專利名稱：芳香族碳酸酯類的工業(yè)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種芳香族碳酸酯類的工業(yè)制備方法。更具體地說，本發(fā)明涉及以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的碳酸烷基芳基酯為原料，在存在催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔中將該原料轉(zhuǎn)化為以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類，并由此在工業(yè)上大量制備可用作酯交換法聚碳酸酯原料的芳香族碳酸酯類的方法。
背景技術(shù)：
芳香族碳酸酯是用于在不使用有毒碳酰氯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碳酰氯進(jìn)行反應(yīng)的方法，并且最近也在進(jìn)行各種研究。但是，該方法存在使用碳酰氯的問題，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。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降低，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具有許多困難。為了對其進(jìn)行改進(jìn)，已提出了幾種方案，但是其中大部分涉及用于提高反應(yīng)速度的催化劑的開發(fā)。并且已提出了作為此類型酯交換反應(yīng)用催化劑的許多金屬化合物。例如，已經(jīng)提出了過渡金屬鹵化物等路易斯酸或形成路易斯酸的化合物類(參見專利文獻(xiàn)1特開昭51-105032號公報(bào)、特開昭56-123948號公報(bào)、特開昭56-123949號公報(bào)(西德專利申請公開公報(bào)No.2528412、英國專利No.1499530說明書、美國專利No.4182726說明書)、特開昭51-75044號公報(bào)(西德專利申請公開公報(bào)No.2552907、美國專利No.4045464說明書))、有機(jī)錫烷氧化物和有機(jī)錫氧化物類等錫化合物(參見專利文獻(xiàn)2特開昭54-48733號公報(bào)(西德專利申請公開公報(bào)No.2736062)、特開昭54-63023號公報(bào)、特開昭60-169444號公報(bào)(美國專利No.4554110說明書)、特開昭60-169445號公報(bào)(美國專利No.4552704說明書)、特開昭62-277345號公報(bào)、特開平1-265063號公報(bào))、堿金屬或堿土金屬的鹽類和烷氧化物類(參見專利文獻(xiàn)3特開昭57-176932號公報(bào))、鉛化合物類(參見專利文獻(xiàn)4特開昭57-176932號公報(bào)、特開平1-93560號公報(bào))、銅、鐵、鋯等金屬的配合物類(參見專利文獻(xiàn)5特開昭57-183745號公報(bào))、鈦酸酯類(參見專利文獻(xiàn)6特開昭58-185536號公報(bào)(美國專利No.4410464說明書)、特開平1-265062號公報(bào))、路易斯酸和質(zhì)子酸的混合物(參見專利文獻(xiàn)7特開昭60-173016號公報(bào)(美國專利No.4609501說明書))、Sc、Mo、Mn、Bi、Te等的化合物(參見專利文獻(xiàn)8特開平1-265064號公報(bào))、乙酸鐵(參見專利文獻(xiàn)9特開昭61-172852號公報(bào))等。然而，僅通過催化劑的開發(fā)無法解決不利的平衡問題，因此為了形成以大量生產(chǎn)為目的的工業(yè)制備方法，還存在非常多的研究課題，包括對反應(yīng)方式的研究。
此外，還進(jìn)行了通過設(shè)計(jì)反應(yīng)方式而盡可能地使平衡向生成物一側(cè)偏移，并由此提高芳香族碳酸酯類收率的嘗試。例如，已經(jīng)提出了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(參見專利文獻(xiàn)10特開昭54-48732號公報(bào)(西德專利申請公開公報(bào)No.736063、美國專利No.4252737說明書))、以及使副產(chǎn)物甲醇吸附在分子篩上而進(jìn)行除去的方法(參見專利文獻(xiàn)11特開昭58-185536號公報(bào)(美國專利No.410464說明書))。此外，還提出了通過在反應(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(shí)對蒸發(fā)出的未反應(yīng)原料進(jìn)行蒸餾分離的方法(參見專利文獻(xiàn)12特開昭56-123948號公報(bào)(美國專利No.4182726說明書)的實(shí)施例、特開昭56-25138號公報(bào)的實(shí)施例、特開昭60-169444號公報(bào)(美國專利No.4554110說明書)的實(shí)施例、特開昭60-169445號公報(bào)(美國專利No.4552704說明書)的實(shí)施例、特開昭60-173016號公報(bào)(美國專利No.4609501說明書)的實(shí)施例、特開昭61-172852號公報(bào)的實(shí)施例、特開昭61-291545號公報(bào)的實(shí)施例、特開昭62-277345號公報(bào)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?yàn)橥ㄟ^催化劑開發(fā)對反應(yīng)速度的改進(jìn)對于這些酯交換反應(yīng)來說也是有限的，而且反應(yīng)速度仍然較慢，而且人們認(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(shí)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(shí)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(參見專利文獻(xiàn)13特開平3-291257號公報(bào))；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(shí)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(參見專利文獻(xiàn)14特開平4-9358號公報(bào))、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(參見專利文獻(xiàn)15特開平4-211038號公報(bào))；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，將在塔中流下的液體從設(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)后，將其導(dǎo)入至設(shè)于在具有出口的級上部級上的循環(huán)用進(jìn)口，并由此在反應(yīng)器和蒸餾塔兩者中進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)蒸餾法(參見專利文獻(xiàn)16特開平4-224547號公報(bào)、特開平4-230242號公報(bào)、特開平4-235951號公報(bào))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)蒸餾法(參見專利文獻(xiàn)17-32；專利文獻(xiàn)17國際公開No.00/18720公報(bào)(美國專利No.5362901說明書)；專利文獻(xiàn)18意大利專利No.01255746；專利文獻(xiàn)19特開平6-9506號公報(bào)(歐洲專利No.0560159說明書、美國專利No.5282965說明書)；專利文獻(xiàn)20特開平6-41022號公報(bào)(歐洲專利No.0572870說明書、美國專利No.5362901說明書)；專利文獻(xiàn)21特開平6-157424號公報(bào)(歐洲專利No.0582931、美國專利No.5334742)、特開平6-184058(歐洲專利No.0582930、美國專利No.5344954)；專利文獻(xiàn)22特開平7-304713號公報(bào)；專利文獻(xiàn)23特開平9-40616號公報(bào)；專利文獻(xiàn)24特開平9-59225號公報(bào)；專利文獻(xiàn)25特開平9-110805號公報(bào)；專利文獻(xiàn)26特開平9-165357號公報(bào)；專利文獻(xiàn)27特開平9-173819號公報(bào)；專利文獻(xiàn)28特開平9-176094號公報(bào)、特開2000-191596號公報(bào)、特開2000-191597號公報(bào)；專利文獻(xiàn)29特開平9-194436號公報(bào)(歐洲專利0785184說明書、美國專利No.5705673說明書)；專利文獻(xiàn)30國際公開No.00/18720公報(bào)(美國專利No.6093842說明書)；專利文獻(xiàn)31特開2001-64234號公報(bào)、特開2001-64235號公報(bào)；專利文獻(xiàn)32國際公開No.02/40439公報(bào)(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時(shí)間穩(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(參見專利文獻(xiàn)31特開2001-64234號公報(bào)、特開2001-64235號公報(bào))、和一邊將反應(yīng)體系內(nèi)的多價(jià)芳香族羥基化合物相對于催化劑金屬的質(zhì)量比保持在2.0以下一邊進(jìn)行反應(yīng)的方法(參見專利文獻(xiàn)32國際公開No.02/40439公報(bào)(美國專利No.6596894、美國專利No.6596895、美國專利No.6600061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，并將該碳酸二苯酯作為芳香族聚碳酸酯的聚合原料的方法(參見專利文獻(xiàn)33國際公開No.97/11049公報(bào)(歐洲專利No.0855384說明書、美國專利No.5872275說明書))。
然而，所有提出通過這些反應(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(shí)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，關(guān)于所公開的用于從碳酸甲基苯基酯(MPC)制備碳酸二苯基酯(DPC)的反應(yīng)蒸餾塔高度(Hcm)、直徑(Dcm)、級數(shù)(n)和反應(yīng)原料液導(dǎo)入量(Qkg/hr)的記載概括于下表中。
表1
特開平11-92429號公報(bào)(歐洲專利No.1016648說明書、美國專利No.6262210說明書)[專利文獻(xiàn)35]特開平9-255772號公報(bào)(歐洲專利No.0892001說明書、美國專利No.5747609說明書)換句話說，通過反應(yīng)蒸餾方式實(shí)施該反應(yīng)時(shí)可用的最大的連續(xù)多級蒸餾塔是本申請人在專利文獻(xiàn)15、33、34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H＝600cm、D＝25cm、n＝50(專利文獻(xiàn)23)、Q＝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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題是提供一種制備芳香族碳酸酯類的具體方法，該方法在以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的碳酸烷基芳基酯作為原料，使用連續(xù)多級蒸餾塔，向存在催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該原料，連續(xù)制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類時(shí)，能夠以每小時(shí)1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率長時(shí)間穩(wěn)定地制備碳酸二芳基酯。
自從本發(fā)明人等公開了使用連續(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)蒸餾法制備芳香族碳酸酯類的方法，但是這些都是規(guī)模小、時(shí)間短的實(shí)驗(yàn)室水平制備方法，完全沒有公開能夠以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行大量生產(chǎn)的具體方法或裝置。此外，對于在工業(yè)上使用含有被認(rèn)為不利于平衡的碳酸二烷基酯的原料，其所必須的含量、方法和裝置也完全沒有公開。因此，本發(fā)明人等反復(fù)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了能夠以每小時(shí)1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率長時(shí)間穩(wěn)定地制備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)明第一形式中提供了1、一種以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的碳酸烷基芳基酯為原料，制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類的方法，其特征在于包括
(i)向存在催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該原料的工序，(ii)使該原料反應(yīng)以生成碳酸二烷基酯和碳酸二芳基酯的工序，和(iii)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)抽出的工序，并且(a)連續(xù)供給至該連續(xù)多級蒸餾塔中的該原料中含有相對于該原料質(zhì)量為5-38質(zhì)量％的該碳酸二烷基酯和5-61質(zhì)量％的芳香族單羥基化合物，(b)該連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L(cm)，內(nèi)徑D(cm)的圓筒形主體的上下方具有端板，在內(nèi)部具有級數(shù)為n的內(nèi)件的構(gòu)造，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，并且在氣體出口下部的塔的上部和/或中部具有至少一個(gè)進(jìn)口，在液體出口上部的塔的下部具有至少一個(gè)進(jìn)口，其中(1)長L(cm)滿足式(1)1500≤L≤8000 式(1)(2)塔內(nèi)徑D(cm)滿足式(2)100≤D≤2000 式(2)(3)長L(cm)和塔內(nèi)徑D(cm)的比滿足式(3)2≤L/D≤40 式(3)(4)級數(shù)n滿足式(4)10≤n≤80 式(4)(5)塔內(nèi)徑D(cm)和氣體出口內(nèi)徑d1(cm)的比滿足式(5)2≤D/d1≤15 式(5)(6)塔內(nèi)徑D(cm)和液體出口內(nèi)徑d2(cm)的比滿足式(6)5≤D/d2≤30 式(6)。
2、根據(jù)前項(xiàng)1所述的方法，其特征在于，在前述工序(ii)中同時(shí)進(jìn)行蒸餾。
3、根據(jù)前項(xiàng)1或2所述的方法，其特征在于，連續(xù)制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的該芳香族碳酸酯類，并且該碳酸二芳基酯的生產(chǎn)量為每小時(shí)1噸以上。
此外，本發(fā)明制備方法的其它形式提供了4、一種以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類的工業(yè)制備方法，其特征在于通過以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的碳酸烷基芳基酯為原料，向存在催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該原料，在塔中同時(shí)進(jìn)行反應(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)抽出的反應(yīng)蒸餾方式連續(xù)制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類時(shí)，(a)連續(xù)供給至該連續(xù)多級蒸餾塔中的該原料中含有相對于該原料質(zhì)量為5-38質(zhì)量％的該碳酸二烷基酯和5-61質(zhì)量％的該芳香族單羥基化合物，(b)該連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L(cm)，內(nèi)徑D(cm)的圓筒形主體的上下方具有端板，在內(nèi)部具有級數(shù)為n的內(nèi)件的構(gòu)造，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，并且在氣體出口下部的塔的上部和/或中部具有一個(gè)以上的進(jìn)口，在液體出口上部的塔的下部具有一個(gè)以上的進(jìn)口，其中(1)長L(cm)滿足式(1)1500≤L≤8000 式(1)(2)塔內(nèi)徑D(cm)滿足式(2)100≤D≤2000 式(2)(3)長L(cm)和塔內(nèi)徑D(cm)的比滿足式(3)2≤L/D≤40 式(3)(4)級數(shù)n滿足式(4)10≤n≤80 式(4)(5)塔內(nèi)徑D(cm)和氣體出口內(nèi)徑d1(cm)的比滿足式(5)
2≤D/d1≤15 式(5)(6)塔內(nèi)徑D(cm)和液體出口內(nèi)徑d2(cm)的比滿足式(6)5≤D/d2≤30 式(6)。
5、根據(jù)前項(xiàng)4所述的方法，其特征在于，碳酸二芳基酯的生產(chǎn)量為每小時(shí)1噸以上。
6、根據(jù)前項(xiàng)1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該原料中進(jìn)一步含有相對于該原料質(zhì)量為0.5-15質(zhì)量％的烷基芳基醚。
7、根據(jù)前項(xiàng)1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于d1和d2滿足式(7)1≤d1/d2≤6 式(7)。
8、根據(jù)前項(xiàng)1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該連續(xù)多級蒸餾塔的L、D、L/D、n、D/d1、D/d2分別為2000≤L≤6000、150≤D≤1000、3≤L/D≤30、15≤n≤60、2.5≤D/d1≤12、7≤D/d2≤25。
9、根據(jù)前項(xiàng)1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該連續(xù)多級蒸餾塔的L、D、L/D、n、D/d1、D/d2分別為2500≤L≤5000、200≤D≤800、5≤L/D≤15、20≤n≤50、3≤D/d1≤10、9≤D/d2≤20。
10、根據(jù)前項(xiàng)1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該連續(xù)多級蒸餾塔是含有填料和塔板作為其內(nèi)件的蒸餾塔。
11、根據(jù)前項(xiàng)10所述的方法，其特征在于，該連續(xù)多級蒸餾塔是在上部含有填料作為其內(nèi)件，并且在下部含有塔板作為其內(nèi)件的蒸餾塔。
12、根據(jù)前項(xiàng)9或10所述的方法，其特征在于，內(nèi)件的該填料是規(guī)整填料。
13、根據(jù)前項(xiàng)10或11所述的方法，其特征在于，內(nèi)件的該塔板是含有多孔板部分和降液管部分的多孔塔板。
14、根據(jù)前項(xiàng)10或11所述的方法，其特征在于，內(nèi)件的該填料是一個(gè)或2個(gè)以上的規(guī)整填料，并且該塔板是含有多孔板部分和降液管部分的多孔塔板。
15、根據(jù)前項(xiàng)12或14所述的方法，其特征在于，該規(guī)整填料是選自Mellapak(孔板波紋填料)、Gempak、TECHNO-PAK、FLEXI-PAK、Sulzer填料(絲網(wǎng)波紋填料)、Goodroll填料和Glitchgrid中的至少一種。
16、根據(jù)前項(xiàng)13或14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(gè)孔。
17、根據(jù)前項(xiàng)13、14和16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該多孔塔板每個(gè)孔的截面面積為0.5-5cm2。
18、根據(jù)前項(xiàng)14所述的方法，其特征在于，該規(guī)整填料是選自Mellapak(孔板波紋填料)、Gempak、TECHNO-PAK、FLEXI-PAK、Sulzer填料(絲網(wǎng)波紋填料)、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(gè)孔，并且該多孔塔板每個(gè)孔的截面面積為0.5-5cm2。
進(jìn)一步，本發(fā)明第二形式中提供了19、通過前項(xiàng)1-18任一項(xiàng)所述的方法制備的并且鹵素含量為0.1ppm以下的芳香族碳酸酯類。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過實(shí)施本發(fā)明，以由碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物得到的分別以特定含量含有碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的碳酸烷基芳基酯為原料，能夠以每小時(shí)1噸以上，優(yōu)選每小時(shí)2噸以上，并更優(yōu)選每小時(shí)3噸以上的工業(yè)規(guī)模以及95％以上，優(yōu)選97％以上，并更優(yōu)選99％以上的高選擇率在2000小時(shí)以上，優(yōu)選3000小時(shí)以上，并更優(yōu)選5000小時(shí)以上的長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定地制備碳酸二芳基酯。通過對本發(fā)明中所得到的以碳酸二芳基酯為主要成分的芳香族碳酸酯類進(jìn)行蒸餾等而分離·精制得到的碳酸二芳基酯是高純度的，可用作酯交換法聚碳酸酯和聚酯碳酸酯等的原料，此外還可用作非碳酰氯法異氰酸酯或尿烷等的原料。本發(fā)明中，由于通常使用不合鹵素的原料和催化劑，因此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。
具體實(shí)施例方式
以下，對本發(fā)明進(jìn)行具體地說明。
可用于得到作為本發(fā)明原料的碳酸烷基芳基酯的碳酸二烷基酯指通式(8)表示的化合物。
R1OCOOR1(8)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，可以用其它取代基例如低級烷基、低級烷氧基、氰基、鹵原子等進(jìn)行取代，并且可以含有不飽和鍵。
具有這種R1的碳酸二烷基酯的實(shí)例，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，并特別優(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(9)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(9)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)等雜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是碳子數(shù)為6-10的芳基所形成的芳香族單羥基化合物，并特別優(yōu)選為苯酚。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。
為獲得作為本發(fā)明原料的碳酸烷基芳基酯而使用的碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的量比，即碳酸二烷基酯相對于芳香族單羥基化合物的摩爾比必須為0.4-4。如果在該范圍之外，則相對于目標(biāo)碳酸烷基芳基酯的必要量，殘留的未反應(yīng)原料變多，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0.5-3，更優(yōu)選為0.8-2.5，并進(jìn)一步優(yōu)選為1.0-2.0。
本發(fā)明中，以每小時(shí)1噸以上的量連續(xù)制備碳酸二芳基酯，因此相對于要制備的碳酸二芳基酯的量(Pton/hr)，連續(xù)供給的碳酸烷基芳基酯通常為5Pton/hr，優(yōu)選為3Pton/hr，并更優(yōu)選為2Pton/hr。在進(jìn)一步優(yōu)選的情況下，其可以比1.8Pton/hr還要少。
本發(fā)明中用作原料的碳酸烷基芳基酯中必須含有特定量的碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物。本發(fā)明中主要發(fā)生通過在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)而轉(zhuǎn)化為碳酸二芳基酯和碳酸二烷基酯的反應(yīng)。由于該反應(yīng)是平衡反應(yīng)，因此過去認(rèn)為使用含有生成物碳酸二烷基酯的原料在化學(xué)平衡理論方面是不利的。然而，在使用本發(fā)明連續(xù)多級蒸餾塔的時(shí)候，驚訝地發(fā)現(xiàn)即使是含有相對于該原料質(zhì)量為5-38質(zhì)量％的該碳酸二烷基酯和5-61質(zhì)量％的該芳香族單羥基化合物的原料，對此也幾乎沒有任何影響。更優(yōu)選的該碳酸二烷基酯含量為10-35質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為15-32質(zhì)量％。此外，更優(yōu)選的該芳香族單羥基化合物的含量為10-58質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為15-55質(zhì)量％。
作為該反應(yīng)逆反應(yīng)的碳酸二芳基酯和碳酸二烷基酯之間的反應(yīng)，其平衡系數(shù)非常大并且反應(yīng)速度也很快。因此，很容易理解在氣液界面積小的間歇形式的反應(yīng)方式中，使用含有生成物碳酸二烷基酯的原料以制備碳酸二芳基酯時(shí)容易發(fā)生逆反應(yīng)，所以其在化學(xué)平衡理論方面是非常不利的。此外，在小規(guī)模的反應(yīng)蒸餾方式中，由于反應(yīng)液滯留時(shí)間通常較短，因此能夠明白使用含有作為生成物的碳酸二烷基酯的原料時(shí)，因?yàn)榉磻?yīng)液中它們的濃度降低得很少，所以對于碳酸二芳基酯的制備來說，其在化學(xué)平衡理論方面仍然是不利的。
然而，如果使用本發(fā)明連續(xù)多級蒸餾塔，則驚訝地發(fā)現(xiàn)幾乎沒有任何這樣的不利影響。雖然還不清楚其明確的原因，但是通過使用本發(fā)明工業(yè)規(guī)模的連續(xù)多級蒸餾塔長期連續(xù)地穩(wěn)定運(yùn)行，首次發(fā)現(xiàn)了這樣的效果。
此外，本發(fā)明原料還可以是包含在該工序和/或其它工序中生成的化合物或反應(yīng)副產(chǎn)物，例如烷基芳基醚或高沸點(diǎn)副產(chǎn)物的物質(zhì)。已發(fā)現(xiàn)在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，含有0.5-15質(zhì)量％的烷基芳基醚的原料是優(yōu)選的。原料中的烷基芳基醚含量更優(yōu)選的范圍是2-12質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為4-10質(zhì)量％。
因此，本發(fā)明中，在例如以碳酸二甲酯和苯酚的酯交換反應(yīng)所得的碳酸甲基苯基酯為原料制備碳酸二苯酯時(shí)，優(yōu)選在該原料中僅以上述量包含碳酸二甲酯和苯酚，并進(jìn)一步優(yōu)選僅以上述量包含作為反應(yīng)副產(chǎn)物的苯甲醚。此外，還可以含有碳酸二苯酯等變性的高沸點(diǎn)副產(chǎn)物。
本發(fā)明中所制備的芳香族碳酸酯是指以碳酸烷基芳基酯的酯交換反應(yīng)所得到的碳酸二芳基酯為主要成分的芳香族碳酸酯。在該酯交換反應(yīng)中，包括碳酸烷基芳基酯的烷氧基與存在于體系中的芳香族單羥基化合物的芳氧基進(jìn)行交換并消去醇的反應(yīng)，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)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)明中，主要發(fā)生碳酸烷基芳基酯的歧化反應(yīng)。此外，由于本發(fā)明中可以使用完全不含鹵素的原料和催化劑，并且這種情況下所制備的以碳酸二芳基酯為主要成分的芳香族碳酸酯也完全不含鹵素，因此它是在工業(yè)上通過酯交換法制備聚碳酸酯時(shí)的重要原料。也就是說，由于通過對本發(fā)明中所得到的以碳酸二芳基酯為主要成分的芳香族碳酸酯類進(jìn)行蒸餾等而分離·精制的碳酸二芳基酯是高純度的，并且完全不含鹵素，因此它是通過與芳香族二羥基化合物的酯交換法制備芳香族聚碳酸酯的非常有用的原料。
另外，雖然本發(fā)明中用作原料的碳酸烷基芳基酯必須含有如前所述的一定量的碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物，但還可以是進(jìn)一步含有在該工序和/或其它工序中生成的化合物或反應(yīng)性產(chǎn)物，例如醇類、烷基芳基酯類、碳酸二芳基酯的物質(zhì)。在沒有從碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)混合物中分離未反應(yīng)物質(zhì)和催化劑的情況下直接將其作為本發(fā)明原料也是一種優(yōu)選的方法。另外，在工業(yè)上實(shí)施本發(fā)明方法的情況下，為得到作為本發(fā)明原料的碳酸烷基芳基酯而使用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)。
作為本發(fā)明所使用的催化劑，例如可以從下述化合物中選擇，并且還可以和為得到作為原料的碳酸烷基芳基酯而使用的催化劑相同的物質(zhì)。優(yōu)選在碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的反應(yīng)中不分離催化劑，直接對其進(jìn)行使用。
<鉛化合物>PbO、PbO2、Pb3O4等氧化鉛類；PbS、Pb2S等硫化鉛類；Pb(OH)2、Pb2O2(OH)2等氫氧化鉛類；Na2PbO2、K2PbO2、NaHPbO2、KHPbO2等亞鉛酸鹽類；Na2PbO3、Na2H2PbO4、K2PbO3、K2[Pb(OH)6]、K4PbO4、Ca2PbO4、CaPbO3等鉛酸鹽類；PbCO3、2PbCO3·Pb(OH)2等鉛的碳酸鹽及其堿式鹽類；Pb(OCOCH3)2、Pb(OCOCH3)4、Pb(OCOCH3)2·PbO·3H2O等有機(jī)酸的鉛鹽及其碳酸鹽和堿式鹽類；Bu4Pb、Ph4Pb、Bu3PbCl、Ph3PbBr、Ph3Pb(或Ph6Pb2)、Bu3PbOH、Ph3PbO等有機(jī)鉛化合物類(Bu表示丁基，Ph表示苯基)；Pb(OCH3)2、(CH3O)Pb(OPh)、Pb(OPh)2等烷氧基鉛類、芳氧基鉛類；Pb-Na、Pb-Ca、Pb-Ba、Pb-Sn、Pb-Sb等鉛合金類；方鉛礦、閃鋅礦等鉛的礦物類，以及這些鉛化合物的水合物；<銅族金屬的化合物>CuCl、CuCl2、CuBr、CuBr2、CuI、CuI2、Cu(OAc)2、Cu(acac)2、油酸銅、Bu2Cu、(CH3O)2Cu、AgNO3、AgBr、苦味酸銀、AgC6H6ClO4、[AuC≡C-C(CH3)3]n、[Cu(C7H8)Cl]4等銅族金屬的鹽及絡(luò)合物(acac表示乙酰丙酮螯合物配位體)；<堿金屬絡(luò)合物>Li(acac)、LiN(C4H9)2等堿金屬絡(luò)合物；<鋅的絡(luò)合物>Zn(acac)2等鋅的絡(luò)合物；<鎘的絡(luò)合物>Cd(acac)2等鎘的絡(luò)合物；<鐵族金屬的化合物>Fe(C10H8)(CO)5、Fe(CO)5、Fe(C4H6)(CO)3、Co(1，3，5-三甲基苯基)2(PEt2Ph)2、CoC5F5(CO)7、Ni-π-C5H5NO、二茂鐵等鐵族金屬絡(luò)合物；<鋯絡(luò)合物>Zr(acac)4、二茂鋯等鋯絡(luò)合物；<路易斯酸類化合物>AlX3、TiX3、TiX4、VOX3、VX5、ZnX2、FeX3、SnX4(其中X是鹵原子、乙酰氧基、烷氧基或芳氧基)等路易斯酸和產(chǎn)生路易斯酸的過渡金屬化合物；<有機(jī)錫化合物>(CH3)3SnOCOCH3、(C2H5)3SnOCOC6H5、Bu3SnOCOCH3、Ph3SnOCOCH3、Bu2Sn(OCOCH3)2、Bu2Sn(OCOC11H23)2、Ph3SnOCH3、(C2H5)3SnOPh、Bu2Sn(OCH3)2、Bu2Sn(OC2H5)2、Bu2Sn(OPh)2、Ph2Sn(OCH3)2、(C2H5)3SnOH、Ph3SnOH、Bu2SnO、(C8H17)2SnO、Bu2SnCl2、BuSnO(OH)等有機(jī)錫化合物；等含金屬化合物都可以用作催化劑。這些催化劑既可以是固定在多級蒸餾塔中的固體催化劑，也可以是溶解于反應(yīng)體系的可溶性催化劑。
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)。
在使用溶解于反應(yīng)體系的可溶性催化劑實(shí)施本發(fā)明時(shí)，這些催化劑優(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，或者用苯酚或反應(yīng)液等處理過的這些物質(zhì)。


圖1是實(shí)施本發(fā)明制備法的連續(xù)多級蒸餾塔的示意圖。其中，本發(fā)明所用的連續(xù)多級蒸餾塔10具有在長L(cm)，內(nèi)徑D(cm)的圓筒形主體7的上下方具有端板5，在內(nèi)部具有級數(shù)為n的內(nèi)件6(6-1填料，6-2塔板)的構(gòu)造，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1，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2，并且在氣體出口1下部的塔的上部和/或中部具有一個(gè)以上的進(jìn)口3，在液體出口上部的塔的下部具有一個(gè)以上的進(jìn)口4，并且該連續(xù)多級蒸餾塔必須滿足蒸餾和反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行以及能夠以每小時(shí)1噸以上的量長期穩(wěn)定地連續(xù)制備碳酸二芳基酯等各種條件。另外，圖1只是本發(fā)明連續(xù)多級蒸餾塔的一個(gè)實(shí)施方式，因此內(nèi)件6的配置并不限定于圖1所示的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的連續(xù)多級蒸餾塔，不僅滿足具有簡單蒸餾功能的條件，而且結(jié)合了穩(wěn)定地以高選擇率進(jìn)行反應(yīng)所必須的條件，其具體必須為(1)長L(cm)滿足式(1)1500≤L≤8000 式(1)(2)塔內(nèi)徑D(cm)滿足式(2)100≤D≤2000 式(2)
(3)長L(cm)和塔內(nèi)徑D(cm)的比滿足式(3)2≤L/D≤40 式(3)(4)級數(shù)n滿足式(4)10≤n≤80 式(4)(5)塔內(nèi)徑D(cm)和氣體出口1的內(nèi)徑d1(cm)的比滿足式(5)2≤D/d1≤15 式(5)(6)塔內(nèi)徑D(cm)和液體出口2的內(nèi)徑d2(cm)的比滿足式(6)5≤D/d2≤30 式(6)。
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”如前述所定義。
已發(fā)現(xiàn)通過使用同時(shí)滿足式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)的連續(xù)多級蒸餾塔，在由碳酸烷基芳基酯制備以碳酸二芳基酯為主要成分的芳香族碳酸酯類時(shí)，能夠以每小時(shí)1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率并且在例如2000小時(shí)以上，優(yōu)選3000小時(shí)以上，并更優(yōu)選5000小時(shí)以上的長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定地制備碳酸二芳基酯。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)模制備芳香族碳酸酯的原因還不清楚，但推測這是由于將式(1)-(6)的條件組合時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，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?yàn)樗虏康臏囟缺仨氉兏?，因而副反?yīng)容易產(chǎn)生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(shí)降低設(shè)備成本，則必須使n小于80。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?yàn)樗虏康臏囟缺仨氉兏?，因而副反?yīng)容易發(fā)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，則不僅氣體成分的取出量相對變小，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，而且液體取出量相對變多，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。
進(jìn)而，已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明中進(jìn)一步優(yōu)選d1和d2滿足式(7)的情況，1≤d1/d2≤6 式(7)。
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(shí)以上，優(yōu)選3000小時(shí)以上，并進(jìn)一步優(yōu)選5000小時(shí)以上，且沒有造成管線的堵塞或侵蝕，同時(shí)維持高選擇率制備預(yù)定量的碳酸二芳基酯。
本發(fā)明的特征在于，以每小時(shí)1噸以上的高生產(chǎn)率以及高選擇率長期穩(wěn)定地生產(chǎn)碳酸二芳基酯，但是優(yōu)選以每小時(shí)2噸以上，并進(jìn)一步優(yōu)選以每小時(shí)3噸以上的量生產(chǎn)碳酸二芳基酯。此外，本發(fā)明連續(xù)多級蒸餾塔的L、D、L/D、n、D/d1、D/d2分別為2000≤L≤6000、150≤D≤1000、3≤L/D≤30、15≤n≤60、2.5≤D/d1≤12、7≤D/d2≤25時(shí)，其特征在于以每小時(shí)2噸以上，優(yōu)選以每小時(shí)2.5噸以上，并進(jìn)一步優(yōu)選以每小時(shí)3噸以上的量制備碳酸二芳基酯。進(jìn)一步，當(dāng)本發(fā)明連續(xù)多級蒸餾塔的L、D、L/D、n、D/d1、D/d2分別為2500≤L≤5000、200≤D≤800、5≤L/D≤15、20≤n≤50、3≤D/d1≤10、9≤D/d2≤20時(shí)，其特征在于以每小時(shí)3噸以上，優(yōu)選以每小時(shí)3.5噸以上，并進(jìn)一步優(yōu)選以每小時(shí)4噸以上的量制備碳酸二芳基酯。
本發(fā)明中所說的碳酸二芳基酯的選擇率是基于已反應(yīng)的碳酸烷基芳基酯的，在本發(fā)明中通常為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)明中所用的連續(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(Maxfrac tray)等，作為填料，優(yōu)選臘西環(huán)、萊辛環(huán)、鮑爾環(huán)、弧鞍形填料、矩鞍形填料、狄克松環(huán)、金屬網(wǎng)鞍形填料或亥里-派克填料等不規(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(フレキシパツク)、Sulzer填料(スルザ一パツキング)、Goodroll填料(グツドロ一ルパツキング)或Glitchgrid(グリツチグリツド)等規(guī)整填料。并且可以使用組合具有塔板部分和填充了填料的部分的多級蒸餾塔。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(shí)是指塔板數(shù)，在使用填料時(shí)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。
本發(fā)明的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)的平衡常數(shù)極其小，而且反應(yīng)速度慢，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)，并且平衡常數(shù)也很小，反應(yīng)速度也慢。作為進(jìn)行這種本發(fā)明反應(yīng)的反應(yīng)蒸餾用連續(xù)多級蒸餾塔，已發(fā)現(xiàn)該內(nèi)件含有填料和塔板兩者的多級蒸餾塔是優(yōu)選的。并且，在該蒸餾塔中，更優(yōu)選填充了填料的部分設(shè)置于上部，塔板部分設(shè)置于下部的蒸餾塔。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)選使用1個(gè)或2個(gè)以上的規(guī)整填料。因此，該規(guī)整填料優(yōu)選為選自Mellapak(メラパツク)、Gempak(ジエムパツク)、TECHNO-PAK(テクノパツク)、FLEXI-PAK(フレキシパツク)、Sulzer填料(スルザ一パツキング)、Goodroll填料(グツドロ一ルパツキング)或Glitchgrid(グリツチグリツド)中的至少一種。
進(jìn)而，作為本發(fā)明的連續(xù)多級蒸餾塔，還發(fā)現(xiàn)該內(nèi)件的該塔板是含有多孔板部分和降液管部分的多孔塔板時(shí)在功能和設(shè)備費(fèi)用之間的關(guān)系方面特別優(yōu)選。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(gè)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(gè)孔，并進(jìn)一步優(yōu)選為150-800個(gè)孔。另外，發(fā)現(xiàn)該多孔塔板每個(gè)孔的截面面積優(yōu)選為0.5-5cm2。每個(gè)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多孔板部分上含有100-1000個(gè)孔，并且每個(gè)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)在連續(xù)多級蒸餾塔中該規(guī)整填料為選自Mellapak(メラパツク)、Gempak(ジエムパツク)、TECHNO-PAK(テクノパツク)、FLEXI-PAK(フ レキシパツク)、Sulzer填料(スルザ一パツキング)、Goodroll填料(グツドロ一ルパツキング)或Glitchgrid(グリツチグリツド)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(gè)孔，并且該多孔塔板每個(gè)孔的截面面積為0.5-5cm2時(shí)是特別優(yōu)選的。由此可知通過對連續(xù)多級蒸餾塔附加上述條件，能夠更容易地解決本發(fā)明的課題。
實(shí)施本發(fā)明時(shí)，向存在催化劑的連續(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(shí)進(jìn)行反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的碳酸二烷基酯、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)主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類的高沸點(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。在該低沸點(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、碳酸烷基芳基醚類以及未反應(yīng)的碳酸烷基芳基酯等。此外，在該高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物中可以含有芳香族單羥基化合物、未反應(yīng)的碳酸烷基芳基酯等。另外，如前所述，在該原料中除碳酸烷基芳基酯外還可以含有作為反應(yīng)產(chǎn)物的碳酸二烷基酯、醇類、芳香族單羥基化合物、碳酸二芳基酯和烷基芳基醚、以及高沸點(diǎn)反應(yīng)副產(chǎn)物等。如果考慮在其它工序中進(jìn)行分離·精制時(shí)的那些設(shè)備、費(fèi)用的話，則實(shí)際在工業(yè)上實(shí)施本發(fā)明時(shí)，優(yōu)選含有少量這樣的化合物。
此外，在本發(fā)明中冷凝反應(yīng)蒸餾塔的塔頂氣體抽出成分后，實(shí)施將其一部分送回蒸餾塔上部的回流操作是優(yōu)選的方法。該情況下，回流比為0.01-10，優(yōu)選為0.08-5，并進(jìn)一步優(yōu)選為0.1-2。在本發(fā)明中為了向連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給含有碳酸烷基芳基酯的原料，優(yōu)選從設(shè)置于蒸餾塔上部的氣體出口下部的塔的上部和/或中部的一處或多處進(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)明優(yōu)選實(shí)施形式，在使用上部含有填料部分，并且下部含有塔板部分的蒸餾塔時(shí)，優(yōu)選至少一個(gè)進(jìn)口設(shè)置于填料部分和塔板部分之間。此外，在填料由2個(gè)以上的多個(gè)規(guī)整填料形成時(shí)，在構(gòu)成這些多個(gè)規(guī)整填料的間隔處設(shè)置進(jìn)口是優(yōu)選的方法。
本發(fā)明中，使催化劑存在于連續(xù)多級蒸餾塔中的任何方法都可以，但在催化劑為不溶于反應(yīng)液的固體狀態(tài)時(shí)，則有通過將其設(shè)置于連續(xù)多級蒸餾塔內(nèi)的級中，或以填料形式進(jìn)行設(shè)置等而將其固定在塔中的方法等。此外，在使用溶于原料或反應(yīng)液的催化劑時(shí)，優(yōu)選從比蒸餾塔中間部分更上部的位置向蒸餾塔中進(jìn)行供給。這種情況下，既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與原料不同的進(jìn)口導(dǎo)入。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，但以相對于原料總質(zhì)量的比例表示的使用量通常為0.0001-30質(zhì)量％，優(yōu)選為0.005-10質(zhì)量％，更優(yōu)選為0.001-1質(zhì)量％。
在本發(fā)明中進(jìn)行的酯交換反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間被認(rèn)為相當(dāng)于反應(yīng)液在連續(xù)多級蒸餾塔中的平均滯留時(shí)間，但其根據(jù)蒸餾塔的內(nèi)件形狀、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，通常為0.01-10小時(shí)，優(yōu)選為0.05-5小時(shí)，更優(yōu)選為0.1-3小時(shí)。
反應(yīng)溫度根據(jù)所用原料化合物的種類、催化劑種類、用量而變化，但通常為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，容易產(chǎn)生副反應(yīng)，例如產(chǎn)生烷基芳基醚以及碳酸二芳基酯的弗利斯重排產(chǎn)物和它的酯化合物等副反應(yīng)增加，因此這是不優(yōu)選的。在這種情況下，優(yōu)選的反應(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，并通常在塔頂壓力為0.1-2×107Pa，優(yōu)選為103-106Pa，更優(yōu)選為5×103-105Pa的范圍內(nèi)進(jìn)行。
構(gòu)成本發(fā)明中所用的連續(xù)多級蒸餾塔的材料主要是碳鋼、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)選不銹鋼。
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。
實(shí)施例鹵素含量由離子色譜法測定。
<連續(xù)多級蒸餾塔>
使用由圖1所示那樣的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，該實(shí)施例中，作為內(nèi)件，在上部設(shè)置了兩個(gè)Mellapak(メラパツク)(合計(jì)理論級數(shù)為11級)，并且在下部使用每個(gè)孔的橫截面積＝約1.3cm2、孔數(shù)＝約250個(gè)/m2的多孔塔板。
<反應(yīng)蒸餾>
使用由碳酸二甲酯/苯酚＝1.3(質(zhì)量比)所組成的混合物進(jìn)行酯交換反應(yīng)而得到的含有18質(zhì)量％碳酸甲基苯基酯的混合物作為原料。此原料中含有26質(zhì)量％的碳酸二甲酯，6質(zhì)量％的苯甲醚，48質(zhì)量％的苯酚和1質(zhì)量％的碳酸二苯酯，并進(jìn)一步含有約100ppm的催化劑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1ppb以下)。
從設(shè)置于Mellapak和多孔塔板之間的原料進(jìn)口，以66ton/hr的流量將該原料導(dǎo)入至上述的連續(xù)多級蒸餾塔中。在塔底部溫度為210℃，塔頂部壓力為3×104Pa，回流比為0.3的條件下連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。24小時(shí)后能夠達(dá)到穩(wěn)定的定態(tài)運(yùn)行。從塔底部連續(xù)抽出的液體中含有38.4質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯和55.6質(zhì)量％的碳酸二苯酯。可知由碳酸甲基苯基酯得到的碳酸二苯酯的生產(chǎn)量為每小時(shí)5.13噸。相對于反應(yīng)了的碳酸甲基苯基酯，碳酸二苯酯的選擇率為99％。
在該條件下進(jìn)行長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行。運(yùn)行500小時(shí)后、2000小時(shí)后、4000小時(shí)后、5000小時(shí)后、6000小時(shí)后碳酸二苯酯的生產(chǎn)量(原料中所含的碳酸二苯酯除外)為每小時(shí)5.13噸、5.13噸、5.14噸、5.14噸、5.13噸，選擇率為99％、99％、99％、99％、99％，非常穩(wěn)定。此外，所制備的芳香族碳酸酯中，實(shí)質(zhì)上不含鹵素(1ppb以下)。
使用和實(shí)施例1相同的連續(xù)多級蒸餾塔，并在下述條件下進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。
<反應(yīng)蒸餾>
使用由碳酸二甲酯/苯酚＝1.9(質(zhì)量比)所組成的混合物進(jìn)行酯交換反應(yīng)而得到的含有21質(zhì)量％碳酸甲基苯基酯的混合物作為原料。此原料中含有32質(zhì)量％的碳酸二甲酯，5質(zhì)量％的苯甲醚，41質(zhì)量％的苯酚和1質(zhì)量％的碳酸二苯酯，并進(jìn)一步含有約250ppm的催化劑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1ppb以下)。
從設(shè)置于Mellapak和多孔塔板之間的原料進(jìn)口，以80ton/hr的流量將該原料導(dǎo)入至上述的連續(xù)多級蒸餾塔中。在塔底部溫度為205℃，塔頂部壓力為2×104Pa，回流比為0.5的條件下連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。24小時(shí)后能夠達(dá)到穩(wěn)定的定態(tài)運(yùn)行。從塔底部連續(xù)抽出的液體中含有36.2質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯和60.8質(zhì)量％的碳酸二苯酯?？芍商妓峒谆交サ玫降奶妓岫锦サ纳a(chǎn)量為每小時(shí)8.06噸。相對于反應(yīng)了的碳酸甲基苯基酯，碳酸二苯酯的選擇率為99％。
在該條件下進(jìn)行長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行。運(yùn)行500小時(shí)后、1000小時(shí)后、1500小時(shí)后、2000小時(shí)后、2500小時(shí)后碳酸二苯酯的生產(chǎn)量(原料中所含的碳酸二苯酯除外)為每小時(shí)8.06噸、8.07噸、8.07噸、8.06噸、8.07噸，選擇率為99％、99％、99％、99％、99％，非常穩(wěn)定地。此外，所制備的芳香族碳酸酯中，實(shí)質(zhì)上不含鹵素(1ppb以下)。
使用除多孔塔板每個(gè)孔的橫截面積＝約1.8cm2外和實(shí)施例1相同的連續(xù)多級蒸餾塔，并在下述條件下進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。
<反應(yīng)蒸餾>
使用由碳酸二甲酯/苯酚＝1.4(質(zhì)量比)所組成的混合物進(jìn)行酯交換反應(yīng)而得到的含有16質(zhì)量％碳酸甲基苯基酯的混合物作為原料。此原料中含有27質(zhì)量％的碳酸二甲酯，7質(zhì)量％的苯甲醚，49質(zhì)量％的苯酚和0.5質(zhì)量％的碳酸二苯酯，并進(jìn)一步含有約200ppm的催化劑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1ppb以下)。
從設(shè)置于Mellapak和多孔塔板之間的原料進(jìn)口，以94ton/hr的流量將該原料導(dǎo)入至上述的連續(xù)多級蒸餾塔中。在塔底部溫度為215℃，塔頂部壓力為2.5×104Pa，回流比為0.4的條件下連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。24小時(shí)后能夠達(dá)到穩(wěn)定的定態(tài)運(yùn)行。從塔底部連續(xù)抽出的液體中含有35.5質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯和59.5質(zhì)量％的碳酸二苯酯?？芍商妓峒谆交サ玫降奶妓岫锦サ纳a(chǎn)量為每小時(shí)7.28噸。相對于反應(yīng)了的碳酸甲基苯基酯，碳酸二苯酯的選擇率為99％。
在該條件下進(jìn)行長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行。運(yùn)行500小時(shí)后、1000小時(shí)后、1500小時(shí)后、2000小時(shí)后、2500小時(shí)后碳酸二苯酯的生產(chǎn)量(原料中所含的碳酸二苯酯除外)為每小時(shí)7.28噸、7.28噸、7.29噸、7.29噸、7.28噸，選擇率為99％、99％、99％、99％、99％，非常穩(wěn)定。此外，所制備的芳香族碳酸酯中，實(shí)質(zhì)上不含鹵素(1ppb以下)。
工業(yè)上的可利用性在以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的碳酸烷基芳基酯作為原料，使用連續(xù)多級蒸餾塔，向存在催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該原料，并連續(xù)制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類時(shí)，本發(fā)明適合作為能夠以每小時(shí)1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率長時(shí)間穩(wěn)定地制備碳酸二芳基酯的具體方法。
附圖的簡要說明圖1是實(shí)施本發(fā)明的連續(xù)多級蒸餾塔的示意圖。在其主體內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)件6。另外，圖1中所用符號的說明如下所述；1氣體出口、2液體出口、3進(jìn)口、4進(jìn)口、5端板、6-1內(nèi)件(填料)、6-2內(nèi)件(塔板)、7主體部分、10連續(xù)多級蒸餾塔、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)。
權(quán)利要求
1.一種以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的碳酸烷基芳基酯為原料，制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類的方法，其特征在于，包括(i)向存在催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該原料的工序，(ii)使該原料反應(yīng)以生成碳酸二烷基酯和碳酸二芳基酯的工序，和(iii)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)抽出的工序，并且(a)連續(xù)供給至該連續(xù)多級蒸餾塔中的該原料中含有相對于該原料質(zhì)量為5-38質(zhì)量％的碳酸二烷基酯和5-61質(zhì)量％的芳香族單羥基化合物，(b)該連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L(cm)，內(nèi)徑D(cm)的圓筒形主體的上下方具有端板，在內(nèi)部具有級數(shù)為n的內(nèi)件的構(gòu)造，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，在氣體出口下部的塔的上部和/或中部具有至少一個(gè)進(jìn)口，在液體出口上部的塔的下部具有至少一個(gè)進(jìn)口，其中(1)長L(cm)滿足式(1)1500≤L≤8000式(1)(2)塔內(nèi)徑D(cm)滿足式(2)100≤D≤2000 式(2)(3)長L(cm)和塔內(nèi)徑D(cm)的比滿足式(3)2≤L/D≤40 式(3)(4)級數(shù)n滿足式(4)10≤n≤80式(4)(5)塔內(nèi)徑D(cm)和氣體出口內(nèi)徑d1(cm)的比滿足式(5)2≤D/d1≤15 式(5)(6)塔內(nèi)徑D(cm)和液體出口內(nèi)徑d2(cm)的比滿足式(6)5≤D/d2≤30式(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在前述工序(ii)中同時(shí)進(jìn)行蒸餾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，連續(xù)制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的該芳香族碳酸酯類，并且該碳酸二芳基酯的生產(chǎn)量為每小時(shí)1噸以上。
4.一種以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類的工業(yè)制備方法，其特征在于通過以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的碳酸烷基芳基酯為原料，向存在催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該原料，在塔中同時(shí)進(jìn)行反應(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)抽出的反應(yīng)蒸餾方式連續(xù)制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類時(shí)，(a)連續(xù)供給至該連續(xù)多級蒸餾塔中的該原料中含有相對于該原料質(zhì)量為5-38質(zhì)量％的該碳酸二烷基酯和5-61質(zhì)量％的該芳香族單羥基化合物，(b)該連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L(cm)，內(nèi)徑D(cm)的圓筒形主體的上下方具有端板，在內(nèi)部具有級數(shù)為n的內(nèi)件的構(gòu)造，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，在氣體出口下部的塔的上部和/或中部具有一個(gè)以上的進(jìn)口，在液體出口上部的塔的下部具有一個(gè)以上的進(jìn)口，其中(1)長L(cm)滿足式(1)1500≤L≤8000式(1)(2)塔內(nèi)徑D(cm)滿足式(2)100≤D≤2000 式(2)(3)長L(cm)和塔內(nèi)徑D(cm)的比滿足式(3)2≤L/D≤40式(3)(4)級數(shù)n滿足式(4)10≤n≤80 式(4)(5)塔內(nèi)徑D(cm)和氣體出口內(nèi)徑d1(cm)的比滿足式(5)2≤D/d1≤15 式(5)(6)塔內(nèi)徑D(cm)和液體出口內(nèi)徑d2(cm)的比滿足式(6)5≤D/d2≤30 式(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，碳酸二芳基酯的生產(chǎn)量為每小時(shí)1噸以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該原料中進(jìn)一步含有相對于該原料質(zhì)量為0.5-15質(zhì)量％的烷基芳基醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于d1和d2滿足式(7)1≤d1/d2≤6 式(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該連續(xù)多級蒸餾塔的L、D、L/D、n、D/d1、D/d2分別為2000≤L≤6000、150≤D≤1000、3≤L/D≤30、15≤n≤60、2.5≤D/d1≤12、7≤D/d2≤25。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該連續(xù)多級蒸餾塔的L、D、L/D、n、D/d1、D/d2分別為2500≤L≤5000、200≤D≤800、5≤L/D≤15、20≤n≤50、3≤D/d1≤10、9≤D/d2≤20。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該連續(xù)多級蒸餾塔是含有填料和塔板作為其內(nèi)件的蒸餾塔。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該連續(xù)多級蒸餾塔是在上部含有填料作為其內(nèi)件，在下部含有塔板作為其內(nèi)件的蒸餾塔。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，內(nèi)件的該填料是規(guī)整填料。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，內(nèi)件的該塔板是含有多孔板部分和降液管部分的多孔塔板。
14.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，內(nèi)件的該填料是1個(gè)或2個(gè)以上規(guī)整填料，該塔板是含有多孔板部分和降液管部分的多孔塔板。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或14所述的方法，其特征在于，該規(guī)整填料是選自Mellapak、Gempak、TECHNO-PAK、FLEXI-PAK、Sulzer填料、Goodroll填料和Glitchgrid中的至少一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或14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(gè)孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求13、14和16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，多孔塔板每個(gè)孔的截面面積為0.5-5cm2。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該規(guī)整填料是選自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(gè)孔，并且多孔塔板每個(gè)孔的截面面積為0.5-5cm2。
19.通過權(quán)利要求1-18任一項(xiàng)所述的方法制備的并且鹵素含量為0.1ppm以下的芳香族碳酸酯類。
全文摘要
本發(fā)明要解決的課題是提供一種制備芳香族碳酸酯的具體方法，該方法在以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)得到的碳酸烷基芳基酯作為原料，使用連續(xù)多級蒸餾塔，向存在催化劑的連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該原料，并連續(xù)制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類時(shí)，能夠以每小時(shí)1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率長時(shí)間穩(wěn)定地制備碳酸二芳基酯。雖然已經(jīng)提出了很多有關(guān)通過反應(yīng)蒸餾法制備芳香族碳酸酯的方法，但是這些都是規(guī)模小、時(shí)間短的實(shí)驗(yàn)室水平制備方法，完全沒有公開能夠以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行大量生產(chǎn)的具體方法或裝置。本發(fā)明中提供了一種特定的連續(xù)多級蒸餾塔，并提供了能夠由含有特定量碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的碳酸烷基芳基酯以每小時(shí)1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率長時(shí)間穩(wěn)定地制備碳酸二芳基酯的具體方法。
文檔編號B01D3/00GK1984867SQ20058002352
公開日2007年6月20日 申請日期2005年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月13日
發(fā)明者福岡伸典, 八谷廣志, 松崎一彥 申請人:旭化成化學(xué)株式會(huì)社