Tratamiento de corrientes de residuos de bisfenol-A.

Un método de tratamiento de una corriente de residuos obtenida a partir de un proceso para la producción de bisfenol-A, comprendiendo el método:

(a) poner en contacto la corriente de residuos con una solución acuosa de una base en condiciones eficaces para hidrolizar al menos parte de dicha corriente de residuos en acetona y fenol y producir una corriente efluente;

(b) recuperar la acetona de la corriente efluente para producir una corriente de fase mixta que contiene fenol que está sustancialmente libre de acetona y que contiene agua y compuestos orgánicos pesados sin hidrolizar;

(c) tratar la corriente de fase mixta que contiene fenol con un disolvente orgánico inmiscible con agua para extraer fenol y compuestos orgánicos pesados sin hidrolizar en dicho disolvente y producir una fase orgánica que contiene dicho disolvente, fenol y compuestos aromáticos pesados sin hidrolizar y una fase acuosa con concentraciones reducidas de fenol y compuestos orgánicos pesados sin hidrolizar; y

(d) recuperar al menos parte del fenol y el disolvente orgánico de la fase orgánica.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2012/040676.

Solicitante: BADGER LICENSING, LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: One Financial Center Boston, MA 02111 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: PALMER, DAVID, CHI,CHUNG-MING, EVITT,STEVEN, FETSKO,STEPHEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de compuestos que tienen grupos hidroxilo... > C07C37/72 (por tratamiento líquido-líquido)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de compuestos que tienen grupos hidroxilo... > C07C37/20 (utilizando aldehídos o cetonas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de compuestos que tienen grupos hidroxilo... > C07C37/52 (por escisión de compuestos poliaromáticos, p. ej. de polifenolalcanos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos... > Preparación de compuestos que tienen grupos C =... > C07C45/51 (por pirólisis, reorganización o descomposición)

PDF original: ES-2543316_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

detallada de las realizaciones

En la presente memoria se describe un proceso mejorado para la recuperación de fenol y acetona a partir de una corriente de residuos de la producción de bisfenol-A.

La fabricación de blsfenol-A (BPA) Implica generalmente la reacción de la acetona con un exceso estequiométrico de fenol en presencia de un catalizador ácido. La relación molar fenol/acetona está normalmente en el intervalo de 3 a 30, típicamente de 5 a 20. La reacción se lleva a cabo típicamente a una temperatura de aproximadamente 50 a aproximadamente 100 °C a una presión de desde la presión atmosférica hasta aproximadamente 600 kPa.

Como catalizador, se utilizan habítualmente ácidos minerales fuertes o resinas de intercambio catiónico fuertemente ácídas tales como resinas de tipo ácido sulfónico, incluyendo aquellas parcialmente neutralizadas con un compuesto de amina que contiene azufre. Como el compuesto de amina que contiene azufre, se pueden usar promotores convencionales utilizados para la síntesis de bísfenol A tal como, por ejemplo, 2-(4-piridil)etanot¡ol, 2- mercaptoetílamína, 3-mercaptopropílamina, N,N-dimet¡l-3-mercaptopropilam¡na, N,N-di-n-butil-4-mercaptobut¡lam¡na y 2,2-d¡met¡lt¡azol¡d¡na. Dicho promotor se utiliza en una cantidad de por lo general 2 a 30 % en moles, tal como de 5 a 20 % en moles basado en el grupo ácido (grupo sulfónico) en el intercambiador de iones ácidos.

La reacción de condensación del fenol y la acetona se realiza típicamente en un sistema de flujo continuo de lecho fijo o un sistema por lotes en lecho suspendido. En el caso del sistema de flujo de lecho fijo, la velocidad espacial del liquido de la mezcla de las materias primas suministradas al reactor es generalmente de 0,2 a 50 h*\ En el caso del sistema por lotes en lecho suspendido, la cantidad de la resina de intercambio iónico fuertemente ácída utilizada, aunque variable en función de la temperatura y la presión de reacción, es normalmente de 20 a 100 % en peso basado en la mezcla de las materias primas. El tiempo de reacción es normalmente de 0,5 a 5 horas.

Además del bísfenol-A deseado, el efluente de la reacción de condensación comprende agua de reacción generada, acetona sin reaccionar, fenol sin reaccionar y una variedad de subproductos no deseados, tales como ¡someros de bisfenol-A (por ejemplo, 2-(4-h¡drox¡fenil)-2-(2-h¡drox¡fen¡l)propano o o,p-BPA), trisfenol (véase la fórmula I a continuación), dímeros de ¡sopropenü fenol (IPP) (véanse las fórmulas Ha, Hb y He a continuación) e h¡drox¡fen¡l

crómanos (véanse las fórmulas Illa y IlIb a continuación), xantenos sustituidos y compuestos más condensados que tienen tres o más anillos de fenilo en la estructura molecular. En conjunto, los dímeros de IPP, los hidroxifenil cromanos los indanos, los xantenos y los compuestos más condensados se denominan como "compuestos pesados de BPA".

**(Ver fórmula)** **(Ver fórmula)**

Estos subproductos, así como el agua, el fenol y la acetona, perjudican la idoneidad del BPA para la producción de polímeros y deben separarse del efluente de condensación. Para la producción de policarbonato, en particular, existen altas exigencias sobre la pureza de la materia prima BPA.

La purificación del BPA se lleva a cabo por una cascada multi-etapa de los procesos de purificación adecuados, tales como, por ejemplo, cristalización en suspensión, cristalización por fusión, destilación y/o desorción. Después de la separación del producto BPA, estos procesos dejan unas aguas madre que contienen BPA, agua, fenol sin reaccionar y posiblemente acetona sin reaccionar, y que también contienen los productos anteriormente mencionados. Típicamente, esta corriente de aguas madre se recicla a la reacción de condensación. Con el fin de mantener la actividad catalítica del intercambiador de iones ácido, la totalidad o una porción del agua que se ha formado se elimina de antemano por destilación, junto con cualquier acetona que no ha reaccionado que todavía esté presente. Las aguas madre deshidratadas así obtenidas se complementan con fenol y acetona adicional y se alimenta de nuevo en la unidad de condensación.

Tal procedimiento de reciclado tiene el inconveniente de que los subproductos de la preparación de BPA se concentran en la corriente circulante y pueden afectar negativamente a la pureza del producto BPA final y puede conducir a la desactivación del sistema de catalizador. Con el fin de evitar la excesiva concentración de los subproductos en la corriente circulante, debe descargarse del sistema una porción de la mezcla de las agua madre. La descarga se efectúa típicamente mediante la eliminación de una porción de las aguas madre de ia corriente circulante, a menudo después de la destilación para eliminar el agua de la reacción, la acetona sin reaccionar y parte del fenol sin reaccionar. La composición de las aguas madre en este punto, y en consecuencia también ia composición de la descarga, comprende típicamente del 60 al 90 % en peso de fenoi, dei 6 ai 20 % en peso de BPA y del 3 al 15 % en peso de isómeros de BPA y subproductos más pesados. Dado que esta corriente de descarga contiene cantidades significativas de fenol y otros productos útiies, ia descarga es una corriente de proceso vaiiosa que se somete a un procesamiento adicional.

El procesamiento adicional de la corriente de descarga iniciaimente impiica separar por destiiación ei fenoi hasta un contenido residual de menos de 20 % en peso, tai como menos de 10 % en peso, especiaimente menos de 5 % en peso, incluso menos de 1 % en peso, normaimente por destiiación ai vacío, dejando una corriente de residuos pesados que comprende <10 % en peso de fenoi, aproximadamente de 45 a aproximadamente 55 % en peso de BPA y sus isómeros y aproximadamente de 45 a aproximadamente 55 % en peso de compuestos pesados de BPA.

Después de la eliminación dei fenoi, ia corriente pesada de residuos se pone en contacto con agua y una fuente de iones hidroxilo en condiciones eficaces para hidroiizar ai menos parte de ia corriente de residuos a fenoi y acetona. Las condiciones adecuadas para ia hidróiisis de ia corriente de residuos inciuyen una temperatura de aproximadamente 150°C a aproximadamente 300 °C, tai como aproximadamente 180°C a aproximadamente 260 °C, a una presión suficiente para mantener ei agua sustanciaimente en ia fase iíquida a dicha temperatura. Las presiones adecuadas son de aproximadamente 2,7 MPa a aproximadamente 4,2 MPa.

La fuente de iones hidroxiio utiiizada para cataiizar ia reacción de hidróiisis puede ser una soiución acuosa de amoniaco y/o un hidróxido de metai aicaiino y/o un hidróxido de metai aicaiinotérreo, siendo preferido ei hidróxido de sodio. La cantidad de la fuente de iones hidroxiio añadida a ia comente de residuos se controia de manera que ia relación molar entre los iones hidroxiio y ios grupos hidroxifeniio en ia corriente de residuos es desde aproximadamente 0,3:1 hasta aproximadamente 0,9:1, tai como desde aproximadamente 0,4:1 hasta aproximadamente 0,7:1. Así, se observó que se pueden conseguir recuperaciones ventajosas de fenoi y acetona dentro de estos intervalos, mientras que ai aumentar ia reiación moiar hidroxiio/hidroxifeniio por encima de estos intervalos, se logra poco o ningún aumento en ia recuperación y aumenta ei uso de sosa cáustica.

La cantidad de agua añadida a la corriente de residuos normaimente se ajusta de modo que ia reiación en peso entre el agua y la suma de los isómeros de BPA, trisfenoies y otros compuestos aromáticos pesados en ia comente de alimentación es mayor que o igual a 2:1, ya que se ha observado que reiaciones agua/compuestos pesados inferiores a 2 disminuye la recuperación de fenol y acetona en ia reacción de hidróiisis.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de tratamiento de una corriente de residuos obtenida a partir de un proceso para la producción de bisfenol-A, comprendiendo el método:

(a) poner en contacto la corriente de residuos con una solución acuosa de una base en condiciones eficaces para hidrolizar al menos parte de dicha corriente de residuos en acetona y fenol y producir una corriente efluente;

(b) recuperar la acetona de la corriente efluente para producir una corriente de fase mixta que contiene fenol que está sustancialmente libre de acetona y que contiene agua y compuestos orgánicos pesados sin hidrolizar;

(c) tratar la corriente de fase mixta que contiene fenol con un disolvente orgánico inmiscible con agua para extraer fenol y compuestos orgánicos pesados sin hidrolizar en dicho disolvente y producir una fase orgánica que contiene dicho disolvente, fenol y compuestos aromáticos pesados sin hidrolizar y una fase acuosa con concentraciones reducidas de fenol y compuestos orgánicos pesados sin hidrolizar; y

(d) recuperar al menos parte del fenol y el disolvente orgánico de la fase orgánica.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la acetona se recupera de la corriente de efluente en (b) por destilación.

3. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que al menos parte de la acetona recuperada en (b) se recicla para la producción de bisfenol-A.

4. El método de cualquier reivindicación precedente, en el que el disolvente orgánico inmiscible con agua se selecciona entre eumeno, tolueno, una mezcla de eumeno y alfa-metil estireno (AMS), éteres, cetonas y ásteres de acetato.

5. El método de cualquier reivindicación precedente, en el que al menos una porción de la fase acuosa producida en (c) se recicla para la etapa de contacto (a).

6. El método de cualquier reivindicación precedente, en el que la corriente acuosa que contiene fenoi a partir de (b) se combina con un ácido para reducir el pH de dicha corriente de a 2 a 8, preferiblemente de 5 a 7, antes de dicha etapa de tratamiento (c).

7. El método de cualquier reivindicación precedente, en el que ta recuperación (d) se efectúa mediante una o más etapas de destilación.

8. El método de cualquier reivindicación precedente, en ei que ai menos parte de! fenoi recuperado en (d) se recicia para la producción de bisfenoi-A.

9. E! método de cualquier reivindicación precedente, en e! que a! menos parte dei disoivente recuperado en (d) se recicia para e! tratamiento (c).

10. E! método de cuaiquier reivindicación precedente, en e! que ¡a corriente de residuos se obtiene a partir de un proceso para ¡a producción de bisfenoi-A que comprende:

(i) condensar ¡a acetona con un exceso motar de fenoi en presencia de un cataiizador en condiciones para producir una corriente de producto que comprende bisfenoi-A y sus isómeros, fenoi sin reaccionar, trisfenoles y otros compuestos aromáticos pesados y

(¡i) recuperar parte dei bisfenoi-A y de! fenoi sin reaccionar de dicha corriente de producto para dejar dicha corriente de residuos que comprende fenoi sin reaccionar, bisfenoi-A y sus isómeros, trisfenoles y otros compuestos aromáticos pesados.

11. Ei método de ¡a reivindicación 10 y que comprende además:

(i¡¡) cristaiizar dicha corriente de producto para recuperar bisfenoi-A y dejar unas aguas madre;

(iv) destiiar a! menos una porción de dichas aguas madre en una coiumna de recuperación de fenoi para eiiminar ei fenoi sin reaccionar de dichas aguas madre y dejar dicha corriente de residuos;

(v) destiiar dicha fase orgánica en una columna de recuperación de disoivente para eiiminar dicho disoivente orgánico como una corriente de cabeza.

12. Ei método de ia reivindicación 11, en e! que una corriente de fondo que comprende fenoi y compuestos orgánicos pesados sin hidroiizar se elimina de dicha columna de recuperación de disoivente y ai menos una porción de dicha corriente de fondo se recicia a ¡a columna de recuperación de feno! para recuperar fenoi de ¡a misma.

13. Ei método de ia reivindicación 12, en ei que ai menos parte de ¡a corriente de fondo se destiia adicionaimente para recuperar una corriente rica en compuestos orgánicos pesados sin hidroiizar.

14. El método de la reivindicación 11, en el que el fenol se recupera como una corriente lateral de dicha columna de recuperación de disolvente, dejando una corriente de fondo rica en compuestos orgánicos pesados sin hidrolizar.

15. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que al menos parte de la corriente de fondo 5 se purga.