專利名稱：高純度碳酸二芳基酯的工業(yè)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高純度碳酸二芳基酯的工業(yè)制備方法。更具體地是，本發(fā)明涉及以通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物為原料，將其以反應(yīng)蒸餾塔方式進(jìn)行酯交換反應(yīng)，將由此得到的含碳酸二芳基酯的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物通過使用3座具有特定結(jié)構(gòu)的連續(xù)多級蒸餾塔進(jìn)行分離·精制，由此在工業(yè)上制備用作酯交換法聚碳酸酯原料有用的高純度碳酸二芳基酯的方法。
背景技術(shù)：
高純度碳酸二芳基酯是用于在不使用有毒光氣的情況下制備作為最需要的很多工程塑料的芳香族聚碳酸酯的重要原料。作為芳香族碳酸酯的制備方法，一直以來已知有通過芳香族單羥基化合物和光氣進(jìn)行反應(yīng)的方法，并且最近也在進(jìn)行各種研究。但是，該方法存在使用光氣的問題，并且該方法所制備的芳香族碳酸酯中存在有難以分離的氯系雜質(zhì)，因此無法直接用作芳香族聚碳酸酯的原料。這是由于這種氯系雜質(zhì)嚴(yán)重阻礙了在極微量堿性催化劑存在下進(jìn)行的酯交換法聚碳酸酯聚合反應(yīng)，例如，即使僅存在1ppm這樣的氯系雜質(zhì)，聚合反應(yīng)也幾乎無法進(jìn)行。因此，為了可用作酯交換法聚碳酸酯的原料，必須進(jìn)行麻煩的多階段分離·精制工序，包括用稀的堿水溶液和溫水充分洗滌、油水分離、蒸餾等，此外，由于這種分離·精制工序中的水解損失和蒸餾損失使收率低下等，因此對于以工業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)地實(shí)施該方法還存在很多課題。
另一方面，通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)制備芳香族碳酸酯的方法也是已知的。然而，這些酯交換反應(yīng)都是平衡反應(yīng)，又由于該平衡極端偏向于原有體系，而且反應(yīng)速度慢，因此通過該方法在工業(yè)上大量制備芳香族碳酸酯類存在許多困難。為了對其進(jìn)行改進(jìn)，已提出了兩種方案。
上述方案分別是開發(fā)能提高反應(yīng)速度的催化劑，和通過設(shè)計反應(yīng)方式而盡可能地使平衡向生成物體系一側(cè)偏移，并由此提高芳香族碳酸酯類收率的嘗試。已經(jīng)提出了例如，在碳酸二甲酯和苯酚的反應(yīng)中，使副產(chǎn)物甲醇和共沸形成劑一起共沸而蒸餾除去的方法，使副產(chǎn)物甲醇吸附在分子篩上而進(jìn)行除去的方法，通過在反應(yīng)器上部設(shè)有蒸餾塔的裝置將反應(yīng)中的副產(chǎn)物醇類從反應(yīng)混合物中分離出來，并同時對蒸發(fā)出的未反應(yīng)原料進(jìn)行蒸餾分離的方法(參見例如，專利文獻(xiàn)1特開昭56-123948號公報(美國專利No.4182726說明書)的實(shí)施例)。
然而，這些反應(yīng)方式基本上是間歇方式或切換方式的。這是因為通過催化劑開發(fā)對反應(yīng)速度改進(jìn)的程度對于這些酯交換反應(yīng)來說并不那么大，而且反應(yīng)速度仍然較慢，并且人們認(rèn)為間歇方式比連續(xù)方式更優(yōu)選。其中，雖然作為連續(xù)方式已提出了在反應(yīng)器上部具有蒸餾塔的連續(xù)攪拌槽型反應(yīng)器(CSTR)方式，但由于反應(yīng)速度慢并且反應(yīng)器氣液界面相對于液體容量較小，因而存在反應(yīng)率無法提高等問題。因此，通過這些方法難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)大量地并且長期穩(wěn)定地制備芳香族碳酸酯的目的，并且要達(dá)到經(jīng)濟(jì)地工業(yè)實(shí)施，還存在許多要解決的課題。
本發(fā)明人等開發(fā)出了在連續(xù)多級蒸餾塔中同時進(jìn)行酯交換反應(yīng)和蒸餾分離的反應(yīng)蒸餾法，并首次在世界上指出了該反應(yīng)蒸餾方式對于這些酯交換反應(yīng)是有用的，其中所述的反應(yīng)蒸餾法包括例如，向多級蒸餾塔中連續(xù)供給碳酸二烷基酯和芳香族羥基化合物，使其在存在催化劑的該塔中連續(xù)反應(yīng)，并通過蒸餾將含有副產(chǎn)物醇的低沸點(diǎn)成分連續(xù)抽出，同時將含有所生成碳酸烷基芳基酯的成分從塔下部抽出的反應(yīng)蒸餾法(參見例如，專利文獻(xiàn)2特開平3-291257號公報)；向多級蒸餾塔連續(xù)供給碳酸烷基芳基酯，使其在存在催化劑的該塔中連續(xù)反應(yīng)，并通過蒸餾將含有副產(chǎn)物碳酸二烷基酯的低沸點(diǎn)成分連續(xù)抽出，同時將含有所生成碳酸二芳基酯的成分從塔下部抽出的反應(yīng)蒸餾法(參見例如，專利文獻(xiàn)3特開平4-9358號公報)；使用2座連續(xù)多級蒸餾塔進(jìn)行這些反應(yīng)，一邊有效再利用副產(chǎn)物碳酸二烷基酯，一邊連續(xù)制備碳酸二芳基酯的反應(yīng)蒸餾法(參見例如，專利文獻(xiàn)4特開平4-211038號公報)；向多級蒸餾塔中連續(xù)供給碳酸二烷基酯和芳香族羥基化合物，將塔內(nèi)流下的液體從設(shè)在蒸餾塔的中級和/或最下級的側(cè)部出口抽出，并導(dǎo)入至設(shè)于蒸餾塔外部的反應(yīng)器中使其反應(yīng)，然后將其導(dǎo)入至設(shè)于在具有出口的級的上方的級上的循環(huán)用進(jìn)口，并由此在該反應(yīng)器和該蒸餾塔兩者中進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)蒸餾法(參見例如，專利文獻(xiàn)5特開平4-224547號公報；專利文獻(xiàn)6特開平4-230242號公報；專利文獻(xiàn)7特開平4-235951號公報)等。
本發(fā)明者等所提出的這些反應(yīng)蒸餾法，首次使高效并連續(xù)地制備芳香族碳酸酯類成為可能，并且之后也提出了許多以這些公開為基礎(chǔ)的同樣的反應(yīng)蒸餾方式(參見例如，專利文獻(xiàn)8國際公開No.00/18720公報(美國專利No.5362901說明書)；專利文獻(xiàn)9意大利專利No.01255746公報；專利文獻(xiàn)10特開平6-9506號公報(歐洲專利No.0560159說明書、美國專利No.5282965說明書)；專利文獻(xiàn)11特開平6-41022號公報(歐洲專利No.0572870說明書、美國專利No.5362901說明書)；專利文獻(xiàn)12特開平6-157424號公報(歐洲專利No.0582931說明書、美國專利No.5334742說明書)；專利文獻(xiàn)13特開平6-184058(歐洲專利No.0582930說明書、美國專利No.5344954說明書)；專利文獻(xiàn)14特開平7-304713號公報；專利文獻(xiàn)15特開平9-40616號公報；專利文獻(xiàn)16特開平9-59225號公報；專利文獻(xiàn)17特開平9-110805號公報；專利文獻(xiàn)18特開平9-165357號公報；專利文獻(xiàn)19特開平9-173819號公報；專利文獻(xiàn)20特開平9-176094號公報；專利文獻(xiàn)21特開2000-191596號公報；專利文獻(xiàn)22特開2000-191597號公報；專利文獻(xiàn)23特開平9-194436號公報(歐洲專利0785184說明書、美國專利No.5705673說明書)；專利文獻(xiàn)24國際公開No.00/18720公報(美國專利No.6093842說明書)；專利文獻(xiàn)25國際公開No.01/042187公報(特表2003-516376號公報)；專利文獻(xiàn)26特開2001-64234號公報；專利文獻(xiàn)27特開2001-64235號公報；專利文獻(xiàn)28國際公開No.02/40439公報(美國專利No.6596894、美國專利No.6596895、美國專利No.6600061說明書))。
此外，在反應(yīng)蒸餾方式中，作為不需要大量的催化劑便可長期穩(wěn)定制備高純度芳香族碳酸酯的方法，本申請人提出了使含催化劑成分的高沸點(diǎn)物質(zhì)與活性物質(zhì)反應(yīng)，然后分離，并循環(huán)催化劑成分的方法(參見例如，專利文獻(xiàn)29國際公開No.97/11049公報(歐洲專利No.0855384號說明書、美國專利No.5872275號說明書))、和一邊將反應(yīng)體系內(nèi)的多價芳香族羥基化合物相對于催化劑金屬的重量比保持在2.0以下一邊進(jìn)行反應(yīng)的方法(參見例如，專利文獻(xiàn)30特開平11-92429號公報(歐洲專利No.1016648號說明書、美國專利No.6262210號說明書))。進(jìn)一步，本發(fā)明者還提出了將聚合工序中副產(chǎn)物苯酚的70-99質(zhì)量％用作原料，在反應(yīng)蒸餾法中制備碳酸二苯酯，并將其作為芳香族聚碳酸酯的聚合原料的方法(參見例如，專利文獻(xiàn)31特開平9-255772號公報(歐洲專利No.0892001說明書、美國專利No.5747609說明書))。
然而，所有這些提出通過反應(yīng)蒸餾法制備芳香族碳酸酯類的現(xiàn)有文獻(xiàn)中，完全沒有公開能夠以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行大量生產(chǎn)(例如，每小時1噸以上)的具體方法或裝置，并且也沒有記載對它們的建議。例如，涉及用于從碳酸二甲酯和苯酚主要制備碳酸二苯酯(DPC)所公開的2座反應(yīng)蒸餾塔的高度(H1和H2cm)、直徑(D1和D2cm)、級數(shù)(N1和N2)和反應(yīng)原料導(dǎo)入量(Q1和Q2kg/hr)的記載概括于表1中。
表1

換句話說，通過反應(yīng)蒸餾方式實(shí)施該反應(yīng)時可用的最大的2座連續(xù)多級蒸餾塔是本申請人在專利文獻(xiàn)30、31中公開的那些。已公開用于該反應(yīng)的連續(xù)多級蒸餾塔的各種條件的最大值是H1＝1200cm、H2＝600cm、D1＝20cm、D2＝25cm、N1＝N2＝50(專利文獻(xiàn)15)、Q1＝86kg/hr、Q2＝31kg/hr，碳酸二苯酯的生產(chǎn)量只不過約6.7kg/hr，這并不是工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)量。
作為從含有這種在以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物作為原料的酯交換反應(yīng)中所制備的碳酸二芳基酯的反應(yīng)混合物來分離·精制碳酸二芳基酯的方法，已提出了晶析法、蒸餾法等。作為蒸餾法，也提出了3種方式。其中一種方式是作為蒸餾塔塔頂成分得到碳酸二芳基酯的方法，可以列舉例如，I)在間歇方式的蒸餾塔中直接蒸餾含有催化劑的反應(yīng)混合物，作為塔頂成分得到碳酸二苯酯的方法(專利文獻(xiàn)10的實(shí)施例2)，II)在蒸發(fā)器等中閃蒸含有催化劑的反應(yīng)混合物，將其分離成低沸點(diǎn)物質(zhì)和含大部分催化劑的高沸點(diǎn)物質(zhì)，然后在原料回收用的蒸餾塔中蒸餾該低沸點(diǎn)物質(zhì)，作為塔底物質(zhì)得到含催化劑的碳酸二苯酯，在精制塔中對其蒸餾，由此作為塔頂成分得到碳酸二苯酯的方法(參見例如，專利文獻(xiàn)33特開平4-100824號公報，實(shí)施例1；專利文獻(xiàn)34特開平9-169704號公報)，III)在蒸餾塔(和蒸發(fā)器)中蒸餾含有催化劑的反應(yīng)混合物，將其分離成低沸點(diǎn)物質(zhì)和含大部分催化劑的高沸點(diǎn)物質(zhì)，然后通過由輕餾分分離塔、碳酸甲基苯基酯分離塔和碳酸二苯酯分離塔這三種塔所組成的蒸餾裝置依次對該低沸點(diǎn)物質(zhì)進(jìn)行連續(xù)蒸餾，作為塔頂成分得到碳酸二苯酯的方法(專利文獻(xiàn)17)等。
另一種方式是作為蒸餾塔塔底成分得到碳酸二芳基酯的方法，可以列舉例如，IV)在蒸餾塔中蒸餾含有催化劑的反應(yīng)混合物，將其分離成低沸點(diǎn)物質(zhì)和含大部分催化劑的高沸點(diǎn)物質(zhì)，然后在蒸餾塔中蒸餾該低沸點(diǎn)物質(zhì)，
作為塔底成分得到碳酸二苯酯的方法(專利文獻(xiàn)26)等。
再一種方法是作為蒸餾塔側(cè)餾分成分得到碳酸二芳基酯的方法，可以列舉例如，V)將含有催化劑的反應(yīng)混合物直接導(dǎo)入第三反應(yīng)蒸餾塔，進(jìn)一步進(jìn)行反應(yīng)和蒸餾，作為該反應(yīng)蒸餾塔的側(cè)餾分成分得到碳酸二苯酯的方法(專利文獻(xiàn)12、13)，VI)在蒸發(fā)器等中閃蒸含有催化劑的反應(yīng)混合物，將其分離成低沸點(diǎn)物質(zhì)和含大部分催化劑的高沸點(diǎn)物質(zhì)，然后將該低沸點(diǎn)物質(zhì)導(dǎo)入蒸餾塔中，進(jìn)行蒸餾，作為該反應(yīng)蒸餾塔側(cè)餾分成分得到碳酸二苯酯的方法(參見例如，專利文獻(xiàn)30和31，專利文獻(xiàn)35國際公開No.92/18458公報(美國專利No.5426207說明書))，VII)在第一精制塔中蒸餾含有催化劑的反應(yīng)混合物，將其分離成低沸點(diǎn)物質(zhì)和含催化劑的高沸點(diǎn)物質(zhì)，然后將該低沸點(diǎn)物質(zhì)導(dǎo)入至第二精制塔，進(jìn)行蒸餾，作為該第二精制塔側(cè)餾分成分得到碳酸二苯酯的方法(參見例如，專利文獻(xiàn)36特開平11-49727號公報)，VIII)將含有水楊酸苯酯的碳酸二苯酯導(dǎo)入理論級數(shù)為5-15的蒸餾塔中，在塔底溫度為150℃以上的條件下蒸餾，作為該蒸餾塔側(cè)餾分成分得到碳酸二苯酯的方法(例如，參見專利文獻(xiàn)32特開平9-194437號公報(歐洲專利No.0784048說明書))等。
然而，已知在使用這些蒸餾法的碳酸二苯酯分離·精制法中還殘留有種種問題。也就是說，在上述I)中得到的碳酸二苯酯純度低，并且由于是間歇方式，因此不適合在工業(yè)上大量生產(chǎn)。上述II)的專利文獻(xiàn)33的方法是間歇方式，在使用專利文獻(xiàn)34的方法得到的碳酸二苯酯中，雖然鈦催化劑以1ppm以下的量存在，但是其不適合作為制備無著色的高純度聚碳酸酯的原料。在上述III)的方法中，由于碳酸二苯酯在輕餾分分離塔、碳酸甲基苯基酯分離塔和碳酸二苯酯分離塔這3座蒸餾塔的塔底部經(jīng)受了高溫，因此引起了碳酸二苯酯的變性，并造成純度下降和收率下降，因此不優(yōu)選。事實(shí)上，在專利文獻(xiàn)17中所得的碳酸二苯酯中存在有300ppm左右的高沸點(diǎn)副產(chǎn)物。在上述IV從塔底部得到碳酸二苯酯的方法中，由于因純度低而無法制備目的聚碳酸酯，因而也不適合。
在上述V)的方法中，由于將從第二反應(yīng)蒸餾塔底部出來的含有所有催化劑和未反應(yīng)原料和雜質(zhì)等的反應(yīng)混合物從第三反應(yīng)蒸餾塔上部導(dǎo)入，并從該塔的側(cè)部出口抽出碳酸二苯酯，因此其中夾帶催化劑和雜質(zhì)和原料等的蒸氣和煙霧，從而導(dǎo)致得到的碳酸二苯酯的純度變低。上述VI)和VII)的方法是優(yōu)選的方法，但是它們對于具有碳酸烷基芳基酯和碳酸二芳基酯中間沸點(diǎn)的中沸點(diǎn)雜質(zhì)的存在，沒有進(jìn)行記載，并且碳酸二苯酯的生產(chǎn)量為6.7kg/hr(專利文獻(xiàn)30，實(shí)施例3)、3.9kg/hr(專利文獻(xiàn)31，實(shí)施例1)、2kg/hr(專利文獻(xiàn)36，實(shí)施例8)，而這并非工業(yè)規(guī)模。此外，在上述VIII)的方法中，雖然有使3000ppm的水楊酸苯酯含量降低至50ppm(專利文獻(xiàn)32的實(shí)施例2)這樣的記載，但是其中完全沒有記載除此之外其它雜質(zhì)的情況。例如，盡管該實(shí)施例是對通過光氣法制備并且必定含有氯系雜質(zhì)的碳酸二苯酯的精制法，但是其完全沒有記載有關(guān)氯系雜質(zhì)(數(shù)10ppb的極微量即對聚碳酸酯的聚合和物性產(chǎn)生不良影響)的內(nèi)容。另外，在該方法中，這些氯系雜質(zhì)的分離并不充分，并且無法將其用作聚碳酸酯用原料。該情況可以從在作為和該方法類似精制法的專利文獻(xiàn)37的比較例1(參見特開平11-12230號公報其申請在專利文獻(xiàn)32一年之后)中所得到的碳酸二苯酯(用堿性熱水洗滌，再用熱水洗滌，然后通過蒸餾而餾去水和低沸點(diǎn)物質(zhì)，并通過蒸餾精制所得的不含水的碳酸二苯酯)的氯含量為30ppb的內(nèi)容而清楚看出。
此外，在專利文獻(xiàn)32中，作為通過蒸餾得到的碳酸二苯酯的純度評價方法，雖然顯示了和雙酚A反應(yīng)時苯酚開始蒸餾出的溫度和時間，但是該測試方法中無法進(jìn)行適合聚合的碳酸二苯酯的評價。這是因為，即使是無法制造具有所需聚合度的聚碳酸酯的低純度碳酸二苯酯，也足以引發(fā)初期的消去苯酚的反應(yīng)。此外，在該評價方法中，由于使用相對于雙酚A為2.3ppm的大量NaOH作為催化劑，因此存在，例如，即使是含1ppm鹵素類雜質(zhì)的碳酸二苯酯，也誤被評價為高純度的適合作為聚碳酸酯的原料。如上述內(nèi)容，含1ppm鹵素類雜質(zhì)的碳酸二苯酯完全無法用作聚碳酸酯的原料。在通常的聚合中，由于不使用如此大量的堿催化劑，因此該評價方法不合適作為聚碳酸酯用的碳酸二苯酯的純度評價。此外，在專利文獻(xiàn)32中，完全沒有對通過酯交換法所得到的碳酸二苯酯精制的具體描述。由于通過光氣法得到的碳酸二苯酯和通過酯交換法得到的碳酸二苯酯中，雜質(zhì)的種類和含量不同，因此不能說通過相同精制法可以得到相同純度的碳酸二苯酯。也就是說，使用根據(jù)專利文獻(xiàn)32方法的精制法，完全不能得到具有作為聚碳酸酯原料所需純度的碳酸二苯酯。此外，專利文獻(xiàn)32中所公開的碳酸二苯酯的精制量為0.57kg/hr，其并非工業(yè)規(guī)模。
以通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物為原料，并向由存在均相催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔形成的反應(yīng)蒸餾塔內(nèi)連續(xù)供給該原料，在該塔內(nèi)同時進(jìn)行酯交換反應(yīng)和蒸餾，并且在作為塔底成分所得到的反應(yīng)混合物中，除碳酸二芳基酯、原料、催化劑外，通常含有少量的各種反應(yīng)副產(chǎn)物。作為這些副產(chǎn)物，已知為烷基芳基醚類(例如，苯甲醚)等沸點(diǎn)比作為原料的芳香族單羥基化合物低的副產(chǎn)物，和芳氧基羰基-(羥基)-芳烴(例如，水楊酸苯酯)、芳氧基羰基-(芳氧基羧基)-芳烴等沸點(diǎn)比碳酸二芳基酯高的副產(chǎn)物，并且已提出了分離它們的方法。例如，已提出了苯甲醚的分離方法(專利文獻(xiàn)16、17、20)、水楊酸苯酯的分離方法(專利文獻(xiàn)32、36)等。
本發(fā)明人對碳酸二芳基酯的連續(xù)制備法進(jìn)一步作了詳細(xì)研究，由此發(fā)現(xiàn)除這些公知雜質(zhì)外，還存在具有碳酸烷基芳基酯和碳酸二芳基酯中間沸點(diǎn)的中沸點(diǎn)副產(chǎn)物。并且至今完全沒有公開這些中沸點(diǎn)副產(chǎn)物存在及其除去方法的文獻(xiàn)。
在使用未將這些中沸點(diǎn)副產(chǎn)物和高沸點(diǎn)副產(chǎn)物減少至足夠水平以下的碳酸二芳基酯作為酯交換法聚碳酸酯原料時，可知這成為所制備的聚碳酸酯的著色和物性低下的原因。因此，希望一種能夠以1噸/hr以上的工業(yè)規(guī)模長期穩(wěn)定制備用于制備高品質(zhì)·高性能芳香族聚碳酸酯所必需的、中沸點(diǎn)副產(chǎn)物和高沸點(diǎn)副產(chǎn)物兩者含量都少的高純度碳酸二芳基酯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題是提供一種能夠以通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物為原料，以1噸/hr以上的工業(yè)規(guī)模長期穩(wěn)定地制備可用作高品質(zhì)·高性能聚碳酸酯原料的高純度碳酸二芳基酯的具體方法。
自從本發(fā)明人公開了使用連續(xù)多級蒸餾塔制備芳香族碳酸酯類的方法以來，已經(jīng)提出了很多有關(guān)通過反應(yīng)蒸餾法等制備含芳香族碳酸酯類的反應(yīng)混合物的方法，但是這些都是規(guī)模小、時間短的實(shí)驗室水平制備方法，因此，也沒有公開可以由這些反應(yīng)混合物以工業(yè)規(guī)模大量生產(chǎn)可用作高品質(zhì)·高性能聚碳酸酯原料的高純度碳酸二芳基酯的方法和裝置。因此，本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了能夠以每小時1噸以上的工業(yè)規(guī)模長期穩(wěn)定地制備作為高品質(zhì)·高性能聚碳酸酯原料的高純度碳酸二芳基酯的具體方法，并由此完成本發(fā)明。
也就是說，本發(fā)明提供了1、一種高純度碳酸二芳基酯的工業(yè)制備方法，其特征在于以通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物為原料，并向由存在均相催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔形成的反應(yīng)蒸餾塔內(nèi)連續(xù)供給該原料，在該塔內(nèi)同時進(jìn)行酯交換反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的碳酸二烷基酯的低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，并將含有碳酸二芳基酯的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出，由此制備高純度的碳酸二芳基酯，其中按下述順序使用至少3座塔的連續(xù)多級蒸餾塔，(a)由滿足下述式(1)-(3)，長LA(cm)、內(nèi)徑DA(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nA的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A，800 ≤ LA≤ 3000 式(1)100 ≤ DA≤ 1000 式(2)20 ≤ nA≤ 100式(3)，
(b)由具有側(cè)餾分出口，并且滿足下述式(4)-(6)，長LB(cm)、內(nèi)徑DB(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nB的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的碳酸二芳基酯精制塔B，1000 ≤ LB≤ 5000 式(4)100 ≤ DB≤ 1000 式(5)20 ≤ nB≤ 70 式(6)，(c)由具有側(cè)餾分出口，并且滿足下述式(7)-(9)，長LC(cm)、內(nèi)徑DC(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nC的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C，800 ≤ LC≤ 3000 式(7)50 ≤ DC≤ 500 式(8)10 ≤ nC≤ 50式(9)。
2、根據(jù)前項1所述的方法，其特征在于，作為該碳酸二芳基酯精制塔B的側(cè)餾分成分(BS)，以每小時1噸以上的量連續(xù)得到高純度碳酸二芳基酯。
3、根據(jù)前項1或2所述的方法，其特征在于，將從該反應(yīng)蒸餾塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出的含有碳酸二芳基酯的該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，(a)連續(xù)導(dǎo)入該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A中，并將其連續(xù)蒸餾分離為含有碳酸二芳基酯的塔頂成分(AT)、和含有催化劑和高沸點(diǎn)物質(zhì)的塔底成分(AB)，(b)將該塔頂成分(AT)連續(xù)導(dǎo)入該碳酸二芳基酯精制塔B中，并將其連續(xù)蒸餾分離為塔頂成分(BT)、側(cè)餾分成分(BS)和塔底成分(BB)這三種成分，(c)將該塔頂成分(BT)連續(xù)導(dǎo)入該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C中，并將其連續(xù)蒸餾分離為含有該碳酸烷基芳基酯的塔頂成分(CT)、含有具有該碳酸烷基芳基酯和該碳酸二芳基酯中間的沸點(diǎn)的中沸點(diǎn)物質(zhì)的側(cè)餾分成分(CS)、和含有該碳酸二芳基酯的塔底成分(CB)。
4、根據(jù)前項1-3中任一項所述的方法，其特征在于，將該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔頂成分(CT)連續(xù)供給至該反應(yīng)蒸餾塔中。
5、根據(jù)前項1-4中任一項所述的方法，其特征在于，將該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔底成分(CB)連續(xù)供給至該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A中。
6、根據(jù)前項1-5中任一項所述的方法，其特征在于，該反應(yīng)蒸餾塔是滿足下述式(10)-(15)，長L(cm)、內(nèi)徑D(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為n的內(nèi)件，并且在塔頂部或其附近的塔的上部具有內(nèi)徑d1(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d2(cm)的液體出口，在該氣體出口下部的塔的上部和/或中部具有一個以上的進(jìn)口，在該液體出口上部的塔的下部具有一個以上的進(jìn)口的連續(xù)多級蒸餾塔，1500 ≤L≤8000 式(10)100 ≤D≤2000 式(11)2≤L/D ≤40式(12)10 ≤n≤80式(13)2≤D/d1≤15式(14)5≤D/d2≤30式(15)。
7、根據(jù)前項1-6中任一項所述的方法，其特征在于，該碳酸二芳基酯精制塔B是在塔的中段具有進(jìn)口B1，在該進(jìn)口B1和塔底之間具有側(cè)餾分出口B2，以及在進(jìn)口B1上部的內(nèi)件的級數(shù)為n1，在進(jìn)口B1和側(cè)餾分出口B2之間的內(nèi)件的級數(shù)為n2，在側(cè)餾分出口B2下部的內(nèi)件的級數(shù)為n3，總級數(shù)(n1+n2+n3)為nB，并且n1、n2、n3滿足下述式(16)-(18)的連續(xù)多級蒸餾塔，5 ≤n1≤20式(16)12 ≤n2≤40式(17)3 ≤n3≤15式(18)。
8、根據(jù)前項1-7中任一項所述的方法，其特征在于，該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C是在塔的中段具有進(jìn)口C1，在該進(jìn)口C1和塔底之間具有側(cè)餾分出口C2，以及在進(jìn)口C1上部的內(nèi)件的級數(shù)為n4，在進(jìn)口C1和側(cè)餾分出口C2之間的內(nèi)件的級數(shù)為n5，在側(cè)餾分出口C2下部的內(nèi)件的級數(shù)為n6，總級數(shù)(n4+n5+n6)為nC，并且n4、n5、n6滿足下述式(19)-(21)的連續(xù)多級蒸餾塔，2 ≤n4≤15 式(19)5 ≤n5≤30 式(20)3 ≤n6≤20 式(21)。
9、根據(jù)前項1-8中任一項所述的方法，其特征在于，該反應(yīng)蒸餾塔、該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A、該碳酸二芳基酯精制塔B、和該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C分別為含有塔板和/或填料作為其內(nèi)件的蒸餾塔。
10、根據(jù)前項9所述的方法，其特征在于，該反應(yīng)蒸餾塔是在上部含有填料并在下部含有塔板作為其內(nèi)件的蒸餾塔，并且該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A、該碳酸二芳基酯精制塔B和該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的內(nèi)件分別為填料。
11、根據(jù)前項9或10所述的方法，其特征在于，該填料為選自Mellapak、Gempak、TECHNO-PAK、Flexipac、Sulzer填料、Goodroll填料和Glitchgrid中至少一種的規(guī)整填料。
12、根據(jù)前項9或10所述的方法，其特征在于，該反應(yīng)蒸餾塔的該塔板為含有多孔板部分和降液管部分的多孔塔板。
13、根據(jù)前項12所述的方法，其特征在于，該多孔塔板在每平方米多孔板部分上含有100-1000個孔。
14、根據(jù)前項12或13所述的方法，其特征在于，該多孔塔板每個孔的截面面積為0.5-5cm2。
15、根據(jù)前項1-14中任一項所述的方法，其特征在于，該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的蒸餾操作在塔底溫度(TA)為185-280℃，塔頂壓力(PA)為1000-20000Pa的條件下進(jìn)行。
16、根據(jù)前項1-15中任一項所述的方法，其特征在于，該碳酸二芳基酯精制塔B的蒸餾操作在塔底溫度(TB)為185-280℃，塔頂壓力(PB)為1000-20000Pa的條件下進(jìn)行。
17、根據(jù)前項1-16中任一項所述的方法，其特征在于，該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的蒸餾操作在塔底溫度(TC)為150-280℃，塔頂壓力(PC)為500-18000Pa的條件下進(jìn)行。
18、根據(jù)前項1-17中任一項所述的方法，其特征在于，該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的回流比在0.01-10的范圍。
19、根據(jù)前項1-18中任一項所述的方法，其特征在于，該碳酸二芳基酯精制塔B的回流比在0.01-10的范圍。
20、根據(jù)前項1-19中任一項所述的方法，其特征在于，該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的回流比在0.01-10的范圍。
21、一種高純度碳酸二苯酯，其是通過前項1-20任一項所述的方法制備的碳酸二芳基酯為非取代或/和低級烴取代的碳酸二苯酯，該碳酸二苯酯的鹵含量為0.1ppm以下，并且該中沸點(diǎn)物質(zhì)的含量和比該碳酸二苯酯沸點(diǎn)高的副產(chǎn)物的含量分別為100ppm以下。
22、根據(jù)前項21所述的高純度碳酸二苯酯，其中該碳酸二苯酯是非取代的碳酸二苯酯，鹵含量為10ppb以下，并且該中沸點(diǎn)物質(zhì)的含量為30ppm以下，比碳酸二苯酯沸點(diǎn)高的副產(chǎn)物水楊酸苯酯、呫噸酮、甲氧基苯甲酸苯酯、1-苯氧基羰基-2-苯氧基羧基-苯撐的含量分別為30ppm以下。
23、根據(jù)前項22所述的高純度碳酸二苯酯，其中該中沸點(diǎn)物質(zhì)的含量為10ppm以下，沸點(diǎn)比碳酸二苯酯高的副產(chǎn)物的含量為50ppm以下。
24、根據(jù)前項23所述的高純度碳酸二苯酯，其中鹵含量為1ppb以下，并且沸點(diǎn)比碳酸二苯酯高的副產(chǎn)物的含量為10ppm以下。
25、一種芳香族聚碳酸酯的制備方法，其特征在于，使用前項21-24中任一項所述的高純度碳酸二苯酯作為通過與芳香族二羥基化合物的酯交換反應(yīng)制備芳香族聚碳酸酯用原料。
26、通過前項25制備的芳香族聚碳酸酯。
27、一種高純度碳酸二芳基酯的制備裝置，其是以通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物為原料，并向由存在均相催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔形成的反應(yīng)蒸餾塔內(nèi)連續(xù)供給該原料，在該塔內(nèi)同時進(jìn)行酯交換反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的碳酸二烷基酯的低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，并將含有碳酸二芳基酯的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出，并由此制備高純度的碳酸二芳基酯的制備裝置，該裝置具有(a)由滿足下述式(1)-(3)，長LA(cm)、內(nèi)徑DA(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nA的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A，800 ≤ LA≤ 3000 式(1)100 ≤ DA≤ 1000 式(2)20 ≤ nA≤ 100式(3)，(b)由具有側(cè)餾分出口，并且滿足下述式(4)-(6)，長LB(cm)、內(nèi)徑DB(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nB的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的，與該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A連接的碳酸二芳基酯精制塔B，1000 ≤ LB≤ 5000 式(4)100 ≤ DB≤ 1000 式(5)20 ≤ nB≤ 70式(6)，(c)由具有側(cè)餾分出口，并且滿足下述式(7)-(9)，長LC(cm)、內(nèi)徑DC(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nC的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的，與該碳酸二芳基酯精制塔B連接的中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C，800 ≤ LC≤ 3000 式(7)50 ≤ DC≤ 500 式(8)10 ≤ nC≤ 50式(9)。
28、根據(jù)前項27所述的制備裝置，其特征在于，該反應(yīng)蒸餾塔是滿足下述式(10)-(15)，長L(cm)、內(nèi)徑D(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為n的內(nèi)件，并且在塔頂部或其附近的塔的上部具有內(nèi)徑d1(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d2(cm)的液體出口，在該氣體出口下部的塔的上部和/或中部具有一個以上的進(jìn)口，在該液體出口上部的塔的下部具有一個以上的進(jìn)口的連續(xù)多級蒸餾塔，1500 ≤L ≤8000 式(10)
100 ≤D≤2000 式(11)2≤L/D ≤40式(12)10 ≤n≤80式(13)2≤D/d1≤15式(14)5≤D/d2≤30式(15)。
29、根據(jù)前項27或28所述的制備裝置，其特征在于，該碳酸二芳基酯精制塔B是在塔的中段具有進(jìn)口B1，在該進(jìn)口B1和塔底之間具有側(cè)餾分出口B2，以及在進(jìn)口B1上部的內(nèi)件的級數(shù)為n1，在進(jìn)口B1和側(cè)餾分出口B2之間的內(nèi)件的級數(shù)為n2，在側(cè)餾分出口B2下部的內(nèi)件的級數(shù)為n3，總級數(shù)(n1+n2+n3)為nB，并且n1、n2、n3滿足下述式(16)-(18)的連續(xù)多級蒸餾塔，5≤n1≤20式(16)12 ≤n2≤40式(17)3≤n3≤15式(18)。
30、根據(jù)前項27-29中任一項所述的制備裝置，其特征在于，該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C是在塔的中段具有進(jìn)口C1，在該進(jìn)口C1和塔底之間具有側(cè)餾分出口C2，以及在進(jìn)口C1上部的內(nèi)件的級數(shù)為n4，在進(jìn)口C1和側(cè)餾分出口C2之間的內(nèi)件的級數(shù)為n5，在側(cè)餾分出口C2下部的內(nèi)件的級數(shù)為n6，總級數(shù)(n4+n5+n6)為nC，并且n4、n5、n6滿足下述式(19)-(21)的連續(xù)多級蒸餾塔，2 ≤n4≤15 式(19)5 ≤n5≤30 式(20)3 ≤n6≤20 式(21)。
通過實(shí)施本發(fā)明，以通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物為原料，能夠以1噸/hr以上，優(yōu)選2噸/hr以上，更優(yōu)選3噸/hr以上的工業(yè)規(guī)模，在2000小時以上，優(yōu)選3000小時以上，更優(yōu)選5000小時以上的長期，穩(wěn)定地制備成為高品質(zhì)·高性能聚碳酸酯原料的高純度碳酸二芳基酯。
具體實(shí)施例方式
以下，對本發(fā)明進(jìn)行具體地說明。
本發(fā)明中所用的碳酸二烷基酯是指通式(22)表示的化合物。
R1OCOOR1(22)其中，R1表示碳原子數(shù)為1-10的烷基、碳原子數(shù)為3-10的脂環(huán)基、碳原子數(shù)為6-10的芳烷基。作為這種R1基團(tuán)，例如可以列舉，甲基、乙基、丙基(各種異構(gòu)體)、烯丙基、丁基(各種異構(gòu)體)、丁烯基(各種異構(gòu)體)、戊基(各種異構(gòu)體)、己基(各種異構(gòu)體)、庚基(各種異構(gòu)體)、辛基(各種異構(gòu)體)、壬基(各種異構(gòu)體)、癸基(各種異構(gòu)體)、環(huán)己基甲基等烷基；環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基等脂環(huán)基；芐基、苯乙基(各種異構(gòu)體)、苯丙基(各種異構(gòu)體)、苯丁基(各種異構(gòu)體)、甲芐基(各種異構(gòu)體)等芳烷基。另外，這些烷基、脂環(huán)基、芳烷基中，可以被其它取代基例如低級烷基、低級烷氧基、氰基、鹵原子等取代，還可以含有不飽和鍵。
作為具有這種R1的碳酸二烷基酯，可以列舉例如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二烯丙酯、碳酸二丁烯基酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二丁酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二戊酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二己酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二庚酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二辛酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二壬酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二癸酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二環(huán)戊酯、碳酸二環(huán)己酯、碳酸二環(huán)庚酯、碳酸二芐基酯、碳酸二苯乙酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二(苯丙基)酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二(苯丁基)酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二(氯芐基)酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二(甲氧基芐基)酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二(甲氧基甲基)酯、碳酸二(甲氧基乙基)酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二(氯乙基)酯(各種異構(gòu)體)、碳酸二(氰基乙基)酯(各種異構(gòu)體)等。
其中，在本發(fā)明中優(yōu)選使用的是R1為不含鹵素的碳原子數(shù)為4以下的烷基所形成的碳酸二烷基酯，特別優(yōu)選碳酸酯二甲酯。此外，優(yōu)選的碳酸二烷基酯中，更優(yōu)選的是在實(shí)質(zhì)上不含鹵素的狀態(tài)下所制備的碳酸二烷基酯，例如由實(shí)質(zhì)上不含鹵素的碳酸亞烷基酯和實(shí)質(zhì)上不含鹵素的醇所制備的碳酸二烷基酯。
本發(fā)明中所用的芳香族單羥基化合物，是指下述通式(23)表示的化合物，并且只要是羥基直接連接在芳基上的化合物，何種形式都可以。
Ar1OH (23)其中，Ar1表示碳原子數(shù)為5-30的芳基。作為含有這種Ar1的芳香族單羥基化合物，例如可以使用苯酚；甲酚(各種異構(gòu)體)、二甲酚(各種異構(gòu)體)、三甲酚(各種異構(gòu)體)、四甲酚(各種異構(gòu)體)、乙基苯酚(各種異構(gòu)體)、丙基苯酚(各種異構(gòu)體)、丁基苯酚(各種異構(gòu)體)、二乙基苯酚(各種異構(gòu)體)、甲基乙基苯酚(各種異構(gòu)體)、甲基丙基苯酚(各種異構(gòu)體)、二丙基苯酚(各種異構(gòu)體)、甲基丁基苯酚(各種異構(gòu)體)、戊基苯酚(各種異構(gòu)體)、己基苯酚(各種異構(gòu)體)、環(huán)己基苯酚(各種異構(gòu)體)等各種烷基酚類；甲氧基苯酚(各種異構(gòu)體)、乙氧基苯酚(各種異構(gòu)體)等各種烷氧基苯酚類；苯丙基苯酚(各種異構(gòu)體)等各種芳基烷基苯酚；萘酚(各種異構(gòu)體)及各種取代的萘酚類；羥基吡啶(各種異構(gòu)體)、羥基香豆素(各種異構(gòu)體)、羥基喹啉(各種異構(gòu)體)等含雜原子芳香族單羥基化合物類等。這些芳香族單羥基化合物中，在本發(fā)明中優(yōu)選使用的是，Ar1是碳原子數(shù)為6-10的芳基所形成的非取代和取代苯酚，特別優(yōu)選為非取代苯酚。此外，這些芳香族單羥基化合物中，在本發(fā)明中優(yōu)選使用的是實(shí)質(zhì)上不含鹵素的那些。
可用于得到作為本發(fā)明原料的含碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物的碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的量比，以摩爾比計必須為0.1-10。如果在該范圍之外，則相對于目標(biāo)碳酸烷基芳基酯的所需量，未反應(yīng)物的殘留量變多，效率低下，并且需要許多用于回收這些原料的能量。在這種情況下，其摩爾比優(yōu)選為0.5-5，并進(jìn)一步優(yōu)選為1-3。
可用于本發(fā)明的催化劑是含有Pb、Cu、Zn、Fe、Co、Ni、Al、Ti、V、Sn等金屬的物質(zhì)，并且是溶解于反應(yīng)體系的均相催化劑。因此，優(yōu)選使用這些金屬成分和有機(jī)基連接的催化劑品種。當(dāng)然，這些催化劑成分既可以是與反應(yīng)體系中所存在的有機(jī)化合物，例如脂肪醇類、芳香族單羥基化合物類、碳酸烷基芳基酯類、碳酸二芳基酯類、碳酸二烷基酯類等反應(yīng)的物質(zhì)，也可以是在反應(yīng)之前用原料或生成物進(jìn)行過加熱處理的物質(zhì)。在本發(fā)明中所用的催化劑優(yōu)選是在反應(yīng)條件下在反應(yīng)液中溶解度高的物質(zhì)。在這種情況下，優(yōu)選作為催化劑的物質(zhì)，可以列舉例如PbO、Pb(OH)2、Pb(OPh)2；TiCl4、Ti(OMe)4、(MeO)Ti(OPh)3、(MeO)2Ti(OPh)2、(MeO)3Ti(OPh)、Ti(OPh)4；SnCl4、Sn(OPh)4、Bu2SnO、Bu2Sn(OPh)2；FeCl3、Fe(OH)3、Fe(OPh)3等，或者用芳香族單羥基化合物或反應(yīng)液等處理過的這些物質(zhì)。
本發(fā)明中，特別優(yōu)選使用不含鹵素的原料和催化劑，此情況下，由于所制備的碳酸二芳基酯完全不含鹵素，因此它是通過酯交換法在工業(yè)上制備聚碳酸酯時的重要原料。這是因為，在聚合原料中即使存在例如少于1ppm量的鹵素，也會成為阻礙聚合反應(yīng)、或降低所生成的聚碳酸酯的物性，產(chǎn)生著色的原因。
對于通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)(式24)R1OCOOR1+Ar1OH→Ar1OCOOR1+R1OH (24)制備含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物的方法，無論什么方法都可以，但在工業(yè)上進(jìn)行實(shí)施時，特別優(yōu)選本發(fā)明人首先提出的使用連續(xù)多級蒸餾塔作為反應(yīng)蒸餾塔的方法。該方法中特別優(yōu)選的是，在均相催化劑存在下進(jìn)行碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)，并從塔頂連續(xù)抽出含有醇的反應(yīng)混合物，從塔底連續(xù)抽出含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物的方法。
在本發(fā)明中，向由存在均相催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔形成的反應(yīng)蒸餾塔內(nèi)連續(xù)供給如此得到的含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物，在該塔內(nèi)同時進(jìn)行酯交換反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的碳酸二烷基酯的低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，將含有碳酸二芳基酯的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出。在該酯交換反應(yīng)中，包含碳酸烷基芳基酯的烷氧基和體系中所存在的芳香族單羥基化合物的芳氧基交換而消去醇的反應(yīng)(式25)，以及通過在2分子碳酸烷基芳基酯之間進(jìn)行酯交換反應(yīng)的歧化反應(yīng)(式26)而轉(zhuǎn)化為碳酸二芳基酯和碳酸二烷基酯的反應(yīng)。本發(fā)明的反應(yīng)蒸餾塔中，主要產(chǎn)生碳酸烷基芳基酯的歧化反應(yīng)。
Ar1OCOOR1+Ar1OH→Ar1OCOO Ar1+R1OH (25)2Ar1OCOOR1→Ar1OCOO Ar1+R1OCOOR1(26)另外，含有在本發(fā)明中可用作原料的碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物可以是高純度物質(zhì)，但是也可以含有其它化合物，例如，可以含有可用于得到該碳酸烷基芳基酯的碳酸二烷基酯和/或芳香族單羥基化合物，例如還可以包含在該工序和/或其它工序中生成的化合物或反應(yīng)副產(chǎn)物，例如，醇類、烷基芳基醚類、碳酸二芳基酯、中沸點(diǎn)副產(chǎn)物、高沸點(diǎn)副產(chǎn)物等。沒有將未反應(yīng)物質(zhì)和催化劑從碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)混合物中分離出來而直接作為本發(fā)明原料的方法也是優(yōu)選的方法。另外，在工業(yè)上實(shí)施本發(fā)明時，用于得到作為本發(fā)明原料的碳酸烷基芳基酯的碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物，除了新導(dǎo)入至反應(yīng)體系中的碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物外，還優(yōu)選使用在該工序和/或其它工序中回收的物質(zhì)。
在本發(fā)明中使用的反應(yīng)蒸餾塔優(yōu)選具有特定的結(jié)構(gòu)。也就是說，在本發(fā)明的該工序中，不僅一邊進(jìn)行蒸餾還一邊同時進(jìn)行反應(yīng)，并且必須滿足能夠以每小時1噸以上的量長期穩(wěn)定地制備能產(chǎn)生高純度碳酸二芳基酯的、含有碳酸二芳基酯的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物的各種條件。也就是說，該反應(yīng)蒸餾塔不僅滿足具有簡單蒸餾功能的條件，還結(jié)合了必須能夠穩(wěn)定地以高選擇率進(jìn)行反應(yīng)的條件，具體地說，該反應(yīng)蒸餾塔優(yōu)選是滿足式(10)-(15)，且長度L(cm)、內(nèi)徑D(cm)，以及在內(nèi)部具有級數(shù)為n的內(nèi)件，并且在塔頂部或其附近的塔的上部具有內(nèi)徑d1(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d2(cm)的液體出口，在該氣體出口以下的塔的上部和/或中部具有一個以上的進(jìn)口，在該液體出口以上的塔的下部具有一個以上的進(jìn)口的連續(xù)多級蒸餾塔1500 ≤L ≤8000式(10)100 ≤D ≤2000式(11)
2≤L/D ≤40式(12)10 ≤n≤80式(13)2≤D/d1≤15式(14)5≤D/d2≤30式(15)。
另外，本發(fā)明中所用的術(shù)語“塔頂部或其附近的塔的上部”表示從塔頂部到在其下方約0.25L處的部分，術(shù)語“塔底部或其附近的塔的下部”表示從塔底部到在其上方約0.25L處的部分。此外，“L”如上述所定義。
已發(fā)現(xiàn)通過使用同時滿足式(10)-(15)的連續(xù)多級蒸餾塔，能夠從含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物，高選擇率·高生產(chǎn)率并且在例如2000小時以上，優(yōu)選3000小時以上，并更優(yōu)選5000小時以上的長時間內(nèi)穩(wěn)定地制備以碳酸二芳基酯為主要成分的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，且其量是能夠以每小時1噸以上的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)高純度碳酸二芳基酯的量。雖然通過實(shí)施本發(fā)明方法能夠以具有這種優(yōu)異效果的工業(yè)規(guī)模制備碳酸二芳基酯的原因還不清楚，但推測這是由于將式(10)-(15)的條件結(jié)合時所帶來的復(fù)合效果。另外，各種因素的優(yōu)選范圍如下所述。
如果L(cm)小于1500，則由于反應(yīng)率降低而無法達(dá)到其目標(biāo)生產(chǎn)量，而為了確保能夠達(dá)到目標(biāo)生產(chǎn)量的反應(yīng)率并同時降低設(shè)備成本，則必須使L為8000以下。更優(yōu)選的L(cm)范圍是2000≤L≤6000，并進(jìn)一步優(yōu)選為2500≤L≤5000。
如果D(cm)小于100，則無法達(dá)到其目標(biāo)生產(chǎn)量，而為了達(dá)到目標(biāo)生產(chǎn)量并同時降低設(shè)備成本，則必須使D為2000以下，更優(yōu)選的D(cm)范圍是150≤D≤1000，并進(jìn)一步優(yōu)選為200≤D≤800。
由于L/D小于2或大于40時，穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，特別是，如果其大于40，則塔上下部之間的壓力差變得過大，因此不僅長期穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，而且因為塔下部的溫度必須變高，因而容易產(chǎn)生副反應(yīng)并造成選擇率的下降。更優(yōu)選的L/D范圍是3≤L/D≤30，并進(jìn)一步優(yōu)選為5≤L/D≤15。
如果n小于10，則由于反應(yīng)率下降而無法達(dá)到其目標(biāo)生產(chǎn)量，而為了確保能夠達(dá)到目標(biāo)生產(chǎn)量的反應(yīng)率并同時降低設(shè)備成本，則必須使n在80以下。此外，如果n大于80，則由于塔上下部之間的壓力差變得過大，因此不僅長期穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，而且因為塔下部的溫度必須變高，因而副反應(yīng)容易產(chǎn)生并造成選擇率的下降。更優(yōu)選的n范圍是15≤n≤60，并進(jìn)一步優(yōu)選為20≤n≤50。
如果D/d1小于2，則不僅設(shè)備成本變高，而且大量的氣體成分容易逸出至體系外，因此穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，而如果其大于15，則不僅氣體成分的抽出量相對變小，穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，而且造成了反應(yīng)率的下降。更優(yōu)選的D/d1范圍是2.5≤D/d1≤12，并進(jìn)一步優(yōu)選為3≤D/d1≤10。
如果D/d2小于5，則不僅設(shè)備成本變高，而且液體抽出量相對變多，穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，而如果其大于30，則液體出口和管線中的流速急劇變快，容易產(chǎn)生侵蝕，并造成裝置的腐蝕。更優(yōu)選的D/d2范圍是7≤D/d2≤25，并進(jìn)一步優(yōu)選為9≤D/d2≤20。
本發(fā)明中所說的長期穩(wěn)定運(yùn)行是指能夠以基于運(yùn)行條件的穩(wěn)定狀態(tài)連續(xù)運(yùn)行1000小時以上，優(yōu)選3000小時以上，并進(jìn)一步優(yōu)選5000小時以上，且沒有造成管線的堵塞和侵蝕、以及沒有產(chǎn)生液泛等蒸餾異常，同時維持高選擇率制備預(yù)定量的碳酸二芳基酯。
本發(fā)明反應(yīng)蒸餾工序中所說的碳酸二芳基酯的選擇率是基于反應(yīng)的碳酸烷基芳基酯，并且本發(fā)明通常能夠達(dá)到95％以上的高選擇率，并優(yōu)選能夠達(dá)到97％以上，進(jìn)一步優(yōu)選達(dá)到99％以上的高選擇率。
本發(fā)明中用作反應(yīng)蒸餾塔的連續(xù)多級蒸餾塔優(yōu)選是含有塔板和/或填料作為其內(nèi)件的蒸餾塔。本發(fā)明中所說的內(nèi)件是指蒸餾塔中實(shí)際上進(jìn)行氣液接觸的部分。作為這樣的塔板，優(yōu)選例如泡罩式塔板、多孔塔板、浮閥塔板、逆流塔板、超精餾塔板(Superfrac tray)、最大精餾塔板(Maxfractray)等，作為填料，優(yōu)選拉西環(huán)(Raschig ring)、勒辛環(huán)(Lessing ring)、鮑爾環(huán)、貝爾鞍環(huán)(Berl Saddle)、矩鞍環(huán)(Intalox saddle)、狄克松填料、金屬網(wǎng)鞍形填料(McMahon packing)或Heli-Pak等不規(guī)整填料，或Mellapak(メラパツク)、Gempak(ジエムパツク)、TECHNO-PAK(テクノパツク)、FLEXI-PAK(フレサシパツク)、Sulzer填料(スルザ一パツサング)、Goodroll填料(グツドロ一ルパツサング)或Glitchgrid(グリツチグリツド)等規(guī)整填料。另外，本發(fā)明中所用的術(shù)語“內(nèi)件的級數(shù)n”在使用塔板時是指塔板數(shù)，在使用填料時是指理論級數(shù)。因而，組合具有塔板部分和填充了填料的部分的多級蒸餾塔的情況下，n是塔板數(shù)和理論級數(shù)的總和。
碳酸烷基芳基酯和體系中所存在的芳香族單羥基化合物的反應(yīng)，其平衡常數(shù)極其小，而且反應(yīng)速度慢，并且作為主要反應(yīng)的碳酸烷基芳基酯的歧化反應(yīng)也是平衡反應(yīng)，且平衡常數(shù)也小，反應(yīng)也慢。作為這種進(jìn)行本發(fā)明反應(yīng)的反應(yīng)蒸餾用的優(yōu)選的連續(xù)多級蒸餾塔，已發(fā)現(xiàn)是該內(nèi)件具有填料和塔板兩者的多級蒸餾塔。因此，在該蒸餾塔中，優(yōu)選在上部設(shè)置了填料，在下部設(shè)置了塔板的蒸餾塔。此外，本發(fā)明中，該填料優(yōu)選為規(guī)整填料，并進(jìn)一步優(yōu)選可以使用1種或2種以上的該規(guī)整填料。因此，該規(guī)整填料優(yōu)選為選自Mellapak、Gempak、TECHNO-PAK、FLEXI-PAK、Sulzer填料、Goodroll填料和Glitchgrid中的至少一種。
此外作為本發(fā)明的反應(yīng)蒸餾塔，發(fā)現(xiàn)該內(nèi)件的塔板是含有多孔板部分和降液管部分的多孔塔板的情況對于功能和設(shè)備成本之間關(guān)系是特別優(yōu)選的。因此，還發(fā)現(xiàn)該多孔塔板在每平方米多孔板部分上含有100-1000個孔是優(yōu)選的。更優(yōu)選的孔數(shù)是每平方米面積上為120-900個孔，并進(jìn)一步優(yōu)選為150-800個孔。并且，發(fā)現(xiàn)該多孔塔板每個孔的截面面積優(yōu)選為0.5-5cm2。每個孔的截面面積更優(yōu)選為0.7-4cm2，并進(jìn)一步優(yōu)選為0.9-3cm2。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)該多孔塔板在每平方米面積多孔板部分上含有100-1000個孔，并且每個孔的截面面積為0.5-5cm2的情況是特別優(yōu)選的。此外，還發(fā)現(xiàn)該規(guī)整填料優(yōu)選為選自Mellapak、Gempak、TECHNO-PAK、FLEXI-PAK、Sulzer填料、Goodroll填料和Glitchgrid中的至少一種，該多孔塔板在每平方米多孔板部分上含有100-1000個孔，該多孔塔板每個孔的截面面積為0.5-5cm2的連續(xù)多級蒸餾塔的情況是特別優(yōu)選的。
已判明通過在連續(xù)多級蒸餾塔中加入上述條件，本發(fā)明反應(yīng)蒸餾工序更容易實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施本發(fā)明反應(yīng)蒸餾工序時，向存在均相催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給含有碳酸烷基芳基酯的原料，在塔中同時進(jìn)行反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的碳酸二烷基酯和醇類的低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，將含有以碳酸二芳基酯為反應(yīng)主生成物的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出，由此連續(xù)地制備碳酸二芳基酯。在本發(fā)明中，使催化劑存在于反應(yīng)蒸餾塔中的方法可以是任何方法，但由于該催化劑是溶解于原料和反應(yīng)液的均相催化劑，因此優(yōu)選從比蒸餾塔中間部分更上方的位置向蒸餾塔中進(jìn)行供給。這種情況下，可以將溶解于原料或反應(yīng)液的催化劑液和原料一起導(dǎo)入，也可以將該催化劑液從和原料不同的進(jìn)口導(dǎo)入。此外，優(yōu)選將用于制備含碳酸烷基芳基酯的原料的，在該原料中所含的催化劑直接作為本反應(yīng)蒸餾工序催化劑的方法，并且也可以根據(jù)需要重新補(bǔ)加上述催化劑。在本發(fā)明中所用的催化劑的量根據(jù)使用催化劑的種類、原料的種類及其用量比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力等反應(yīng)條件的不同而變化，并且以相對于原料總重量的比例表示的使用量通常為0.0001-30重量％，優(yōu)選為0.005-10質(zhì)量％，更優(yōu)選為0.001-1質(zhì)量％。
從反應(yīng)蒸餾塔的塔上部連續(xù)抽出的低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物中，可以含有存在于體系中的芳香族單羥基化合物和烷基芳基醚類和未反應(yīng)的碳酸烷基芳基酯等。該低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物優(yōu)選循環(huán)再使用于碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)器中。
此外，本發(fā)明中，將反應(yīng)蒸餾塔的塔頂氣體抽出成分冷凝后，再實(shí)施將其一部分返回至蒸餾塔上部的回流操作也是優(yōu)選的方法。這種情況下，回流比為0.05-10，優(yōu)選為0.08-5，并進(jìn)一步優(yōu)選為0.1-2的范圍。
在本發(fā)明中，為了向反應(yīng)蒸餾塔中連續(xù)供給含碳酸烷基芳基酯的原料，優(yōu)選從設(shè)置于蒸餾塔上部氣體出口以下的塔的上部或中部的一個或多個進(jìn)口，以液體狀態(tài)和/或氣體狀態(tài)進(jìn)行供給。此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形式，在使用上部含有填料部分，下部含有塔板部分的蒸餾塔時，優(yōu)選至少一個進(jìn)口設(shè)置于填料部分和塔板部分之間。此外，在填料由兩個以上的多個規(guī)整填料形成時，在這些多個規(guī)整填料形成的間隔處設(shè)置進(jìn)口是優(yōu)選的方法。
在本發(fā)明中進(jìn)行的酯交換反應(yīng)的反應(yīng)時間被認(rèn)為相當(dāng)于反應(yīng)液在反應(yīng)蒸餾塔中的平均滯留時間，并且它根據(jù)蒸餾塔的內(nèi)件形狀和級數(shù)、原料供給量、催化劑種類和用量、反應(yīng)條件等而變化，并通常為0.01-10小時，優(yōu)選為0.05-5小時，更優(yōu)選為0.1-3小時。
反應(yīng)溫度根據(jù)所用原料化合物的種類和催化劑種類及用量而變化，并通常為100-350℃。為了提高反應(yīng)速度，優(yōu)選提高反應(yīng)溫度，但由于反應(yīng)溫度高的話，還容易產(chǎn)生副反應(yīng)，例如產(chǎn)生烷基芳基醚或碳酸二芳基酯的弗利斯重排產(chǎn)物或其酯化合物等的副反應(yīng)增加，因此這是不優(yōu)選的。在這種情況下，優(yōu)選反應(yīng)溫度為130-280℃，更優(yōu)選為150-260℃，并進(jìn)一步優(yōu)選為180-240℃的范圍。此外，反應(yīng)壓力根據(jù)所用原料化合物的種類和組成、反應(yīng)溫度等而變化，其可以為減壓、常壓、加壓中的任意一種，并且塔頂壓力通常在0.1-2×107Pa，優(yōu)選在103-106Pa，更優(yōu)選在5×103-105Pa的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，在從反應(yīng)蒸餾塔的塔下部連續(xù)抽出的含碳酸二芳基酯的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物中，除碳酸二芳基酯外，通常含有催化劑、碳酸二烷基酯、烷基芳基醚、芳香族單羥基化合物、碳酸烷基芳基酯、副產(chǎn)物等。進(jìn)一步，在該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物中，通常含有少量的其它雜質(zhì)或反應(yīng)副產(chǎn)物，例如，甲酚、烷氧羰基-(羥基)-芳烴(例如，水楊酸甲酯)、烷基-(烷芳基)碳酸酯(例如，甲基甲苯基碳酸酯)、烷氧羰基-(烷氧基羧基)-芳烴(例如，甲氧基苯甲酸甲酯)、烷氧基乙基-(芳基)碳酸酯(例如，甲氧基乙基-苯基碳酸酯)、烷芳基-芳基醚(例如，甲酚苯基醚)等具有碳酸烷基芳基酯和碳酸二芳基酯中間沸點(diǎn)的中沸點(diǎn)物質(zhì)，和芳氧基羰基-(羥基)-芳烴(例如，水楊酸苯酯)、烷氧羰基-(芳氧基)-芳烴(例如，苯氧基苯甲酸甲酯)、烷芳基-芳基碳酸酯(例如，甲酚基苯基碳酸酯)、呫噸酮、取代呫噸酮、芳氧基羰基-(烷氧基)-芳烴(例如，甲氧基苯甲酸苯酯)、芳氧基羰基-(芳氧基)-芳烴(例如，苯氧基苯甲酸苯酯)和芳氧基羰基-(芳氧基羧基)-芳烴(例如，1-苯氧基羰基-2-苯氧基羧基-苯撐)等具有比碳酸二芳基酯沸點(diǎn)高的高沸點(diǎn)物質(zhì)。
另外，當(dāng)使用含有在以碳酸二甲酯和苯酚為原料的酯交換反應(yīng)中所得到的碳酸甲基苯基酯的反應(yīng)混合物為原料時，在上述中沸點(diǎn)物質(zhì)和高沸點(diǎn)物質(zhì)的括號內(nèi)所記載的化合物是可能存在于含有從反應(yīng)蒸餾塔下部連續(xù)抽出的碳酸二苯酯的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物中的化合物。此外，雖然具有烷氧基乙基的化合物的產(chǎn)生原因還不清楚，但這可能是基于由碳酸亞乙酯和醇制備碳酸二烷基酯時所副生的，在碳酸二烷基酯中少量存在的2-烷氧基乙醇和/或2-烷氧基乙基烷基碳酸酯而產(chǎn)生的。
但是，這些高沸點(diǎn)副產(chǎn)物難以分離，并且使用迄今所提出的方法并不能將這些高沸點(diǎn)副產(chǎn)物降低至足夠的程度。此外，對于中沸點(diǎn)副產(chǎn)物，迄今為止的文獻(xiàn)中完全沒有記載它的存在，因此，也完全沒有公開或建議分離除去它們的方法的文獻(xiàn)。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)在由碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物制備碳酸二芳基酯時，因為一邊進(jìn)行原料類的循環(huán)再使用，一邊實(shí)施長期連續(xù)運(yùn)行，所以上述中沸點(diǎn)物質(zhì)和高沸點(diǎn)物質(zhì)副生出來，并且隨著時間的積累，積蓄在體系中。因此，已判明如果使用未將這些中沸點(diǎn)物質(zhì)和高沸點(diǎn)物質(zhì)減少至足夠水平以下的碳酸二芳基酯作為酯交換法聚碳酸酯的原料，則成為著色和物性降低的原因。因此，將中沸點(diǎn)物質(zhì)和高沸點(diǎn)物質(zhì)這兩者減少至足夠水平以下的有效方法是必要的，而本發(fā)明的方法則可解決該課題。
在本發(fā)明中，必須將從反應(yīng)蒸餾塔的塔下部連續(xù)抽出的含有碳酸二芳基酯的該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物(a)連續(xù)導(dǎo)入高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A中，并將其連續(xù)蒸餾分離為含有碳酸二芳基酯的塔頂成分(AT)和含有催化劑和高沸點(diǎn)物質(zhì)的塔底成分(AB)，(b)將該塔頂成分(AT)連續(xù)導(dǎo)入具有側(cè)餾分出口的碳酸二芳基酯精制塔B中，并將其連續(xù)蒸餾分離為塔頂成分(BT)、側(cè)餾分成分(BS)和塔底成分(BB)這三種成分，由此將高純度碳酸二芳基酯作為側(cè)餾分成分(BS)連續(xù)抽出，
(c)將該塔頂成分(BT)連續(xù)導(dǎo)入具有側(cè)餾分出口的中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C中，并將其連續(xù)蒸餾分離為以該碳酸烷基芳基酯為主成分的塔頂成分(CT)、以具有該碳酸烷基芳基酯和該碳酸二芳基酯中間沸點(diǎn)的中沸點(diǎn)物質(zhì)為主成分的側(cè)餾分成分(CS)和以該碳酸二芳基酯為主成分的塔底成分(CB)。
將上述(a)、(b)、(c)的工序按該順序進(jìn)行是本發(fā)明的一個特征。通過按該順序進(jìn)行，可以使碳酸二芳基酯的熱過程最少，因此可以抑制碳酸二芳基酯的副反應(yīng)。在專利文獻(xiàn)17中所述的使用3座塔依次進(jìn)行蒸餾分離，在第3塔中從塔頂?shù)玫教妓岫蓟サ姆椒ㄖ?，碳酸二芳基酯的熱過程多。在本發(fā)明中進(jìn)一步優(yōu)選，(d)將該塔頂成分(CT)連續(xù)供給至該反應(yīng)蒸餾塔中，和/或(e)將該塔底成分(CB)連續(xù)供給至該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A中。
通過進(jìn)行(d)和/或(e)的循環(huán)再使用工序，可以提高高純度碳酸二芳基酯的生產(chǎn)性，因此在工業(yè)上實(shí)施時，是非常重要的。
在本發(fā)明中，以每小時1噸以上的量作為碳酸二芳基酯精制塔B側(cè)餾分成分(BS)連續(xù)得到高純度碳酸二芳基酯，為此該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A、該碳酸二芳基酯精制塔B和該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C必須為分別具有特定結(jié)構(gòu)的連續(xù)多級蒸餾塔，并且必須按上述順序使用它們的組合。
在本發(fā)明中所用的該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A必須是滿足下述式(1)-(3)，且長度LA(cm)、內(nèi)徑DA(cm)，以及在內(nèi)部具有級數(shù)為nA的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔。并且內(nèi)件優(yōu)選為上述塔板和/或填料。
800 ≤ LA≤ 3000 式(1)100 ≤ DA≤ 1000 式(2)20 ≤ nA≤ 100式(3)。
如果LA(cm)小于800，則由于限制了可設(shè)置于內(nèi)部的內(nèi)件的高度，并且分離效率降低，因此不優(yōu)選，而為了達(dá)到目標(biāo)分離效率并同時降低設(shè)備成本，必須使LA為3000以下。更優(yōu)選的LA(cm)的范圍為1000≤LA≤2500，并進(jìn)一步優(yōu)選為1200≤LA≤2000。
如果DA(cm)小于100，則無法達(dá)到目標(biāo)生產(chǎn)量，而為了達(dá)到目標(biāo)生產(chǎn)量并同時降低設(shè)備成本，則DA必須為1000以下。更優(yōu)選的DA(cm)的范圍為200≤DA≤600，并進(jìn)一步優(yōu)選為250≤DA≤450。
如果nA小于20，則由于分離效率下降而無法達(dá)到目標(biāo)高純度，而為了達(dá)到目標(biāo)分離效率并同時降低設(shè)備成本，則nA必須小于等于100。此外，如果nA大于100，則由于塔上下部之間的壓力差變得過大，因此不僅高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的長期穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，而且由于塔下部的溫度必須變高，因而副反應(yīng)容易發(fā)生，因此不優(yōu)選。更優(yōu)選的nA范圍是30≤nA≤70，并進(jìn)一步優(yōu)選為35≤nA≤60。
作為該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的蒸餾條件，優(yōu)選塔底溫度(TA)為185-280℃，塔頂壓力(PA)為1000-20000Pa。
如果TA低于185℃，則由于必須降低塔頂壓力而必須采用保持高真空的設(shè)備，并且設(shè)備變大，因此不優(yōu)選，而如果TA高于280℃，則由于在蒸餾時產(chǎn)生高沸點(diǎn)副產(chǎn)物，因此不優(yōu)選。更優(yōu)選的TA為190-240℃，并且進(jìn)一步優(yōu)選為195-230℃。
如果PA低于1000Pa，則由于必須使用能夠保持高真空的大設(shè)備，因此不優(yōu)選，而如果其高于20000Pa，則由于蒸餾溫度變高并且副產(chǎn)物增加，因此不優(yōu)選。更優(yōu)選的PA為2000-15000Pa，并且進(jìn)一步優(yōu)選為3000-13000Pa的范圍。
此外，該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的回流比為0.01-10的范圍，優(yōu)選為0.08-5，并進(jìn)一步優(yōu)選為0.1-3的范圍。
該碳酸二芳基酯精制塔B必須是滿足下述式(4)-(6)，且長度LB(cm)、內(nèi)徑DB(cm)，以及在內(nèi)部具有級數(shù)為nB的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔。并且優(yōu)選具有上述塔板和/或填料作為內(nèi)件的蒸餾塔。
1000 ≤ LB≤ 5000 式(4)100 ≤ DB≤ 1000 式(5)20 ≤ nB≤ 70 式(6)。
此外該碳酸二芳基酯精制塔B優(yōu)選為在塔的中段具有進(jìn)口B1，在該進(jìn)口B1和塔底之間具有側(cè)餾分出口B2，以及在進(jìn)口B1以上的內(nèi)件的級數(shù)為n1，在進(jìn)口B1和側(cè)餾分出口B2之間的內(nèi)件的級數(shù)為n2，在側(cè)餾分出口B2以下的內(nèi)件的級數(shù)為n3，并且總級數(shù)(n1+n2+n3)為nB，且n1、n2、n3滿足式(16)-(18)的連續(xù)多級蒸餾塔5 ≤ n1≤ 20式(16)12 ≤ n2≤ 40式(17)3 ≤ n3≤ 15式(18)。
如果LB(cm)小于1000，則由于限制了可設(shè)置于內(nèi)部的內(nèi)件的高度，并且分離效率降低，因此不優(yōu)選，而為了達(dá)到目標(biāo)分離效率并同時降低設(shè)備成本，必須使LB為5000以下。更優(yōu)選的LB(cm)的范圍為1500≤LB≤3000，并進(jìn)一步優(yōu)選為1700≤LB≤2500。
如果DB(cm)小于100，則無法達(dá)到目標(biāo)生產(chǎn)量，而為了達(dá)到目標(biāo)生產(chǎn)量并同時降低設(shè)備成本，則必須使DB為1000以下。更優(yōu)選的DB(cm)的范圍為150≤DB≤500，并進(jìn)一步優(yōu)選為200≤DB≤400。
如果nB小于20，則由于作為塔整體的分離效率低下而無法達(dá)到目標(biāo)高純度，而為了達(dá)到目標(biāo)分離效率并同時降低設(shè)備成本，則nB必須小于等于70。此外，如果nB大于70，則由于塔上下部之間的壓力差變得過大，因此不僅碳酸二芳基酯精制塔B的長期穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，而且由于必須提高塔下部的溫度，因而由于容易形成副反應(yīng)，所以不優(yōu)選。更優(yōu)選的nB范圍是25≤nB≤55，并進(jìn)一步優(yōu)選為30≤nB≤50。此外，為了長時間穩(wěn)定地得到目標(biāo)高純度的碳酸二芳基酯，已知n1、n2、n3分別必須為5≤n1≤20、12≤n2≤40、3≤n3≤15的范圍。并且更優(yōu)選的范圍為7≤n1≤15、12≤n2≤30、3≤n3≤10。
作為該碳酸二芳基酯精制塔B的蒸餾條件，優(yōu)選塔底溫度(TB)為185-280℃，塔頂壓力(PB)為1000-20000Pa。
如果TB低于185℃，則由于必須降低塔頂壓力而必須采用保持高真空的設(shè)備，并且設(shè)備變大，因此不優(yōu)選，而如果TB高于280℃，則由于在蒸餾時產(chǎn)生高沸點(diǎn)副產(chǎn)物，因此不優(yōu)選。更優(yōu)選的TB為190-240℃，并且進(jìn)一步優(yōu)選為195-230℃的范圍。
如果PB低于1000Pa，則由于必須使用能夠保持高真空的大設(shè)備，因此不優(yōu)選，而如果其高于20000Pa，則由于蒸餾溫度變高并且副產(chǎn)物增加，因此不優(yōu)選。更優(yōu)選的PB為2000-15000Pa，并且進(jìn)一步優(yōu)選為3000-13000Pa的范圍。
此外，該碳酸二芳基酯精制塔B的回流比為0.01-10的范圍，優(yōu)選為0.1-8，并進(jìn)一步優(yōu)選為0.5-5的范圍。
該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C必須是滿足下述式(7)-(9)，且長度LC(cm)、內(nèi)徑DC(cm)，以及在內(nèi)部具有級數(shù)為nC的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔。并且內(nèi)件優(yōu)選為上述塔板和/或填料。
800 ≤ LC≤ 3000 式(7)50 ≤ DC≤ 500 式(8)10 ≤ nC≤ 50式(9)。
此外該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C優(yōu)選為在塔的中段具有進(jìn)口C1，在該進(jìn)口C1和塔底之間具有側(cè)餾分出口C2，以及在進(jìn)口C1以上的內(nèi)件的級數(shù)為n4，在進(jìn)口C1和側(cè)餾分出口C2之間的內(nèi)件的級數(shù)為n5，在側(cè)餾分出口C2以下的內(nèi)件的級數(shù)為n6，并且總級數(shù)(n4+n5+n6)為nC，且n4、n5、n6滿足式(19)-(21)的連續(xù)多級蒸餾塔2 ≤ n4≤ 15式(19)5 ≤ n5≤ 30式(20)3 ≤ n6≤ 20式(21)。
如果LC(cm)小于800，則由于限制了可設(shè)置于內(nèi)部的內(nèi)件的高度，并且分離效率降低，因此不優(yōu)選，而為了達(dá)到目標(biāo)分離效率并同時降低設(shè)備成本，必須使LC為3000以下。更優(yōu)選的LC(cm)的范圍為1000≤LC≤2500，并進(jìn)一步優(yōu)選為1200≤LC≤2000。
如果DC(cm)小于50，則無法達(dá)到目標(biāo)生產(chǎn)量，而為了達(dá)到目標(biāo)生產(chǎn)量并同時降低設(shè)備成本，則必須使DC為500以下。更優(yōu)選的DC(cm)的范圍為80≤DC≤300，并進(jìn)一步優(yōu)選為100≤DC≤200。
如果nC小于10，則由于作為塔整體的分離效率下降而無法達(dá)到目標(biāo)高純度，而為了達(dá)到目標(biāo)分離效率并同時降低設(shè)備成本，則nC必須小于等于50。此外，如果nC大于50，則由于塔上下部之間的壓力差變大，因此不僅該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的長期穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，而且由于塔下部的溫度必須變高，因而副反應(yīng)容易發(fā)生，因此不優(yōu)選。更優(yōu)選的nC范圍是13≤nC≤40，并進(jìn)一步優(yōu)選為16≤nC≤30。此外，為了有效分離中沸點(diǎn)物質(zhì)，并提高目標(biāo)高純度碳酸二芳基酯的生產(chǎn)率，已知n4、n5、n6分別必須為2≤n4≤15、5≤n5≤30、3≤n6≤20的范圍。并且更優(yōu)選的范圍為3≤n4≤10、7≤n5≤20、4≤n6≤15。
作為該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的蒸餾條件，優(yōu)選塔底溫度(TC)為150-280℃，塔頂壓力(PC)為500-18000Pa。
如果TC低于150℃，則由于必須降低塔頂壓力而必須采用保持高真空的設(shè)備，并且設(shè)備變大，因此不優(yōu)選，而如果其高于280℃，則由于在蒸餾時產(chǎn)生高沸點(diǎn)副產(chǎn)物，因此不優(yōu)選。更優(yōu)選的TC為160-240℃，并且進(jìn)一步優(yōu)選為165-230℃的范圍。
如果PC低于500Pa，則由于必須使用能夠保持高真空的大設(shè)備，因此不優(yōu)選，而如果其高于18000Pa，則由于蒸餾溫度變高并且副產(chǎn)物增加，因此不優(yōu)選。更優(yōu)選的PC為800-15000Pa，并且進(jìn)一步優(yōu)選為1000-13000Pa的范圍。
此外，該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的回流比為0.01-10的范圍，優(yōu)選為0.1-5，并進(jìn)一步優(yōu)選為0.2-2的范圍。
已發(fā)現(xiàn)通過使用同時滿足所有這些必要條件的高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A、碳酸二芳基酯精制塔B和中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C，能夠由含有碳酸二芳基酯的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，以每小時1噸以上的工業(yè)規(guī)模在例如2000小時以上，優(yōu)選3000小時以上，并更優(yōu)選5000小時以上的長時間內(nèi)穩(wěn)定地制備高純度碳酸二芳基酯。雖然通過實(shí)施本發(fā)明的方法能夠以具有這種優(yōu)異效果的工業(yè)規(guī)模制備高純度碳酸二芳基酯的原因還不清楚，但推測這是由于將式(1)-(9)的條件組合時所帶來的效果和蒸餾條件的復(fù)合效果所帶來的。
在本發(fā)明中，優(yōu)選將從反應(yīng)蒸餾塔塔底連續(xù)抽出的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物直接供給至高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A中。在該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物中，通常含有0.05-2質(zhì)量％的碳酸二烷基酯、0.1-20質(zhì)量％的芳香族單羥基化合物、0.02-2質(zhì)量％的烷基芳基醚、10-45質(zhì)量％的碳酸烷基芳基酯、50-80質(zhì)量％的碳酸二芳基酯、0.01-1質(zhì)量％的中沸點(diǎn)副產(chǎn)物、0.1-5質(zhì)量％的高沸點(diǎn)副產(chǎn)物和0.001-5質(zhì)量％的催化劑。
該反應(yīng)混合物的組成根據(jù)反應(yīng)條件以及催化劑的種類和用量等而變化，但由于只要在固定條件下進(jìn)行反應(yīng)蒸餾，就可以制備組成大致固定的反應(yīng)混合物，因此供給至高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物的組成大致固定。然而，在本發(fā)明中，如果高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物的組成在上述范圍內(nèi)，則即使其變動，也能夠以大致相同的分離效率進(jìn)行分離。這是本發(fā)明的特征之一。
本發(fā)明中，向高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A中連續(xù)供給該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，可以從設(shè)置于該分離塔A中部以下的1個或多個進(jìn)口以液體狀態(tài)進(jìn)行供給，并優(yōu)選從設(shè)置于該分離塔A再沸器下部的管線經(jīng)過再沸器供給至塔中的方法。供給至高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A中的該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物的量根據(jù)要制備的高純度碳酸二芳基酯的生產(chǎn)量、該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物中碳酸二芳基酯的濃度和該分離塔A的分離條件等而變化。在本發(fā)明所用的該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物中，由于通常含有50-80質(zhì)量％的碳酸二芳基酯，因此為了以每小時1噸以上的量得到高純度碳酸二芳基酯，連續(xù)導(dǎo)入至高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A中的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物的量根據(jù)碳酸二芳基酯的含量而變化，并且約為1.3-2噸/hr以上，100噸以下。其通常約為2噸/hr以上，優(yōu)選約為6噸/hr以上，并進(jìn)一步優(yōu)選約為10噸/hr以上，并且導(dǎo)入量上限根據(jù)裝置的尺寸、所需生產(chǎn)量等而變化，并通常為200噸/hr。
將連續(xù)供給至高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，分離為由碳酸二芳基酯的大部分和未反應(yīng)原料、烷基芳基醚、碳酸烷基芳基酯、中沸點(diǎn)物質(zhì)等沸點(diǎn)比碳酸二芳基酯低的化合物的大部分和極少量的高沸點(diǎn)副產(chǎn)物所形成的塔頂成分(AT)，和含有少量碳酸二芳基酯、催化劑和大部分沸點(diǎn)比碳酸二芳基酯高的副產(chǎn)物的塔底成分(AB)。在塔底成分(AB)中可以含有少量的芳香族單羥基化合物、碳酸烷基芳基酯和中沸點(diǎn)副產(chǎn)物。塔底成分(AB)中的這些有機(jī)物可用于保持使催化劑成分溶解的液體狀態(tài)。優(yōu)選該塔底成分(AB)的全部或部分作為酯交換反應(yīng)的催化劑成分，通常直接循環(huán)再使用于碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)器和/或反應(yīng)蒸餾塔中。
本發(fā)明中，特別優(yōu)選使用例如非取代或低級烴取代的苯酚作為芳香族單羥基化合物制備非取代或低級烴取代的碳酸二苯酯，這時可以將水楊酸苯酯、呫噸酮、烷氧基苯甲酸苯酯、1-苯氧基羰基-2-苯氧基羧基-苯撐等沸點(diǎn)比碳酸二苯酯高的副產(chǎn)物，和它們低級烴取代化合物等沸點(diǎn)比低級烴取代碳酸二苯酯高的副產(chǎn)物，以及催化劑成分在該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A中大致完全地作為塔底成分(AB)分離出。
可以很容易地使這些沸點(diǎn)比碳酸二芳基酯高的副產(chǎn)物和催化劑成分在塔頂成分(AT)中的含量通常為200ppm以下，優(yōu)選為100ppm以下，更優(yōu)選為50ppm以下，這也是本發(fā)明的特征之一。在塔頂成分(AT)中，幾乎不含這些高沸點(diǎn)副產(chǎn)物，而且導(dǎo)入的反應(yīng)混合物中的大部分碳酸二芳基酯可以從塔頂抽出，這也是本發(fā)明的特征之一。在本發(fā)明中，連續(xù)供給至高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的反應(yīng)混合物中的碳酸二芳基酯的95％以上，優(yōu)選96％以上，并進(jìn)一步優(yōu)選98％以上可以從塔頂抽出。
此外，在本發(fā)明中，雖然其依賴于供給至該分離塔A的反應(yīng)混合物的組成，但是通常連續(xù)供給的液體的90-97質(zhì)量％可以作為塔頂成分(AT)從塔頂連續(xù)抽出，并且剩余的10-3質(zhì)量％可以作為塔底成分(AB)從塔底連續(xù)抽出。塔頂成分(AT)的組成通常是，碳酸二烷基酯為0.05-2質(zhì)量％、芳香族單羥基化合物為1-21質(zhì)量％、烷基芳基醚為0.05-2質(zhì)量％、碳酸烷基芳基酯為11-47質(zhì)量％、中沸點(diǎn)副產(chǎn)物為0.05-1質(zhì)量％、碳酸二芳基酯為52-84質(zhì)量％，并且高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的含量通常為200ppm以下，優(yōu)選為100ppm以下，并更優(yōu)選為50ppm以下。
從高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的塔頂連續(xù)抽出的塔頂成分(AT)的量，如上所述，通常約為供給至分離塔A的反應(yīng)混合物的90-97％，并且其直接從設(shè)置于碳酸二芳基酯精制塔B中段的進(jìn)口連續(xù)供給至該精制塔B中，并連續(xù)分離為塔頂成分(BT)、側(cè)餾分成分(BS)和塔底成分(BB)這3種成分。在供給至該精制塔B的該分離塔A塔頂成分(AT)中所含的沸點(diǎn)比碳酸二芳基酯低的成分完全作為塔頂成分(BT)從塔頂連續(xù)抽出，并且少量液體從塔底連續(xù)抽出。在塔頂成分(BT)含有少量的碳酸二芳基酯，其量相對于所供給的碳酸二芳基酯，通常為1-9％，優(yōu)選為3-8％。
碳酸二芳基酯精制塔B的塔底成分(BB)由碳酸二芳基酯、和濃縮至百分之幾左右的少量高沸點(diǎn)副產(chǎn)物組成。從塔底抽出的塔底成分(BB)中碳酸二芳基酯的量已非常少也是本發(fā)明的特征之一，該量相對于所供給的碳酸二芳基酯，通常為0.05-0.5％。
從碳酸二芳基酯精制塔B的側(cè)餾分出口連續(xù)抽出高純度碳酸二芳基酯，并且其量通常相當(dāng)于供給至該精制塔B的碳酸二芳基酯的約90-98％。在本發(fā)明中，作為側(cè)餾分成分(BS)得到的碳酸二芳基酯的純度通常為99.9％以上，優(yōu)選為99.99％以上，并更優(yōu)選為99.999％以上，具有碳酸烷基芳基酯和碳酸二芳基酯中間沸點(diǎn)的中沸點(diǎn)副產(chǎn)物的含量為100ppm以下，優(yōu)選為30ppm以下，并更優(yōu)選為10ppm以下，并且實(shí)質(zhì)上也可能為完全不含該中沸點(diǎn)副產(chǎn)物。此外，沸點(diǎn)比碳酸二芳基酯高的高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的含量為100ppm以下，優(yōu)選為50ppm以下，并更優(yōu)選為10ppm以下。
當(dāng)使用通過碳酸二烷基酯和苯酚或低級烴取代苯酚的酯交換反應(yīng)得到碳酸烷基芳基酯實(shí)施本發(fā)明時，在得到的碳酸二芳基酯中所含的高沸點(diǎn)雜質(zhì)的含量是，水楊酸苯酯或其低級烴取代物的含量為30ppm以下，優(yōu)選為10ppm以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為1ppm以下，呫噸酮的含量為30ppm以下，優(yōu)選為10ppm以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為1ppm以下，甲氧基苯甲酸苯酯或其低級烴取代物的含量為30ppm以下，優(yōu)選為10ppm以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為1ppm以下，1-苯氧基羰基-2-苯氧基羧基-苯撐或其低級烴取代物的含量為30ppm以下，優(yōu)選為10ppm以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為5ppm以下。因此，這些高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的總含量為100ppm以下，優(yōu)選為50ppm以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為10ppm以下。
此外，由于在本發(fā)明中通常使用不含鹵素的原料和催化劑，因此所得到的碳酸二芳基酯的鹵素含量為0.1ppm以下，優(yōu)選為10ppb以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為1ppb以下。
從碳酸二芳基酯精制塔B的塔頂連續(xù)抽出的塔頂成分(BT)直接從設(shè)置于中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C中段的進(jìn)口連續(xù)供給至該分離塔C中，并連續(xù)分離為塔頂成分(CT)、側(cè)餾分成分(CS)、塔底成分(CB)這3種成分。碳酸二芳基酯精制塔B的塔頂成分(BT)的組成，通常是0.05-2質(zhì)量％的碳酸二烷基酯、1-20質(zhì)量％的芳香族單羥基化合物、0.05-2質(zhì)量％的烷基芳基醚、60-95質(zhì)量％的碳酸烷基芳基酯、0.05-2質(zhì)量％的中沸點(diǎn)副產(chǎn)物、0.1-15質(zhì)量％的碳酸二芳基酯，并且高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的含量通常為500ppm以下，并優(yōu)選為300ppm以下。
該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔頂成分(CT)的量，通常是所供給的該塔頂成分(BT)的80-97質(zhì)量％。其組成通常為0.1-2質(zhì)量％的碳酸二烷基酯、1-20質(zhì)量％的芳香族單羥基化合物、0.05-2質(zhì)量％的烷基芳基醚、60-95質(zhì)量％的碳酸烷基芳基酯、0.05-0.5質(zhì)量％的中沸點(diǎn)副產(chǎn)物，碳酸二芳基酯和高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的含量通常為100ppm以下，并優(yōu)選為10ppm以下。
該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的側(cè)餾分成分(CS)的量，通常是所供給的該塔頂成分(BT)的1-10質(zhì)量％。其組成通常為0.01-5質(zhì)量％的芳香族單羥基化合物、10ppm以下的烷基芳基醚、10-50質(zhì)量％的碳酸烷基芳基酯、10-70質(zhì)量％的中沸點(diǎn)副產(chǎn)物、5-60質(zhì)量％的碳酸二芳基酯，并且高沸點(diǎn)副產(chǎn)物為1質(zhì)量％以下。
該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔底成分(CB)的量，通常是所供給的該塔頂成分(BT)的3-15質(zhì)量％。其組成通常為0.01-0.5質(zhì)量％的芳香族單羥基化合物、10ppm以下的烷基芳基醚、0-3質(zhì)量％的碳酸烷基芳基酯、0-0.1質(zhì)量％的中沸點(diǎn)副產(chǎn)物、95-99.9質(zhì)量％的碳酸二芳基酯，并且高沸點(diǎn)副產(chǎn)物為1質(zhì)量％以下。
在該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C中，將如此分離的塔頂成分(CT)的一部分或全部作為最初的酯交換反應(yīng)和/或本發(fā)明反應(yīng)蒸餾原料是優(yōu)選的方法。由于該塔頂成分(CT)的中沸點(diǎn)副產(chǎn)物和高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的含量少，碳酸烷基芳基酯的含量多，因此在本發(fā)明中，特別優(yōu)選將該塔頂成分(CT)連續(xù)供給至以歧化反應(yīng)為主的反應(yīng)蒸餾塔中的方法。如此循環(huán)再使用在工業(yè)上進(jìn)行實(shí)施時是特別重要的。
此外，將如此分離的塔底成分(CB)的一部分或全部進(jìn)行循環(huán)再使用是優(yōu)選的方法。由于該塔底成分(CB)的中沸點(diǎn)副產(chǎn)物和高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的含量少，碳酸二芳基酯的含量多，因此優(yōu)選回收。并且還可以將該塔底成分(CB)連續(xù)供給至碳酸二芳基酯精制塔B，但由于供給至高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A能夠以更高的生產(chǎn)性得到更高純度的碳酸二芳基酯，因此是特別優(yōu)選的方法。如此循環(huán)再使用在工業(yè)上進(jìn)行實(shí)施時是特別重要的。
本發(fā)明中所說的長期穩(wěn)定運(yùn)行是指能夠以基于運(yùn)行條件的穩(wěn)定狀態(tài)連續(xù)運(yùn)行1000小時以上，優(yōu)選3000小時以上，并進(jìn)一步優(yōu)選5000小時以上，且沒有造成反應(yīng)異常、液泛等蒸餾異常以及管線的堵塞和侵蝕等，并同時維持高選擇率制備預(yù)定量的碳酸二芳基酯。
當(dāng)使用通過碳酸二烷基酯、和苯酚和/或低級烴取代苯酚的酯交換反應(yīng)得到碳酸烷基芳基酯實(shí)施本發(fā)明時，在得到的非取代和/或低級烴取代的碳酸二苯酯中所含的中沸點(diǎn)副產(chǎn)物的含量是100ppm以下，優(yōu)選為30ppm以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為10ppm以下，更加優(yōu)選1ppm以下，高沸點(diǎn)雜質(zhì)的含量是，水楊酸苯酯或其低級烴取代物為30ppm以下，優(yōu)選為10ppm以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為1ppm以下，呫噸酮為30ppm以下，優(yōu)選為10ppm以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為1ppm以下，甲氧基苯甲酸苯酯或其低級烴取代物的含量為30ppm以下，優(yōu)選為10ppm以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為1ppm以下，1-苯氧基羰基-2-苯氧基羧基-苯撐或其低級烴取代物的含量為30ppm以下，優(yōu)選為10ppm以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為5ppm以下。因此，這些高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的總含量為100ppm以下，優(yōu)選為50ppm以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為10ppm以下。
此外，由于在本發(fā)明中通常使用不含鹵素的碳酸二烷基酯、苯酚和/或低級烴取代苯酚和催化劑，因此所得到的非取代和/或低級烴取代的碳酸二苯酯的鹵素含量為0.1ppm以下，優(yōu)選為10ppb以下，并進(jìn)一步優(yōu)選為1ppb以下。
由于在本發(fā)明中所得到的碳酸二芳基酯純度非常高，因此特別優(yōu)選將其用作通過和芳香族二羥基化合物的酯交換反應(yīng)而制造芳香族聚碳酸酯的用途的原料。
進(jìn)一步，以本發(fā)明中所得到的高純度碳酸二苯酯為原料的芳香族聚碳酸酯無著色，是高純度·高性能的，可優(yōu)選用于作為信息·音樂·圖像等記錄介質(zhì)的光盤或各種工程塑料的用途。另外，通過本發(fā)明高純度碳酸二苯酯和芳香族二羥基化合物的酯交換反應(yīng)而制備芳香族聚碳酸酯的方法，可以是任何方法，但是能保持本發(fā)明高純度碳酸二苯酯性能的特別優(yōu)選的方法是由本發(fā)明者所提出的一邊使熔融預(yù)聚物沿著固定于空中的導(dǎo)引物下落一邊使其聚合的方法(例如，參見WO99/64492號公報)。
構(gòu)成本發(fā)明中所用的反應(yīng)蒸餾塔、高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A、碳酸二芳基酯精制塔B、中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C以及與液體接觸部分的材料，主要是碳鋼、不銹鋼等金屬材料，但從制備的碳酸二芳基酯的品質(zhì)方面考慮，優(yōu)選為不銹鋼。
實(shí)施例以下，通過實(shí)施例更加具體地說明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施例。碳酸二苯酯的純度、雜質(zhì)的含量由氣相色譜法測定，鹵素含量由離子色譜法測定。
<反應(yīng)蒸餾塔>
使用由圖1所示的這種L＝3100cm、D＝500cm、L/D＝6.2、n＝30、D/d1＝3.85、D/d2＝11.1的連續(xù)多級蒸餾塔。另外，在該實(shí)施例中，作為內(nèi)件，上部設(shè)置2個Mellapak(金屬孔板波紋填料)(合計級數(shù)為11級)，下部使用具有每個孔的橫截面積約＝1.3cm2、孔數(shù)約＝250個/m2的多孔塔板。
<高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A>
使用由圖2所示那樣的LA＝1700cm、DA＝340cm，且設(shè)置了nA＝30的Mellapak作為內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔作為該分離塔A。
<碳酸二芳基酯精制塔B>
使用由圖2所示那樣的LB＝2200cm、DB＝280cm，且設(shè)置了n1＝12、n2＝18、n3＝5的3個Mellapak作為內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔作為該精制塔B。
<中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C>
使用由圖2所示那樣的LC＝1500cm、DC＝150cm，且設(shè)置了n4＝6、n5＝10、n6＝7的3個Mellapak作為內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔作為該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C<反應(yīng)蒸餾>
使用通過使含有苯甲醚的碳酸二甲酯和苯酚進(jìn)行酯交換反應(yīng)而得到的、含有18.7質(zhì)量％碳酸甲基苯基酯的反應(yīng)混合物作為原料。在該原料中，含有27.5質(zhì)量％的碳酸二甲酯、8.2質(zhì)量％的苯甲醚、43.9質(zhì)量％的苯酚、1.5質(zhì)量％的碳酸二苯酯、0.1質(zhì)量％的中沸點(diǎn)副產(chǎn)物和110ppm的高沸點(diǎn)副產(chǎn)物，此外還含有100ppm作為催化劑的Pb(OPh)2。該原料實(shí)質(zhì)上不含鹵素(在離子色譜法檢測界限外，為1ppb以下)。
從設(shè)置于Mellapak和多孔塔板之間的原料進(jìn)口101以83.33噸/hr的流量向圖2的反應(yīng)蒸餾塔中導(dǎo)入該原料。在塔底部溫度為210℃，塔頂部壓力為3×104Pa，并且回流比為0.3的條件下連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。
<分離·精制·循環(huán)再使用>
從反應(yīng)蒸餾塔塔底部連續(xù)抽出含有碳酸二苯酯的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，并將其從進(jìn)口A1連續(xù)供給至高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的塔下部。在高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A塔底溫度為205℃，塔頂壓力為1900Pa，并且回流比為0.6的條件下連續(xù)進(jìn)行蒸餾分離。將從高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A塔頂部連續(xù)抽出的塔頂成分(AT)從進(jìn)口B1連續(xù)供給至碳酸二芳基酯精制塔B。在碳酸二芳基酯精制塔B塔底溫度為208℃，塔頂壓力為5000Pa，并且回流比為2.0的條件下連續(xù)進(jìn)行蒸餾分離。從該精制塔B的側(cè)餾分出口B2連續(xù)抽出碳酸二苯酯。
將從碳酸二芳基酯精制塔B塔頂部連續(xù)抽出的塔頂成分(BT)從進(jìn)口C1連續(xù)供給至中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C中。在中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C塔底溫度為170℃，塔頂壓力為4800Pa，并且回流比為0.5的條件下連續(xù)進(jìn)行蒸餾分離。從該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的側(cè)餾分出口C2連續(xù)抽出以中沸點(diǎn)副產(chǎn)物為主成分的中沸點(diǎn)物質(zhì)。從該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔頂連續(xù)抽出的塔頂成分(CT)直接連續(xù)供給至反應(yīng)蒸餾塔進(jìn)行循環(huán)再使用。從該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔底連續(xù)抽出的塔底成分(CB)直接連續(xù)供給至高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的下部進(jìn)行循環(huán)再使用。
在所有的蒸餾塔達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)時，供給至反應(yīng)蒸餾塔的原料的流量是，新料為83.33噸/hr，循環(huán)再使用的中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C塔頂成分(CT)為3.33噸/hr，它們的總流量為86.66噸/hr。從反應(yīng)蒸餾塔塔底連續(xù)抽出的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物的流量是10.00噸/hr，其組成是，碳酸二甲酯為0.1質(zhì)量％、苯甲醚為0.05質(zhì)量％、苯酚為1.2質(zhì)量％、碳酸甲基苯基酯為29.5質(zhì)量％、碳酸二苯酯為68.0質(zhì)量％、中沸點(diǎn)副產(chǎn)物為0.25質(zhì)量％、含有催化劑的高沸點(diǎn)副產(chǎn)物為0.9質(zhì)量％。
供給至高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的物質(zhì)的流量是，該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物為10.00噸/hr，循環(huán)再使用的中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C塔底成分(CB)為1.11噸/hr，它們的總流量為11.11噸/hr。從該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A塔頂連續(xù)抽出的塔頂成分(AT)的流量是10.56噸/hr。從碳酸二芳基酯精制塔B連續(xù)抽出的塔頂成分(BT)的流量是4.50噸/hr，塔底成分(BB)的流量是0.22噸/hr，側(cè)餾分成分(BS)的流量是5.84噸/hr。從中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C連續(xù)抽出的塔頂成分(CT)的流量是3.33噸/hr，塔底成分(CB)的流量是1.11噸/hr，側(cè)餾分成分(CS)的流量是0.06噸/hr。
中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的側(cè)餾分成分(CS)的組成是，苯酚為0.7質(zhì)量％、碳酸甲基苯基酯為24.3質(zhì)量％、中沸點(diǎn)副產(chǎn)物(甲氧基苯甲酸甲酯為34.2質(zhì)量％，2-甲氧基乙基-苯基碳酸酯為3.2質(zhì)量％，甲酚苯基醚為0.2質(zhì)量％)總量為37.6質(zhì)量％、碳酸二苯酯為38.8質(zhì)量％、高沸點(diǎn)副產(chǎn)物為0.3質(zhì)量％，中沸點(diǎn)副產(chǎn)物已被濃縮。在中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔頂成分(CT)中含有8.5質(zhì)量％的苯酚，90.5質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯。在中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔底成分(CB)中含有1.8質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯，97.2質(zhì)量％的碳酸二苯酯。
碳酸二芳基酯精制塔B側(cè)餾分成分(BS)中碳酸二苯酯的含量為99.999質(zhì)量％以上，中沸點(diǎn)副產(chǎn)物和高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的含量都在1ppm以下而無法檢測出。此外，在該碳酸二苯酯中，鹵素也無法檢測出(1ppb以下)。
該反應(yīng)蒸餾和蒸餾分離·精制可以穩(wěn)定地連續(xù)運(yùn)行5000小時，在500小時后、1000小時后、3000小時后、5000小時后各自的分析值幾乎和上述相同，其可以穩(wěn)定地得到實(shí)質(zhì)上不含中沸點(diǎn)副產(chǎn)物和高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的高純度碳酸二苯酯。
除了不使用中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C，并且將碳酸二芳基酯精制塔B的塔頂成分(BT)直接返回至反應(yīng)蒸餾塔中進(jìn)行循環(huán)·再使用外，使用和實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行反應(yīng)蒸餾和蒸餾分離·精制。在50小時后得到了幾乎和實(shí)施例1相同結(jié)果的碳酸二苯酯，但是在100小時后、200小時后、300小時后甲氧基苯甲酸甲酯和2-甲氧基乙基-苯基碳酸酯等中沸點(diǎn)副產(chǎn)物的含量連續(xù)增加為10ppm、25ppm、40ppm。
除了將蒸餾分離條件改變?yōu)椋叻悬c(diǎn)物質(zhì)分離塔A的塔底溫度為210℃、塔頂壓力為3800Pa、回流比為0.61，碳酸二芳基酯精制塔B的塔底溫度為220℃、塔頂壓力為6700Pa、回流比為1.5，中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔底溫度為200℃、塔頂壓力為2400Pa、回流比為0.35的條件外，通過和實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行反應(yīng)蒸餾和蒸餾分離。500小時后、1000小時后碳酸二苯酯的純度為99.999質(zhì)量％以上，中沸點(diǎn)副產(chǎn)物和高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的含量都在1ppm以下而無法檢測出。此外，在該碳酸二苯酯中，鹵素也無法檢測出(1ppb以下)。
使用在實(shí)施例1中所得的碳酸二苯酯并通過國際公開No.99/64492號公報實(shí)施例1所述的方法制備芳香族聚碳酸酯。在310℃下對所得的數(shù)均分子量為10500的芳香族聚碳酸酯進(jìn)行注射成型，制作試驗片(厚度為3.2mm)。該試驗片的b*值(通過CIELAB法表示黃色度的數(shù)值)為3.2，其完全沒有黃色，并且無色，透明性非常優(yōu)異。用軋碎機(jī)將這些試驗片粉碎后，再在310℃下反復(fù)注射成型5次，所得試驗片的b*值為3.5，沒有發(fā)現(xiàn)顯著的著色。此外，進(jìn)行通過對該芳香族聚碳酸酯進(jìn)行注射成型而制成的試驗片(b*值＝3.2)的耐熱老化測試(120℃，500小時)，b*值為3.5，沒有發(fā)現(xiàn)顯著的著色。
另外，使用分別含有150ppm中沸點(diǎn)副產(chǎn)物和高沸點(diǎn)副產(chǎn)物且氯含量為0.2ppm的碳酸二苯酯并且通過同樣方法所得到的芳香族聚碳酸酯試驗片的b*值為3.6。和上述方法相同，反復(fù)5次在310℃下注射成型所得到的成形片的b*值為4.2，耐熱老化測試(120℃，500小時)后的b*值為4.0，并且都著色為淡黃色。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明適合用作能夠從通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)所得到的含碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物，以每小時1噸以上的工業(yè)規(guī)模在2000小時以上的長期內(nèi)穩(wěn)定地制備作為高品質(zhì)·高性能聚碳酸酯原料的高純度碳酸二芳基酯的方法。


圖1是實(shí)施本發(fā)明的反應(yīng)蒸餾塔的示意圖。
圖2是實(shí)施本發(fā)明的、將反應(yīng)蒸餾塔、高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A、碳酸二芳基酯精制塔B和中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C連接起來的高純度碳酸二芳基酯制備裝置的示意圖。其中在各連續(xù)多級蒸餾塔內(nèi)部設(shè)置了具有規(guī)定級數(shù)的內(nèi)件。
1氣體出口，2液體出口，3進(jìn)口，4進(jìn)口，5端板，L主體長度(cm)，D主體內(nèi)徑(cm)，d1氣體出口的內(nèi)徑(cm)，d2液體出口的內(nèi)徑(cm)，101、A1、B1、C1進(jìn)口，B2、C2側(cè)餾分出口，106反應(yīng)蒸餾塔的塔頂成分(低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物)出口，111反應(yīng)蒸餾塔的塔底成分(高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物)出口，103、13、23、43塔頂氣體出口，104、14、24、44、108、18、28、38、48熱交換器，105、15、25、45回流液進(jìn)口，16高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的塔頂成分(AT)出口，11高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的塔底成分(AB)出口，107、17、27、47塔底液體出口，26碳酸二芳基酯精制塔B的塔頂成分(BT)出口，31碳酸二芳基酯精制塔B的塔底成分(BB)出口，33碳酸二芳基酯精制塔B的側(cè)餾分成分(BS)出口，46中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔頂成分(CT)出口，51中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔底成分(CB)出口，53中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的側(cè)餾分成分(CS)出口。
權(quán)利要求
1.一種高純度碳酸二芳基酯的工業(yè)制備方法，其特征在于以通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物為原料，并向由存在均相催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔形成的反應(yīng)蒸餾塔內(nèi)連續(xù)供給該原料，在該塔內(nèi)同時進(jìn)行酯交換反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的碳酸二烷基酯的低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，并將含有碳酸二芳基酯的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出，由此制備高純度的碳酸二芳基酯，其中按下述順序使用至少3座塔的連續(xù)多級蒸餾塔，(a)由滿足下述式(1)-(3)，長LA(cm)、內(nèi)徑DA(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nA的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A，800≤LA≤3000 式(1)100≤DA≤1000 式(2)20≤nA≤100式(3)，(b)由具有側(cè)餾分出口，并且滿足下述式(4)-(6)，長LB(cm)、內(nèi)徑DB(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nB的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的碳酸二芳基酯精制塔B，1000≤LB≤5000 式(4)100≤DB≤1000 式(5)20≤nB≤70 式(6)，(c)由具有側(cè)餾分出口，并且滿足下述式(7)-(9)，長LC(cm)、內(nèi)徑DC(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nC的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C，800≤LC≤3000 式(7)50≤DC≤500式(8)10≤nC≤50 式(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，作為該碳酸二芳基酯精制塔B的側(cè)餾分成分(BS)，以每小時1噸以上的量連續(xù)得到高純度碳酸二芳基酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，將從該反應(yīng)蒸餾塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出的含有碳酸二芳基酯的該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，(a)連續(xù)導(dǎo)入該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A中，并將其連續(xù)蒸餾分離為含有碳酸二芳基酯的塔頂成分(AT)、和含有催化劑和高沸點(diǎn)物質(zhì)的塔底成分(AB)，(b)將該塔頂成分(AT)連續(xù)導(dǎo)入該碳酸二芳基酯精制塔B中，并將其連續(xù)蒸餾分離為塔頂成分(BT)、側(cè)餾分成分(BS)和塔底成分(BB)這三種成分，(c)將該塔頂成分(BT)連續(xù)導(dǎo)入該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C中，并將其連續(xù)蒸餾分離為含有該碳酸烷基芳基酯的塔頂成分(CT)、含有具有該碳酸烷基芳基酯和該碳酸二芳基酯中間的沸點(diǎn)的中沸點(diǎn)物質(zhì)的側(cè)餾分成分(CS)、和含有該碳酸二芳基酯的塔底成分(CB)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，將該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔頂成分(CT)連續(xù)供給至該反應(yīng)蒸餾塔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，將該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的塔底成分(CB)連續(xù)供給至該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，該反應(yīng)蒸餾塔是滿足下述式(10)-(15)，長L(cm)、內(nèi)徑D(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為n的內(nèi)件，并且在塔頂部或其附近的塔的上部具有內(nèi)徑d1(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d2(cm)的液體出口，在該氣體出口下部的塔的上部和/或中部具有一個以上的進(jìn)口，在該液體出口上部的塔的下部具有一個以上的進(jìn)口的連續(xù)多級蒸餾塔，1500≤L≤8000 式(10)100≤D≤2000 式(11)2≤L/D≤40式(12)10≤n≤80式(13)2≤D/d1≤15 式(14)5≤D/d2≤30 式(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，該碳酸二芳基酯精制塔B是在塔的中段具有進(jìn)口B1，在該進(jìn)口B1和塔底之間具有側(cè)餾分出口B2，以及在進(jìn)口B1上部的內(nèi)件的級數(shù)為n1，在進(jìn)口B1和側(cè)餾分出口B2之間的內(nèi)件的級數(shù)為n2，在側(cè)餾分出口B2下部的內(nèi)件的級數(shù)為n3，總級數(shù)(n1+n2+n3)為nB，并且n1、n2、n3滿足下述式(16)-(18)的連續(xù)多級蒸餾塔，5≤n1≤20式(16)12≤n2≤40 式(17)3≤n3≤15式(18)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于，該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C是在塔的中段具有進(jìn)口C1，在該進(jìn)口C1和塔底之間具有側(cè)餾分出口C2，以及在進(jìn)口C1上部的內(nèi)件的級數(shù)為n4，在進(jìn)口C1和側(cè)餾分出口C2之間的內(nèi)件的級數(shù)為n5，在側(cè)餾分出口C2下部的內(nèi)件的級數(shù)為n6，總級數(shù)(n4+n5+n6)為nC，并且n4、n5、n6滿足下述式(19)-(21)的連續(xù)多級蒸餾塔，2≤n4≤15 式(19)5≤n5≤30 式(20)3≤n6≤20 式(21)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，其特征在于，該反應(yīng)蒸餾塔、該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A、該碳酸二芳基酯精制塔B、和該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C分別為含有塔板和/或填料作為其內(nèi)件的蒸餾塔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，該反應(yīng)蒸餾塔是在上部含有填料并在下部含有塔板作為其內(nèi)件的蒸餾塔，并且該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A、該碳酸二芳基酯精制塔B和該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的內(nèi)件分別為填料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，該填料為選自Mellapak、Gempak、TECHNO-PAK、Flexipac、Sulzer填料、Goodroll填料和Glitchgrid中至少一種的規(guī)整填料。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，該反應(yīng)蒸餾塔的該塔板為含有多孔板部分和降液管部分的多孔塔板。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該多孔塔板在每平方米多孔板部分上含有100-1000個孔。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，該多孔塔板每個孔的截面面積為0.5-5cm2。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項所述的方法，其特征在于，該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的蒸餾操作在塔底溫度(TA)為185-280℃，塔頂壓力(PA)為1000-20000Pa的條件下進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項所述的方法，其特征在于，該碳酸二芳基酯精制塔B的蒸餾操作在塔底溫度(TB)為185-280℃，塔頂壓力(PB)為1000-20000Pa的條件下進(jìn)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項所述的方法，其特征在于，該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的蒸餾操作在塔底溫度(TC)為150-280℃，塔頂壓力(PC)為500-18000Pa的條件下進(jìn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項所述的方法，其特征在于，該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A的回流比在0.01-10的范圍。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項所述的方法，其特征在于，該碳酸二芳基酯精制塔B的回流比在0.01-10的范圍。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的方法，其特征在于，該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C的回流比在0.01-10的范圍。
21.一種高純度碳酸二苯酯，其是通過權(quán)利要求1-20任一項所述的方法制備的碳酸二芳基酯為非取代或/和低級烴取代的碳酸二苯酯，該碳酸二苯酯的鹵含量為0.1ppm以下，并且該中沸點(diǎn)物質(zhì)的含量和比該碳酸二苯酯沸點(diǎn)高的副產(chǎn)物的含量分別為100ppm以下。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的高純度碳酸二苯酯，其中該碳酸二苯酯是非取代的碳酸二苯酯，鹵含量為10ppb以下，并且該中沸點(diǎn)物質(zhì)的含量為30ppm以下，比碳酸二苯酯沸點(diǎn)高的副產(chǎn)物水楊酸苯酯、呫噸酮、甲氧基苯甲酸苯酯、1-苯氧基羰基-2-苯氧基羧基-苯撐的含量分別為30ppm以下。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的高純度碳酸二苯酯，其中該中沸點(diǎn)物質(zhì)的含量為10ppm以下，沸點(diǎn)比碳酸二苯酯高的副產(chǎn)物的含量為50ppm以下。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的高純度碳酸二苯酯，其中鹵含量為1ppb以下，并且沸點(diǎn)比碳酸二苯酯高的副產(chǎn)物的含量為10ppm以下。
25.一種芳香族聚碳酸酯的制備方法，其特征在于，使用權(quán)利要求21-24中任一項所述的高純度碳酸二苯酯作為通過與芳香族二羥基化合物的酯交換反應(yīng)制備芳香族聚碳酸酯用原料。
26.通過權(quán)利要求25制備的芳香族聚碳酸酯。
27.一種高純度碳酸二芳基酯的制備裝置，其是以通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物為原料，并向由存在均相催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔形成的反應(yīng)蒸餾塔內(nèi)連續(xù)供給該原料，在該塔內(nèi)同時進(jìn)行酯交換反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的碳酸二烷基酯的低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，并將含有碳酸二芳基酯的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出，并由此制備高純度的碳酸二芳基酯的制備裝置，該裝置具有(a)由滿足下述式(1)-(3)，長LA(cm)、內(nèi)徑DA(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nA的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A，800≤LA≤3000 式(1)100≤DA≤1000 式(2)20≤nA≤100 式(3)，(b)由具有側(cè)餾分出口，并且滿足下述式(4)-(6)，長LB(cm)、內(nèi)徑DB(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nB的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的，與該高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A連接的碳酸二芳基酯精制塔B，1000≤LB≤5000 式(4)100≤DB≤1000 式(5)20≤nB≤70 式(6)，(c)由具有側(cè)餾分出口，并且滿足下述式(7)-(9)，長LC(cm)、內(nèi)徑DC(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為nC的內(nèi)件的連續(xù)多級蒸餾塔形成的，與該碳酸二芳基酯精制塔B連接的中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C，800≤LC≤3000 式(7)50≤DC≤500式(8)10≤nC≤50 式(9)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制備裝置，其特征在于，該反應(yīng)蒸餾塔是滿足下述式(10)-(15)，長L(cm)、內(nèi)徑D(cm)，在內(nèi)部具有級數(shù)為n的內(nèi)件，并且在塔頂部或其附近的塔的上部具有內(nèi)徑d1(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d2(cm)的液體出口，在該氣體出口下部的塔的上部和/或中部具有一個以上的進(jìn)口，在該液體出口上部的塔的下部具有一個以上的進(jìn)口的連續(xù)多級蒸餾塔，1500≤L≤8000 式(10)100≤D≤2000 式(11)2≤L/D≤40 式(12)10≤n≤80 式(13)2≤D/d1≤15式(14)5≤D/d2≤30式(15)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的制備裝置，其特征在于，該碳酸二芳基酯精制塔B是在塔的中段具有進(jìn)口B1，在該進(jìn)口B1和塔底之間具有側(cè)餾分出口B2，以及在進(jìn)口B1上部的內(nèi)件的級數(shù)為n1，在進(jìn)口B1和側(cè)餾分出口B2之間的內(nèi)件的級數(shù)為n2，在側(cè)餾分出口B2下部的內(nèi)件的級數(shù)為n3，總級數(shù)(n1+n2+n3)為nB，并且n1、n2、n3滿足下述式(16)-(18)的連續(xù)多級蒸餾塔，5≤n1≤20 式(16)12≤n2≤40 式(17)3≤n3≤15 式(18)。
30.根據(jù)權(quán)利要求27-29中任一項所述的制備裝置，其特征在于，該中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C是在塔的中段具有進(jìn)口C1，在該進(jìn)口C1和塔底之間具有側(cè)餾分出口C2，以及在進(jìn)口C1上部的內(nèi)件的級數(shù)為n4，在進(jìn)口C1和側(cè)餾分出口C2之間的內(nèi)件的級數(shù)為n5，在側(cè)餾分出口C2下部的內(nèi)件的級數(shù)為n6，總級數(shù)(n4+n5+n6)為nC，并且n4、n5、n6滿足下述式(19)-(21)的連續(xù)多級蒸餾塔，2≤n4≤15 式(19)5≤n5≤30 式(20)3≤n6≤20 式(21)。
全文摘要
本發(fā)明要解決的課題是提供一種能夠以通過碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的含有碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)混合物為原料，并以1噸/hr的工業(yè)規(guī)模長期穩(wěn)定地制備可用作高品質(zhì)·高性能聚碳酸酯原料的高純度碳酸二芳基酯的具體方法。本發(fā)明是使用反應(yīng)蒸餾塔使上述原料進(jìn)行酯交換反應(yīng)，并將從塔底得到的高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物通過按順序使用由3座特定的連續(xù)多級蒸餾塔所組成的高沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔A、碳酸二芳基酯精制塔B和中沸點(diǎn)物質(zhì)分離塔C，以每小時1噸以上的工業(yè)規(guī)模長期穩(wěn)定地制備作為該精制塔B側(cè)餾分成分的、實(shí)質(zhì)上不含中沸點(diǎn)副產(chǎn)物和高沸點(diǎn)副產(chǎn)物等的高純度碳酸二芳基酯的方法。
文檔編號C08G64/04GK101044109SQ20058003551
公開日2007年9月26日 申請日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者福岡伸典, 宮地裕紀(jì), 八谷廣志, 松崎一彥 申請人:旭化成化學(xué)株式會社