PROCEDIMIENTO DE CRISTALIZACIÓN PARA LA PREPARACIÓN DE BISFENOL A.

Procedimiento para la preparación de bisfenol A con una pureza de más del 99,

7 % en el que a) se hacen reaccionar fenol y acetona en presencia de un catalizador ácido dando una mezcla de productos que contiene bisfenol A y a continuación b) de esta mezcla de productos que contiene bisfenol A se separa un aducto de bisfenol A-fenol mediante cristalización y posterior filtración y lavado, c) el fenol se separa completa o parcialmente de los cristales del aducto de BPA-fenol así obtenidos en el que la cristalización en la etapa b) se realiza en forma de una cristalización en suspensión continua y a este respecto se usan por lo menos tres dispositivos de cristalización que contienen un recipiente de cristalización, un intercambiador de calor y una bomba de circulación que están conectados de forma que la mezcla de productos se enfría inicialmente en dos dispositivos de cristalización conectados en paralelo a una temperatura entre 50 y 70 ºC y a continuación en un tercer dispositivo de cristalización que está conectado detrás en serie a los dos primeros dispositivos de cristalización a una temperatura entre 40 y 50 ºC, en el que el tiempo de permanencia total de la mezcla de productos en la cristalización considerando todos los dispositivos de cristalización asciende a más de 4 h.

La presente solicitud se refiere a un procedimiento para la preparación de bisfenol A (BPA) con una pureza superior al 99,7 %.

Como productos de condensación de fenoles y compuestos de carbonilo, los bisfenoles son sustancias de partida o productos intermedios para la preparación de múltiples productos comerciales. Tiene especial importancia industrial el producto de condensación de la reacción entre fenol y acetona, el 2,2-bis(4-hidroxifenil)propano (bisfenol A, BPA). El BPA sirve de sustancia de partida para la preparación de materiales poliméricos de lo más variados como, por ejemplo, poliarilatos, poliéterimidas y resinas de fenol-formaldehído modificadas. Campos de aplicación preferidos se encuentran en la preparación de resinas epoxídicas y policarbonatos.

Los procedimientos para la síntesis de bisfenol A (BPA) mediante catálisis con intercambiadores iónicos se conocen, por ejemplo, por los documentos US-A 4 391 997, US-A 4 400 555, US-A 4 590 303 o EP-A 210 366. Para la preparación a escala industrial de BPA se sabe conducir una mezcla de fenol y acetona por un reactor de lecho fijo cargado con resinas de intercambio iónico de ácido sulfúrico basadas en poliestireno y a continuación introducirla al procesamiento.

En la reacción de fenol con acetona en presencia de catalizadores ácidos se forma una mezcla de productos (mezcla de reacción) que, además del fenol sin reaccionar y dado el caso acetona, principalmente contiene BPA y agua. Además, en pequeñas cantidades se producen productos secundarios típicos (componentes secundarios) de la reacción de condensación, por ejemplo, 2-(4-hidroxifenil)-2-(2-hidroxifenil)propano (o,p-BPA), indanos sustituidos, hidroxifenil-indanoles, hidroxifenil-cromanos, xantenos sustituidos y compuestos altamente condensados con tres o más anillos de fenilo en el esqueleto de la molécula. Además, mediante la autocondensación de la acetona y la reacción con impurezas en las materias primas pueden formarse otros componentes secundarios como anisol, óxido de mesitilo, mesitileno y alcohol diacetónico.

Los productos secundarios mencionados, como también agua, fenol y acetona, perjudican la idoneidad del BPA para la preparación de polímeros y deben separarse mediante procedimientos adecuados. Especialmente para la preparación de policarbonato se exigen altos requisitos de pureza a la materia prima BPA.

Un procedimiento de procesamiento y purificación de BPA se realiza mediante la separación de BPA de la mezcla de reacción en forma de un aducto cristalino casi equimolar con fenol mediante enfriamiento de la mezcla de reacción con separación por cristalización del aducto de BPA/fenol como cristalización en suspensión. Los cristales del aducto de BPA/fenol se separan a continuación de la fase líquida mediante un aparato adecuado para la separación sólido-líquido como filtros rotatorios o centrífugas y se introducen a la posterior purificación.

Los cristales de aducto así obtenidos presentan normalmente una pureza de > 99 % de BPA referido a los componentes secundarios con una proporción de fenol de aproximadamente el 40 %. Mediante el lavado con disoluciones adecuadas que normalmente contienen uno o varios componentes del grupo acetona, agua, fenol, BPA y componentes secundarios, los cristales de aducto pueden liberarse de impurezas superficialmente adherentes.

Los cristales de aducto de BPA-fenol obtenidos a continuación de la cristalización en suspensión anteriormente descrita de la disolución de reacción y la separación sólido-líquido se introducen a posteriores etapas de purificación que contienen, por ejemplo, procedimientos de destilación, desorción o extracción, consiguiéndose la separación del fenol y dado el caso la reducción de la concentración de componentes secundarios en el BPA.

Alternativamente, el fenol también puede eliminarse mediante procedimientos de separación por fusión de los cristales del aducto de BPA-fenol.

A la obtención de cristales del aducto de BPA-fenol a partir de la mezcla de productos se les exige altos requisitos. a este respecto, además del fenol presente en exceso y la acetona dado el caso sin reaccionar, todavía deben separarse el agua y múltiples productos secundarios de la preparación del bisfenol A como, por ejemplo, 2-(4hidroxifenil)-2-(2-hidroxifenil)propano (o,p-BPA), indanos sustituidos, hidroxifenil-indanoles, hidroxifenil-cromanos, espirobisindanos, indenoles sustituidos, xantenos sustituidos y compuestos altamente condensados con tres o más anillos de fenilo en el esqueleto de la molécula.

Así, por ejemplo, el documento EP 1 268 379 B1 describe un procedimiento para la preparación de cristales del aducto de BPA-fenol mediante cristalización. A este respecto, la preparación de BPA con una pureza del 99,5 % se describe preferiblemente mediante una cristalización de dos etapas, enfriándose la mezcla de productos inicialmente a un intervalo de 50 a 70 ºC y a continuación a 40 a 50 ºC.

Como los requisitos a la pureza del bisfenol A aumentan cada vez más, se necesitan otras mejoras de procedimiento para garantizar los requisitos de calidad crecientes, por ejemplo, para la preparación de policarbonato.

Esto puede hacerse posible, por ejemplo, mediante una elevación del tiempo de permanencia en los cristalizadores. Así, por ejemplo, por el documento EP 1 607 380 A1 se sabe que con un tiempo de permanencia corto de 0,5 h o menos en la cristalización y cristalización correspondientemente más rápida, la inclusión de la mezcla de reacción o la incorporación de impurezas en los cristales del aducto de BPA-fenol conduce a una peor calidad del bisfenol A, de manera que se prefieren tiempos de permanencia en el intervalo de 1 -3 h.

Otra desventaja del procedimiento descrito en el documento EP 1 268 379 B1 es además que con una cristalización de dos etapas tal pueden producirse depósitos en las superficies (incrustación) en los refrigeradores de circulación de la 1ª etapa de cristalización (etapa a alta temperatura). Para eliminar los depósitos, por ejemplo, mediante calentamiento a aproximadamente 80 ºC, el refrigerador de circulación debe ponerse fuera de servicio a intervalos de tiempo regulares para eliminar por fusión los depósitos. En este tiempo debe detenerse la producción o sólo realizarse la cristalización de la 2ª etapa de cristalización. Esto conduce a una pérdida de producción y/o una calidad reducida del producto que se caracteriza, por ejemplo, por una elevada proporción de productos secundarios (impurezas) en el BPA.

Los documentos EP 1 728 777 A y EP 0 671 377 A dan a conocer procedimientos para la preparación de bisfenol A de alta pureza en los que se dan a conocer procedimientos de cristalización conectados en serie y en paralelo.

Por tanto, es objetivo del presente procedimiento preparar un bisfenol A de alta pureza con una pureza > 99,7 % con al mismo tiempo alargamiento de los intervalos de tiempo entre los procesos de separación por fusión individuales de los refrigeradores de circulación.

Este objetivo se alcanza mediante un procedimiento para la preparación de bisfenol A con una pureza de más del 99,7 % en el que

a) se hacen reaccionar fenol y acetona en presencia de un catalizador ácido dando una mezcla de productos que contiene bisfenol A y a continuación

b) de esta mezcla de productos que contiene bisfenol A se separa un aducto de bisfenol A-fenol mediante cristalización y posterior filtración y lavado,

c) el fenol se separa completa o parcialmente de los cristales del aducto de BPA-fenol así obtenidos

realizándose la cristalización en la etapa b) en forma de una cristalización en suspensión continua y usándose a este respecto por lo menos tres dispositivos de cristalización que contienen un recipiente de cristalización, un intercambiador de calor y una bomba de circulación que están conectados de forma que la mezcla de productos se enfríe inicialmente en dos dispositivos de cristalización conectados en paralelo a una temperatura entre 50 y 70 ºC y a continuación en un tercer dispositivo de cristalización que está conectado detrás en serie a los dos primeros dispositivos de cristalización a una temperatura entre 40 y 50 ºC, ascendiendo el tiempo de permanencia total de la mezcla de productos en la cristalización considerando todos los dispositivos de cristalización a más de 4 h.

El procedimiento según la invención es ventajoso cuando la 1ª etapa de la cristalización... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de bisfenol A con una pureza de más del 99,7 % en el que

a) se hacen reaccionar fenol y acetona en presencia de un catalizador ácido dando una mezcla de productos que contiene bisfenol A y a continuación

b) de esta mezcla de productos que contiene bisfenol A se separa un aducto de bisfenol A-fenol mediante cristalización y posterior filtración y lavado,

c) el fenol se separa completa o parcialmente de los cristales del aducto de BPA-fenol así obtenidos

en el que la cristalización en la etapa b) se realiza en forma de una cristalización en suspensión continua y a este respecto se usan por lo menos tres dispositivos de cristalización que contienen un recipiente de cristalización, un intercambiador de calor y una bomba de circulación que están conectados de forma que la mezcla de productos se enfría inicialmente en dos dispositivos de cristalización conectados en paralelo a una temperatura entre 50 y 70 ºC y a continuación en un tercer dispositivo de cristalización que está conectado detrás en serie a los dos primeros dispositivos de cristalización a una temperatura entre 40 y 50 ºC, en el que el tiempo de permanencia total de la mezcla de productos en la cristalización considerando todos los dispositivos de cristalización asciende a más de 4

h.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la 1ª etapa de la cristalización comprende al menos el 50 al 85 % del volumen de cristalización total de la cristalización de dos etapas, en el que el volumen total de los dispositivos de cristalización asciende por unidad de tiempo a al menos cuatro veces el de la suspensión que contiene el producto introducida a la cristalización de dos etapas.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la 1ª etapa de la cristalización comprende al menos el 60 al 80 % del volumen de cristalización total de la cristalización de dos etapas, en el que el volumen total de los dispositivos de cristalización asciende por hora a al menos cuatro veces el de la suspensión que contiene el producto introducida a la cristalización de dos etapas.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión que contiene el producto introducida a la cristalización está compuesta por el 15 -40 % en peso de BPA, el 60 -85 % en peso de fenol, el 0,5 -7 % en peso de o,p-BPA, el 0 -5 % en peso de trisfenoles, el 0 -7 % en peso de indanos/indenos, el 0 -7 % en peso de cromanos/cromenos, el 0 -5 % en peso de agua,el 0 -8 % en peso de acetona, el 0 -5 % en peso de o,o-BPA y el 0 -5 % en peso de isopropenilfenoles referido al peso total de la suspensión.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el lavado descrito en la etapa c) se realiza al menos parcialmente con fenol que procede de la preparación de policarbonato según el procedimiento en masa fundida.