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。更具體地是，本發(fā)明涉及一種使碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物在存在催化劑的兩個連續(xù)多級蒸餾塔中進(jìn)行酯交換反應(yīng)，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以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物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、特開昭56-123948號公報、特開昭56-123949號公報(西德專利申請公開公報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(西德專利申請公開公報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(西德專利申請公開公報No.2736062)、特開昭54-63023號公報、特開昭60-169444號公報(美國專利No.4554110說明書)、特開昭60-169445號公報(美國專利No.4552704說明書)、特開昭62-277345號公報、特開平1-265063號公報)、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)、鉛化合物類(參見專利文獻(xiàn)4特開昭57-176932號公報、特開平1-93560號公報)、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)、鈦酸酯類(參見專利文獻(xiàn)6特開昭58-185536號公報(美國專利No.4410464說明書)、特開平1-265062號公報)、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(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)、乙酸鐵(參見專利文獻(xiàn)9特開昭61-172852號公報)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(西德專利申請公開公報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(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(美國專利No.4182726說明書)的實(shí)施例、特開昭56-25138號公報的實(shí)施例、特開昭60-169444號公報(美國專利No.4554110說明書)的實(shí)施例、特開昭60-169445號公報(美國專利No.4552704說明書)的實(shí)施例、特開昭60-173016號公報(美國專利No.4609501說明書)的實(shí)施例、特開昭61-172852號公報的實(shí)施例、特開昭61-291545號公報的實(shí)施例、特開昭62-277345號公報的實(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)；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(參見專利文獻(xiàn)14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(參見專利文獻(xiàn)15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、特開平4-230242號公報、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(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(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(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(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；專利文獻(xiàn)23特開平9-40616號公報；專利文獻(xiàn)24特開平9-59225號公報；專利文獻(xiàn)25特開平9-110805號公報；專利文獻(xiàn)26特開平9-165357號公報；專利文獻(xiàn)27特開平9-173819號公報；專利文獻(xiàn)28特開平9-176094號公報、特開2000-191596號公報、特開2000-191597號公報；專利文獻(xiàn)29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)30國際公開No.00/18720公報(美國專利No.6093842說明書)；專利文獻(xiàn)31特開2001-64234號公報、特開2001-64235號公報；專利文獻(xiàn)32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時間穩(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、特開2001-64235號公報)、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(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(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，涉及所公開的用于以碳酸二甲酯和苯酚為主制備碳酸二苯酯(DPC)的2個反應(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)原料液導(dǎo)入量(Q1和Q2kg/hr)的記載概括于下表中。
表1
特開平11-92429號公報(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(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)時可用的最大的2個連續(xù)多級蒸餾塔是本申請人在專利文獻(xiàn)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H1＝1200cm、H2＝600cm、D1＝20cm、D2＝25cm、n1＝n2＝50(專利文獻(xiàn)23)、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。

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，該方法使用兩個連續(xù)多級蒸餾塔，并能夠由含有特定量的醇類和芳香族碳酸酯的碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物，以每小時1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率長時間穩(wěn)定地制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類。
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。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1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率長時間穩(wěn)定地制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類的具體方法，并由此完成本發(fā)明。
也就是說，本發(fā)明的第一形式中提供了1、一種以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物為原料制備以碳酸二芳基酯類為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類的方法，其特征在于包括(i)向存在催化劑的第一連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該原料的工序，(ii)使該原料在第一塔中反應(yīng)以生成醇類和碳酸烷基芳基酯類的工序，
(iii)將含有生成的醇類的第一塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第一塔上部連續(xù)抽出，同時將含有生成的碳酸烷基芳基酯類的第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第一塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出的工序，(iv)向連接至第一連續(xù)多級蒸餾塔并存在催化劑的第二連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，同時使其在該第二塔中反應(yīng)以生成碳酸二烷基酯類和碳酸二芳基酯類的工序，(v)將含有生成的碳酸二烷基酯類的第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第二塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，同時將含有生成的碳酸二芳基酯類的第二塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第二塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出的工序，其中(a)連續(xù)供給至該第一連續(xù)多級蒸餾塔的原料中，(1)碳酸二烷基酯相對于芳香族單羥基化合物的摩爾比為0.1-10，(2)基于該原料的質(zhì)量，其中含有0.01-5質(zhì)量％的該醇和0.01-5質(zhì)量％的該碳酸烷基芳基酯和/或碳酸二芳基酯，(b)該第一連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L1(cm)，內(nèi)徑D1(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n1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d11(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d12(cm)的液體出口，并且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，其中(1)長L1(cm)滿足式(1)1500≤L1≤8000式(1)(2)塔內(nèi)徑D1(cm)滿足式(2)100≤D1≤2000 式(2)(3)長L1(cm)和塔內(nèi)徑D1(cm)的比滿足式(3)2≤L1/D1≤40 式(3)(4)級數(shù)n1滿足式(4)20≤n1≤120 式(4)(5)塔內(nèi)徑D1(cm)和氣體出口內(nèi)徑d11(cm)的比滿足式(5)
5≤D1/d11≤30式(5)(6)塔內(nèi)徑D1(cm)和液體出口內(nèi)徑d12(cm)的比滿足式(6)，3≤D1/d12≤20式(6)(c)該第二連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L2(cm)，內(nèi)徑D2(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n2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d21(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d22(cm)的液體出口，并且在氣體出口下部的塔的上部和/或中部具有一個以上的進(jìn)口，在液體出口上部的塔的下部具有一個以上的進(jìn)口，其中(1)長L2(cm)滿足式(7)1500≤L2≤8000 式(7)(2)塔內(nèi)徑D2(em)滿足式(8)100≤D2≤2000式(8)(3)長L2(cm)和塔內(nèi)徑D2(cm)的比滿足式(9)2≤L2/D2≤40 式(9)(4)級數(shù)n2滿足式(10)10≤n2≤80 式(10)(5)塔內(nèi)徑D2(cm)和氣體出口內(nèi)徑d21(cm)的比滿足式(11)2≤D2/d21≤15式(11)(6)塔內(nèi)徑D2(cm)和液體出口內(nèi)徑d22(cm)的比滿足式(12)5≤D2/d22≤30式(12)。
2、根據(jù)前項(xiàng)1所述的方法，其特征在于，在前述工序(ii)和(iv)中同時進(jìn)行蒸餾。
3、根據(jù)前項(xiàng)1或2所述的方法，其特征在于，碳酸二芳基酯的生產(chǎn)量為每小時1噸以上。
此外，本發(fā)明的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，其特征在于以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物為原料，并向存在催化劑的第一連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該原料，在該第一塔中同時進(jìn)行反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的醇類的第一塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第一塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，將含有生成的碳酸烷基芳基酯類的第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第一塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出，以及向存在催化劑的第二連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，在該第二塔中同時進(jìn)行反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的碳酸二烷基酯類的第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第二塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，將含有生成的碳酸二芳基酯類的第二塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第二塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出，另一方面，向第一連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給含有碳酸二烷基酯類的第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，由此連續(xù)制備以碳酸二芳基酯類為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類，其中(a)連續(xù)供給至第一連續(xù)多級蒸餾塔的原料中，(1)碳酸二烷基酯相對于芳香族單羥基化合物的摩爾比為0.1-10，(2)基于該原料的質(zhì)量，其中含有0.01-5質(zhì)量％的該醇和0.01-5質(zhì)量％的該碳酸烷基芳基酯和/或碳酸二芳基酯，(b)該第一連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L1(cm)，內(nèi)徑D1(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n1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d11(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d12(cm)的液體出口，并且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，其中(1)長L1(cm)滿足式(1)1500≤L1≤8000式(1)(2)塔內(nèi)徑D1(cm)滿足式(2)100≤D1≤2000 式(2)(3)長L1(cm)和塔內(nèi)徑D1(cm)的比滿足式(3)2≤L1/D1≤40 式(3)(4)級數(shù)n1滿足式(4)
20≤n1≤120 式(4)(5)塔內(nèi)徑D1(cm)和氣體出口內(nèi)徑d11(cm)的比滿足式(5)5≤D1/d11≤30式(5)(6)塔內(nèi)徑D1(cm)和液體出口內(nèi)徑d12(cm)的比滿足式(6)，3≤D1/d12≤20式(6)(c)該第二連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L2(cm)，內(nèi)徑D2(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n2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d21(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d22(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，其中(1)長L2(cm)滿足式(7)1500≤L2≤8000式(7)(2)塔內(nèi)徑D2(cm)滿足式(8)100≤D2≤2000 式(8)(3)長L2(cm)和塔內(nèi)徑D2(cm)的比滿足式(9)2≤L2/D2≤40 式(9)(4)級數(shù)n2滿足式(10)10≤n2≤80 式(10)(5)塔內(nèi)徑D2(cm)和氣體出口內(nèi)徑d21(cm)的比滿足式(11)2≤D2/d21≤15式(11)(6)塔內(nèi)徑D2(cm)和液體出口內(nèi)徑d22(cm)的比滿足式(12)5≤D2/d22≤30式(12)。
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，該原料進(jìn)一步含有基于該原料的質(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d11和d12滿足式(13)，并且d21和d22滿足式(14)1≤d12/d11≤5式(13)1≤d21/d22≤6式(14)。
8、根據(jù)前項(xiàng)1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該第一連續(xù)多級蒸餾塔的L1、D1、L1/D1、n1、D1/d11、D1/d12分別為2000≤L1≤6000、150≤D1≤1000、3≤L1/D1≤30、30≤n1≤100、8≤D1/d11≤25、5≤D1/d12≤18，并且該第二連續(xù)多級蒸餾塔的L2、D2、L2/D2、n2、D2/d21、D2/d22分別為2000≤L2≤6000、150≤D2≤1000、3≤L2/D2≤30、15≤n2≤60、2.5≤D2/d21≤12、7≤D2/d22≤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，該第一連續(xù)多級蒸餾塔的L1、D1、L1/D1、n1、D1/d11、D1/d12分別為2500≤L1≤5000、200≤D1≤800、5≤L1/D1≤15、40≤n1≤90、10≤D1/d11≤25、7≤D1/d12≤15，并且該第二連續(xù)多級蒸餾塔的L2、D2、L2/D2、n2、D2/d21、D2/d22分別為2500≤L2≤5000、200≤D2≤800、5≤L2/D2≤15、20≤n2≤50、3≤D2/d21≤10、9≤D2/d22≤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，該第一連續(xù)多級蒸餾塔和該第二連續(xù)多級蒸餾塔分別是含有塔板和/或填料作為其內(nèi)件的蒸餾塔。
11、根據(jù)前項(xiàng)10所述的方法，其特征在于，該第一連續(xù)多級蒸餾塔是含有塔板作為其內(nèi)件的板式蒸餾塔，該第二連續(xù)多級蒸餾塔是含有填料和塔板兩者作為其內(nèi)件的蒸餾塔。
12、根據(jù)前項(xiàng)10或11所述的方法，其特征在于，該第一連續(xù)多級蒸餾塔和該第二連續(xù)多級蒸餾塔的塔板分別是含有多孔板部分和降液管部分的多孔塔板。
13、根據(jù)前項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)10或11所述的方法，其特征在于，該第二連續(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。
16、根據(jù)前項(xiàng)10-15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該第二連續(xù)多級蒸餾塔的該內(nèi)件的該填料是一個或兩個以上的規(guī)整填料。
17、根據(jù)前項(xiàng)16所述的方法，其特征在于，該第二連續(xù)多級蒸餾塔的該規(guī)整填料是選自選自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。
18、根據(jù)前項(xiàng)1-17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用兩個以上的蒸餾塔作為該第一連續(xù)多級蒸餾塔。
19、根據(jù)前項(xiàng)1-18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用兩個以上的蒸餾塔作為該第二連續(xù)多級蒸餾塔。
此外，本發(fā)明第二形式中提供了20、通過前項(xiàng)1-19中任一項(xiàng)所述的方法制備的鹵素含量為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，能夠由碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物，以每小時1噸以上，優(yōu)選每小時2噸以上，并更優(yōu)選每小時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產(chǎn)物的芳香族碳酸酯。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。此外，由于本發(fā)明中通常使用不含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。
本發(fā)明中所用的碳酸二烷基酯是指通式(15)表示的化合物。
R1OCOOR1(15)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，還可以含有不飽和鍵。
作為具有這種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，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(16)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(16)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是碳原子數(shù)為6-10的芳基所形成的芳香族單羥基化合物，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。
本發(fā)明中用作原料的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0.1-10。如果在該范圍之外，則相對于目標(biāo)芳香族碳酸酯的預(yù)定生產(chǎn)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0.5-5，更優(yōu)選為0.8-3，并進(jìn)一步優(yōu)選為1-2。
本發(fā)明中，以每小時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芳香族碳酸酯的量(P ton/hr)，連續(xù)供給的芳香族單羥基化合物的最低量通常為15P ton/hr，優(yōu)選為13P ton/hr，并更優(yōu)選為10P ton/hr。在進(jìn)一步優(yōu)選的情況下，其可以比8P ton/hr還要少。
本發(fā)明中用作原料的碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物中必須含有特定量作為反應(yīng)生成物的醇類和芳香族碳酸酯類。由于本發(fā)明是平衡反應(yīng)，因此一直認(rèn)為使用含有作為反應(yīng)生成物的醇類以及碳酸烷基芳基酯或碳酸二芳基酯等芳香族碳酸酯類的原料在化學(xué)平衡理論方面是不利的。然而，在使用本發(fā)明的連續(xù)多級蒸餾塔的時候，驚訝地發(fā)現(xiàn)即使是含有相對于原料質(zhì)量為0.01-5質(zhì)量％的該醇類和0.01-5質(zhì)量％的該芳香族碳酸酯類的原料，對此也幾乎沒有任何影響。更優(yōu)選的該醇類的含量為0.05-3質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1-1質(zhì)量％。此外，更優(yōu)選的該芳香族碳酸酯類的含量為0.1-4質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5-3質(zhì)量％。
作為該反應(yīng)逆反應(yīng)的芳香族碳酸酯和醇類之間的反應(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，使用含有作為生成物的醇類和芳香族碳酸酯的原料以制備芳香族碳酸酯時容易產(chǎn)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)液滯留時間通常較短，因此能夠明白使用含有作為生成物的醇類和芳香族碳酸酯的原料時，因?yàn)榉磻?yīng)液中它們的濃度降低得很少，所以對于芳香族碳酸酯的制備來說，其在化學(xué)平衡理論方面仍然是不利的。
然而，使用本發(fā)明第一連續(xù)多級蒸餾塔和第二連續(xù)多級蒸餾塔的話，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，但推測其原因在于導(dǎo)入至第一連續(xù)多級蒸餾塔上部的原料中的芳香族碳酸酯和塔上部段中以高濃度存在的醇類反應(yīng)并立即轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓岫榛ズ头枷阕鍐瘟u基化合物。并推測這是由于在本發(fā)明第一連續(xù)多級蒸餾塔中，具有在塔上部發(fā)生該反應(yīng)的足夠的滯留時間。此外，還推測供給至第一連續(xù)多級蒸餾塔的原料中的醇類的一部分或大部分被用于該反應(yīng)，并且剩余的醇有效地轉(zhuǎn)移到了氣相中。通過使用本發(fā)明的工業(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。
在工業(yè)上實(shí)施本反應(yīng)時，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，優(yōu)選可以使用在該工序和/或其它工序中回收的以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物為主成分的物質(zhì)作為這些原料。即在本發(fā)明方法中，將作為第二連續(xù)多級蒸餾塔中低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物的塔頂成分供給至第一連續(xù)多級蒸餾塔中。此情況下，可以將第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物直接供給至第一連續(xù)多級蒸餾塔中，也可以在分離了其成分的一部分之后進(jìn)行供給。因而在工業(yè)上實(shí)施的本發(fā)明中，作為供給至第一連續(xù)多級蒸餾塔的原料，優(yōu)選使用含有前述特定量醇類和特定量碳酸烷基芳基酯類、碳酸二芳基酯等的芳香族碳酸酯的物質(zhì)。
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，基于該原料的總質(zhì)量，優(yōu)選含有0.5-15質(zhì)量％烷基芳基醚的原料。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％。作為高沸點(diǎn)副產(chǎn)物，例如為碳酸烷基芳基酯和碳酸二芳基酯的弗利斯重排產(chǎn)物及其衍生物等，并且優(yōu)選使用含有少量這些物質(zhì)的原料。
這表示，在例如以作為碳酸二烷基酯的碳酸二甲酯和作為芳香族單羥基化合物的苯酚為原料制備碳酸甲基苯基酯和碳酸二苯酯時，優(yōu)選在該原料中含有上述特定量的作為反應(yīng)生成物的甲醇、碳酸甲基苯基酯和碳酸二苯酯，并進(jìn)一步優(yōu)選含有上述特定量的作為反應(yīng)副產(chǎn)物的苯甲醚，并進(jìn)一步原料中可以含有少量水楊酸苯酯、水楊酸甲酯以及由它們衍生的高沸點(diǎn)副產(chǎn)物。
本發(fā)明中所制備的芳香族碳酸酯類是由碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物的酯交換反應(yīng)所得到的碳酸烷基芳基酯、碳酸二芳基酯以及它們的混合物。在該酯交換反應(yīng)中，包括碳酸二烷基酯的1個或2個烷氧基與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分子所生成的碳酸烷基芳基酯之間進(jìn)行酯交換反應(yīng)的歧化反應(yīng)而將其轉(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，在第一連續(xù)多級蒸餾塔中主要得到碳酸烷基芳基酯，在第二連續(xù)多級蒸餾塔中通過該碳酸烷基芳基酯的歧化反應(yīng)主要得到以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類。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?yàn)?，在聚合原料中即使存在例如少?ppm量的鹵素，也會成為阻礙聚合反應(yīng)，降低所生成的聚碳酸酯的物性或產(chǎn)生著色等的原因。
作為在本發(fā)明的第一連續(xù)多級蒸餾塔和/或第二連續(xù)多級蒸餾塔中所使用的催化劑，例如可以從下述化合物中選擇。
<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，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)。第一連續(xù)多級蒸餾塔中所用的催化劑和第二連續(xù)多級蒸餾塔中所用的催化劑可以是相同種類，也可以是不同種類。


圖1是實(shí)施本發(fā)明制備法的第一連續(xù)多級蒸餾塔的示意圖。本發(fā)明中所用的第一連續(xù)多級蒸餾塔101具有在長L1(cm)，內(nèi)徑D1(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n1的內(nèi)件6的構(gòu)造，在塔頂部或其附近的塔的上部具有內(nèi)徑d11(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d12(cm)的液體出口2，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3，在該液體出口上部的塔的下部具有一個以上的進(jìn)口4。
具體地，本發(fā)明的第一連續(xù)多級蒸餾塔101，必須為
(1)長L1(cm)滿足式(1)1500≤L1≤8000式(1)(2)塔內(nèi)徑D1(cm)滿足式(2)100≤D1≤2000 式(2)(3)長L1(cm)和塔內(nèi)徑D1(cm)的比滿足式(3)2≤L1/D1≤40 式(3)(4)級數(shù)n1滿足式(4)20≤n1≤120 式(4)(5)塔內(nèi)徑D1(cm)和氣體出口內(nèi)徑d11(cm)的比滿足式(5)5≤D1/d11≤30 式(5)(6)塔內(nèi)徑D1(cm)和液體出口內(nèi)徑d12(cm)的比滿足式(6)3≤D1/d12≤20 式(6)。
圖2是實(shí)施本發(fā)明制備法的第二連續(xù)多級蒸餾塔的示意圖。其中，本發(fā)明所用的第二連續(xù)多級蒸餾塔201具有在長L2(cm)，內(nèi)徑D2(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n2的內(nèi)件(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d21(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d22(cm)的液體出口2，并且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3，在該液體出口上部的塔的下部具有一個以上的進(jìn)口4。
具體地，本發(fā)明的第二連續(xù)多級蒸餾塔201，必須為(1)長L2(cm)滿足式(7)1500≤L2≤8000式(7)(2)塔內(nèi)徑D2(cm)滿足式(8)100≤D2≤2000 式(8)(3)長L2(cm)和塔內(nèi)徑D2(cm)的比滿足式(9)2≤L2/D2≤40 式(9)(4)級數(shù)n2滿足式(10)10≤n2≤80 式(10)
(5)塔內(nèi)徑D2(cm)和氣體出口內(nèi)徑d21(cm)的比滿足式(11)2≤D2/d21≤15式(11)(6)塔內(nèi)徑D2(cm)和液體出口內(nèi)徑d22(cm)的比滿足式(12)5≤D2/d22≤30式(12)另外，由于圖1和圖2是實(shí)施本發(fā)明制備法的連續(xù)多級蒸餾塔的實(shí)施形式，因此，內(nèi)件6的配置并不限于圖1和圖2中所示的結(jié)構(gòu)。此外，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0.25L1或0.25L2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0.25L1或0.25L2處的部分。此外，“L1和L2”如前述所定義。
已發(fā)現(xiàn)通過使用同時滿足所有式(1)-(12)的第一連續(xù)多級蒸餾塔和第二連續(xù)多級蒸餾塔，能夠由碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物，以每小時1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率在例如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產(chǎn)物的芳香族碳酸酯。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)-(12)的條件組合時所帶來的復(fù)合效果。另外，各種因素的優(yōu)選范圍如下所述。
如果L1(cm)和L2(cm)各自小于1500，則由于反應(yīng)率降低而無法達(dá)到目標(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L1和L2各自為8000以下。更優(yōu)選的L1(cm)和L2(cm)的范圍各自為2000≤L1≤6000和2000≤L2≤6000，并進(jìn)一步優(yōu)選為2500≤L1≤5000和2500≤L2≤5000。
如果D1(cm)和D2(cm)各自小于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D1和D2各自為2000以下。更優(yōu)選的D1(cm)和D2(cm)的范圍各自為150≤D1≤1000和150≤D2≤1000，并進(jìn)一步優(yōu)選各自為200≤D1≤800和200≤D2≤800。另外，在第一連續(xù)多級蒸餾塔和第二連續(xù)多級蒸餾塔中，只要D1和D2在上述范圍內(nèi)，則從塔上部到下部的內(nèi)徑可以各自相同，其內(nèi)徑也可以在局部上不同。例如，在這些連續(xù)多級蒸餾塔中，塔上部的內(nèi)徑可以比塔下部的內(nèi)徑小，也可以比其大。此外，也可以是在局部內(nèi)徑不同的塔。
由于L1/D1和L2/D2各自小于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?yàn)樗虏康臏囟缺仨氉兏撸蚨狈磻?yīng)容易產(chǎn)生并造成選擇率的下降。更優(yōu)選的L1/D1和L2/D2范圍各自為3≤L1/D1≤30和3≤L2/D2≤30，并進(jìn)一步優(yōu)選為5≤L1/D1≤15和5≤L2/D2≤15。
如果n1小于20，則由于反應(yīng)率下降而無法達(dá)到第一連續(xù)多級蒸餾塔中的目標(biāo)生產(chǎn)量，因此為了確保能夠達(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n1為120以下。此外，如果n1大于120，則由于塔上下部之間的壓力差變得過大，因此不僅第一連續(xù)多級蒸餾塔的長期穩(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n1范圍是30≤n1≤100，并進(jìn)一步優(yōu)選為40≤n1≤90。此外，如果n2小于10，則由于反應(yīng)率下降而無法達(dá)到第二連續(xù)多級蒸餾塔中的目標(biāo)生產(chǎn)量，因此為了確保能夠達(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n2為80以下。此外，如果n2大于80，則由于塔上下部之間的壓力差變得過大，因此不僅第二連續(xù)多級蒸餾塔的長期穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，而且因?yàn)樗虏康臏囟缺仨氉兏撸蚨狈磻?yīng)容易發(fā)生并造成選擇率的下降。更優(yōu)選的n2范圍是15≤n2≤60，并進(jìn)一步優(yōu)選為20≤n2≤50。
如果D1/d11小于5，則不僅第一連續(xù)多級蒸餾塔的設(shè)備成本變高，而且大量的氣體成分容易逸出至體系外，因此第一連續(xù)多級蒸餾塔的穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，而如果其大于30，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D1/d11范圍是8≤D1/d11≤25，并進(jìn)一步優(yōu)選為10≤D1/d11≤20。此外，如果D2/d21小于2，則不僅第二連續(xù)多級蒸餾塔的設(shè)備成本變高，而且大量的氣體成分容易逸出至體系外，因此第二連續(xù)多級蒸餾塔的穩(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D2/d21范圍是5≤D2/d22≤12，并進(jìn)一步優(yōu)選為3≤D2/d21≤10。
如果D1/d12小于3，則不僅第一連續(xù)多級蒸餾塔的設(shè)備成本變高，而且液體取出量相對變多，第一連續(xù)多級蒸餾塔的穩(wěn)定運(yùn)行變得困難，而如果其大于20，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D1/d12范圍是5≤D1/d12≤18，并進(jìn)一步優(yōu)選為7≤D1/d12≤15。此外，如果D2/d22小于5，則不僅第二連續(xù)多級蒸餾塔的設(shè)備成本變高，而且液體取出量相對變多，第二連續(xù)多級蒸餾塔的穩(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D2/d22范圍是7≤D2/d22≤25，并進(jìn)一步優(yōu)選為9≤D2/d22≤20。
此外已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明中進(jìn)一步優(yōu)選d11和d12滿足式(13)，并且d21和d22滿足式(14)的情況，1≤d12/d11≤5式(13)1≤d21/d22≤6式(14)。
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，同時維持高選擇率制備預(yù)定量以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯。
本發(fā)明的特征在于以每小時1噸以上的高生產(chǎn)率以及高選擇率長期穩(wěn)定地制備芳香族碳酸酯，但是優(yōu)選以每小時2噸以上，并進(jìn)一步優(yōu)選以每小時3噸以上的量制備芳香族碳酸酯。此外，本發(fā)明的特征在于，當(dāng)?shù)谝贿B續(xù)多級蒸餾塔的L1、D1、L1/D1、n1、D1/d11、D1/d12分別為2000≤L1≤6000、150≤D1≤1000、3≤L1/D1≤30、30≤n1≤100、8≤D1/d11≤25、5≤D1/d12≤18，并且第二連續(xù)多級蒸餾塔的L2、D2、L2/D2、n2、D2/d21、D2/d22分別為2000≤L2≤6000、150≤D2≤1000、3≤L2/D2≤30、15≤n2≤60、2.5≤D2/d21≤12、7≤D2/d22≤25時，以每小時2噸以上，優(yōu)選以每小時2.5噸以上，并進(jìn)一步優(yōu)選以每小時3噸以上的量制備芳香族碳酸酯。進(jìn)一步，本發(fā)明的特征在于，當(dāng)?shù)谝贿B續(xù)多級蒸餾塔的L1、D1、L1/D1、n1、D1/d11、D1/d12分別為2500≤L1≤5000、200≤D1≤800、5≤L1/D1≤15、40≤n1≤90、10≤D1/d11≤25、7≤D1/d12≤15，并且第二連續(xù)多級蒸餾塔的L2、D2、L2/D2、n2、D2/d21、D2/d22分別為2500≤L2≤5000、200≤D2≤800、5≤L2/D2≤15、20≤n2≤50、3≤D2/d21≤10、9≤D2/d22≤20時，以每小時3噸以上，優(yōu)選以每小時3.5噸以上，并進(jìn)一步優(yōu)選以每小時4噸以上的量制備芳香族碳酸酯。
本發(fā)明中所說的芳香族碳酸酯的選擇率是指基于已反應(yīng)的芳香族單羥基化合物的，本發(fā)明中其通常為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98％以上的高選擇率。
本發(fā)明中所用的第一連續(xù)多級蒸餾塔和第二連續(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(グツド口一ルパツキング)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。
在本發(fā)明的第一連續(xù)多級蒸餾塔中，主要進(jìn)行由碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物生成碳酸烷基芳基酯的反應(yīng)，由于該反應(yīng)平衡常數(shù)極其小，而且反應(yīng)速度慢，因此作為在反應(yīng)蒸餾中使用的第一連續(xù)多級蒸餾塔，已發(fā)現(xiàn)內(nèi)件為塔板的板式蒸餾塔更加優(yōu)選。此外，在第二連續(xù)多級蒸餾塔中，主要進(jìn)行使該碳酸烷基芳基酯歧化的反應(yīng)，該反應(yīng)平衡常數(shù)小，而且反應(yīng)速度慢，作為在反應(yīng)蒸餾中使用的第二連續(xù)多級蒸餾塔，已發(fā)現(xiàn)含有填料和塔板兩者作為其內(nèi)件的蒸餾塔更加優(yōu)選。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)作為第二連續(xù)多級蒸餾塔，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。并發(fā)現(xiàn)第二連續(xù)多級蒸餾塔的填料優(yōu)選為規(guī)整填料，并且規(guī)整填料中特別優(yōu)選Mellapak。
此外，還發(fā)現(xiàn)分別設(shè)置于第一連續(xù)多級蒸餾塔和第二連續(xù)多級蒸餾塔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在功能和設(shè)備成本之間的關(guān)系方面是特別優(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。由此可知通過在連續(xù)多級蒸餾塔中加入上述條件，能夠更容易地解決本發(fā)明課題。
實(shí)施本發(fā)明時，向存在催化劑的第一連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給原料碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物，在第一塔中同時進(jìn)行反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的醇類的第一塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第一塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，將含有生成的碳酸烷基芳基酯的第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第一塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出，并向存在催化劑的第二連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，在第二塔中同時進(jìn)行反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的碳酸二烷基酯類的第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第二塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，將含有生成的碳酸二芳基酯類的第二塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第二塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出，另一方面，向第一連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給含有碳酸二烷基酯類的第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，由此連續(xù)制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類。如前所述，在該原料中還可以含有作為反應(yīng)產(chǎn)物的醇類、碳酸烷基芳基酯、碳酸二芳基酯、烷基芳基醚、以及高沸點(diǎn)化合物等反應(yīng)副產(chǎn)物。如果考慮在其它工序中進(jìn)行分離·精制時的那些設(shè)備、費(fèi)用的話，則實(shí)際在工業(yè)上實(shí)施本發(fā)明時，優(yōu)選含有少量這樣的化合物。
本發(fā)明中為了向第一連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給原料碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物，可以從在該第一蒸餾塔上部的氣體出口下部的塔的上部和/或中部所設(shè)置的一處或多處進(jìn)口，以液體狀態(tài)和/或氣體狀態(tài)進(jìn)行供給，優(yōu)選從第一蒸餾塔上部的進(jìn)口以液體狀態(tài)供給含較多芳香族單羥基化合物的原料，從在該第一蒸餾塔下部的液體出口上部的塔的下部所設(shè)置的進(jìn)口以氣體狀態(tài)供給含較多碳酸二烷基酯的原料的方法。
此外，本發(fā)明中，將從第一連續(xù)多級蒸餾塔下部連續(xù)抽出的含碳酸烷基芳基酯的第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物連續(xù)供給至第二連續(xù)多級蒸餾塔，優(yōu)選其供給位置為在第二蒸餾塔上部的氣體出口下部的塔的上部和/或中部所設(shè)置的一處或多處進(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，在構(gòu)成這些多個規(guī)整填料的間隔處設(shè)置進(jìn)口是優(yōu)選的方法。
此外，在本發(fā)明中分別冷凝第一連續(xù)多級蒸餾塔和第二連續(xù)多級蒸餾塔的塔頂氣體抽出成分后，實(shí)施分別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，第一連續(xù)多級蒸餾塔的回流比為0-10，第二連續(xù)多級蒸餾塔的回流比為0.01-10，優(yōu)選為0.08-5，并進(jìn)一步優(yōu)選為0.1-2.0。在第一連續(xù)多級蒸餾塔中不進(jìn)行回流操作的回流比0也是優(yōu)選的實(shí)施形式。
本發(fā)明中，使催化劑存在于第一連續(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，則優(yōu)選通過將其設(shè)置于第一連續(xù)多級蒸餾塔內(nèi)的級中，或以填料形式進(jìn)行設(shè)置等方法而使其固定在塔中。此外，在使用溶于原料或反應(yīng)液的催化劑時，優(yōu)選從比第一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，既可以將溶于原料或反應(yīng)液的催化劑液與原料一起導(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)明的第一連續(xù)多級蒸餾塔中所用催化劑的量，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，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％。
此外，本發(fā)明中，使催化劑存在于第二連續(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，則優(yōu)選通過將其設(shè)置于第二連續(xù)多級蒸餾塔內(nèi)的級中，或以填料形式進(jìn)行設(shè)置等方法而使其固定在塔中。此外，在使用溶于原料或反應(yīng)液的催化劑時，優(yōu)選從比第二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，既可以將溶于原料或反應(yīng)液的催化劑液與原料一起導(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)明第二連續(xù)多級蒸餾塔中所用催化劑的量，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，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％。
本發(fā)明中，第一連續(xù)多級蒸餾塔中所用催化劑和第二連續(xù)多級蒸餾塔中所用催化劑可以是相同種類，也可以是不同種類，但優(yōu)選使用相同種類的催化劑。進(jìn)一步優(yōu)選相同種類并可以溶于兩者反應(yīng)液的催化劑。由于該情況下催化劑通常以溶于第一連續(xù)多級蒸餾塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物中的狀態(tài)，與碳酸烷基芳基酯等一起從第一蒸餾塔下部抽出，并直接供給至第二連續(xù)多級蒸餾塔中，因此是優(yōu)選的實(shí)施形式。另外，可以根據(jù)需要向第二連續(xù)多級蒸餾塔中補(bǔ)加新的催化劑。
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)液在第一連續(xù)多級蒸餾塔和第二連續(xù)多級蒸餾塔中各自的反應(yīng)液平均滯留時間，并且它們根據(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，并且在第一連續(xù)多級蒸餾塔和第二連續(xù)多級蒸餾塔各自中通常為0.01-10小時，優(yōu)選為0.05-5小時，更優(yōu)選為0.1-3小時。
第一連續(xù)多級蒸餾塔的反應(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，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)生烷基芳基醚等的副反應(yīng)增加，因此這是不優(yōu)選的。在這種情況下，第一連續(xù)多級蒸餾塔中優(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180-250℃。
第二連續(xù)多級蒸餾塔的反應(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，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)生烷基芳基醚以及作為原料和產(chǎn)物的碳酸烷基芳基酯和碳酸二芳基酯的弗利斯重排產(chǎn)物及其衍生物等的副反應(yīng)增加，因此這是不優(yōu)選的。在這種情況下，第二連續(xù)多級蒸餾塔中優(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180-250℃。
此外，第一連續(xù)多級蒸餾塔的反應(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，在第一連續(xù)多級蒸餾塔中其可以為減壓、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105-107Pa，更優(yōu)選在2×105-5×106Pa的范圍內(nèi)。
此外，第二連續(xù)多級蒸餾塔的反應(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)。
另外，作為本發(fā)明的第一連續(xù)多級蒸餾塔，可以使用兩個以上的蒸餾塔。這種情況下，可以將兩個以上的蒸餾塔串聯(lián)連接，并聯(lián)連接，并且還可以組合使用串聯(lián)和并聯(lián)進(jìn)行連接。
此外，作為本發(fā)明的第二連續(xù)多級蒸餾塔，可以使用兩個以上的蒸餾塔。這種情況下，可以將兩個以上的蒸餾塔串聯(lián)連接，并聯(lián)連接，并且還可以組合使用串聯(lián)和并聯(lián)進(jìn)行連接。
構(gòu)成本發(fā)明中所用的第一連續(xù)多級蒸餾塔和第二連續(xù)多級蒸餾塔的材料主要是碳鋼、不銹鋼等金屬材料，但從制備的芳香族碳酸酯的品質(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。
鹵素含量由離子色譜法測定。
<第一連續(xù)多級蒸餾塔101>
使用由圖1所示那樣的L1＝3300cm、D1＝500cm、L1/D1＝6.6、n1＝80、D1/d11＝17、D1/d12＝9的連續(xù)多級蒸餾塔。另外，在該實(shí)施例中，使用每個孔的橫截面積＝約1.5cm2、孔數(shù)＝約250個/m2的多孔塔板作為內(nèi)件。
<第二連續(xù)多級蒸餾塔201>
使用由圖2所示那樣的L2＝3100cm、D2＝500cm、L2/D2＝6.2、n2＝30、D2/d21＝3.85、D2/d22＝11.1的連續(xù)多級蒸餾塔。另外，在該實(shí)施例中，使用在上部設(shè)置了兩個Mellapak(總理論級數(shù)為11級)，并且在下部使用每個孔的橫截面積＝約1.3cm2、孔數(shù)＝約250個/m2的多孔塔板作為內(nèi)件。
<反應(yīng)蒸餾>
使用如圖3中所示的連接了第一連續(xù)多級蒸餾塔101和第二連續(xù)多級蒸餾塔201的裝置進(jìn)行反應(yīng)蒸餾，制備碳酸二苯酯。
從第一連續(xù)多級蒸餾塔101上部進(jìn)口11以50ton/hr的流量并以液體狀態(tài)連續(xù)導(dǎo)入由苯酚/碳酸二甲酯＝1.9(質(zhì)量比)所組成的原料1。原料1中含有0.3質(zhì)量％的甲醇，0.9質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯，0.4質(zhì)量％的碳酸二苯酯和7.3質(zhì)量％的苯甲醚。另一方面，從第一連續(xù)多級蒸餾塔101下部進(jìn)口12以50ton/hr的流量并以氣體狀態(tài)連續(xù)導(dǎo)入由碳酸二甲酯/苯酚＝3.6(質(zhì)量比)所組成的原料2。原料2中含有0.2質(zhì)量％的甲醇，1.1質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯和5.1質(zhì)量％的苯甲醚。導(dǎo)入至第一連續(xù)多級蒸餾塔101的原料的摩爾比為碳酸二甲酯/苯酚＝1.35。導(dǎo)入至第一連續(xù)多級蒸餾塔101的所有原料中含有0.25質(zhì)量％的甲醇，1.0質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯，0.2質(zhì)量％的碳酸二苯酯和6.2質(zhì)量％的苯甲醚。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)。催化劑為Pb(OPh)2，將其從第一連續(xù)多級蒸餾塔101上部進(jìn)口11導(dǎo)入并使其在反應(yīng)液中約為100ppm。在第一連續(xù)多級蒸餾塔101中塔底部溫度為225℃，塔頂部壓力為7×105Pa的條件下連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。將含有甲醇、碳酸二甲酯和苯酚等的第一塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第一塔塔頂部13以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，經(jīng)過熱交換器14，并以34ton/hr的流量從出口16抽出。另一方面，將含有碳酸甲基苯基酯、碳酸二甲酯、苯酚、碳酸二苯酯和催化劑等的第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第一塔下部17以液體狀態(tài)連續(xù)抽出。
24小時后達(dá)到了穩(wěn)定的定態(tài)，因此從設(shè)置于第二連續(xù)多級蒸餾塔201的Mellapak和多孔塔板之間的原料進(jìn)口21，以66ton/hr的流量直接連續(xù)供給第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物。供給至第二連續(xù)多級蒸餾塔201的液體中，含有18.2質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯、0.8質(zhì)量％的碳酸二苯酯。在第二連續(xù)多級蒸餾塔201中塔底部溫度為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小時后能夠達(dá)到穩(wěn)定的定態(tài)運(yùn)行。將含有35質(zhì)量％碳酸二甲酯、56質(zhì)量％苯酚的第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第二塔塔頂部23連續(xù)抽出，出口26處的流量為55.6ton/hr。將第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從進(jìn)口11和/或進(jìn)口12連續(xù)供給至第一連續(xù)多級蒸餾塔中。此時，考慮第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物的組成和量，對新供給的碳酸二甲酯和苯酚的量進(jìn)行調(diào)整以維持上述原料1和原料2的組成和量。
將含有38.4質(zhì)量％碳酸甲基苯基酯和55.6質(zhì)量％碳酸二苯酯的第二塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第二塔的塔底部27連續(xù)抽出。碳酸二苯酯每小時的生產(chǎn)量為5.74噸。相對于反應(yīng)了的苯酚，碳酸二苯酯的選擇率為98％。
在該條件下進(jìn)行長時間的連續(xù)運(yùn)行。運(yùn)行500小時后、2000小時后、4000小時后、5000小時后、6000小時后碳酸二苯酯每小時的生產(chǎn)量(原料中所含的碳酸二苯酯除外)為5.74噸、5.75噸、5.74噸、5.74噸、5.75噸，選擇率為98％、98％、98％、98％、98％，非常穩(wěn)定。此外，所制備的芳香族碳酸酯中，實(shí)質(zhì)上不合鹵素(1ppb以下)。
使用和實(shí)施例1相同的第一連續(xù)多級蒸餾塔和第二連續(xù)多級蒸餾塔，并在下述條件下進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。
從第一連續(xù)多級蒸餾塔101上部進(jìn)口11以40ton/hr的流量并以液體狀態(tài)連續(xù)導(dǎo)入由苯酚/碳酸二甲酯＝1.1(質(zhì)量比)所組成的原料1。原料1中含有0.3質(zhì)量％的甲醇，1.0質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯和5.6質(zhì)量％的苯甲醚。另一方面，從第一連續(xù)多級蒸餾塔101下部進(jìn)口12以43ton/hr的流量并以氣體狀態(tài)連續(xù)導(dǎo)入由碳酸二甲酯/苯酚＝3.9(質(zhì)量比)所組成的原料2。原料2中含有0.1質(zhì)量％的甲醇，0.2質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯，4.4質(zhì)量％的苯甲醚。導(dǎo)入至第一連續(xù)多級蒸餾塔101的原料的摩爾比為，碳酸二甲酯/苯酚＝1.87。導(dǎo)入至第一連續(xù)多級蒸餾塔101的所有原料中含有0.2質(zhì)量％的甲醇，0.59質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯，5.0質(zhì)量％的苯甲醚。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)。催化劑為Pb(OPh)2，將其從塔上部導(dǎo)入并使其在反應(yīng)液中約為250ppm。在第一連續(xù)多級蒸餾塔塔底部溫度為235℃，塔頂部壓力為9×105Pa的條件下連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。24小時后能夠達(dá)到穩(wěn)定的定態(tài)運(yùn)行。將含有甲醇、碳酸二甲酯、苯酚等的第一塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第一塔塔頂部13以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，經(jīng)過熱交換器14，并以43ton/hr的流量從出口16抽出。另一方面，將含有碳酸甲基苯基酯、碳酸二甲酯、苯酚、碳酸二苯酯和催化劑等的第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第一塔下部17以液體狀態(tài)連續(xù)抽出。
24小時后達(dá)到了穩(wěn)定的定態(tài)，因此從設(shè)置于第二連續(xù)多級蒸餾塔201的Mellapak和多孔塔板之間的原料進(jìn)口21，以40ton/hr的流量直接連續(xù)供給第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物。供給至第二連續(xù)多級蒸餾塔201的液體中，含有20.7質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯和1.0質(zhì)量％的碳酸二苯酯。在第二連續(xù)多級蒸餾塔201中塔底部溫度為205℃，塔頂部壓力為2×104Pa，并且回流比為0.5的條件下連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。24小時后能夠達(dá)到穩(wěn)定的定態(tài)運(yùn)行。將第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第二塔塔頂部23連續(xù)抽出，出口26處的流量為33.3ton/hr。將第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從進(jìn)口11和/或進(jìn)口12連續(xù)供給至第一連續(xù)多級蒸餾塔101中。此時，考慮第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物的組成和量，對新供給的碳酸二甲酯和苯酚的量進(jìn)行調(diào)整以維持上述原料1和原料2的組成和量。
將含有35.5質(zhì)量％碳酸甲基苯基酯、61.2質(zhì)量％碳酸二苯酯的第二塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第二塔的塔底部27連續(xù)抽出。碳酸二苯酯的生產(chǎn)量為每小時4.1噸。相對于反應(yīng)了的苯酚，碳酸二苯酯的選擇率為97％。
在該條件下進(jìn)行長時間的連續(xù)運(yùn)行。運(yùn)行500小時后、1000小時后、2000小時后碳酸二苯酯每小時的生產(chǎn)量為4.1噸、4.1噸、4.1噸，相對于反應(yīng)了的苯酚，其選擇率為97％、97％、97％，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)。
使用除第二連續(xù)多級蒸餾塔201中多孔塔板每個孔的橫截面積＝約1.8cm2外和實(shí)施例1相同的裝置，并在下述條件下進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。
從第一連續(xù)多級蒸餾塔101上部進(jìn)口11以86ton/hr的流量并以液體狀態(tài)連續(xù)導(dǎo)入由苯酚/碳酸二甲酯＝1.7(質(zhì)量比)所組成的原料1。原料1中含有0.3質(zhì)量％的甲醇，0.9質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯、0.4質(zhì)量％的碳酸二苯酯和7.3質(zhì)量％的苯甲醚。另一方面，從第一連續(xù)多級蒸餾塔101下部進(jìn)口12以90ton/hr的流量并以氣體狀態(tài)連續(xù)導(dǎo)入由碳酸二甲酯/苯酚＝3.5(質(zhì)量比)所組成的原料2。原料2中含有0.2質(zhì)量％的甲醇，1.1質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯和5.1質(zhì)量％的苯甲醚。導(dǎo)入至第一連續(xù)多級蒸餾塔101的原料的摩爾比為碳酸二甲酯/苯酚＝1.44。導(dǎo)入至蒸餾塔的所有原料中含有0.25質(zhì)量％的甲醇，1.1質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯、0.195質(zhì)量％的碳酸二苯酯和6.17質(zhì)量％的苯甲醚。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)。催化劑為Pb(OPh)2，將其從第一連續(xù)多級蒸餾塔101上部進(jìn)口11導(dǎo)入并使其在反應(yīng)液中約為150ppm。在第一連續(xù)多級蒸餾塔101中塔底部溫度為220℃，塔頂部壓力為8×105Pa的條件下連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)蒸餾。將含有甲醇、碳酸二甲酯和苯酚等的第一塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第一塔塔頂部13以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，經(jīng)過熱交換器14，并以82ton/hr的流量從出口16抽出。另一方面，將含有碳酸甲基苯基酯、碳酸二甲酯、苯酚、碳酸二苯酯和催化劑等的第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第一塔下部17以液體狀態(tài)連續(xù)抽出。
24小時后達(dá)到了穩(wěn)定的定態(tài)，因此從設(shè)置于第二連續(xù)多級蒸餾塔201的Mellapak和多孔塔板之間的原料進(jìn)口21，以94ton/hr的流量直接連續(xù)供給第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物。供給至第二連續(xù)多級蒸餾塔201的液體中，含有16.0質(zhì)量％的碳酸甲基苯基酯和0.5質(zhì)量％的碳酸二苯酯。在第二連續(xù)多級蒸餾塔201中塔底部溫度為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小時后能夠達(dá)到穩(wěn)定的定態(tài)運(yùn)行。將第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第二塔塔頂部23連續(xù)抽出，出口26處的流量為81.7ton/hr。將第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從進(jìn)口11和/或進(jìn)口12連續(xù)供給至第一連續(xù)多級蒸餾塔101中。此時，考慮第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物的組成和量，對新供給的碳酸二甲酯和苯酚的量進(jìn)行調(diào)整以維持上述原料1和原料2的組成和量。
將含有35.5質(zhì)量％碳酸甲基苯基酯和59.5質(zhì)量％碳酸二苯酯的第二塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第二塔的塔底部27連續(xù)抽出。碳酸二苯酯的生產(chǎn)量為每小時7.32噸。相對于反應(yīng)了的苯酚，碳酸二苯酯的選擇率為98％。
在該條件下進(jìn)行長時間的連續(xù)運(yùn)行。運(yùn)行500小時后、1000小時后、2000小時后碳酸二苯酯每小時的生產(chǎn)量為7.32噸、7.33噸、7.33噸，相對于反應(yīng)了的苯酚，其選擇率為98％、98％、98％，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)上的可利用性本發(fā)明適合作為使用2個連續(xù)多級蒸餾塔能夠由碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物以每小時1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率長時間穩(wěn)定地制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯的具體方法。
附圖的簡單說明圖1是實(shí)施本發(fā)明的第一連續(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。
圖2是實(shí)施本發(fā)明時優(yōu)選的第二連續(xù)多級蒸餾塔的示意圖。在其主體內(nèi)部設(shè)置有在上部由規(guī)整填料所形成的內(nèi)件，下部由多孔塔板所形成的內(nèi)件(6-1和6-2)。
圖3是實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選裝置的示意圖。
另外，圖中所用符號的說明如下所述；1氣體出口，2液體出口，3、4、15、19、25、29進(jìn)口，5端板，6內(nèi)件，6-1內(nèi)件(填料)，6-2內(nèi)件(塔板)，7主體部分，L1、L2主體長度(cm)，D1、D2主體內(nèi)徑(cm)，d11、d21氣體出口的內(nèi)徑(cm)，d12、d22液體出口的內(nèi)徑(cm)，101第一連續(xù)多級蒸餾塔，201第二連續(xù)多級蒸餾塔，11、12、21進(jìn)口，13、23塔頂氣體出口，14、24、18、28熱交換器，15、25回流液進(jìn)口，16、26塔頂成分出口，17、27塔底液體出口，31第二連續(xù)多級蒸餾塔的塔底成分出口。
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為原料制備以碳酸二芳基酯類為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類的方法，其特征在于包括(i)向存在催化劑的第一連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該原料的工序，(ii)使該原料在第一塔中反應(yīng)以生成醇類和碳酸烷基芳基酯類的工序，(iii)將含有生成的醇類的第一塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第一塔上部連續(xù)抽出，同時將含有生成的碳酸烷基芳基酯類的第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第一塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出的工序，(iv)向連接至第一連續(xù)多級蒸餾塔并存在催化劑的第二連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，同時使其在該第二塔中反應(yīng)以生成碳酸二烷基酯類和碳酸二芳基酯類的工序，(v)將含有生成的碳酸二烷基酯類的第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第二塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，同時將含有生成的碳酸二芳基酯類的第二塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第二塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出的工序，其中(a)連續(xù)供給至該第一連續(xù)多級蒸餾塔的原料中，(1)碳酸二烷基酯相對于芳香族單羥基化合物的摩爾比為0.1-10，(2)基于該原料的質(zhì)量，其中含有0.01-5質(zhì)量％的該醇和0.01-5質(zhì)量％的該碳酸烷基芳基酯和/或碳酸二芳基酯，(b)該第一連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L1(cm)，內(nèi)徑D1(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n1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d11(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d12(cm)的液體出口，并且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，其中(1)長L1(cm)滿足式(1)1500≤L1≤8000式(1)(2)塔內(nèi)徑D1(cm)滿足式(2)100≤D1≤2000 式(2)(3)長L1(cm)和塔內(nèi)徑D1(cm)的比滿足式(3)2≤L1/D1≤40 式(3)(4)級數(shù)n1滿足式(4)20≤n1≤120式(4)(5)塔內(nèi)徑D1(cm)和氣體出口內(nèi)徑d11(cm)的比滿足式(5)5≤D1/d11≤30式(5)(6)塔內(nèi)徑D1(cm)和液體出口內(nèi)徑d12(cm)的比滿足式(6)，3≤D1/d12≤20 式(6)(c)該第二連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L2(cm)，內(nèi)徑D2(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n2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d21(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d22(cm)的液體出口，并且在氣體出口下部的塔的上部和/或中部具有一個以上的進(jìn)口，在液體出口上部的塔的下部具有一個以上的進(jìn)口，其中(1)長L2(cm)滿足式(7)1500≤L2≤8000 式(7)(2)塔內(nèi)徑D2(cm)滿足式(8)100≤D2≤2000 式(8)(3)長L2(cm)和塔內(nèi)徑D2(cm)的比滿足式(9)2≤L2/D2≤40 式(9)(4)級數(shù)n2滿足式(10)10≤n2≤80 式(10)(5)塔內(nèi)徑D2(cm)和氣體出口內(nèi)徑d21(cm)的比滿足式(11)2≤D2/d21≤15式(11)(6)塔內(nèi)徑D2(cm)和液體出口內(nèi)徑d22(cm)的比滿足式(12)5≤D2/d22≤30式(12)。
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)和(iv)中同時進(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，碳酸二芳基酯的生產(chǎn)量為每小時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，其特征在于以碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物為原料，并向存在催化劑的第一連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該原料，在該第一塔中同時進(jìn)行反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的醇類的第一塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第一塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，將含有生成的碳酸烷基芳基酯類的第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從第一塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出，以及向存在催化劑的第二連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給該第一塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，在該第二塔中同時進(jìn)行反應(yīng)和蒸餾，將含有生成的碳酸二烷基酯類的第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第二塔上部以氣體狀態(tài)連續(xù)抽出，將含有生成的碳酸二芳基酯類的第二塔高沸點(diǎn)反應(yīng)混合物從該第二塔下部以液體狀態(tài)連續(xù)抽出，另一方面，向第一連續(xù)多級蒸餾塔中連續(xù)供給含有碳酸二烷基酯類的第二塔低沸點(diǎn)反應(yīng)混合物，由此連續(xù)制備以碳酸二芳基酯類為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯類，其中(a)連續(xù)供給至第一連續(xù)多級蒸餾塔的原料中，(1)碳酸二烷基酯相對于芳香族單羥基化合物的摩爾比為0.1-10，(2)基于該原料的質(zhì)量，其中含有0.01-5質(zhì)量％的該醇和0.01-5質(zhì)量％的該碳酸烷基芳基酯和/或碳酸二芳基酯，(b)該第一連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L1(cm)，內(nèi)徑D1(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n1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d11(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d12(cm)的液體出口，并且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，其中(1)長L1(cm)滿足式(1)1500≤L1≤8000式(1)(2)塔內(nèi)徑D1(cm)滿足式(2)100≤D1≤2000 式(2)(3)長L1(cm)和塔內(nèi)徑D1(cm)的比滿足式(3)2≤L1/D1≤40 式(3)(4)級數(shù)n1滿足式(4)20≤n1≤120 式(4)(5)塔內(nèi)徑D1(cm)和氣體出口內(nèi)徑d11(cm)的比滿足式(5)5≤D1/d11≤30 式(5)(6)塔內(nèi)徑D1(cm)和液體出口內(nèi)徑d12(cm)的比滿足式(6)，3≤D1/d12≤20 式(6)(c)該第二連續(xù)多級蒸餾塔具有在長L2(cm)，內(nèi)徑D2(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n2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d21(cm)的氣體出口，在塔底部或其附近的塔的下部具有內(nèi)徑d22(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，其中(1)長L2(cm)滿足式(7)1500≤L2≤8000 式(7)(2)塔內(nèi)徑D2(cm)滿足式(8)100≤D2≤2000 式(8)(3)長L2(cm)和塔內(nèi)徑D2(cm)的比滿足式(9)2≤L2/D2≤40式(9)(4)級數(shù)n2滿足式(10)10≤n2≤80 式(10)(5)塔內(nèi)徑D2(cm)和氣體出口內(nèi)徑d21(cm)的比滿足式(11)2≤D2/d21≤15式(11)(6)塔內(nèi)徑D2(cm)和液體出口內(nèi)徑d22(cm)的比滿足式(12)5≤D2/d22≤30式(12)。
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，該原料進(jìn)一步含有基于該原料的質(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d11和d12滿足式(13)，并且d21和d22滿足式(14)1≤d12/d11≤5式(13)1≤d21/d22≤6式(14)。
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，該第一連續(xù)多級蒸餾塔的L1、D1、L1/D1、n1、D1/d11、D1/d12分別為2000≤L1≤6000、150≤D1≤1000、3≤L1/D1≤30、30≤n1≤100、8≤D1/d11≤25、5≤D1/d12≤18，并且該第二連續(xù)多級蒸餾塔的L2、D2、L2/D2、n2、D2/d21、D2/d22分別為2000≤L2≤6000、150≤D2≤1000、3≤L2/D2≤30、15≤n2≤60、2.5≤D2/d21≤12、7≤D2/d22≤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，該第一連續(xù)多級蒸餾塔的L1、D1、L1/D1、n1、D1/d11、D1/d12分別為2500≤L1≤5000、200≤D1≤800、5≤L1/D1≤15、40≤n1≤90、10≤D1/d11≤25、7≤D1/d12≤15，并且該第二連續(xù)多級蒸餾塔的L2、D2、L2/D2、n2、D2/d21、D2/d22分別為2500≤L2≤5000、200≤D2≤800、5≤L2/D2≤15、20≤n2≤50、3≤D2/d21≤10、9≤D2/d22≤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，該第一連續(xù)多級蒸餾塔和該第二連續(xù)多級蒸餾塔分別是含有塔板和/或填料作為其內(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，該第一連續(xù)多級蒸餾塔是含有塔板作為其內(nèi)件的板式蒸餾塔，該第二連續(xù)多級蒸餾塔是含有填料和塔板兩者作為其內(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，該第一連續(xù)多級蒸餾塔和該第二連續(xù)多級蒸餾塔的塔板分別是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10或11所述的方法，其特征在于，該第二連續(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。
16.根據(jù)權(quán)利要求10-15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該第二連續(xù)多級蒸餾塔的該內(nèi)件的該填料是一個或兩個以上的規(guī)整填料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，該第二連續(xù)多級蒸餾塔的該規(guī)整填料是選自選自Mellapak、Gempak、TECHNO-PAK、FLEXI-PAK、Sulzer填料、Goodroll填料和Glitchgrid中的至少一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用兩個以上的蒸餾塔作為該第一連續(xù)多級蒸餾塔。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用兩個以上的蒸餾塔作為該第二連續(xù)多級蒸餾塔。
20.通過權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的方法制備的鹵素含量為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，該方法使用兩個連續(xù)多級蒸餾塔，能夠由碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物以每小時1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率長時間穩(wěn)定地制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯。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)明中提供了兩個特定的連續(xù)多級蒸餾塔，并提供了一種制備芳香族碳酸酯的具體方法，該方法使用將這些塔連接在一起所形成的裝置，并能夠由含有特定量醇和芳香族碳酸酯的碳酸二烷基酯和芳香族單羥基化合物以每小時1噸以上的工業(yè)規(guī)模以及高選擇率·高生產(chǎn)率長時間穩(wěn)定地制備以碳酸二芳基酯為主要產(chǎn)物的芳香族碳酸酯。
文檔編號B01D3/00GK1984868SQ20058002362
公開日2007年6月20日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月14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)株式會社