетворяют, соответственно, следующим формулам:

2500<Ь<5000, 200<Ό<800, 5<Ь/О<15, 40<η<90, 10<Ό/άι<25 и 7<Ό/ά₂<15, может быть получено не менее чем 3 т/ч, предпочтительно не менее чем 3,5 т/ч, более предпочтительно не менее чем 4 т/ч ароматического карбоната.

«Селективность по ароматическому карбонату», используемая в настоящем изобретении, основывается на прореагировавшем ароматическом моногидроксисоединении. В настоящем изобретении обычно может быть достигнута высокая селективность не менее чем 95%, предпочтительно не менее чем 97%, более предпочтительно не менее чем 99%.

Непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна по настоящему изобретению является предпочтительно дистилляционной колонной, имеющей тарелку и/или насадку в качестве внутренней части. Термин «внутренняя часть», используемый в настоящем изобретении, означает часть в дистилля

- 10 011128 ционной колонне, где газ и жидкость действительно приводятся в контакт друг с другом. В качестве тарелки предпочтительными являются, например, колпачковая тарелка, ситчатая тарелка, клапанная тарелка, переточная тарелка, 8ирегГгае тарелка, МахГгас тарелка или подобные. В качестве насадки предпочтительными являются неравномерные насадки, такие как кольцо Рашига, кольцо Лессинга, кольцо Полла, седловидная насадка Берля, 1и1а1ох седло, Όίχοη насадка, МеМайои насадка или Ней Рак, или равномерные насадки, такие как Ме11арак, Сетрак. ТЕСНЛО-РАК, РЬЕХ1-РАК, 8и1/ег насадка, Сообго11 насадка или СШейдпб. Данная многоступенчатая дистилляционная колонна, имеющая как тарельчатую часть, так и насадочную часть с насадкой, также может быть использована.

Термин «число ступеней (и) внутренней части», используемый в настоящем изобретении, означает общее число тарелок в случае тарелки и теоретическое число ступеней в случае насадки.

Хотя реакция между диалкилкарбонатом и ароматическим моногидроксисоединением в настоящем изобретении имеет предельно низкую константу равновесия и скорость реакции медленная, было обнаружено, что тарельчатая дистилляционная колонна, имеющая тарелку в качестве внутренней части, является особенно предпочтительной в качестве непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны, используемой в реакционной дистилляции. Кроме того, было обнаружено, что ситчатая тарелка, имеющая ситчатую часть и часть приемника, является особенно предпочтительной в качестве тарелки в терминах соотношения между ее производительностью и затратами на оборудование. Было также обнаружено, что ситчатая тарелка предпочтительно имеет от 100 до 1000 отверстий/м² в ситчатой части. Более предпочтительное число отверстий составляет от 120 до 900 отверстий/м², еще более предпочтительно от 150 до 800 отверстий/м². Более того, было обнаружено, что площадь поперечного сечения отверстия ситчатой тарелки находится предпочтительно в диапазоне от 0,5 до 5 см². Более предпочтительно площадь поперечного сечения отверстия составляет от 0,7 до 4 см², еще более предпочтительно от 0,9 до 3 см². Кроме того, было обнаружено, что особенно предпочтительно, если ситчатая тарелка имеет от 100 до 1000 отверстий/м² в ситчатой части, и площадь поперечного сечения отверстия находится предпочтительно в диапазоне от 0,5 до 5 см². Было показано, что, добавляя вышеуказанные условия к непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонне, цель настоящего изобретения может быть достигнута намного легче.

Выполняя настоящее изобретение, по меньшей мере один ароматический карбонат может быть получен непрерывно при непрерывной подаче смеси диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения в качестве исходного вещества в непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, в которой находится катализатор, проводя одновременно реакцию и дистилляцию в колонне, непрерывно отводя низкокипящую реакционную смесь, содержащую полученный спирт из верхней части колонны в газообразной форме, и непрерывно отводя высококипящую реакционную смесь, содержащую по меньшей мере один ароматический карбонат из нижней части колонны в форме жидкости. Как упомянуто выше, исходное вещество может содержать спирт, алкиларилкарбонат и диарилкарбонат, которые являются продуктами реакции, и может содержать такие побочные продукты, как алкиларилэфир или высококипящее соединение. Принимая во внимание оборудование и затраты, необходимые для разделения и очистки в других процессах, при реализации настоящего изобретения промышленно предпочтительно, чтобы исходное вещество содержало малые количества таких соединений.

Более того, в настоящем изобретении при непрерывной подаче смеси диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения, которая является исходным веществом, подаваемым в непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, данное исходное вещество может быть подано туда в форме жидкости и/или газа из входа(ов), расположенного в одном или множестве положений в верхней или центральной части колонны ниже выхода газа в верхней части дистилляционной колонны. Также предпочтительно подавать исходное вещество, содержащее большую долю ароматического моногидроксисоединения, в форме жидкости из входа, обеспеченного в верхней части дистилляционной колонны и подавать исходное вещество, содержащее большую долю диалкилкарбоната, в газообразной форме из входа, расположенного в нижней части колонны выше выхода жидкости в нижней части дистилляционной колонны.

В настоящем изобретении способ приготовления катализатора, находящегося в непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонне, может быть любым, но в случае, когда катализатор является твердым веществом, которое нерастворимо в реакционной жидкости, существует, например, метод, в котором катализатор фиксируют внутри колонны, например, установкой на тарелку внутри непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны или установкой в форме насадки. В случае катализатора, который растворяется в исходном веществе или реакционной жидкости, предпочтительно подавать катализатор в дистилляционную колонну из положения выше средней части дистилляционной колонны. В данном случае жидкий катализатор, растворенный в исходном веществе или реакционной жидкости, может быть введен в колонну вместе с исходным веществом или может быть введен в колонну из входа, отличного от входа исходного вещества. Количество катализатора, используемого в настоящем изобретении, варьируется в зависимости от его типа, типов и пропорций соединений исходных материалов и таких условий реакции, как температура реакции и давление реакции. Обычно количество катализатора находится в диапазоне от 0,0001 до 30 мас.%, предпочтительно от 0,005 до 10 мас.%, более предпочти

- 11 011128 тельно от 0,001 до 1 мас.% от общей массы исходного вещества.

Время реакции переэтерификации, выполняемой в настоящем изобретении, считают равным среднему времени пребывания реакционной жидкости в непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонне. Время реакции варьируется в зависимости от типа внутренней части дистилляционной колонны и числа ступеней, количеств подаваемых в колонну соединений исходных веществ, типа и количества катализатора, реакционных условий и так далее. Обычно время реакции составляет от 0,1 до 10 ч, предпочтительно от 0,3 до 5 ч, более предпочтительно от 0,5 до 3 ч.

Температура реакции варьируется в зависимости от типа используемых соединений исходных веществ и типа и количества катализатора. Обычно температура реакции находится в диапазоне от 100 до 350°С. Предпочтительно увеличивать температуру реакции, чтобы увеличивать скорость реакции. Если температура реакции слишком высокая, тогда становится вероятным появление побочных реакций, например возрастает образование побочных продуктов, таких как алкиларилэфир, который нежелателен. По этой причине температура реакции предпочтительно находится в диапазоне от 130 до 280°С, более предпочтительно от 150 до 260°С, еще более предпочтительно от 180 до 250°С. Более того, давление реакции варьируется в зависимости от типа и состава используемых исходных веществ, температуры реакции и т.д. Давление реакции может быть либо пониженным давлением, нормальным давлением или избыточным давлением. Обычно давление реакции находится в диапазоне от 0,1 до 2х10⁷ Па, предпочтительно от 10⁵ до 10⁷ Па, более предпочтительно от 2х 10⁵ до 5х 10⁶ Па.

Материал непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны в настоящем изобретении, является обычно таким металлическим материалом, как углеродная или нержавеющая сталь. В терминах качества производимого ароматического карбоната нержавеющая сталь является предпочтительной.

Ниже настоящее изобретение описывается более детально со ссылкой на следующие примеры, однако настоящее изобретение не ограничивается ими.

Примеры

Содержание галогена измеряли с помощью метода ионной хроматографии.

Непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна.

Непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, показанную на фигуре, имеющую Ь=3300 см, Ό=500 см, Ь/П=6,6, п=80, Э/6| = 17 и Ό/6₂=9 использовали в следующих примерах и сравнительном примере. В данных примерах в качестве внутренней части использовали ситчатую тарелку, имеющую площадь поперечного сечения отверстия, равную приблизительно 1,5 см², и с числом отверстий, равным приблизительно 250/м².

Пример 1. Реакционная дистилляция.

Исходное вещество 1, содержащее фенол и диметилкарбонат в массовом отношении фенол/диметилкарбонат = 1,9, вводили непрерывно в форме жидкости при скорости потока 50 т/ч из верхнего входа дистилляционной колонны. С другой стороны, исходное вещество 2, содержащее диметилкарбонат и фенол в массовом отношении диметилкарбонат/фенол = 3,6, вводили непрерывно в газообразной форме при скорости потока 50 т/ч из нижнего входа дистилляционной колонны. Молярное отношение исходных веществ, вводимых в дистилляционную колонну, составляло диметилкарбонат/фенол = 1,35. Исходные вещества, по существу, не содержали галогены (вне пределов определения ионной хроматографией, т.е. 1 част./млрд или менее). РЬ(ОРй)₂ в качестве катализатора вводили из верхней части колонны, так чтобы его концентрация в реакционной жидкости была приблизительно 100 част./млн. Реакционную дистилляцию осуществляли непрерывно в условиях температуры в кубе колонны, равной 225°С, и давлении в верхней части колонны 7х10⁵ Па. Было возможно достичь стабильного установившегося состояния работы через 24 ч. Жидкость, содержащую 18,2 мас.% метилфенилкарбоната и 0,8 мас.% дифенилкарбоната, непрерывно отводили из куба колонны. Было обнаружено, что количество метилфенилкарбоната, полученного за 1 ч, составило 9,1 т и количество дифенилкарбоната, полученного за 1 ч, составило 0,4 т. Общая селективность по метилфенилкарбонату и дифенилкарбонату, исходя из прореагировавшего фенола, составила 99%.

Непрерывная работа выполнялась в течение длительного времени при данных условиях. Количества произведенных за 1 ч при 500, 2000, 4000, 5000 и 6000 ч после достижения стабильного установившегося состояния составляло 9,1, 9,1, 9,1, 9,1 и 9,1 т соответственно для метилфенилкарбоната и 0,4, 0,4, 0,4, 0,4 и 0,4 т соответственно для дифенилкарбоната. Общие селективности по метилфенилкарбонату и дифенилкарбонату составили 99, 99, 99, 99 и 99% соответственно и, следовательно, работа была очень стабильной. Более того, произведенные ароматические карбонаты, по существу, не содержали галогены (1 част./млрд или менее).

Пример 2.

Реакционную дистилляцию осуществляли в следующих условиях, используя туже самую непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, что и в примере 1.

Исходное вещество 1, содержащее фенол и диметилкарбонат в массовом отношении фенол/диметилкарбонат = 1,1, вводили непрерывно в форме жидкости при скорости потока 40 т/ч из верхнего входа дистилляционной колонны. С другой стороны, исходный материал 2, содержащий диметил

- 12 011128 карбонат и фенол в массовом отношении диметилкарбонат/фенол = 3,9, вводили непрерывно в газообразной форме при скорости потока 43 т/ч из нижнего входа дистилляционной колонны. Молярное отношение исходных материалов, вводимых в дистилляционную колонну, составляло диметилкарбонат/фенол = 1,87. Исходные вещества, по существу, не содержали галогены (вне пределов определения ионной хроматографией, т.е. 1 част./млрд или менее). РЬ(ОРй)₂ в качестве катализатора вводили из верхней части колонны, так чтобы его концентрация в реакционной жидкости была приблизительно 250 част./млн. Дистилляцию выполняли непрерывно в условиях температуры в кубе колонны, равной 235°С, и давлении в верхней части колонны 9х10⁵ Па. Было возможно достичь стабильного установившегося состояния работы чрез 24 ч. Жидкость, содержащую 20,7 мас.% метилфенилкарбоната и 1,0 мас.% дифенилкарбоната, непрерывно отводили из низа колонны. Было обнаружено, что количество метилфенилкарбоната, полученного за 1 ч, составило 8,3 т и количество дифенилкарбоната, полученного за 1 ч, составило 0,4 т. Общая селективность по метилфенилкарбонату и дифенилкарбонату, исходя из прореагировавшего фенола, составила 98%.

Непрерывная работа выполнялась в течение длительного времени в данных условиях. Количества произведенных за 1 ч при 500, 1000 и 2000 ч после достижения стабильного установившегося состояния, составляло 8,3, 8,3 и 8,3 т соответственно для метилфенилкарбоната и 0,4, 0,4 и 0,4 т соответственно для дифенилкарбоната. Общие селективности по метилфенилкарбонату и дифенилкарбонату составили 98, 98 и 98%, соответственно и, следовательно, работа была очень стабильной. Более того, произведенные ароматические карбонаты, по существу, не содержали галогены (1 част./млрд или менее).

Пример 3.

Реакционную дистилляцию выполняли при следующих условиях, используя ту же самую непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, что и в примере 1.

Исходное вещество 1, содержащее фенол и диметилкарбонат в массовом отношении фенол/диметилкарбонат = 1,7, вводили непрерывно в форме жидкости при скорости потока 86 т/ч из верхнего входа дистилляционной колонны. С другой стороны, исходное вещество 2, содержащее диметилкарбонат и фенол в массовом отношении диметилкарбонат/фенол = 3,5, вводили непрерывно в газообразной форме при скорости потока 90 т/ч из нижнего входа дистилляционной колонны. Молярное отношение исходных веществ, вводимых в дистилляционную колонну, составляло диметилкарбонат/фенол = 1,44. Исходные вещества, по существу, не содержали галогены (вне пределов определения ионной хроматографией, т.е. 1 част./млрд или менее). РЬ(ОРй)₂ в качестве катализатора вводили из верхней части колонны так, чтобы его концентрация в реакционной жидкости была приблизительно 150 част./млн. Реакционную дистилляцию выполняли непрерывно в условиях температуры в кубовой части колонны, равной 220°С, и давлении в верхней части колонны 8х10⁵ Па. Было возможно достичь стабильного установившегося состояния работы чрез 24 ч. Жидкость, содержащую 15,8 мас.% метилфенилкарбоната и 0,5 мас.% дифенилкарбоната, непрерывно отводили из низа колонны. Было обнаружено, что количество метилфенилкарбоната, полученного за 1 ч, составило 12,8 т, и количество дифенилкарбоната, полученного за 1 ч, составило 0,4 т. Общая селективность по метилфенилкарбонату и дифенилкарбонату, исходя из прореагировавшего фенола, составила 99%.

Непрерывная работа выполнялась в течение длительного времени в данных условиях. Количество произведенного за 1 ч при 500, 1000 и 2000 ч после достижения стабильного установившегося состояния, составляло 12,8, 12,8 и 12,8 т соответственно для метилфенилкарбоната и 0,4, 0,4 и 0,4 т соответственно для дифенилкарбоната. Общие селективности по метилфенилкарбонату и дифенилкарбонату составили 99, 99 и 99% соответственно и, следовательно, работа была очень стабильной. Более того, произведенные ароматические карбонаты по существу не содержали галогены (1 част./млрд или менее).

Применимость в промышленности

Настоящее изобретение является специфическим способом, который позволяет получать ароматический карбонат с высокой селективностью и высокой производительностью стабильно в течение продолжительного периода времени в промышленном масштабе не менее чем 1 т/ч, используя непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну из диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения.

Claims

1. Способ получения ароматического карбоната из диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения в качестве исходного вещества, который включает стадии:

(ί) непрерывной подачи указанного исходного вещества в непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, в которой находится катализатор;

(ίί) проведения реакции в колонне, чтобы получить спирт и по меньшей мере один ароматический карбонат; и (ίίί) непрерывного отведения низкокипящей реакционной смеси, содержащей указанный полученный спирт, из верхней части колонны в газообразной форме и непрерывного отведения высококипящей реакционной смеси, содержащей по меньшей мере один указанный ароматический карбонат, из нижней

- 13 011128 части колонны в форме жидкости, где:

(a) указанное исходное вещество имеет молярное отношение диалкилкарбоната к ароматическому моногидроксисоединению в диапазоне от 0,4 до 4 и (b) указанная непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна включает в себя структуру, имеющую пару торцевых крышек выше и ниже цилиндрической корпусной части, имеющей длину Ь (см) и внутренний диаметр Ό (см), и имеющую внутреннюю часть с числом ступеней п внутри, и, кроме того, включает в себя выход газа, имеющий внутренний диаметр 6₁ (см) наверху колонны или вблизи верхней части, кроме того, выход жидкости, имеющий внутренний диаметр 6₂ (см) на дне колонны или вблизи кубовой части, по меньшей мере один вход, расположенный в верхней и/или центральной части колонны ниже выхода газа, и по меньшей мере один вход, расположенный в нижней части колонны выше выхода жидкости, где:

(1) указанная длина Ь (см) удовлетворяет следующей формуле:

1500 <. Ъ < 8000 (1) , (2) указанный внутренний диаметр Ό (см) колонны удовлетворяет следующей формуле:

100 < ϋ < 2000 (2), (3) отношение указанной длины Ь (см) к указанному внутреннему диаметру Ό (см) колонны удовлетворяет следующей формуле:

2 < Ь/ϋ < 40 (3) , (4) указанное число ступеней п удовлетворяет следующей формуле:

20 < η < 120 (4), (5) отношение указанного внутреннего диаметра Ό (см) колонны к указанному внутреннему диаметру 61 (см) выхода газа удовлетворяет следующей формуле:

5 < ϋ/ά! < 30 (5), (6) отношение указанного внутреннего диаметра Ό (см) колонны к указанному внутреннему диаметру 6₂ (см) выхода жидкости удовлетворяет следующей формуле:

3 < ϋ/ά₂ < 20 (6) .

2. Способ по п.1, где дистилляцию осуществляют одновременно в указанной стадии (ίί).

3. Способ по п.1 или 2, где по меньшей мере один указанный ароматический карбонат непрерывно получают, и количество получаемого ароматического карбоната составляет не менее 1 т/ч.

4. Способ промышленного получения ароматического карбоната, в котором по меньшей мере один ароматический карбонат получают непрерывно при непрерывной подаче диалкилкарбоната и ароматического моногидроксисоединения в качестве исходного вещества в непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонне, в которой находится катализатор, осуществляя реакцию и дистилляцию одновременно в колонне, непрерывно отводя низкокипящую реакционную смесь, содержащую полученный спирт из верхней части колонны в газообразной форме, и непрерывно отводя высококипящую реакционную смесь, содержащую по меньшей мере один указанный ароматический карбонат, из нижней части колонны в форме жидкости, в котором:

(a) указанное исходное вещество, подающееся непрерывно в указанную непрерывную многоступенчатую дистилляционную колонну, имеет молярное отношение диалкилкарбоната к ароматическому моногидроксисоединению в диапазоне от 0,4 до 4 и (b) указанная непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна включает в себя структуру, имеющую пару торцевых крышек выше и ниже цилиндрической корпусной части, имеющей длину Ь (см) и внутренний диаметр Ό (см), и имеющеую внутреннюю часть с числом ступеней п внутри, и, кроме того, включает в себя выход газа, имеющий внутренний диаметр 61 (см) наверху колонны или вблизи верхней части, кроме того, выход жидкости, имеющий внутренний диаметр 62 (см) на дне колонны или вблизи кубовой части, по меньшей мере один вход расположен в верхней части и/или центральной части колонны ниже выхода газа и по меньшей мере один вход обеспечен в нижней части колонны выше выхода жидкости, где:

1500 < Ь < 8000 (1), (2) указанный внутренний диаметр Ό (см) колонны удовлетворяет следующей формуле:

2 < Ь/ϋ < 40 (3), (4) указанное число ступеней п удовлетворяет следующей формуле:

20 < п < 120 (4)_г (5) отношение указанного внутреннего диаметра Ό (см) колонны к указанному внутреннему диаметру 61 (см) выхода газа удовлетворяет следующей формуле:

- 14 011128

5 < ϋ/άι < 30 (5), (6) отношение указанного внутреннего диаметра Э (см) колонны к указанному внутреннему диаметру б₂ (см) выхода жидкости удовлетворяет следующей формуле:

3 < Ο/ά₂ 2 0 (6) .

6. Способ по любому из пп.1-5, где б₁ и б₂ удовлетворяют следующей формуле:

1 < ά₂/άι <5 (7) .

7. Способ по любому из пп.1-6, где Ь, Э, Ь/Э, η, ϋ/ά₁ и Э/б₂ для указанной непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны удовлетворяют, соответственно, следующим формулам:

2000<Ь<6000, 150<0<1000, 3<Ь/О<30, 30<η<100, 8<ϋ/ά₁<25 и 5<ϋ/ά₂<18.

8. Способ по любому из пп.1-7, где Ь, Э, Ь/Э, η, ϋ/ά₁ и Э/б₂ для указанной непрерывной многоступенчатой дистилляционной колонны удовлетворяют, соответственно, следующим формулам:

2500<Ь<5000, 200<Ό<800, 5<Ь/П<15, 40<η<90, 10<В/б₁<25 и 7<В/б₂<15.

9. Способ по любому из пп.1-8, где указанная непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна является тарельчатой и/или насадочной.

10. Способ по п.9, где указанная непрерывная многоступенчатая дистилляционная колонна является тарельчатой дистилляционной колонной, имеющей тарелку в качестве внутренней части.

11. Способ по п.9 или 10, где указанная тарелка является ситчатой тарелкой, имеющей ситчатую часть и часть приемника.

12. Способ по п.11, где указанная ситчатая тарелка имеет от 100 до 1000 отверстий/м² в ситчатой части.