MXPA02005333A - Metodo de iniciacion de un metodo para producir 2,2-bis (4-hidroxifenil)propano. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a la iniciacion de un metodo para producir bisfenoles al hacer reaccionar fenol con acetona en presencia de resinas de poliestireno reticuladas sulfonadas. La invencion se caracteriza porque: a) la iniciacion se lleva a cabo con una concentracion de acetona, que se reduce en comparacion con el estado de operacion continua optimo, y con una concentracion de fenol, que se incrementa en comparacion con el estado de operacion continua optimo, bajo un rendimiento reducido, y; b) bajo control de temperatura, la cantidad de educto y el contenido de acetona del flujo de reactor se incrementan posteriormente en etapas o de manera continua hasta que se alcanza el estado de operacion continua.

Description

MÉTODO DE INICIACIÓN DE UN MÉTODO PARA PRODUCIR 2,2-BIS(4- HIDROXIFENIL) PROPANO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La solicitud se refiere a la iniciación de un método para la producción de bisfenol. La producción de bisfenol es conocida, y generalmente tiene lugar por medio de una reacción catalizada por ácido de fenoles con compuestos de carbonilo. La reacción se lleva a cabo generalmente en reactores de lecho fijo o reactores de lecho fluidizado, asi como en columnas reactivas. De preferencia se emplean como catalizadores resinas de poliestireno sulfonadas reticuladas (cambiadores de iones ácidos) . Estos cambiadores de iones se pueden modificar químicamente de manera opcional por cocatalizadores que tienen enlaces covalentes o iónicos, y son macroporosos o en forma de un gel (E.TJ.A.-4, 191, 843; E.U.A. -3,037,052) . Para una producción eficiente y económica de, por ejemplo, 2, 2 - bis (4- hidroxifenil) propano (BPA) al hacer Ref 138423 reaccionar fenol con acetona, por una parte deben obtenerse las conversiones de acetona más altas posibles a una selectividad de p,p-BPA simultáneamente alta como resultado de la selección adecuada de las condiciones de reacción, y por otra parte, es crucial que el catalizador (cambiador de iones) mantenga su actividad durante un largo periodo a fin de evitar el costoso reemplazo del catalizador. Por lo tanto, en la literatura se concede mayor atención en la producción de BPA a la preparación y reactivación de catalizadores. Por consiguiente, EP-A 765 685 describe la manera en la cual el lavado y deshidratación anteriores de cambiadores de iones comerciales dan por resultado una mayor pureza de producto. EP-A 680 786 enseña que los cambiadores de iones desactivados se pueden reactivar al enjuagar con fenol anhidro a temperaturas bastante altas. El objeto es una iniciación optimizada de un método continuo para la producción de BPA al hacer reaccionar fenol con acetona en presencia de resinas de poliestireno reticuladas sulfonadas. Ahora se ha encontrado de manera sorprendente que el rendimiento catalítico y vida útil del sistema de catalizador están influidos por una parte, por la cantidad total de mezcla de reacción, y, por otra parte, por la composición de la mezcla de reacción. Por lo tanto, la presente solicitud provee un método para la iniciación de un método para la producción de 2, 2-bis (4-hidroxifenil) propano al hacer reaccionar fenol con acetona en presencia de resinas de poliestireno reticuladas sulfonadas, que está caracterizado porque a) la iniciación tiene lugar con una concentración de acetona reducida por debajo de, y una concentración de fenol incrementada por arriba de aquélla del estado de operación sostenida óptimo, con un rendimiento cuantitativo reducido, y b) con control de temperatura, la cantidad de reactante y el contenido de acetona de la alimentación del reactor se incrementan posteriormente en una manera gradual o continua hasta que se alcanza el estado de operación sostenida. En principio, la reacción de condensación entre fenol y acetona se puede llevar a cabo con una concentración de acetona de hasta 15% en peso. Mientras que altas concentraciones de acetona dan por resultado una producción incrementada de BPA y en consecuencia rendimientos de espacio-tiempo incrementados, el calor liberado por la reacción de condensación puede causar limitaciones industriales. Más aún, una concentración elevada de acetona produce selectividades reducidas en la reacción. De preferencia, cuando la mezcla de reacción se pone primero en contacto con el sistema de catalizador, la concentración de acetona se reduce en por lo menos 30%, de preferencia por lo menos 45%, por debajo de la concentración de acetona que se prefiere en operación sostenida. La cantidad total de mezcla de reacción se reduce en por lo menos 40%, de preferencia por lo menos 60% por debajo de la cantidad que se prefiere en operación sostenida. Las temperaturas de entrada son de preferencia alrededor de 45 a 80°C, particularmente de preferencia alrededor de 50 a 65°C. El incremento de temperatura en el reactor se monitorea mediante puntos de medición de temperatura en el reactor. Aqui, temperaturas de 110°C, de preferencia 100°C, en particular de preferencia 90 °C, no se deben exceder en cada punto de medición. El método se maneja de preferencia de manera tal que un pico de temperatura recorra el reactor. Cuando el pico de temperatura alcanza la salida del reactor, la cantidad de acetona en la alimentación se incrementa luego de manera continua o gradual hasta la concentración de acetona que se prefiere en operación sostenida. De manera simultánea o de preferencia posteriormente, la cantidad total en la alimentación del reactor de lecho fijo se incrementa de manera gradual o continua a la cantidad total que se prefiere en operación sostenida. La temperatura de reacción se ajusta luego de manera opcional a la temperatura de operación sostenida. Para operación sostenida de producción de BPA el fenol y la acetona se utilizan de preferencia en la relación >5:1, en particular de preferencia >10:1. Aqui, las concentraciones de acetona de 2.0% en peso a 15.0% en peso, en particular de 3.5% en peso a 5.5% en peso, en la mezcla de reacción han probado ser favorables. En operación sostenida la reacción generalmente tiene lugar a de 45 a 110 °C, de preferencia 50 a 80°C. El contenido de oxigeno disuelto en la mezcla de reacción para la iniciación y en operación sostenida es de preferencia menor a 1 ppm, particularmente de preferencia menor a 100 ppb. El contenido de iones de metal disueltos o sin disolver de la mezcla de reacción para la iniciación y en operación sostenida es de preferencia no más de 1 ppm, particularmente de preferencia no más de 0.5 ppm con respecto a Fe, Co, Ni, Mo, Cr, Cu como componentes individuales, y de preferencia no más de 10 ppm, particularmente de preferencia no más de 1 ppm para el total de los metales mencionados. Un reactor de lecho estratificado o reactor de lecho fluidizado a través del cual el flujo es ascendente o descendente y en particular un reactor de lecho estratificado a través del cual el flujo es continuo de arriba a abajo se emplea de preferencia como el reactor. El método de iniciación de acuerdo con la invención es adecuado tanto para el primer arranque de un sistema de reacción después de cambiar el catalizador como para reiniciación, por ejemplo, después de un apagado temporal. La iniciación con una concentración de acetona reducida y una concentración de fenol incrementada es favorable tanto cuando se utilizan mezclas de acetona/fenol puras como en la operación preferida desde el punto de vista industrial de unidades de reacción con corrientes de circulación recicladas que contienen fenol, acetona, BPA, isómeros y subproductos de BPA y como agua de opción. La ventaja del procedimiento de acuerdo con la invención reside en evitar daño irreversible a la resina de catalizador, como resultado de controlar la concentración de acetona, cantidad y temperatura. Dicho daño ocurre cuando el sistema de catalizador es iniciado con las concentraciones de acetona que se prefieren en operación sostenida, y se manifiesta como daño mecánico a las capas catalizadoras y depósitos de color sobre la superficie de las capas catalizadoras. Este daño da por resultado a actividades y selectividades del catalizador reducidas en el uso sostenido y una acumulación de presión incrementada en la operación sostenida, debida a un cambio en la compresibilidad. Además una coloración incrementada surge en la reacción de condensación de fenol con acetona. La exclusión de oxigeno y el control de la concentración de iones de metal en la solución de reacción asegura que la actividad del cambiador de iones no sea deteriorada por depósitos de constituyentes iónicos y que los fenómenos de degradación debidos al efecto de constituyentes de metal activos en cuanto a redox y oxigeno no surjan en la matriz orgánica del cambiador de iones. Por consiguiente, es posible al proceder de acuerdo con la invención incrementar el rendimiento y calidad de BPA en una planta de BPA operada industrialmente, y reducir el costoso reemplazo de capas catalizadoras que se necesitan por desactivación. Los siguientes ejemplos sirven para explicar la invención, la cual no se limita a los mismos.

EJEMPLO 1 Se utiliza resina de poliestireno reticulada sulfonada (Lewatit SC 104, de Bayer AG) para producción de BPA industrial. El sistema de reacción se opera con una solución madre deshidratada de una instalación para separar cristales de aducto de BPA-fenol, que se complementa con fenol y acetona antes de entrar al reactor. La composición tipica, y aquélla que es óptima en términos del contenido de acetona en operación sostenida, es: fenol: 81.0% acetona: 4.0% p,p-BPA: 9.0% isómeros y condensados superiores: 6.0% agua: <0.1% El rendimiento en la operación sostenida es 0.3 m3 de solución de reacción/m3 de volumen de catalizador *h a una temperatura de entrada de 58 °C. Después de un cambio de catalizador el sistema de reacción se inicia de la siguiente manera: el catalizador humedecido con fenol se transfiere como una suspensión en fenol (70% en volumen de sólidos) al reactor (reactor de lecho fijo de flujo descendente operado en forma adiabática) a 60°C. Se extrae el fenol del supernadante, y la capa catalizadora se enjuaga una vez con fenol (100% en volumen) y, después de que el fenol ha sido extraído en el fondo, se carga al borde superior de la capa catalizadora con fenol en contracorriente. La solución de reacción choca luego a 58 °C con la capa catalizadora. Al agregar fenol (100% en volumen) a la mezcla de reacción que es normal en operación sostenida, una mezcla de reacción de la siguiente composición se ajusta por este medio: fenol: (90.5%) acetona: 2.0% p,p-BPA: 4.5% isómeros y condensados superiores: 3.0 % agua: <0.1% 0.06 m3 de solución de reacción/m3 de volumen de catalizador *h (correspondiente a 20% del rendimiento óptimo en operación sostenida) fluye de manera continua a través del sistema de reacción. El perfil de temperatura se monitorea a través de la capa catalizadora mediante sensores de temperatura a 20, 40, 60, 80 y 100% de la altura de la capa catalizadora. Un pico de temperatura ocurre a 85°C que se propaga a través de la capa catalizadora y después de 15 horas se registra en la salida. En este momento, la mezcla de reacción se ajusta a la entrada del reactor a los valores óptimos (4.0% de acetona) para operación sostenida, como se indica anteriormente. El rendimiento se incrementa luego durante el curso de 40 horas de manera continua de 0.06 m3 de solución de reacción/m3 de volumen de catalizador *h a la cantidad óptima para operación sostenida, 0.3 m3 de solución de reacción/m3 de volumen de catalizador *h. Los valores ajustados se mantienen luego en operación sostenida. En operación sostenida durante un periodo de 60 dias un catalizador iniciado de esta manera demuestra una conversión de acetona promedio de 91% y una selectividad promedio de 93.5% para formación de p,p-BPA a partir de acetona. La acumulación de presión promedio a través de la capa catalizadora fue 0.203 KglomVm (0.2 bar/m) . Muestras de catalizador tomadas del estrato superior del reactor mostraron un contenido de capas catalizadoras fragmentadas promedio de 5%.

EJEMPLO DE COMPARACIÓN 2 El catalizador se inició como en el ejemplo 1, con excepción de que el choque fue directamente con la mezcla de reacción óptima (4.0% de acetona) para operación sostenida a un rendimiento de 0.1 m de solución de reacción/m de volumen de catalizador *h, que se incrementó durante un periodo de 5 horas a 0.3 m3 de solución de reacción/m3 de volumen de catalizador *h. Aqui se midieron los picos de temperatura de 115°C en el lecho de reactor. En operación sostenida durante un periodo de 60 dias un catalizador iniciado de esta manera demuestra una conversión de acetona promedio de 87% y una selectividad promedio de 92.2% para formación de p,p-BPA a partir de acetona. La acumulación de presión promedio a través de la capa catalizadora fue 0.305 Kglomz/m (0.3 bar/m) . Muestras de catalizador tomadas del estrato superior del reactor mostraron un contenido de capas catalizadoras fragmentadas promedio de 15%. Las capas catalizadoras se cubrieron con un depósito de superficie negra. En comparación con los resultados del ejemplo 1, el color de la solución de reacción en la salida del reactor se incrementó en un promedio de 5 unidades Hazen. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES
2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones. 1.- Un método para la iniciación de un método para la producción de 2, 2-bis (4-hidroxifenil) propano al hacer reaccionar fenol con acetona en presencia de resinas de poliestireno reticuladas sulfonadas, caracterizado porque a) la iniciación tiene lugar con una concentración de acetona reducida por debajo de, y una concentración de fenol incrementada por arriba de aquélla del estado de operación sostenida óptimo, con un rendimiento cuantitativo reducido, y b) con control de temperatura, la cantidad de reactante y el contenido de acetona de la alimentación del reactor se incrementan posteriormente en una manera gradual o continua hasta que se alcanza el estado de operación sostenida. 2.- El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque en la iniciación la concentración de acetona se reduce en 30% o más por debajo de la concentración óptima en operación sostenida.
3. 3.- El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque en la iniciación el rendimiento cuantitativo se reduce en 40% o más por debajo del rendimiento cuantitativo óptimo en operación sostenida.
4. 4.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado además porque la concentración de acetona óptima en operación sostenida es de 2.0 a 1
5. 5.0% en peso.