Regeneración de intercambiadores de iónes ácidos.

Procedimiento de regeneración para intercambiadores de cationes ácidos desactivados o parcialmentedesactivados mediante lavado de un catalizador de intercambiador de iones puesto fuera de funcionamiento con unamezcla de fenol y ácido,

aumentándose en gradiente el contenido de agua en la mezcla de fenol-ácido usada parael lavado del catalizador de intercambiador de iones, comprendiendo el procedimiento de regeneración al menos lassiguientes etapas:

a) lavar un catalizador de intercambiador de iones puesto fuera de funcionamiento con una mezcla de fenol yácido, siendo el contenido de ácido en la mezcla de fenol-ácido inferior al 10 % en peso y superior al 0 % enpeso, yendo la temperatura en el lecho de reactor inundado con la mezcla de fenol-ácido a este respecto desde45 ºC hasta 90 ºC, ascendiendo la cantidad de mezcla de fenol-ácido de 1 a 4 volúmenes de lecho (BV), demanera correspondiente al lecho de catalizador de intercambiador de iones en el reactor

b) aumentar en gradiente el contenido de agua en la mezcla de fenol-ácido usada para el lavado del catalizadorde intercambiador de iones desde el 0 % en peso de agua hasta el 1 % en peso de agua, ascendiendo elvolumen total de esta mezcla como solución de lavado a de 0,25 a 4 BV, y aumentar en gradiente el contenidode agua en la mezcla de fenol-ácido usada para el lavado del catalizador de intercambiador de iones desde el1 % en peso de agua hasta el 5 % en peso de agua, ascendiendo el volumen total de esta mezcla comosolución de lavado a de 0,25 a 4 BV

c) lavar el catalizador de intercambiador de iones con una mezcla de fenol y agua, que contiene del 5 - 25 % enpeso de agua, hasta que la conductividad eléctrica de la solución de lavado es inferior a 50 mS/cm

d) deshidratar el catalizador de intercambiador de iones así lavado con fenol puro hasta que el contenido deagua residual en el fenol de lavado es inferior al 1 % en peso.

Regeneración de intercambiadores de iones ácidos Es objeto de la invención un procedimiento para la regeneración de intercambiadores de cationes ácidos, que se usan en particular como catalizadores en la reacción de fenoles con aldehídos o cetonas para dar bisfenoles, en particular para dar bisfenol A, con ácidos con la condición de que estos intercambiadores de cationes en el procedimiento según la invención experimenten daños mecánicos mínimos a consecuencia de procesos de hinchamiento durante el proceso de regeneración.

Se conocen reacciones de condensación de fenoles con compuestos carbonílicos para dar bisfenoles usando catalizadores ácidos, en particular usando intercambiadores de cationes (véase por ejemplo los documentos GB 842 209 A, GB 849 565 A o GB 883 391 A) . Asimismo se conoce, para intercambiadores de cationes ácidos, que se desactivaron mediante iones metálicos o se contaminaron por productos secundarios orgánicos a partir de la producción de bisfenol ("fouling" (incrustaciones) ) , la regeneración mediante medidas adecuadas. De este modo, por ejemplo en el documento EP 324 080 A se describe un procedimiento para la regeneración de intercambiadores de cationes ácidos mediante tratamiento con bases y ácidos. No obstante en este caso no se contempla en absoluto el aspecto de la integridad mecánica de los intercambiadores de cationes y tampoco existe ninguna indicación de cómo puede conseguirse un objetivo tal. Además, la sucesión de los distintos lavados del intercambiador de iones con agua, base y ácido en la práctica es tan costosa que prácticamente no se tiene en cuenta para una producción a escala industrial, en particular para la regeneración en una instalación existente.

Asimismo en la publicación RD 369008 (Database Document Number) de "Research and Disclosure" (Derwent Publications Ltd., London, GB, Database Accession Number 1995-080031) se informa sobre la regeneración de intercambiadores de cationes ácidos, en la que se recomienda una sucesión costosa de varios tratamientos con distintos agentes tales como agua, cetona, base y ácido, que es inadecuada para una regeneración a escala industrial en una instalación de producción que trabaja de forma continua existente, dado que deben aportarse demasiados productos externos al proceso de fabricación y eliminarse de nuevo de forma segura. Asimismo en este caso no se contemplan las consecuencias de un daño mecánico del intercambiador de cationes por procesos de hinchamiento.

En el documento DE 2 727 866 A1 se describe una sucesión relativamente sencilla de lavados con fenol, agua y ácido renunciando a un lavado con bases. No obstante en este caso tampoco se da ninguna indicación para el hinchamiento de los intercambiadores de cationes con agua y las posibles consecuencias de una destrucción mecánica. Faltan indicaciones sobre las repercusiones de la concentración de agua o sobre los límites superiores de concentración de agua en el medio de lavado fenol y agua o fenol, agua y ácido sobre las propiedades del intercambiador de iones así tratado.

En el estado de la técnica no se establece ningún límite superior definido de una concentración de agua permitida en la mezcla de fenol-ácido durante la regeneración, con cuyo cumplimiento pueda evitarse en su mayor parte un hinchamiento excesivo y con ello que reviente el grano de intercambiador de cationes. Por el contrario, según las indicaciones del documento DE 2 727 866 A1, en la página 8, el porcentaje de agua para una regeneración satisfactoria del lecho de intercambiador de iones puede ascender hasta el 30 % en peso. En tales condiciones existe no obstante el mayor riesgo para un hinchamiento excesivo del intercambiador de cationes con las consecuencias mencionadas. Por lo tanto, el límite superior indicado no es adecuado para solucionar el objetivo representado en este caso.

Por este motivo este aspecto es de gran importancia, dado que los intercambiadores de cationes, que habitualmente están desactivados también por "fouling", es decir por el depósito de productos de condensación de mayor peso molecular por ejemplo a partir de fenol y acetona en la red de polímero del grano de catalizador, pueden hincharse tan intensamente durante el tratamiento con concentraciones demasiado altas de agua que la presión osmótica en el grano de intercambiador de iones cargado con estos componentes de "fouling" puede elevarse tanto que se rompa. De esta manera se forman partículas finas del grano de intercambiador de iones, que en el funcionamiento según lo previsto no llevan sólo a la obstrucción de reactores de lecho fijo y filtros, sino también en etapas de proceso posteriores pueden provocar grandes perturbaciones por reacciones secundarias con problemas de calidad como consecuencia de las mismas.

Los intercambiadores de cationes se usan por regla general como apilamientos de granos inundados. Mediante la variación debida a la rotura de grano de la distribución de tamaño de grano total del intercambiador de cationes puede influirse además negativamente en la característica de pérdida de presión en el apilamiento de intercambiador catiónico inundado, lo que lleva a una alta pérdida de presión en el apilamiento y posibles limitaciones hidráulicas y por lo tanto limitaciones en la cantidad de producción.

Existía por lo tanto el objetivo de hallar un procedimiento económico y sencillo desde el punto de vista técnico para la regeneración de intercambiadores de cationes ácidos desactivados, que deje intacta en su mayor parte la estructura de grano del grano de intercambiador de iones y que transforme en su mayor parte de nuevo a su forma ácida grupos ácidos funcionales, tales como por ejemplo grupos ácido sulfónico, unidos a la matriz de polímero.

Evitar daños mecánicos así producidos es en este sentido de gran importancia, dado que los fragmentos más finos de los granos del intercambiador de cationes tras su regeneración y en su funcionamiento según lo previsto pueden provocar problemas considerables por ejemplo por reacciones secundarias no deseadas, obstrucciones de piezas de la instalación o limitaciones de pérdida de presión. El procedimiento según la invención se aplica a intercambiadores de cationes ácidos, que se usan en reacciones químicas como catalizadores, y en el transcurso de su uso han perdido en las mismas una parte de su actividad catalítica, de modo que la conversión de la reacción es insuficiente. Mediante el procedimiento según la invención de la regeneración de intercambiadores de cationes ácidos desactivados de esta manera con ácidos se aumenta de nuevo su actividad catalítica de modo que se hace posible volver a usar varias veces de forma económica estos intercambiadores de cationes en síntesis químicas. Los intercambiadores de iones regenerados según la invención son en particular ácidos, dado el caso también intercambiadores de cationes modificados, que se usan como catalizadores en la reacción de fenoles con aldehídos o cetonas para dar bisfenoles, en particular para dar bisfenol A. Los intercambiadores de cationes modificados son por ejemplo intercambiadores de cationes que, adicionalmente para su función como intercambiadores de cationes mediante por ejemplo grupos ácidos se dotan de funciones adicionales mediante la aplicación de componentes químicamente activos adicionales. Tales componentes químicamente activos pueden ser por ejemplo co- catalizadores, que presentan por ejemplo, entre otras, funcionalidades tiol.

Sorprendentemente se encontró ahora que el objetivo según la invención se alcanza de manera especialmente eficaz, cuando intercambiadores de cationes ácidos desactivados o parcialmente desactivados se someten a un proceso de regeneración, que comprende las siguientes etapas:

a) lavar un catalizador de intercambiador de iones puesto fuera de funcionamiento con una mezcla de fenol y ácido, siendo el contenido de ácido en la mezcla de fenol-ácido inferior al 10 % en peso y superior al 0 % en peso, preferentemente del 3 - 5 % en peso. La temperatura en el lecho de reactor inundado con la mezcla de fenol-ácido a este respecto va desde 45 ºC hasta 90 ºC, preferentemente desde 60 ºC hasta 70 ºC. Preferentemente una cantidad de mezcla de fenol-ácido asciende a de 1 a 6 volúmenes de lecho, especialmente preferentemente de 2 a 4 volúmenes de lecho (BV) de manera correspondiente al lecho de catalizador de intercambiador de iones en el reactor. b) Aumentar en gradiente el contenido de agua en la mezcla de fenol-ácido usada para el lavado del catalizador de intercambiador de iones desde el 0 % en peso de agua hasta el 1 % en peso de agua, ascendiendo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de regeneración para intercambiadores de cationes ácidos desactivados o parcialmente desactivados mediante lavado de un catalizador de intercambiador de iones puesto fuera de funcionamiento con una mezcla de fenol y ácido, aumentándose en gradiente el contenido de agua en la mezcla de fenol-ácido usada para el lavado del catalizador de intercambiador de iones, comprendiendo el procedimiento de regeneración al menos las siguientes etapas:

a) lavar un catalizador de intercambiador de iones puesto fuera de funcionamiento con una mezcla de fenol y ácido, siendo el contenido de ácido en la mezcla de fenol-ácido inferior al 10 % en peso y superior al 0 % en peso, yendo la temperatura en el lecho de reactor inundado con la mezcla de fenol-ácido a este respecto desde 45 ºC hasta 90 ºC, ascendiendo la cantidad de mezcla de fenol-ácido de 1 a 4 volúmenes de lecho (BV) , de manera correspondiente al lecho de catalizador de intercambiador de iones en el reactor b) aumentar en gradiente el contenido de agua en la mezcla de fenol-ácido usada para el lavado del catalizador de intercambiador de iones desde el 0 % en peso de agua hasta el 1 % en peso de agua, ascendiendo el volumen total de esta mezcla como solución de lavado a de 0, 25 a 4 BV, y aumentar en gradiente el contenido de agua en la mezcla de fenol-ácido usada para el lavado del catalizador de intercambiador de iones desde el 1 % en peso de agua hasta el 5 % en peso de agua, ascendiendo el volumen total de esta mezcla como solución de lavado a de 0, 25 a 4 BV c) lavar el catalizador de intercambiador de iones con una mezcla de fenol y agua, que contiene del 5 - 25 % en peso de agua, hasta que la conductividad eléctrica de la solución de lavado es inferior a 50 µS/cm d) deshidratar el catalizador de intercambiador de iones así lavado con fenol puro hasta que el contenido de agua residual en el fenol de lavado es inferior al 1 % en peso.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa a) el contenido de ácido en la mezcla de fenol-ácido es desde el 1 hasta el 5 % en peso.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en la etapa a) la temperatura en el lecho de reactor inundado con la mezcla de fenol-ácido va desde 60 ºC hasta 70 ºC.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la etapa a) la cantidad de mezcla de fenol-ácido asciende a 2 volúmenes de lecho.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la etapa c) el lavado del catalizador de intercambiador de iones tiene lugar hasta que la conductividad eléctrica de la solución de lavado es inferior a 20 µS/cm.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el proceso de regeneración tiene lugar en el reactor.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se usan uno o varios ácidos de Brönstedt, con un valor pKs inferior a 3.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque se usan ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido perclórico, o ácidos sulfónicos aromáticos, ácidos carboxílicos halogenados, ácido cloroacético o ácido trifluoroacético, ácido pícrico, o ácido cítrico o mezclas de los mismos.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los ácidos en fenol no superan el 20 % en moles con respecto a la mezcla de fenol y ácido.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque las concentraciones de ácido en fenol se encuentran en del 5 al 10 % en moles con respecto a la mezcla.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque las concentraciones de ácido se encuentran en del 1 al 5 % en moles con respecto a la mezcla.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el catalizador que va a regenerarse se usó para la síntesis de bisfenol.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el catalizador regenerado se usa en la síntesis de bisfenol.