ES2217134T5 - Procedimiento para la obtencion de bisfenoles. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la obtención de cristales de un aducto constituidos por un bisfenol y por un fenol que comprende a) la realización de una solución que contiene bisfenol y fenol y b) la realización en continuo de la cristalización en uno o varios dispositivos de cristalización, que contiene un recipiente para la cristalización, una bomba de recirculación y un refrigerante, siendo el tiempo de residencia del líquido a ser cristalizado en el recipiente para a cristalización de 2 hasta 12 horas y llevándose a cabo la cristalización en un 1 hasta 5 etapas constituidas respectivamente por los dispositivos para la cristalización citados, y siendo la temperatura en el recipiente para la cristalización de la última etapa de cristalización desde 40 hasta 70ºC y siendo el contenido en bisfenol en la alimentación de la primera etapa de cristalización del 15 al 40 %, y siendo el contenido en bisfenol a la salida de la última etapa de cristalización, en forma disuelta en las lejías madre, del 10 al 20% en peso y siendo la proporción de producto sólido separada por cristalización, de cristales del aducto constituido por un bisfenol y por un fenol, del 20 al 30 % en peso.
Description
Procedimiento para la obtención de
bisfenoles.
La presente invención se refiere a cristales
constituidos por un aducto formado por un bisfenol y por un fenol,
a un procedimiento para la obtención de estos cristales y a un
procedimiento para la obtención de bisfenoles.
Los
bis(4-hidroxiaril)alcanos, denominados
a continuación bisfenoles, son significativos como productos de
partida o como productos intermedios para la obtención de una
pluralidad de productos comerciales. Los fenoles pueden prepararse
por medio de una condensación de fenoles y de compuestos de
carbonilo. En este caso pueden emplearse fenoles substituidos o
fenol no substituido.
Tiene un significado industrial especial el
producto de condensación formado por la reacción entre fenol y
acetona, el
2,2-bis(4-hidroxifenil)propano
(bisfenol A, BPA). El BPA sirve como producto de partida para la
obtención de diversos materiales polímeros, tales como por ejemplo
poliarilatos, poliéterimidas, polisulfonas y resinas modificadas de
fenol-formaldehído. Los campos preferentes de
aplicación se encuentran en la fabricación de resinas epoxi y de
policarbonatos.
Se conocen procedimientos para la obtención de
bisfenoles, por medio de una reacción catalizada de manera ácida,
de fenol con compuestos de carbonilo, por ejemplo por la publicación
US-A-2 775 620 y por la publicación
EP-A-0 342 758. La publicación
EP-A- 0 671 337 divulga un procedimiento para la
obtención de cristales de aductos de p,p-bisfenol A
y de fenol.
Los bisfenoles de estructura general pueden
prepararse según procedimientos que son análogos a los
procedimientos para la obtención del BPA.
La obtención de los bisfenoles puede llevarse a
cabo a través de un aducto constituido por bisfenol y por fenol
como producto intermedio.
La presente invención tiene como tarea poner a
disposición un procedimiento para la obtención de bisfenoles
mejorado frente al estado de la técnica. El procedimiento de
conformidad con la invención pone a disposición especialmente
bisfenol de elevada pureza.
La tarea se resuelve por medio de un
procedimiento para la obtención de cristales de un aducto
constituido por un bisfenol y por un fenol que comprende
- a)
- la realización de una solución que contiene bisfenol y fenol y
- b)
- la realización continua de la cristalización en uno o varios dispositivos para la cristalización, que contengan un recipiente de cristalización, una bomba de recirculación y un refrigerante,
estando comprendido el tiempo de residencia en
los recipientes de cristalización, del líquido a ser cristalizado,
entre 2 y 12 horas y
llevándose a cabo la cristalización entre 1 y 5
etapas constituidas, respectivamente, por los dispositivos citados
para la cristalización, y
estando comprendida la temperatura en el
recipiente para la cristalización de la última etapa de
cristalización entre 40 y 70ºC y
estando comprendido el contenido en bisfenol en
la alimentación de la primera etapa de cristalización entre un 15 y
un 40% en peso y estando comprendido el contenido en bisfenol en la
salida de la última etapa de cristalización, en forma disuelta en
las lejías madre, entre un 10 y un 20% en peso y estando comprendida
la proporción en materia sólida separada por cristalización, en los
cristales del aducto formado por un bisfenol y por un fenol, entre
un 20 y un 30% en peso, caracterizado porque la energía específica
de bombeo toma un valor máximo de 150 vatios/m^{3} de suspensión
y los refrigeradores con recirculación son recorridos desde arriba
hacia abajo con una velocidad comprendida entre 1 y 5 m/segundo.
Este procedimiento constituye, por lo tanto, el
objeto de la presente invención.
Por otro lado, la tarea de conformidad con la
invención se resuelve por medio de un procedimiento para la
obtención de un bisfenol, que comprende la obtención del aducto a
partir de un bisfenol y de un fenol según el procedimiento de
conformidad con la invención y la obtención del bisfenol, a partir
del aducto constituido por el bisfenol y por el
fenol.
fenol.
Por lo tanto, también este procedimiento
constituye un objeto de la presente invención.
\newpage
El procedimiento de conformidad con la invención
se llevará a cabo de tal manera, que la temperatura en el
recipiente para la cristalización de la última etapa de
cristalización esté comprendida entre 40 y 70ºC, especialmente
entre 40 y 50ºC, especialmente entre 40 y 43ºC.
El procedimiento de conformidad con la invención
se llevará a cabo de tal manera, que el contenido en bisfenol en la
alimentación de la primera etapa de cristalización esté comprendido
entre un 15 y un 40% en peso, especialmente entre un 15 y un 35% en
peso, especialmente entre un 25 y un 35% en peso.
Por medio del procedimiento de conformidad con
la invención para la obtención de cristales de aductos formados por
bisfenoles y fenoles son accesibles estos cristales en una forma y
con una pureza que no eran conocidas por el estado de la
técnica.
El procedimiento de conformidad con la invención
para la obtención de cristales constituidos por aductos formados
por bisfenoles y por fenoles tiene un gran número de ventajas. Se
obtienen cristales, tras filtración y eliminación del fenol,
proporcionan un bisfenol con una calidad tan elevada que este puede
ser empleado sin purificación adicional, para la obtención de
productos derivados de elevado valor, por ejemplo policarbonatos,
resinas epóxido, resinas de formaldehído y similares.
El procedimiento de conformidad con la invención
para la obtención de cristales formados por aductos constituidos
por bisfenoles y fenoles y, por lo tanto, el procedimiento de
conformidad con la invención para la obtención de bisfenoles tiene,
además, la ventaja siguiente. Este proporciona los aductos formados
por bisfenoles y por fenoles y el bisfenol con una pureza tan
elevada que pueden evitarse las etapas de trabajo ulteriores,
usualmente necesarias, para la obtención de un bisfenol adecuado
para policarbonatos de elevado valor. Las etapas adicionales de
trabajo citadas, usualmente necesarias, son, por ejemplo, etapas
adicionales de cristalización o etapas adicionales de
destilación.
Los cristales de conformidad con la invención
constituidos por el aducto formado por un bisfenol y por un fenol
tienen un gran número de ventajas. Estos pueden filtrarse
perfectamente y presentan una elevada pureza. Estos presentan un
reducido contenido de impurezas ocluidas. Por lo tanto se obtiene el
aducto formado por un bisfenol y por un fenol con elevada pureza
por medio de la separación de los cristales por filtración.
Cuando se obtenga el bisfenol a partir de los
cristales, de conformidad con la invención, constituidos por el
aducto formado por un bisfenol y por un fenol, se pondrá a
disposición, de este modo, un nuevo procedimiento ventajoso para la
obtención de bisfenoles.
La presente invención tiene un gran número de
ventajas. El procedimiento de conformidad con la invención es
sencillo y, por lo tanto, económico. No se requieren etapas
adicionales de purificación. Los productos, preparados de
conformidad con la invención, se caracterizan por una elevada
calidad, que se expresa por medio de un bajo índice de color, por
una elevada estabilidad al almacenamiento y por una elevada
estabilidad térmica.
De conformidad con la invención pueden emplearse
bisfenoles de cualquier tipo.
El bisfenol preferente de conformidad con la
invención es el bisfenol A.
De conformidad con la invención pueden emplearse
fenoles de cualquier tipo.
El fenol preferente, de conformidad con la
invención, es el fenol no substituido.
El procedimiento de conformidad con la invención
para la obtención de cristales a partir del aducto formado por un
bisfenol y por un fenol tiene, preferentemente, una etapa hasta
cinco etapas, de forma especialmente preferente tiene una etapa
hasta tres etapas, y de forma muy especialmente preferente tiene dos
etapas. En este caso se trabajará en la primera etapa,
preferentemente, a temperaturas por debajo de 100ºC, preferentemente
por debajo de 70ºC y, en la última etapa, se trabajará
preferentemente a temperaturas por debajo de 70ºC, de forma
especialmente preferente por debajo de 50ºC, de forma muy
especialmente preferente por debajo de 43ºC.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por bisfenol y fenol tiene lugar preferentemente una
cristalización en recirculación. En este caso se trabajará con una
velocidad de recirculación, con relación al caudal de cada etapa de
cristalización, que corresponda preferentemente entre 20 veces y 40
veces, de forma especialmente preferente entre 25 veces y 35 veces,
en particular que corresponda a 30 veces dicha velocidad de
recirculación. De conformidad con la invención debe entenderse por
una etapa de cristalización un dispositivo de cristalización, que
contenga un recipiente para la cristalización, una bomba de
recirculación y un refrigerante. La velocidad de recirculación se
define como la cantidad transportada por unidad de tiempo a través
de la bomba de recirculación dividida entre la cantidad alimentada
en total por unidad de tiempo a la cristalización.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por un bisfenol y por un fenol se trabajará preferentemente
de tal manera que la corriente de recirculación de los cristales.
en el pié del cristalizador. se alimente tangencialmente y se retire
por el centro de la cabeza del cristalizador.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por un bisfenol y un fenol se trabajará preferentemente de
tal manera que la mezcla de la reacción se refrigere, como paso
previo a la cristalización, a temperaturas situadas por debajo de
80ºC, de forma especialmente preferente a temperaturas de 75ºC,
especialmente a 70ºC.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
de un bisfenol y un fenol se combina la mezcla de la reacción, a
partir de la cual se cristaliza el aducto, en la corriente de
recirculación preferentemente inmediatamente por delante del
cristalizador.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por un bisfenol y por un fenol se trabajará preferentemente
de tal manera, que la velocidad de ascenso en el recipiente para la
cristalización esté comprendida entre 0,5 y 4, de forma
especialmente preferente entre 2 y 3, de forma muy especialmente
preferente que tome un valor de aproximadamente 3 metros por minuto.
La velocidad de ascenso significa en este caso la velocidad media
del líquido en el recipiente de cristalización desde abajo hacia
arriba.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por un bisfenol y por un fenol es preferente hacer trabajar
el recipiente para la cristalización de manera que esté lleno de
líquido.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por un bisfenol y por un fenol es preferente instalar una
bomba de recirculación por encima del recipiente para la
cristalización.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por un bisfenol y por un fenol se hará recircular la
suspensión, constituida por la mezcla de la reacción y por los
cristales del aducto, contenidos en la misma, con una energía
específica de bombeo de 150 vatios/m^{3} de suspensión como
máximo, de manera preferente de 100 vatios/m^{3} de suspensión
como máximo.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por un bisfenol y por un fenol son recorridos los
refrigeradores con recirculación desde arriba hacia abajo con una
velocidad comprendida entre 1 y 5 m/segundo, de forma preferente
comprendida entre 2 y 4 m/segundo, de forma especialmente
preferente comprendida entre 2,8 y 3,2 m/segundo.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por un bisfenol y por un fenol es preferente, que los
refrigeradores con recirculación contengan tubos electropulidos, a
través de los cuales se haga recircular la suspensión. En este caso
estos tubos electropulidos tienen una rugosidad superficial que
entra en contacto físico con la suspensión preferentemente menor que
1,5 \mum, de forma especialmente preferente menor que 1 \mum.
Esto tiene la ventaja de que se consiguen tiempos de vida
prolongados de los refrigeradores con recirculación, puesto que
únicamente se producen pequeños depósitos sobre las
superficies.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por un bisfenol y por un fenol es preferente, que los
refrigeradores con recirculación se hagan trabajar con agua
caliente termostatada como medio de refrigeración. En este caso es
especialmente preferente que la diferencia de temperatura entre el
agua caliente termostatada y la suspensión a ser refrigerada esté
comprendida entre 2 y 6 K, de forma muy especialmente preferente
entre 3 y 4 K.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por un bisfenol y por un fenol es preferente, que sean
liberadas de los depósitos las superficies internas de los tubos,
que conducen la suspensión, de los refrigeradores con recirculación,
a intervalos de tiempo regulares de, preferentemente, 40 días, por
medio de un calentamiento rápido hasta aproximadamente 80ºC. Los
depósitos pueden estar constituidos, por ejemplo, por bisfenol y por
el aducto formado por bisfenol y por fenol.
En el procedimiento de conformidad con la
invención para la obtención de cristales constituidos por el aducto
formado por un bisfenol y por un fenol es preferente, que el
cristalizador y los aparatos periféricos correspondientes sean
limpiados a intervalos de tiempo regulares comprendidos, de manera
preferente, entre 40 y 300 días, por medio de un calentamiento
hasta 80ºC preferentemente, dejándose que el circuito de
recirculación siga trabajando.
El procedimiento preferente de conformidad con
la invención para la obtención de cristales constituidos por el
aducto formado por un bisfenol y por un fenol es la cristalización
en suspensión, según la cual se obtienen los cristales del aducto
formado por bisfenol y por fenol por medio de una refrigeración de
la mezcla de la reacción.
El procedimiento preferente de conformidad con
la invención para la obtención de BPA se basa en la reacción,
catalizada por medio de un ácido, de fenol con acetona,
estableciéndose preferentemente una proporción cuantitativa entre
fenol:acetona mayor que 5:1 en la reacción. Como catalizadores
ácidos pueden utilizarse ácidos de Brönsted o ácidos de Lewis
homogéneos o heterogéneos, por ejemplo ácidos minerales fuertes
tales como ácido clorhídrico o ácido sulfúrico. Preferentemente se
emplean resinas de poliestireno (intercambiadores de iones ácidos)
reticuladas, sulfonadas, en forma de gel o en forma macroporosa.
Las realizaciones siguientes se refieren a un procedimiento para la
obtención con utilización de intercambiadores de iones ácidos a modo
de catalizadores.
Para conseguir elevadas selectividades puede
llevarse a cabo la reacción del fenol con la acetona en presencia
de un compuesto mercapto adecuado a modo de cocatalizador. Estos
pueden estar disueltos de manera homogénea en la solución de la
reacción o pueden fijarse por medio de enlaces iónicos o covalentes
sobre la matriz de poliestireno sulfonada. La unidad de reacción
es, preferentemente, un lecho estratificado o un lecho fluidificado,
que puede ser recorrido hacia arriba o hacia abajo, o una columna
del tipo de una columna de destilación con reacción.
En el caso de la reacción del fenol con la
acetona en presencia de catalizadores ácidos y de compuestos
mercapto a modo de cocatalizadores, se forma una mezcla de
producto, que contiene, además de fenol no transformado y, en caso
dado, acetona, en primer lugar BPA y agua. Además se presentan, en
pequeñas cantidades, productos secundarios típicos de la reacción
de condensación, así por ejemplo
2-(4-hidroxifenil)-2-(2-hidroxifenil)propano
(o,p-BPA), indenos substituidos,
hidroxifenil-indanoles,
hidroxifenil-cromanos, xantenos substituidos y
compuestos condensados superiores con tres o más anillos de fenilo
en la estructura molecular.
Los productos secundarios citados, así como
también el agua, el fenol y la acetona, pueden perjudicar la
idoneidad del BPA para la fabricación de polímeros y se separan,
preferentemente, por medio de procedimientos adecuados.
Especialmente para la fabricación de policarbonato se exigen,
usualmente, elevados requisitos de pureza a la materia prima
constituida por el BPA.
La elaboración y la purificación del BPA se
llevan a cabo, usualmente, por medio de una cascada en varias
etapas de procedimientos adecuados de purificación tales como, por
ejemplo, cristalización en suspensión, cristalización en fusión,
destilación y desorción. En una forma preferente de realización se
lleva a cabo la separación del BPA a partir de la mezcla de la
reacción en forma de un aducto cristalino aproximadamente equimolar
con fenol por medio de una refrigeración de la mezcla de la reacción
con separación por cristalización del aducto de BPA/fenol. La
cristalización se lleva a cabo, preferentemente, como cristalización
en suspensión. Se entiende por cristalización en suspensión la
cristalización a partir de un líquido por medio de una
refrigeración, formando los cristales una suspensión con el
líquido. Los cristales del aducto de BPA/fenol se separan de la
fase líquida, a continuación, por medio de un aparato adecuado para
la separación de sólidos-líquidos, tales como los
filtros giratorios o las centrifugadoras y, en caso necesario, se
alimentan a una purificación adicional. Los cristales de aducto,
obtenidos de este modo, presentan, de manera típica, una pureza
mayor que el 99% en peso de BPA referido a los componentes
secundarios con una proporción en fenol de aproximadamente el 40%
en peso. Los cristales del aducto pueden liberarse de las impurezas
adheridas superficialmente por medio de un lavado con soluciones
adecuadas que, de manera típica, contienen uno o varios componentes
del grupo formado por acetona, agua, fenol, BPA y componentes
secundarios.
La corriente líquida que se obtiene en la
separación de sólidos-líquidos (lejías madre)
contiene fenol, BPA, agua formada durante la reacción, acetona no
transformada y está enriquecida con los componentes secundarios
formados de manera típica en la fabricación del BPA. La corriente de
las lejías madre se recicla hasta la unidad de reacción en una
forma preferente de realización. Con el fin de mantener la actividad
catalítica del intercambiador de iones ácido se elimina,
preferentemente por medio de una destilación, el agua formada
previamente, con lo que se elimina también de las lejías madre la
acetona, que está presente en caso dado. La corriente de la
reacción liberada del agua, obtenida de este modo, se complementa
preferentemente con fenol y acetona y se recicla hasta la unidad de
reacción. Alternativamente pueden eliminarse total o parcialmente,
por destilación, agua y acetona como paso previo a la realización de
la cristalización en suspensión del aducto de
BPA-fenol. En las citadas etapas de destilación
puede separarse por destilación también una cantidad parcial del
fenol, que está presente en la solución de la reacción.
Cuando se trabaja según un circuito cerrado de
este tipo se presenta el problema de que los productos secundarios
de la obtención del BPA se enriquecen en la corriente en circuito
cerrado y pueden conducir a la desactivación del sistema
catalítico. Para evitar un enriquecimiento excesivo de los
componentes secundarios en la corriente en circuito cerrado, se
purgará preferentemente una cantidad parcial de la corriente en
circuito cerrado, procedente de la cadena del procedimiento a modo
de resina de BPA -en caso dado tras recuperación por destilación,
parcial o total, del fenol-.
Además se ha revelado como ventajoso el hecho de
conducir una parte o la cantidad total de la corriente en circuito
cerrado, tras la separación de sólidos/líquidos y antes o después de
la separación del agua y de la acetona residual, a través de una
unidad de transposición cargada con un intercambiador de iones
ácido. Esta unidad se hará trabajar, en general, a temperaturas
mayores que la unidad de la reacción. En esta unidad de
transposición se isomerizan, para dar BPA, bajo las condiciones
reinantes, algunos de los componentes secundarios de la obtención
del BPA presentes en la corriente en circuito cerrado de manera que
puede aumentarse el rendimiento total en BPA.
Los cristales del aducto de
BPA-fenol obtenidos después de la cristalización en
suspensión, anteriormente descrita, de la solución de la reacción y
separación de sólidos-líquidos, se envían, en caso
necesario, a otras etapas de purificación, consiguiéndose la
separación de la parte preponderante del fenol.
De este modo, los cristales del aducto
constituidos, por ejemplo, por fenol, por disolventes orgánicos, por
agua o por mezclas de los compuestos citados pueden ser
recristalizados según una recristalización en suspensión. En este
caso, puede separarse también, de manera total o de manera parcial,
el fenol que está presente en los cristales del aducto, por medio
de la elección del disolvente más adecuado. El fenol, remanente en
caso dado en el BPA tras la recristalización puede separarse por
completo a continuación según métodos adecuados por destilación,
por desorción o por extracción.
De manera alternativa, puede separarse, también,
en primer lugar el fenol de los cristales del aducto. Los métodos
preferentes en este caso son la desorción o la fusión con gases
inertes calientes, destilación en vacío o una combinación de los
métodos citados. Por esta vía es posible la obtención a partir de
los cristales del aducto, de BPA con un contenido residual en fenol
menor que 100 ppm. Por medio de la conducción adecuada de la
reacción y, en caso dado, por medio de la adición de estabilizantes
puede conseguirse que no se disocie el BPA en una cuantía digna de
consideración bajo la solicitación térmica de la eliminación por
destilación o por desorción del fenol.
En función de las condiciones del procedimiento
de la cristalización en suspensión a partir de la solución de la
reacción y de la conducción de la separación de los
sólidos-líquidos y de los lavados de los cristales,
el BPA, obtenido tras la separación del fenol de los cristales del
aducto, para la fabricación de materiales polímeros valiosos.
Especialmente para la fabricación de materiales de alto valor tal
como policarbonato puede ser necesario conducir el BPA, obtenido
tras la separación del fenol, a otra operación de purificación. La
purificación final puede llevarse a cabo por medio de una
cristalización en suspensión en agua o en disolventes orgánicos
adecuados, la cristalización en fusión en forma de una
cristalización estratificada estadística o dinámica, extracción con
agua, soluciones salinas acuosas neutras, ácidas o básicas o
disolventes orgánicos adecuados o en forma de una destilación con
una o varias etapas. Por medio de la realización de las operaciones
citadas de purificación o de una combinación adecuada de las mismas
es posible obtener el BPA con una pureza mayor que el 99,5% en
peso, que es adecuada de manera especial para la fabricación de
materiales polímeros de alto valor.
A continuación se explicará una forma de
realización preferente de la invención por medio de los dibujos
(figura 1). la invención no está limitada a esta forma preferente
de realización.
La figura 1 representa un dispositivo en dos
etapas para la obtención de cristales constituidos por aductos
formados por bisfenol y por fenol. La conducción de la mezcla de la
reacción, que contiene bisfenol y fenol, hasta el dispositivo se
llevó a cabo a través de la tubería 1. Esta desemboca en la tubería
2, que conduce la corriente de recirculación procedente del
intercambiador de calor 3 hasta el primer recipiente de
cristalización 4. La alimentación se lleva a cabo en este caso en
el pié del recipiente de cristalización de manera tangencial.
Lateralmente en la cabeza del recipiente de cristalización se
retira, a través de la tubería 5, la suspensión constituida por la
mezcla de la reacción y cristales constituidos por el aducto formado
por bisfenol y fenol y se alimenta al intercambiador de calor 3 a
través de la bomba de recirculación 6. La suspensión procedente del
primer recipiente de cristalización se retira a través de la tubería
7 y se conduce a la segunda etapa de cristalización, constituida
por el segundo recipiente de cristalización 8, el segundo
intercambiador de calor 9, la segunda bomba de recirculación 10.
Finalmente se descarga la suspensión, para su elaboración adicional,
a partir del segundo recipiente de cristalización 8, a través de la
tubería 11.
A continuación se explica la invención por medio
de un ejemplo, sin que quede limitada por el mismo.
Ejemplo
1
(De conformidad con la
invención)
Para la elaboración y la purificación de BPA se
alimentó la mezcla de la reacción, procedente de la obtención de
BPA de una cristalización en suspensión, en un dispositivo según la
figura 1. Para ello se llevó a cabo una cristalización en dos
etapas, comenzando en la primera etapa a 56ºC y la segunda etapa a
41ºC, siendo el contenido en bisfenol del 30% en la solución de
reacción a ser cristalizada. La mezcla de la reacción se mezcló a
70ºC con la corriente de recirculación inmediatamente por delante
del recipiente de cristalización y se trabajó con una velocidad de
ascenso en el recipiente de cristalización de aproximadamente 3
m/minuto.
La cristalización por recirculación se llevó a
cabo en este caso con una velocidad de recirculación de 30 veces
(referido al caudal) por cada etapa de cristalización y la corriente
de recirculación se alimentó tangencialmente por el pié del
recipiente de cristalización y se retiró por del centro de la cabeza
del recipiente de cristalización.
Los refrigeradores con recirculación fueron
recorridos desde arriba hacia abajo, con una velocidad de 3
m/segundo, a través de tubos electropulidos (ventaja: tiempos de
vida prolongados de los refrigeradores con recirculación de los
cristales, debido a una menor formación de depósitos sobre las
superficies de refrigeración) (rugosidad superficial
1 \mum) y los refrigeradores se hicieron trabajar con agua caliente termostatada. La diferencia máxima de temperatura con respecto al lado del producto fue de 3 a 4 K.
1 \mum) y los refrigeradores se hicieron trabajar con agua caliente termostatada. La diferencia máxima de temperatura con respecto al lado del producto fue de 3 a 4 K.
La bomba de recirculación se dispuso en este
caso por encima del recipiente de cristalización, por delante del
refrigerante por recirculación y se hizo trabajar con una energía
específica de bombeo de 100 vatios/m^{3} de suspensión como
máximo.
La suspensión de cristales mixtos, formada, se
retiró lateralmente por la cabeza de recipiente de cristalización
al cabo de un tiempo de residencia total de 4 horas.
Las superficies internas de los tubos de
refrigeración se limpiaron, para la liberación de los depósitos de
BPA y de BPA/fenol, a intervalos de tiempo regulares por medio de un
calentamiento rápido a 80ºC o bien se limpió el conjunto del
sistema del cristalizador a intervalos de tiempo regulares por medio
de un calentamiento del contenido del producto y manteniéndose en
funcionamiento el circuito cerrado de recirculación.
Por medio de este tipo de cristalización pueden
obtenerse cristales de aductos de bisfenol A-fenol
con purezas elevadas.
Tras la filtración y la separación del fenol se
obtuvo bisfenol A con una pureza del 99,5% y con un índice de color
de 20 Hazen. El índice de color Hazen se determinó a simple vista
por medio de la comparación con soluciones patrón para colorimetría
APHA, el valor es el número de mg de platino [como
hexacloroplatinato de potasio (IV) con hexahidrato de cloruro de
cobalto (II), en la proporción de 1,246:1 disuelto en 1.000 ml de
ácido clorhídrico acuoso], que presenta con el mismo espesor de capa
el mismo color que la muestra.
El bisfenol A, obtenido de este modo, puede
transformarse, según los procedimientos usuales, para dar
policarbonato de elevada pureza. A partir de la muestra de
bisfenol-A, obtenida en el ejemplo 1, (pureza
>99,5%, índice de color 20 Hazen) se preparó una solución acuosa
al 14% de bisfenolato de sodio bajo exclusión del oxígeno por medio
de una adición de hidróxido de sodio (6,5% en agua). Esta solución
se hizo reaccionar con fosgeno y fenol en el procedimiento de
superficie límite entre las fases. Tras elaboración se obtuvo un
policarbonato con una viscosidad relativa en solución de 1,297. El
YI (Yellowness Index)del policarbonato fue de 2,3, el
coeficiente de transparencia (transmisión ASTM D 1003) de 87,88.
El Yellowness-Index YI se midió
según ASTM D 1925, la transmisión según ASTM D 1003. La viscosidad
relativa en solución se determinó en una solución en diclorometano
que contenía 5 g de polímero/litro a 25ºC.
Ejemplo
2
(Ejemplo
comparativo)
Para la elaboración y la purificación del BPA se
alimentó la mezcla de la reacción, procedente de la fabricación del
BPA, a una cristalización en suspensión en un dispositivo según la
figura 1. Para ello se llevó a cabo una cristalización en 2 etapas,
comenzando en la primera etapa a 56ºC y la segunda etapa a 41ºC,
siendo del 30% en contenido en bisfenol de la solución de la
reacción a ser cristalizada. La mezcla de la reacción se mezcló en
la corriente en recirculación inmediatamente por delante del
recipiente de cristalización, a 70ºC y se trabajó con una velocidad
ascendente en el recipiente de cristalización de aproximadamente 3
m/minuto.
La cristalización por recirculación se hizo
trabajar en este caso con 5 veces la velocidad de recirculación
(referido al caudal) por cada etapa de cristalización y la corriente
de recirculación del recipiente para la cristalización se alimentó
tangencialmente por el pie y se retiró por el centro de la cabeza
del recipiente de cristalización.
Los refrigeradores con recirculación fueron
recorridos desde arriba hacia abajo con una velocidad de 0,5
m/segundo a través de tubos no electropulidos y el los
refrigeradores se hicieron trabajar con agua caliente termostatada.
La diferencia de temperatura máxima en el lado del producto fue de 3
a 4 K.
La bomba de recirculación estaba colocada en
este caso por encima del recipiente de cristalización por delante
del refrigerante por recirculación y se hizo trabajar con una
energía de bombeo específica de 50 vatios/m^{3} de suspensión
como máximo.
La suspensión de los cristales, obtenida, fue
retirada lateralmente por la cabeza del recipiente de cristalización
al cabo de un tiempo de residencia total de 4 horas.
Para su liberación de los depósitos de BPA y de
BPA/fenol tuvieron que limpiarse las superficies internas de los
tubos de refrigeración a intervalos de tiempo cortos por medio de un
calentamiento rápido a 80ºC o bien se limpió el conjunto del
sistema del cristalizador a intervalos de tiempo cortos (1 x semana)
por medio de un calentamiento del contenido del producto y
dejándose funcionar el circuito cerrado de recirculación.
Tras filtración y separación del fenol de los
cristales del aducto obtenido de bisfenol A-fenol se
obtuvo el bisfenol A con una pureza del 93,3% y con un índice de
color de 50 Hazen. El bisfenol A, obtenido de este modo, no puede
transformarse, según los procedimientos usuales, para dar
policarbonato de elevada pureza.
A partir de la muestra de
bisfenol-A, obtenida en el ejemplo comparativo 2
(pureza 93,3%, índice de color 50 Hazen) se preparó una solución
acuosa al 14% de bisfenolato de sodio bajo exclusión del oxígeno,
por medio de una adición de hidróxido de sodio (6,5% en agua). Esta
solución se hizo reaccionar con fosgeno y con fenol según el
procedimiento de la superficie límite entre las fases. Tras
elaboración se obtuvo un policarbonato con una viscosidad relativa
en solución de 1,297. El YI (Yellowness Index) del policarbonato fue
de 3,1, el coeficiente de transparencia (transmisión ASTM D 1003)
de 87,36.
El YI se determinó como se ha descrito en el
ejemplo 1.
Claims (4)
1. Procedimiento para la obtención de cristales
de un aducto constituidos por un bisfenol y por un fenol que
comprende
- a)
- la realización de una solución que contiene bisfenol y fenol y
- b)
- la realización en continuo de la cristalización en uno o varios dispositivos de cristalización, que contiene un recipiente para la cristalización, una bomba de recirculación y un refrigerante,
estando comprendido el tiempo de residencia del
líquido a ser cristalizado en el recipiente para a cristalización
entre 2 y 12 horas y
llevándose a cabo la cristalización entre 1 y 5
etapas constituidas respectivamente por los dispositivos para la
cristalización citados, y
estando comprendida la temperatura en el
recipiente para la cristalización de la última etapa de
cristalización entre 40 y 70ºC y
estando comprendido el contenido en bisfenol en
la alimentación de la primera etapa de cristalización entre un 15 y
un 40%, y
estando comprendido el contenido en bisfenol a
la salida de la última etapa de cristalización, en forma disuelta
en las lejías madre, entre un 10 y un 20% en peso y estando
comprendida la proporción separada por cristalización de producto
sólido separada por cristalización, de cristales del aducto
constituido por un bisfenol y por un fenol, entre un 20 y un 30% en
peso, caracterizado porque la energía específica de bombeo
toma un valor máximo de 150 vatios/m^{3} de suspensión y los
refrigeradores con recirculación son recorridos desde arriba hacia
abajo con una velocidad comprendida entre 1 y 5 m/segundo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el bisfenol es bisfenol A y en el que el fenol es fenol
insubstituido.
3. Procedimiento para la obtención de un
bisfenol que comprende la obtención del aducto a partir de un
bisfenol y de un fenol según la reivindicación 1, y la obtención
del bisfenol a partir del aducto constituido por el bisfenol y por
el fenol.
4. Procedimiento para la obtención de bisfenol A
que comprende la obtención del aducto constituido por bisfenol A y
fenol según la reivindicación 2, y la obtención del bisfenol A, a
partir del aducto constituido por bisfenol A y por fenol.
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