Procedimiento para la preparación de carbonatos de diarilo o alquilarilo a partir de carbonatos de dialquilo.

Procedimiento para la preparación de al menos un carbonato de diarilo y/o carbonato de alquilarilo a partir de almenos un carbonato de dialquilo y al menos un compuesto de hidroxilo aromático,

en el que

(a) el o los carbonatos de dialquilo se hacen reaccionar en presencia al menos de un catalizador detransesterificación con el o los compuestos de hidroxilo aromáticos en una primera columna de reacción quecontiene al menos una parte de concentración en la parte superior de la columna y al menos una zona dereacción por debajo de la parte de concentración, que presenta al menos dos secciones,

(b) el vapor extraído en la cabeza de la primera columna de reacción se condensa en al menos un condensadortotal o parcialmente,

(c) el producto de fondo de la primera columna de reacción se alimenta al menos a otra columna de reacción quecontiene al menos una parte de concentración en la parte superior de la columna y al menos una zona dereacción por debajo de la parte de concentración y se hace reaccionar posteriormente en ésta (éstas),

(d) el carbonato de dialquilo que no ha reaccionado en las columnas de reacción o formado durante la reacciónse separa total o parcialmente en al menos otra etapa de procedimiento que contiene al menos una columna dedestilación del alcohol alquílico formado durante la reacción, y

(e) el carbonato de dialquilo separado en (d) se alimenta de nuevo a la primera columna de reaccióny la(s) otra(s) columna(s) de reacción está(n) dotada(s) de uno o varios condensadores,

en el que el calor de condensación obtenido mediante condensación en estos condensadores se realimenta directao indirectamente de nuevo al procedimiento, caracterizado porque el calor de condensación obtenido mediantecondensación en el o los condensadores de la(s) otra(s) columna(s) de reacción se usa directa o indirectamente,total o parcialmente para la separación del carbonato de dialquilo del alcohol alquílico formado durante la reacción yla presión de funcionamiento en la o las columnas de destilación de la etapa de procedimiento para la separación decarbonato de dialquilo y alcohol alquílico se ajusta de modo que la temperatura de evaporación en el fondo de la(s)columna(s) de destilación de la etapa de procedimiento para la separación de carbonato de dialquilo y alcoholalquílico se encuentre por debajo de la temperatura de condensación en el o los condensadores de la(s) otra(s)columna(s) de reacción.

Procedimiento para la preparación de carbonatos de diarilo o alquilarilo a partir de carbonatos de dialquilo Es objeto de la invención un procedimiento para la preparación de carbonatos de diarilo y/o carbonatos de alquilarilo a partir de carbonatos de dialquilo y compuestos de hidroxilo aromáticos usando al menos dos columnas de reacción, aprovechándose el calor de condensación de una o varias de estas columnas en otras etapas de procedimiento de este procedimiento.

La preparación de ésteres de ácido carbónico aromáticos y alifático-aromáticos (carbonatos) mediante transesterificación partiendo de ésteres de ácido carbónico alifáticos y compuestos de hidroxilo aromáticos se conoce en principio. A este respecto se trata de una reacción de equilibrio, en la que la posición del equilibrio está desplazada casi completamente hacia los carbonatos alifáticamente sustituidos. Por tanto es relativamente fácil preparar carbonatos alifáticos a partir de carbonatos aromáticos y alcoholes. Sin embargo, para realizar la reacción en el sentido inverso hacia los carbonatos aromáticos, es necesario desplazar el equilibrio, que se encuentra muy desfavorable, de manera eficaz en el lado de los carbonatos aromáticos, debiéndose usar no sólo catalizadores muy activos, sino también realizaciones de procedimiento adecuadas.

Se conoce realizar reacciones de equilibrio de este tipo en columnas y desplazar éstas de esta manera ventajosamente hacia la formación de producto deseada (por ejemplo U. Block, Chem. Ing. Techn. 49, 151 (1977) ; DEOS 38 09 417; B. Schleper, B. Gutsche, J. Wnuck y L. Jeromin, Chem. Ing. Techn. 62, 226 (1990) ; Ullmans Enciclopädie der techn. Chemie, 4ª edición, volumen 3; página 375 y siguientes, 1973) .

Por tanto, en los procedimientos conocidos se realiza la transesterificación también preferentemente de manera continua en el sentido de una transesterificación a contracorriente en una o varias columnas de reacción.

En el documento EP-A 0 461 274 se describe un procedimiento de transesterificación continuo para la preparación de carbonatos aromáticos en una o en varias columnas de múltiples etapas conectadas una detrás de otra, haciéndose reaccionar carbonatos de dialquilo o carbonatos de alquilarilo con fenoles y extrayéndose en la cabeza de las columnas los productos volátiles, concretamente los alcoholes de reacción y carbonatos de dialquilo y extrayéndose en el fondo de las columnas los productos de alto punto de ebullición, tales como por ejemplo carbonatos de diarilo. Sin embargo no se proporcionan datos de hasta qué punto puede aprovecharse el calor de escape que se produce en este procedimiento.

El documento DE-A 42 26 756 describe un procedimiento de dos etapas para la preparación de carbonatos de diarilo mediante transesterificación de un carbonato de dialquilo con un compuesto de hidroxilo aromático, en el que en una primera etapa se forma a partir de las sustancias de partida en primer lugar el correspondiente carbonato de alquilarilo y en una segunda etapa se forma el carbonato de diarilo. Las indicaciones en la descripción del procedimiento se limitan, a este respecto, a las condiciones de reacción, al catalizador usado y la realización de las columnas de reacción. Sin embargo no se hace ninguna indicación con respecto al uso del calor de escape que se produce.

El documento DE-A 42 26 755 describe un procedimiento para la preparación de carbonatos de diarilo en dos columnas de reacción acopladas entre sí energética y materialmente, llevándose a reacción en la primera etapa un compuesto de hidroxilo aromático y un carbonato de dialquilo y haciéndose reaccionar el carbonato de alquilarilo formado a este respecto en la segunda etapa o bien mediante transesterificación con el compuesto de hidroxilo aromático o mediante desproporcionamiento para dar el carbonato de diarilo. Sin embargo es problemático según esto que mediante la integración material y energética del procedimiento no pueden seleccionarse de manera óptima las condiciones de reacción para la formación del carbonato de alquilarilo o carbonato de diarilo, dado que éstas están fijadas mediante la presión existente en las dos etapas y casi idéntica.

El documento EP-A 781 760 describe un procedimiento continuo para la preparación de carbonatos aromáticos mediante reacción de un carbonato de dialquilo con un compuesto de hidroxilo aromático en presencia de un catalizador, separación continua del carbonato aromático que se produce en la reacción, de los productos secundarios alcohólicos, del carbonato de dialquilo y del compuesto de hidroxilo aromático, realimentándose el carbonato de dialquilo y el compuesto de hidroxilo aromático de nuevo en la reacción. Si bien las etapas de procedimiento descritas son eficaces con respecto a la realización de reacción en el sentido de un alto rendimiento espacio-tiempo y al procesamiento en el sentido de una secuencia de separación lo más eficaz posible, sin embargo el procedimiento no muestra posibilidades de ningún tipo de una integración energética de la reacción y etapas de procesamiento.

El documento WO-A 2006/001256 describe un procedimiento, en el que un compuesto de hidroxilo aromático se hace reaccionar con un carbonato de dialquilo en presencia de un catalizador así como un dispositivo técnico adecuado para ello. Tampoco en este caso se proporcionan puntos de referencia para la integración energética.

Sin integración energética correspondientemente eficaz, el consumo de energía del procedimiento descrito anteriormente es como es sabido alto, lo que a su vez cuestiona la ventaja de la preparación libre de fosgeno de carbonatos de arilo desde el punto de vista ecológico y económico.

El documento WO-A 2004/016577 describe un procedimiento para la preparación de carbonatos aromáticos a partir de carbonato de dialquilo y un compuesto de hidroxilo aromático en presencia de un catalizador en varias zonas de reacción separadas y conectadas en serie de una disposición de reactor, usándose el calor de condensación que se produce en la condensación del flujo de vapor de la última zona de reacción para el calentamiento del flujo de líquido introducido en la primera zona de reacción. En este procedimiento es desventajosa, sin embargo, la disposición de reactor costosa. Además, la integración energética de este procedimiento es mejorable.

El documento JP-A 2002-020351 describe un procedimiento discontinuo para la preparación de carbonato de diarilo, del cual puede aprovecharse calor para la generación de vapor. Sin embargo, en este procedimiento son desventajosas la realización discontinua así como la disposición de reactor usada para la reacción con columnas de destilación superpuestas. Sin embargo es desventajoso en este procedimiento en particular su modo de procedimiento discontinuo.

El documento EP 1 795 522 A1 da a conocer un procedimiento para la preparación de un carbonato de diarilo a partir de un carbonato de dialquilo y un compuesto de hidroxilo aromático, en el que el vapor que se produce en la cabeza de una primera columna de reacción (columna A) se alimenta a un condensador y el calor obtenido allí se usa para el calentamiento de un flujo de producto de partida. Sin embargo, los niveles de energía allí disponibles no son posibles para una integración energética de acuerdo con la presente reivindicación.

AGRAWAL, R.; FIDKOWSKI, Z. T.: “On the Use of Intermediate Reboilers in the Rectifying Section and Condensers in the Stripping Section of a Distillation Column” IND. ENG. CHEM. RES., volumen 35, 1996, páginas 2801-2807 describe una destilación con el uso de un condensador intermedio en la parte de concentración de la primera columna de reacción. Esta enseñanza no puede, sin embargo, transferirse sin más a una columna de reacción, dado que las reacciones que se realizan en este caso son completamente distintas.

Según esto existía adicionalmente la necesidad de proporcionar un procedimiento para la preparación de carbonatos aromáticos, es decir carbonatos de diarilo y/o carbonatos de alquilarilo, preferentemente carbonatos de diarilo, que no presentara los inconvenientes mencionados anteriormente y en el que fuera posible en comparación con los procedimientos conocidos mencionados anteriormente una integración energética de manera eficaz o pudiera conseguirse una integración energética mejorada.

El objetivo en el que se basaba la invención consistía según esto en proporcionar un procedimiento para la preparación de carbonatos aromáticos, es decir carbonatos de diarilo y/o carbonatos de alquilarilo, preferentemente carbonatos de diarilo, en el que fuera posible en comparación con los procedimientos conocidos... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de al menos un carbonato de diarilo y/o carbonato de alquilarilo a partir de al menos un carbonato de dialquilo y al menos un compuesto de hidroxilo aromático, en el que (a) el o los carbonatos de dialquilo se hacen reaccionar en presencia al menos de un catalizador de transesterificación con el o los compuestos de hidroxilo aromáticos en una primera columna de reacción que contiene al menos una parte de concentración en la parte superior de la columna y al menos una zona de reacción por debajo de la parte de concentración, que presenta al menos dos secciones,

(b) el vapor extraído en la cabeza de la primera columna de reacción se condensa en al menos un condensador total o parcialmente,

(c) el producto de fondo de la primera columna de reacción se alimenta al menos a otra columna de reacción que contiene al menos una parte de concentración en la parte superior de la columna y al menos una zona de reacción por debajo de la parte de concentración y se hace reaccionar posteriormente en ésta (éstas) ,

(d) el carbonato de dialquilo que no ha reaccionado en las columnas de reacción o formado durante la reacción se separa total o parcialmente en al menos otra etapa de procedimiento que contiene al menos una columna de 15 destilación del alcohol alquílico formado durante la reacción, y

(e) el carbonato de dialquilo separado en (d) se alimenta de nuevo a la primera columna de reacción y la (s) otra (s) columna (s) de reacción está (n) dotada (s) de uno o varios condensadores,

en el que el calor de condensación obtenido mediante condensación en estos condensadores se realimenta directa o indirectamente de nuevo al procedimiento, caracterizado porque el calor de condensación obtenido mediante condensación en el o los condensadores de la (s) otra (s) columna (s) de reacción se usa directa o indirectamente, total o parcialmente para la separación del carbonato de dialquilo del alcohol alquílico formado durante la reacción y la presión de funcionamiento en la o las columnas de destilación de la etapa de procedimiento para la separación de carbonato de dialquilo y alcohol alquílico se ajusta de modo que la temperatura de evaporación en el fondo de la (s) columna (s) de destilación de la etapa de procedimiento para la separación de carbonato de dialquilo y alcohol

alquílico se encuentre por debajo de la temperatura de condensación en el o los condensadores de la (s) otra (s) columna (s) de reacción.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera columna de reacción contiene un condensador intermedio y el calor de condensación obtenido en el condensador intermedio se usa directa o indirectamente, total o parcialmente para la separación del carbonato de dialquilo del alcohol alquílico formado durante la reacción.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque al menos una parte de concentración de la primera columna de reacción está dotada de al menos un condensador intermedio y el calor de condensación obtenido mediante condensación en este condensador intermedio se realimenta directa o indirectamente de nuevo al procedimiento.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el o los condensadores intermedios está integrado o están integrados en la primera columna de reacción o está configurado o están configurados como condensador (es) intermedio (s) separado (s) fuera de la columna.

5. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la parte de concentración de la primera columna de reacción, que está dotada de al menos un condensador intermedio, está

subdividida en una parte de concentración inferior y una parte de concentración superior, de las que la parte de concentración inferior se encuentra por debajo del condensador intermedio y la parte de concentración superior por encima del condensador intermedio.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el o los condensadores intermedios y la parte de concentración superior están integrados en la primera columna de reacción o están realizados como 45 dispositivo separado fuera de la columna.

7. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en el caso del o de los condensadores de la (s) otra (s) columna (s) de reacción se trata de uno o varios condensadores en la cabeza de la (s) otra (s) columna (s) de reacción.

8. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el calor de

condensación obtenido mediante condensación en el o los condensadores de la (s) otra (s) columna (s) de reacción y/o el o los condensadores intermedios eventualmente existentes de la primera columna de reacción se usa directa o indirectamente, parcialmente para la separación del carbonato de dialquilo del alcohol alquílico formado durante la reacción y parcialmente para la evaporación del carbonato de dialquilo introducido en la primera columna de reacción.

9. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque el calor de condensación obtenido mediante condensación en el o los condensadores de la (s) otra (s) columna (s) de reacción se

usa directa o indirectamente, total o parcialmente para la separación del carbonato de dialquilo del alcohol alquílico formado durante la reacción y el calor de condensación obtenido mediante condensación en el o los condensadores intermedios de la primera columna de reacción se usa directa o indirectamente, total o parcialmente para la evaporación del carbonato de dialquilo introducido en la primera columna de reacción.

10. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la temperatura de la zona de reacción de la primera columna de reacción se encuentra en el intervalo de 100 ºC a 300 ºC, la temperatura de la zona de reacción de la (s) otra (s) columna (s) de reacción se encuentra en el intervalo de 100 ºC a 300 ºC, la presión de la zona de reacción de la primera columna de reacción se encuentra en el intervalo de 50 kPa a 2000 kPa y la presión de la zona de reacción de la (s) otra (s) columna (s) de reacción se encuentra en el intervalo de 20 kPa a 1000 kPa.

11. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en el caso de carbonato de diarilo se trata de carbonato de difenilo, en el caso de carbonato de dialquilo se trata de carbonato de dimetilo o carbonato de dietilo y en el caso de compuesto de hidroxilo aromático se trata de fenol.

12. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el vapor

extraído en la cabeza de la primera columna de reacción contiene una mezcla de carbonato de dialquilo y alcohol alquílico formado durante la reacción y tras la condensación en la cabeza de la primera columna de reacción se alimenta total o parcialmente al menos a otra etapa de procedimiento para la separación de carbonato de dialquilo y alcohol alquílico.