工业规模制备高纯度碳酸二苯酯的方法技术

本发明专利技术欲解决课题是，提供由环状碳酸酯和苯酚制备在高品质高性能芳香族聚碳酸酯的制备中所需的高纯度碳酸二苯酯的具体方法，该方法能够在工业上大量（例如每小时１吨以上）长期（例如１０００小时以上、优选３０００小时以上、更优选５０００小时以上）稳定制备上述高纯度碳酸二苯酯。在由环状碳酸酯和苯酚制备在高品质高性能芳香族聚碳酸酯的制备中所需的高纯度碳酸二苯酯时，通过实施本发明专利技术方法可实现上述课题，本发明专利技术方法包括：使用特定结构反应蒸馏塔制备碳酸二烷基酯和二醇类的工序（Ⅰ）；使用特定结构的２座反应蒸馏塔制备碳酸二苯酯的工序（Ⅱ）；对其使用高沸点物质分离塔Ａ和碳酸二苯酯精制塔Ｂ得到高纯度碳酸二苯酯的工序（Ⅲ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高纯度碳酸二苯酯的工业制备方法。更详细地说，本专利技术 涉及工业规模长期稳定地由环状碳酸酯和苯酚来制备在高品质.高性能芳香族聚碳酸酯的制备中所需的高纯度碳酸二苯酯的方法。
技术介绍
欲通过酯交换反应以工业皿制备芳香族聚碳酸酯，需要以工业娟^莫得到大量高纯度碳酸二苯酯。虽然芳香族二羟基化合物例如高纯度双酚A 在工业上可大量制备，容易得到，但要以工业M^得到大量高纯度碳酸二苯酯，是不可能的。因此，需要制备它。作为碳酸二苯酯的制法， 一直以来已知有通过笨酚和光气进行反应的 方法，并且最近正在进行各种研究。但是，该方法存在使用光气的问题， 并且该方法所制备的碳酸二苯酯中存在有难以分离的氯系杂质，因此无法 直接用作芳香族聚碳酸酯的原料。这是由于，这种氯系杂质严重阻碍了在 极微量碱性催化剂存在下进行的酯交换法芳香族聚碳酸酯的聚合反应，例如，即使仅存在lppm这样的氯系杂质，聚合反应也几乎无法进行。因此， 要用作酯交换法芳香族聚碳酸酯的原料，必须进行麻烦的多阶段的分离嚇 制过程，包括用稀的碱水溶液和温水充分洗涤、油水分离、蒸馏等，此外， 由于这种分离.精制过程中的水解损失和蒸馏损失引起收率降低等，因此 对于以工业规模经济地实施该方法还存在很多问题。另 一方面，通过碳酸二烷基酯和芳香族单羟基化合物的酯交换反应制 备芳香族碳酸酯的方法也是已知的。然而，这些酯交换反应都是平衡反应， 又由于该平衡极端偏向于原有体系，另外反应速度慢，因此通过该方法在工业上大量制备芳香族碳酸酯类具有许多困难。为了对其进行改进，已提出了几种方案，但是其中大部分涉及用于提 高反应速度的催化剂的开发。已提出了作为此类型酯交换反应用催化剂的 许多金属化合物。然而，仅通过催化剂的开发无法解决不利的平衡问题， 因此为了形成以大量生产为目的的工业制备方法，还存在非常多的研究i果 题，包括对反应方式的研究。此外，还进行了通过设计反应方式而尽可能地使平衡向生成物一侧偏 移，并由此提高芳香族碳酸酯类的收率的尝试。例如，已经提出了在碳酸 二甲酯和苯酚的反应中，使副产物甲醇和共沸形成剂 一起共沸而蒸馏除去 的方法(专利文献l)，以及用分子筛吸附除去副产物曱醇的方法(专利文献2)。此外，还提出了通过在反应器上部设有蒸馏塔的装置将反应中的副产' 物醇类从反应混合物中分离出来，并同时对蒸发出的未反应原料进行蒸馏 分离的方法(专利文to)。然而，这些反应方式基本是间歇方式或切换方式。由于通过催化剂的 开发进行的对反应速度的改i^目对于这些酯交换反应来说也是有限的，所 以反应速度仍然较慢，因而认为间歇方式比连续方式更优选。其中，虽然 作为连续方式，已提出了在反应器上部具有蒸馏塔的连续搅拌槽型反应器 (CSTR)方式，但由于反应速度慢、反应器气液界面相对于液体容量较小， 从而存在反应率无法提高等问题。因此，通过这些方法难以实现连续大量 地并且长期稳定地制备芳香族碳酸酯的目的，并且要达到经济的工业运行，还存在许多要解决的问题。本专利技术者们开发出了在连续多级蒸馏塔中同时进行酯交换反应和蒸馏 分离的反应蒸馏法，并首次在世界上指出了该反应蒸馏方式相对于这些酯 交换反应是有用的，其中所述的反应蒸馏法例如，向多级蒸馏塔中连续供 给碳酸二烷基酯和芳香族羟基化合物，使其在存在催化剂的该塔中连续反 应，并通过蒸馏将含有副产物醇的低沸点成分连续取出，同时将含有所生 成的碳酸烷基芳基酯的成分从塔下部取出的反应蒸馏法(专利文献4);向多 级蒸馏塔连续供^^碳酸烷基芳基酯，使其在存在催化剂的该塔中连续反应，并通过蒸馏将含有副产物碳酸二烷基酯的低沸点成分连续取出，同时将含有所生成的碳酸二芳基酯的成分从塔下部取出的反应蒸馏法(专利文献5); 使用2座连续多级蒸馏塔进行这些反应， 一边有效回收副产物碳酸二烷基 酯， 一边连续制备碳酸二芳基酯的反应蒸馏法(专利文献6);向多级蒸馏塔 中连续供给碳酸二烷基酯和芳香族羟基化合物等，将沿塔流下的液体从设 在蒸馏塔的中级和/或最下级的侧馏分取出口取出，并导入至设于蒸馏塔外 部的反应器中使其反应，然后将其导入至设置在具有该取出口的级上部的 级处的循环用导入口 ，并由此在该反应器和该蒸馏塔两者中进行反应的反 应蒸馏法(专利文献7)等。本专利技术者们所提出的这些反应蒸馏法，首次^吏高效并连续地制备芳香 族碳酸酯类成为可能，并且之后基于这些公开，提出了使用2座连续多级蒸 馏塔，由碳酸二烷基酯制备碳酸二苯酯的方法(专利文献8 ~ 14)。此外，在反应蒸馏方式中，作为不需要大量催化剂便可长时间稳定制 备高纯度芳香族碳酸酯的方法，本申请人提出了使含催化剂成分的高沸点 物质与活性物质反应，然后分离，并循环使用催化剂成分的方法(专利文献 15);和一边将反应体系内的多价芳香族羟基化合物相对于催化剂金属的重 量比保持在2.0以下一边进行反应的方法(专利文献16)。进一步，本专利技术者 们还提出了将聚合过程中的副产物苯酚的70-99质量％用作原料，用反应蒸 馏法制备碳酸二苯酯，并将该碳酸二苯酯作为芳香族聚碳酸酯的聚合原料 的方法(专利文献17)。然而，所有提出通过这些反应蒸馏法制备芳香族碳酸酯类的现有文献 中，完全没有公开能够以工业规厲进行大量生产(例如，每小时1P屯)的具体 方法或装置，并且也没有记载对它们的暗示。例如，涉及所公开的用于以 碳酸二甲酯和苯酚为主来制备碳酸二苯基酯(DPC)的2座反应蒸镏塔的高 度(Hi和H2: cm)、直径(Di和D2: cm)、级数(m和n2)和反应原料液导入量(Qi 和Q2: kg/小时)的记载如表l所示。表示用于实施本专利技术的优选第2连续反应蒸馏塔的实例的示意 图。在主体内部，上部设置有由规整填料构成的内件，下部设置有由多孔 塔板构成的内件。表示用于实施本专利技术的优选的，将第1连续反应蒸馏塔和第2 连续反应蒸馏塔连接而成的装置的实例的示意图。[图5表示用于实施本专利技术的优选的，将高沸点物质分离塔A和碳酸 二苯酯精制塔B连接而成的装置的实例的示意图。另外，对各图中使用的符号说明如下(附图说明图1)1:气体取出口； 2:液体取出口； 3-a 3-e:导入口； 4-a 4-b: 导入口； 5:端板部；6:内件；7:主体部分；10:连续多级蒸馏塔；L0: 主体部的长度(cm); D0:主体部的内径(cm); d01:气#^出口的内径(cm); d02:液^^出口的内径(cm)。(图2、图3和图4)1:气体取出口； 2:液体 取出口； 3:导入口； 4:导入口； 5:端板部；Li和L2:主体部的长度(cm); Di和Dr.主体部内径(cm); dn和d;n:气体取出口内径(cm); d12~d22: 液体取出口内径(cm); 101:第l连续多级蒸馏塔；201:第2连续多级蒸 馏塔；11、 12、 21:导入口； 13、 23:塔顶气^^出口； 14、 24、 18、 28: 热交换器；17、 27: i^底液取出口； 16、 26:塔顶成分取出口； 31:第2 连续多级蒸馏*底成分取出口。(图5)Al、 Bl:导入口； B2:取出口； 11:高沸点物质分离塔A的塔底成分取出口； l3、 23:塔顶气体取出口； 14、 24、 18、 28、 38:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯度碳酸二苯酯的工业规模的制备方法，是由环状碳酸酯和苯酚连续制备高纯度碳酸二苯酯的方法，其特征在于，包括下述工序（Ⅰ）、工序（Ⅱ）、工序（Ⅲ），其中，　工序（Ⅰ）是利用下述反应蒸馏方式来连续制备碳酸二烷基酯和二醇类，所述反应蒸馏方式是将环状碳酸酯和脂肪族一元醇连续供给到存在催化剂的连续多级蒸馏塔Ｔ↓［０］内，在该塔内同时进行反应和蒸馏，将含有生成的碳酸二烷基酯的低沸点反应混合物从塔上部以气态连续取出，将含有二醇类的高沸点反应混合物从塔下部以液态连续取出，　工序（Ⅱ）是以该碳酸二烷基酯和苯酚为原料，将该原料连续供给到存在均相催化剂的第１连续多级蒸馏塔内，在该第１塔内同时进行反应和蒸馏，将含有生成的醇类的第１塔低沸点反应混合物从该第１塔上部以气态连续取出，将含有生成的碳酸烷基苯基酯类的第１塔高沸点反应混合物由该第１塔下部以液态连续取出，将该第１塔高沸点反应混合物连续供给到存在催化剂的第２连续多级蒸馏塔中，在该第２塔内同时进行反应和蒸馏，将含有生成的碳酸二烷基酯类的第２塔低沸点反应混合物从该第２塔上部以气态连续取出，将含有生成的碳酸二苯酯类的第２塔高沸点反应混合物从该第２塔下部以液态连续取出，另一方面，将含有碳酸二烷基酯类的第２塔低沸点反应混合物连续供给到第１连续多级蒸馏塔内，由此连续制备碳酸二苯酯，　工序（Ⅲ）是下述精制工序，即将含有该碳酸二苯酯的第２塔高沸点反应混合物连续导入高沸点物质分离塔Ａ中，连续蒸馏分离成含有碳酸二苯酯的塔顶成分（Ａ↓［Ｔ］）和含有催化剂的塔底成分（Ａ↓［Ｂ］），接着将该塔顶成分（Ａ↓［Ｔ］）连续导入具有侧馏分取出口的碳酸二苯酯精制塔Ｂ中，连续蒸馏分离成塔顶成分（Ｂ↓［Ｔ］）、侧馏分成分（Ｂ↓［Ｓ］）和塔底成分（Ｂ↓［Ｂ］）三成分，作为侧馏分成分得到高纯度碳酸二苯酯，　并且，　（ａ）该连续多级蒸馏塔Ｔ↓［０］的结构是，具有长度Ｌ↓［０］（ｃｍ）、内径Ｄ↓［０］（ｃｍ）的圆筒形主体部，在内部具有级数为ｎ↓［０］的内件，在塔顶部或其附近的塔上部具有内径ｄ↓［０１］（ｃｍ）的气体取出口，在塔底部或其附近的塔下部具有内径ｄ↓［０２］（ｃｍ）的液体取出口，在该气体取出口下部且塔的上部和／或中部具有１个以上的第１导入口，在该液体取出口上部且塔的中部和／或下部具有１个以上的第２导入口，且Ｌ↓［０］、Ｄ↓［０］、Ｌ↓［０］／Ｄ↓［０］、ｎ↓［０］、Ｄ↓［０］／ｄ↓［０１］、Ｄ↓［０］／ｄ↓［０２］分别...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：福冈伸典，宫地裕纪，八谷广志，松崎一彦，
申请(专利权)人：旭化成化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]