DE69217133T2

DE69217133T2 - Verfahren zur Herstellung eines Kristallinadduktes von Bisphenol A mit Phenol und Vorrichtung dafür

Info

Publication number: DE69217133T2
Application number: DE69217133T
Authority: DE
Inventors: Sachio Asaoka; Takao Kameda; Takeshi Kouzaki; Tetsuo Maejima; Nobuo Moriya; Hiroaki Nishijima; Nobuhiro Onda; Kouji Sakashita; Keiji Shimoda; Makoto Yasui
Original assignee: Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1991-07-10
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2012-05-30
Also published as: EP0718268A2; EP0718268A3; EP0718268B1; DE69227850D1; DE69227849D1; ES2126976T3; EP0522700B1; EP0718267A2; EP0718267A3; DE69227850T2; EP0522700A3; ES2097877T3; US5345000A; DE69217133D1; ES2126977T3; EP0718267B1; EP0522700A2; DE69227849T2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kristallinen Addukts von Bisphenol A und Phenol sowie eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Apparatur.
Ein allgemein bekanntes Verfahren der Herstellung von Bisphenol A (2,2-Bis(4'-hydroxyphenyl)propan) beinhaltet das Umsetzen von Aceton mit einer stöchiometrisch überschüssigen Phenolmenge in Gegenwart eines Säurekatalysators. Was die Rückgewinnung von Bisphenol A aus dem Reaktionsprodukt anbelangt, ist ein Verfahren bekannt, nach dem das Reaktionsprodukt zwecks Kristallisation eines Bisphenol A-/Phenoladdukts gekühlt wird, wobei das so gebildete Addukt anschließend in Bisphenol A und Phenol aufgespalten wird (US-Patent Nr. 3,936,507).
Da die Reinheit und die Farbe von aus einem Bisphenol A-/Phenoladdukt rückgewonnenem Bisphenol A weitgehend von der Reinheit und Farbe des Addukts abhängig ist, ist es höchst wünschenswert, farblose Kristalle des Addukts von hoher Reinheit herzustellen. Zu diesem Zweck wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Lösung von Bisphenol A in Phenol einer Serie von Kristallisationsstufen unterzogen wird, jeweils gefolgt von der Herauslösung der Kristalle und der Lösung der herausgelösten Kristalle. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann die Reinheit des Addukts verbessert werden, indem die Anzahl und/oder die Größe der Kristallisationstürme erhöht wird. Da allerdings die Anzahl und die Größe der Adduktabscheider und der dazugehörigen Lösetanks mit steigender Zahl und/oder Größe der Kristallisationstürme ebenfalls steigt, wird die gesamte Apparatur unerwünscht groß, kompliziert und uneffizient.
Im allgemeinen erfolgt die Kristallisation des Addukts von Bisphenol A und Phenol, indem eine Lösung von Bisphenol A in Phenol in einen Kristallisationsturm eingetragen und im Turm gekühlt wird, wobei eine Schlämme des Addukts gebildet wird. Das Kühlen erfolgt, indem die Schlämme in Teilmengen kontinuierlich aus dem Turm ausgetragen, die ausgetragene Schlämme in eine Kühlvorrichtung eingetragen und die gekühlte Schlämme in den Turm zurückgeführt wird. Bei diesem Kühlverfahren tritt ein Problem auf, denn die Größe der Adduktkristalle läßt sich nur schwer steuern, und es besteht die Möglichkeit, daß Feinkristalle des Addukts gebildet werden. Wegen ihrer großen Oberfläche neigen die Feinkristalle des Addukts dazu, Verunreinigungen zu absorbieren.
Die vorliegende Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung der mit dem herkömmlichen Verfahren zusammenhängenden, vorstehend genannten Probleme und stellt ein Verfahren bereit, mit dessen Hilfe ein qualitativ hochwertiges Bisphenol A-/Phenoladdukt mit einem geringen Gehalt an Verunreinigungen und hervorragender Färbung (Farbeigenschaften) effizient gewonnen werden kann.
In einer von C.G. Moyers im Mai 1986 im Jr in CEP auf den Seiten 42-46 veröffentlichten Abhandlung mit dem Titel "Industrial Crystallization for Ultrapure Products" (Kristallisation im industriellen Maßstab zwecks Gewinnung von ultrareinen Produkten) wird ein mehrstufiges Rekristallisationsverfahren für die Herstellung eines kristallinen Addukts von Bisphenol A und Phenol offenbart, demzufolge jede Kristallisationszone eine röhrenförmige Außenhülle und ein röhrenförmiges Innenelement umfaßt, worin ein innerer Durchfluß abgegrenzt ist und das in der röhrenförmigen Außenhülle koaxial so angeordnet ist, daß ein dazwischen befindlicher Durchfluß abgegrenzt wird. Zwischen dem inneren Durchfluß und dem äußeren Durchfluß besteht nur im oberen Bereich des inneren Durchflusses eine Fluid-Verbindung. Das in die jeweilige Kristallisationszone eingetragene Material gelangt in einen unteren Bereich des äußeren Durchflusses, und die in der Kristallisionszone gebildete, Kristalle enthaltende Schlämme wird über den unteren Bereich des inneren Durchflusses davon ausgetragen.
Der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Verfahren zur Herstellung eines kristallinen Addukts von Bisphenol A und Phenol bereitgestellt, das folgende Schritte umfaßt:
Bereitstellen einer Kristallisationszone, bestehend aus einer zylindrischen Außenhülle und einem zylindrischen Innenelement, worin ein innerer Durchfluß abgegrenzt ist und das in der zylindrischen Außenhülle koaxial so angeordnet ist, daß ein dazwischen befindlicher ringförmiger, äußerer Durchfluß abgegrenzt wird, wobei zwischen dem inneren Durchfluß und dem äußeren Durchfluß nur im oberen Bereich des inneren Durchflusses eine Fluid-Verbindung besteht;
Zusetzen einer in Phenol gelösten Lösung von Bisphenol A zu gekühlter Schlämme, wobei eine Beimischung gebildet wird;
Eintragen der Beimischung in einen unteren Bereich des äußeren Durchflusses der ersten Kristallisationszone und Überführen derselben in den inneren Durchfluß, so daß ein Addukt von Bisphenol A und Phenol kristallisiert wird, wobei eine Kristalle des Addukts enthaltende Schlämme gewonnen wird;
Austragen der Schlämme aus dem unteren Bereich des inneren Durchflusses der Kristallisationszone;
Abkühlen einer ersten Teilmenge der aus der Krisrallisationszone ausgetragenen Schlämme, wobei die gekühlte Schlämme erhalten wird;
Erhitzen einer zweiten Teilmenge der aus der Kristallisationszone in einen Lösetank ausgetragenen Schlämme zur Auflösung der darin enthaltenen Feinkristalle und direktes Rückführen der erhitzten Schlämme in die Kristallisationszone; und
Rückgewinnen der Kristalle aus der aus der Kristallisationszone ausgetragenen Schlämme;
wobei jede Beimischung und die erhitzte Schlämme so in den äußeren Durchfluß der Kristallisationszone eingetragen wird, daß die Schlämme im äußeren Durchfluß einen Wirbelstrom bildet.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen ausführlich beschrieben, wobei
die Figuren 1 und 2 Fließbilder einer Apparatur darstellen, die für die Durchführung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
In den nachfolgenden Beschreibungen wird Bisphenol A kurz BPA genannt.
Die in Figur 1 abgebildete Apparatur hat zwei Kristallisationstürme, d.h. einen ersten Kristallisationsturm A und einen zweiten Kristallisationsturm B, die jeweils aus einer äußeren röhrenförmigen, vorzugsweise zylindrischen Außenhülle H und einem röhrenförmigen, vorzugsweise zylindrischen Innenelement P bestehen, worin ein innerer Durchfluß P1 abgegrenzt ist und das in der röhrenförmigen Außenhülle H koaxial so angeordnet ist, daß ein dazwischen befindlicher äußerer Durchfluß H1 abgegrenzt wird. Zwischen dem inneren Durchfluß P1 und dem äußeren Durchfluß H1 besteht nur im oberen Bereich des inneren Durchflusses eine Fluid-Verbindung. Jeder der Türme A und B verfügt über einen Lösetank Q.
In jedem der Kristallisationstürme A und B befindet sich eine Schlämme, die Kristalle des in Phenol dispergierten BPA-/Phenoladdukts enthält. Eine Teilmenge der Schlämme wird kontinuierlich aus dem unteren Bereich des röhrenförmigen Innenelements P des Turms A (oder B) ausgetragen, und eine Teilmenge der ausgetragenen Schlämme wird über eine Leitung 3 (23), eine Pumpe 4 (24) und eine Leitung 5 (25) in eine Kühlvorrichtung 6 (26) eingetragen. Die gekühlte Schlämme wird anschließend über die Leitung 2 (22) in den Turm A (B) zurückgeführt, um das Kühlen im Kristallisationsturm A (B) durchzuführen.
Eine weitere Teilmenge der aus dem Turm A (B) ausgetragenen Schlämme wird über eine Leitung 7 (27), eine Pumpe 8 (28), die Leitungen 9 und 10 (Leitung 29) und eine Heizvorrichtung 11 (31) in einen Lösetank Q eingetragen und anschließend über eine Leitung 13 (33) in den unteren Bereich des äußeren Durchflusses H1 des Kistallisationsturms A (B) zurückgeführt. Dadurch werden die in der ausgetragenen Schlämme enthaltenen Feinkristalle gelöst und damit der Anteil an großen Kristallen des Addukts, die in der Schlämme in jedem der Türme A und B enthalten sind, erhöht. Feinkristalle des Addukts haben eine große Oberfläche und neigen dazu, Verunreinigungen zu absorbieren, die eine Verfärbung des Addukts bewirken. Mittels Verringerung der Menge an Feinkristallen ist es demzufolge möglich, Keimkristalle mit guten Farbeigenschaften zu erhalten. Vorzugsweise wird der Gehalt an Kristallen des Addukts mit einer Teilchengröße von höchstens 100 µm so gesteuert, daß er nicht mehr als 30 Masse%, vorzugsweise nicht mehr als 20 Masse%, berechnet anhand der Gesamtmasse der aus dem betreffenden Kristallisationsturm rückgewonnenen Adduktkristalle, beträgt.
Die Schlämme aus den Leitungen 2 und 13 (22 und 33) wird so in den Turm A (B) eingetragen, daß sich im äußeren Durchfluß H1 ein in Gegenstromrichtung fließender Wirbelstrom bildet. Erreicht werden kann dies, indem zwei Ströme der Schlämme aus den Leitungen 2 und 13 (22 und 23) gleichzeitig tangential zur inneren Peripherie der zylindrischen Außenhülle H über Düsen (nicht abgebildet) in den Durchfluß H1 eingespritzt werden. Die beiden an die Leitungen 2 und 13 (22 und 33) angeschlossenen Düsen sind vorzugsweise im Winkel von 90 bis 180 Grad zueinander angeordnet. Allerdings müssen die beiden Düsen nicht unbedingt auf derselben horizontalen Ebene angeordnet sein.
Daher erzeugt die über die Leitungen 2 und 13 (22 und 33) in die unteren Bereiche des äußeren Durchflusses H1 eingetragene Schlämme darin einen Wirbel in Stromrichtung und gelangt in den inneren Durchfluß P1 durch das oben offene Ende des röhrenförmigen Innenelements P. Die Schlämme fließt dann durch den inneren Durchfluß P1 nach unten. Die Bildung eines Wirbelstroms hat folgende Vorteile:
(1) Die Ströme aus den Leitungen 2 und 13 (22 und 33) werden effektiv gleichmäßig gemischt.
(2) Ein abweichendes Fließen der Schlämme im äußeren Durchfluß H1 wird verhindert, so daß die Verweildauer der jeweiligen Kristalle im äußeren Durchfluß H1 einheitlich ist, womit ein einheitliches Wachstums der Kristalle gewährleistet ist.
(3) Es wird verhindert, daß die Adduktkristalle im äußeren Durchfluß H1 ausgefällt werden und sich dort ansammeln.
Eine Teilmenge der aus dem unteren Bereich des röhrenförmigen Innenelements P des ersten Kristallisationsturms A ausgetragenen Schlämme wird der gekühlten Schlämme, die in der Kühlvorrichtung 26 gekühlt worden und in den zweiten Kristallisationsturm B zurückzuführen ist, beigemischt. Durch direkten Wärmeaustausch kann die Schlämme aus dem ersten Kristallisationsturm A effektiv und effizient gekühlt werden, so daß eine effektive Züchtung großer Kristalle möglich wird.
Die Temperatur des aus der Leitung 1 eingetragenen Ausgangsmaterials liegt im allgemeinen um 1 bis 20 ºC über der Sättigungstemperatur des Addukts. Die Kristallisation im Turm A erfolgt bei Temperaturen im Bereich von 45 bis 70 ºC. Die Schlämme wird in der Kühlvorrichtung 6 so gekühlt, daß die die Kühlvorrichtung 6 verlassende Schlämme eine Temperatur hat, die um höchstens 10 ºC, vorzugsweise höchstens 5 ºC unter der der Schlämme vor dem Durchleiten durch die Kühlvorrichtung 6 liegt. Die Verweildauer der Phenollösung von BPA im ersten Kristallisationsturm A beträgt im allgemeinen 0,5 bis 10 Stunden, vorzugsweise 0,5 bis 5 Stunden. Die Schlämme wird in der Heizvorrichtung 11 so erwärmt, daß die die Heizvorrichtung 11 verlassende Schlämme eine um 0,5 bis 5 ºC höhere Temperatur aufweist als die Schlämme vor dem Durchleiten durch die Heizvorrichtung 11. Die Verweildauer der Schlämme im Lösetank Q beträgt im allgemeinen 3 bis 15 Minuten. Im Tank Q werden die Kristalle des Addukts mit einer Teilchengröße von höchstens 100 µm vollständig gelöst.
Eine weitere Teilmenge der aus dem unteren Bereich des röhrenförmigen Innenelements P des ersten Kristallisationsturms A ausgetragenen Schlämme wird durch die Leitung 7, die Pumpe 8 und die Leitungen 9, 12 und 21 geleitet und mit der gekühlten Schlämme aus der Kühlvorrichtung 26 vermischt. Das Gemisch wird über die Leitung 22 in den unteren Bereich des äußeren Durchflusses H1 des zweiten Kristallisationsturms B eingetragen. Die so in den zweiten Kristallisationsturm B eingetragene Schlämme wird ähnlich wie im ersten Kristallisationsturm A behandelt, so daß Kristalle des Addukts wachsen können.
Die Kristallisation im Turm B erfolgt bei Temperaturen, die im allgemeinen um 3 bis 10 ºC unter der Kristallisationstemperatur im Tank A liegen. Die Schlämme wird in einer Heizvorrichtung 31 so erhitzt, daß die aus der Heizvorrichtung 31 austretende Schlämme eine um 0,5 bis 5 ºC höhere Temperatur aufweist als die Schlämme vor dem Durchleiten durch die Heizvorrichtung 31, so daß die Temperatur im Tank Q auf einem Niveau gehalten wird, das 0,5 bis 5 ºC über der Temperatur im Kristallisationsturm B liegt. In einem mit dem zweiten Kristallisationsturm B verbundenen Lösetank Q werden Kristalle des Addukts mit einer Teilchengröße von höchstens 100 µm vollständig gelöst. Die Konzentration des Addukts in der aus dem unteren Bereich des röhrenförmigen Innenelements P1 des zweiten Kristallisationsturms B ausgetragenen Schlämme beträgt im allgemeinen höchstens 35 Masse%, vorzugsweise höchstens 25 Masse%. Der Gehalt an Kristallen des Addukts mit einer Teilchengröße von höchstens 100 µm wird vorzugsweise so gesteuert, daß er nicht mehr als 30 Masse%, vorzugsweise nicht mehr als 20 Masse%, ausgehend von der Gesamtmasse der Adduktkristalle, beträgt.
Eine weitere Teilmenge der aus dem zweiten Turm B ausgetragenenen Schlämme wird über eine Leitung 35 als Produkt rückgewonnen. Die Schlämme wird dann in einen Feststoff-Flüssig-Abscheider (nicht dargestellt) eingetragen, wobei gezüchtete Kristalle des Addukts erhalten werden, die eine hohe Reinheit aufweisen. Das kristalline Addukt wird -anschließend aufgespalten, so daß BPA mit einem hohen Reinheitsgrad und guten Farbeigenschaften erhalten wird. Gegebenenfalls kann die Produktschlämme rückgewonnen werden, indem eine Teilmenge der erhitzten Schlämme aus dem Lösetank Q ausgetragen wird.
Zwar besteht die oben beschriebene zweite Ausführungsform nur aus den beiden Kristallisationszonen A und B, doch ist es möglich, die Anzahl der Kristallisationszonen zu erhöhen. Demzufolge werden für das erfindungsgemäße Verfahren zwei und mehr erste bis n-te, hintereinander angeordnete Kristallisationszonen eingesetzt. Das Ausgangsmaterial wird in die erste Kristallisationszone eingetragen, und die Produktschlämme wird aus der Schlämme in der in Stromrichtung nachgeordneten n-ten Kristallisationszone rückgewonnen. Eine Teilmenge der aus jeder der ersten bis n-ten Kristallisationszonen ausgetragenen Schlämme wird in die unmittelbar in Stromrichtung nachgeordnete Kristallisationszone eingetragen. Eine weitere Teilmenge der Schlämme wird aus jeder der ersten bis n-ten Kristallisationszonen ausgetragen, in die damit verbundene Kühlvorrichtung eingetragen und in die entsprechende Kristallisationszone rückgeführt, so daß die in jeder der ersten bis n-ten Kristallisationszonen befindliche Schlämme so gekühlt wird, daß die Temperatur der Schlämme in einer Kristallisationszone im allgemeinen um 3 bis 10 ºC, vorzugsweise 5 bis 8 ºC niedriger ist als in der benachbarten, in Gegenstromrichtung angeordneten Kristallisationszone. Die Lösung der Feinkristalle unter Nutzung des Lösetanks Q sollte mindestens im n-ten Kristallisationsturm durchgeführt werden. Das heißt, daß in einigen oder allen der ersten bis (n-1)-ten Kristallisationstürme ein solcher Löseschritt ausgelassen werden kann.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Figur 2 dargestellt, wobei ähnliche Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 bezeichnet werden.
Die in Figur 2 dargestellte Apparatur hat einen Kristallisationsturm A, der aus einer zylindrischen Außenhülle H und einem zylindrischen Innenelement P besteht, worin ein innerer Durchfluß abgegrenzt ist und das in der Außenhülle H koaxial so angeordnet ist, daß ein dazwischen befindlicher äußerer Durchfluß H1 abgegrenzt wird. Zwischen dem inneren Durchfluß P1 und dem äußeren Durchfluß H1 besteht nur im oberen Bereich des inneren Durchflusses eine Fluid-Verbindung. Mit Q wird ein Lösetank bezeichnet und mit 6 eine Kühlvorrichtung.
Es besteht keine Verbindung zwischen dem Kristallisationsturm A und der Umgebungsatmosphäre. Der Kristallisationsturm A wird mit Hilfe eines inerten Gases abgedichtet, um einen Kontakt mit Sauerstoff zu verhindern. In diesem Fall muß der Kristallisationsturm A nicht als Druckbehälter ausgeführt sein. Steht das Innere von Turm A mit der Außenluft in Verbindung, so besteht durchaus die Möglichkeit, daß Sauerstoff in die in Turm A befindliche Phenollösung abosrbiert wird, wodurch es zu einer Verfärbung des Addukts kommt.
Über die Leitungen 1 und 2 wird eine in Phenol gelöste Lösung von BPA als Ausgangsmaterial kontinuierlich in einen unteren Bereich des äußeren Durchflusses H1 des Kristallisationsturms A eingetragen und in Gegenstromrichtung durch den äußeren Durchfluß H1 geleitet. Anschließend gelangt die Lösung über das oben offene Ende des zylindrischen Innenelements P in den inneren Durchfluß P1 und wird in Stromrichtung durch diesen hindurchgeleitet. Während des Hindurchleitens der als Allsgangsmaterial verwendeten Lösung durch den äußeren Durchfluß H1 und den inneren Durchfluß P1 des Turms A wird die Lösung auf eine vorher bestimmte Temperatur abgekühlt, so daß BPA als Addukt von Phenol auskristallisiert wird, wobei eine Schlämme entsteht, die Keimkristalle des Addukts enthält.
Zwecks Kühlung im Kristallisationsturm A wird eine Teilmenge der Schlämme aus dem unterem Bereich des zylindrischen Innenelements P ausgetragen, über eine Leitung 3, eine Pumpe 4 und eine Leitung 5 in eine Kühlvorrichtung 6 eingetragen und anschließend über die Leitung 2 in den Turm A rückgeführt.
Eine weitere Teilmenge der Schlämme wird aus dem Turm A ausgetragen, über eine Leitung 7, eine Pumpe 8, die Leitungen 9 und 10 und eine Heizvorrichtung 11 in einen Lösetank Q geleitet und dann über eine Leitung 13 in einen unteren Bereich des äußeren Durchflusses H1 des Kristallisationsturms A rückgeführt. Dadurch werden in der ausgetragenen Schlämme enthaltene Feinkristalle gelöst, und demzufolge wird der Anteil großer Kristalle des Addukts, die in der Schlämme im Turm A enthalten sind, erhöht. Feinkristalle des im Turm A gebildeten Addukts haben eine große Oberfläche und neigen dazu, Verunreinigungen zu absorbieren, worauf die Verfärbung des Addukts zurückzuführen ist. Wird die Menge dieser Feinkristalle verringert, ist es demzufolge möglich, Keimkristalle mit guten Farbeigenschaften zu erhalten. Vorzugsweise wird der Gehalt von Kristallen des Addukts mit einer Teilchengröße von höchstens 100 µm so gesteuert, daß er nicht mehr als 30 Masse%, vorzugsweise nicht mehr als 20 Masse%, ausgehend von der Gesamtmasse der aus dem ersten Kristallisationsturm A rückgewonnenen Adduktkristalle, beträgt.
Eine weitere Teilmenge der Schlämme wird zwecks Rückgewinnung über eine Leitung 20 aus dem unteren Bereich des Turms A ausgetragen. Die Leitung 20 wird benutzt, wenn es möglich ist, die rückgewonnenen Schlämme unter Ausnutzung der Schwerkraft in die nächste Stufe einzutragen. Wenn ein solchen Fließen unter Ausnutzung der Schwerkraft nicht möglich ist, wird die Produktschlämme über eine Leitung 12 mit Hilfe der Pumpe 8 rückgewonnen. Andererseits kann die Produktschlämme auch über eine von der Leitung 13 abzweigende (nicht dargestellte) Leitung rückgewonnen werden. Die Produktschlämme kann in einen Feststoff-Flüssig-Abscheider (nicht dargestellt) eingetragen werden, wodurch gezüchtetet Kristalle des Addukts mit hohem Reinheitsgrad erhalten werden. Das kristalline Addukt wird dann aufgespalten, wodurch man BPA mit einem hohen Reinheitsgrad und guten Farbeigenschaften erhält. Andererseits kann die Produktschlämme als solche oder nach Entfernung der Stammlauge in eine Kristallisationszone eingetragen werden, um die Kristalle des Addukts zu züchten.
Bei dieser Ausführungsform wird die Schlämme aus den Leitungen 2 und 13 in den Turm A so eingetragen, daß ein in Gegenstromrichtung fließeiider Wirbelstrom im äußeren Durchfluß H1 gebildet wird. Erreicht werden kann dies, indem die zwei Ströme der Schlämme aus den Leitungen 2 und 13 mit Hilfe von Düsen (nicht dargestellt) gleichzeitig tangential zum inneren Umfang der zylindrischen Außenhülle H in den Durchfluß H1 eingespritzt werden. Die beiden an die Leitungen 2 und 13 angeschlossenen Düsen sind vorzugsweise in einem Winkel von 90 bis 180 Grad zueinander angeordnet, so daß der Wirbelstromfluß nicht behindert wird. Allerdings müssen die beiden Düsen nicht auf derselben horizontalen Ebene angeordnet sein.
Auf diese Art und Weise bildet die über die Leitungen 2 und 13 in die unteren Bereiche des äußeren Durchflusses H1 eingetragene Schlämme darin einen Wirbelstrom in Gegenstromrichtung und gelangt über das oben offene Ende des röhrenförmigen Innenelements P in den inneren Duchfluß P1. Die Schlämme fließt dann durch den inneren Durchfluß P1. Die Bildung des Wirbelstroms im äußeren Durchfluß H1 bietet folgende Vorteile:
(1) Die Ströme aus den Leitungen 2 und 13 werden effektiv gleichmäßig gemischt.
(2) Ein abweichendes Fließen der Schlämme im äußeren Durchfluß H1 wird verhindert, so daß die Verweildauer der jeweiligen Kristalle im äußeren Durchfluß H1 einheitlich ist, womit ein einheitliches Wachstums der Kristalle gewährleistet ist.
(3) Es wird verhindert, daß die Adduktkristalle im äußeren Durchfluß H1 ausgefällt werden und sich dort ansammeln.
Die Temperatur des über die Leitung 1 eingetragenen Ausgangsmaterials liegt im allgemeinen 1 bis 20 ºC über der Sättigungstemperatur des Addukts. Die Kristallisation im Turm A erfolgt bei Temperaturen im Bereich von 45 bis 70 ºC. Die Schlämme wird in der Kühlvorrichtung 6 so gekühlt, daß die aus der Kühlvorrichtung 6 austretende Schlämme eine Temperatur hat, die höchstens 10 ºC, vorzugsweise höchstens 5 ºC unter der Temperatur der Schlämme vor dem Hindurchleiten durch die Kühlvorrichtung 6 liegt. Die Verweildauer der Phenolösung von BPA im ersten Kristallisationsturm A beträgt im allgemeinen 0,5 bis 10 Stunden, vorzugsweise 0,5 bis 5 Stunden. Die Schlämme wird in der Heizvorrichtung 11 so erhitzt, daß die aus der Heizvorrichtung 11 austretenden Schlämme eine um 0,5 bis 5 ºC höhere Temperatur aufweist als die Schlämme vor dem Hindurchiten durch die Heizvorrichtung 11. Die Verweildauer der Schlämme im Lösetank Q beträgt im allgemeinen 3 bis 15 Minuten. Im Tank Q werden Kristalle des Addukts mit einer Teilchengröße von höchstens 100 µm vollständig gelöst.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung. Mit Prozentangaben sind Masse% gemeint. Die in den Beispielen genannte APHA-Zahl wird anhand der in ASTM D 1686 "Standard Test Method for Color of Solid Aromatic Hydrocarbons and Related Materials in the Molten State" (Standard-Prüfverfahren zwecks Ermittlung der Farbe von festen aromatischen Kohlenwasserstoffen und ähnlichen Substanzen im geschmolzenen Zustand) beschriebenen Methode ermittelt.

Beispiel 1

Ausgangsmaterial der nachstehenden Zusammensetzung wurde mittels der in Figur 1 dargestellten Apparatur einer Kristallisation unterzogen. Die über die Leitung 35 rückgewonnene Schlämme wurde zwecks Herauslösung der Kristalle des BPA-/Phenoladdukts behandelt. Das auf diese Art und Weise erhaltene Addukt hatte die APHA-Farbe 15 und enthielt 13 % Feinkristalle mit einem Teilchendurchmesser von höchstens 100 µm. Die Betriebsbedingungen für den ersten Kristallisationsturm A und den zweiten Kristallisationsturm B sowie in den damit verbundenen Lösetanks Q werden nachfolgend genannt.

In Leitung 1 eingetragenes Ausgangsmaterial:

BPA: 22 %
Phenol: 74 %
Sonstiges: 4 %

Erster Kristallisationsturm A:

Temperatur: 54 ºC
Verweildauer: 1 20 Minuten

Lösetank Q des Turms A:

Temperatur: 55 ºC
Verweildauer: 6 Minuten

Zweiter Kristallisationsturm B:

Temperatur: 47 ºC
Verweildauer: 1 20 Minuten

Lösetank Q des Turms B:

Temperatur: 48 ºC
Verweildauer: 6 Minuten

Vergleichsbeispiel 1

Die in Beispiel 1 beschriebenen Schritte wurden wiederholt, wobei allerdings der zweite Kristallisationsturm und die dazugehörige Kühlvorrichtung und der dazugehörige Lösetank nicht eingesetzt wurden und die Betriebstemperaturen im Kristallisationsturm A und im Tank Q 47 ºC bzw. 48 ºC betrugen. Die über die Leitung 1 2 rückgewonnene Schlämme wurde zwecks Herauslösung der Kristalle des BPA-/Phenoladdukts behandelt. Das so erhaltene Addukt hatte die APHA-Farbe 30 und enthielt 29 % Feinkristalle mit einem Teilchendurchmesser von höchstens 100 µm.

Beispiel 2

Ausgangsmaterial der nachstehenden Zusammensetzung wurde mittels der in Figur 2 dargestellten Apparatur einer Kristallisation unterzogen. Die über die Leitung 20 rückgewonnene Schlämme wurde zwecks Herausösung der Kristalle des BPA-/Phenoladdukts behandelt. Das auf diese Art und Weise erhaltene Addukt enthielt 20 % Feinkristalle mit einem Teilchendurchmesser von höchstens 100 µm. Die Betriebsbedingungen für den Kristallisationsturm A und den damit verbundenen Lösetank Q werden nachfolgend genannt.

In Leitung 1 eingetragenes Ausgangsmaterial:

BPA: 22 %
Phenol: 74 %
Sonstiges: 4 %

Kristallisationsturm A:

Temperatur: 54 ºC
Verweildauer: 1 20 Minuten

Lösetank Q:

Temperatur: 55 ºC
Verweildauer: 6 Minuten

Beispiel 3

Ausgangsmaterial der nachstehenden Zusammensetzung wurde mittels der in Figur 2 dargestellten Apparatur einer Kristallisation unterzogen. Die über die Leitung 20 rückgeführte Schlämme wurde zwecks Herausösung der Kristalle des BPA-/Phenoladdukts behandelt. Das auf diese Art und Weise erhaltene Addukt enthielt 29,5 % Feinkristalle mit einem Teilchendurchmesser von höchstens 100 µm. Die Betriebsbedingungen für den Kristallisationsturm A und den damit verbundenen Lösetank Q werden nachfolgend genannt.

In Leitung 1 eingetragenes Ausgangsmaterial:

BPA: 22 %
Phenol: 74 %
Sonstiges: 4 %

Kristallisationsturm A:

Temperatur: 44 ºC
Verweildauer: 120 Minuten

Lösetank Q:

Temperatur: 49 ºC
Verweildauer: 6 Minuten

Vergleichsbeispiel 2

Die in Beispiel 3 beschriebenen Schritte wurden wiederholt, wobei allerdings der Löseschritt weggelassen wurde. Bei diesem Beispiel wurde der Kreislauf, der die Leitung 7, die Pumpe 8, die Leitung 10, die Heizvorrichtung 11, den Tank Q und die Leitung 13 umfaßt, für die gesamte Dauer des Prozesses geschlossen. Die Kristalle des BPA-/Phenoladdukts, die aus der Schlämme in der Leitung 20 rückgewonnen wurden, enthielten 69 % Feinkristalle mit einem Teilchendurchmesser von höchstens 100 µm.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines kristallinen Addukts von Bisphenol A und Phenol, das folgende Schritte umfaßt:

Bereitstellen einer Kristallisationszone, bestehend aus einer zylindrischen Außenhülle und einem zylindrischen Innenelement, worin ein innerer Durchfluß abgegrenzt ist und das in der zylindrischen Außenhülle koaxial so angeordnet ist, daß ein dazwischen befindlicher ringförmiger, äußerer Durchfluß abgegrenzt wird, wobei zwischen dem inneren Durchfluß und dem äußeren Durchfluß nur im oberen Bereich des inneren Durchflusses eine Fluid-Verbindung besteht;

Zusetzen einer in Phenol gelösten Lösung von Bisphenol A zu gekühlter Schlämme, wobei eine Beimischung gebildet wird;

Eintragen der Beimischung in einen unteren Bereich des äußeren Durchflusses der ersten Kristallisationszone und Überführen derselben in den inneren Durchfluß, so daß ein Addukt von Bisphenol A und Phenol kristallisiert wird, wobei eine Kristalle des Addukts enthaltende Schlämme gewonnen wird;

Austragen der Schlämme aus dem unteren Bereich des inneren Durchflusses der Kristallisationszone;

Abkühlen einer ersten Teilmenge der aus der Kristallisationszone ausgetragenen Schlämme, wobei die gekühlte Schlämme erhalten wird;

Erhitzen einer zweiten Teilmenge der aus der Kristallisationszone in einen Lösetank ausgetragenen Schlämme zur Auflösung der darin enthaltenen Feinkristalle und direktes Rückführen der erhitzten Schlämme in die Kristallisationszone; und

Rückgewinnen der Kristalle aus der aus der Kristallisationszone ausgetragenen Schlämme;

wobei jede Beimischung und die erhitzte Schlämme so in den äußeren Durchfluß der Kristallisationszone eingetragen wird, daß die Schlämme im äußeren Durchfluß einen Wirbelstrom bildet.

2. Verfahren zur Herstellung eines kristallinen Addukts von Bisphenol A und Phenol nach Anspruch 1, das folgende Schritte umfaßt:

Bereitstellen von zwei oder mehr ersten bis n-ten, hintereinander angeordneten Kristallisationszonen, jeweils bestehend aus einer röhrenförmigen Außenhülle und einem röhrenförmigen Innenelement, worin ein innerer Durchfluß abgegrenzt ist und das in der röhrenförmigen Außenhülle koaxial so angeordnet ist, daß ein dazwischen befindlicher äußerer Durchfluß abgegrenzt wird, wobei zwischen dem inneren Durchfluß und dem äußeren Durchfluß nur im oberen Bereich des inneren Durchflusses eine Fluid-Verbindung besteht;

Kristallisien eines Addukts von Bisphenol A und Phenol in jeder der ersten bis n-ten Kristallisationszonen, wobei eine Schlämme gebildet wird;

Austragen der Schlämme aus dem unteren Bereich des inneren Durchflusses jeder der ersten bis n-ten Kristallisationszonen;

Abkühlen einer ersten Teilmenge der aus jeder der zwei oder mehr Kristallisationszonen ausgetragenen Schlämme und Rückführen der gekühlten Schlämme in die jeweilige Kristallisationszone, wobei die Schlämme in jeder der ersten bis n-ten Kristallisationszonen so gekühlt wird, daß die Temperatur der Schlämme in einer Kristallisationszone niedriger ist als in der in Gegenstromrichtung nachgeordneten Kristallisationszone;

Erhitzen einer weiteren Teilmenge der aus der n-ten Kristallisationszone in eine Lösezone ausgetragenen Schlämme zwecks Auflösung der darin enthaltenen Feinkristalle und direktes Rückführen der erhitzten Schlämme in die n-te Kristallisationszone;

Zusetzen einer in Phenol gelösten Lösung von Bisphenol A zu der gekühlten Schlämme, die in die erste Kristallisationszone rückzuführen ist, Eintragen der dabei resultierenden Beimischung in einen unteren Bereich des äußeren Durchflusses der ersten Kristallisationszone und Überführen derselben in den inneren Durchfluß, so daß das Addukt von Bisphenol A und Phenol kristallisiert wird;

Mischen einer Teilmenge der aus jeder der ersten bis (n-1)ten Kristallisationszonen ausgetragenen Schlämme mit der gekühlten Schlämme, die in die in Stromrichtung nachgeordnete Kristallisationszone rückzuführen ist, Eintragen des dabei resultierenden Gemischs in einen unteren Bereich des äußeren Durchflusses dieser Kristallisationszone und Überführen desselben in den inneren Durchfluß dieser Kristallisationszone zwecks Durchführung der Kristallisation des Addukts von Bisphenol A und Phenol; und

Rückgewinnen einer weiteren Teilmenge der aus der n-ten Kristallisationszone ausgetragenen Schlämme;

wobei jede der erhitzten Schlämmen, die Beimischung und das Gemisch so in den äußeren Durchfluß der jeweiligen Kristallisationszone eingetragen werden, daß die Schlämme im äußeren Durchfluß einen Wirbestrom bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, das außerdem das Erhitzen einer weiteren Teilmenge der aus jeder der ersten bis (n-1)ten Kristallisationszonen ausgetragenen Schlämme in einer Lösezone zwecks Auflösen der darin enthaltenen Feinkristalle und das direkte Rückführen der erhitzten Schlämme in die jeweilige Kristallisationszone zwecks leichterer Bildung des Wirbelstroms umfaßt.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die rückgewonnene Schlämme gefiltert wird, um die Kristalle so herauszuläsen, das die abfiltrierten Kristalle weniger als 20 Masse% Kristalle mit einem Teilchendurchmesser von höchstens 100 µm enthalten.