[发明专利]以丙酮部分转化提高双酚A反应生产能力、品质和/或收率的方法

说明书

双酚A(BPA)是由苯酚与丙酮在酸催化剂如HCl或离子交换树脂存在下进行反应而得。在该反应中，形成多种不希望的副产物和深色物料，从而影响收率和品质。产生副产物和加深色度与丙酮浓度、在反应器中停留时间和温度有关系。有些副产物又是生成其他杂质的前体，它们可在为得到所要的最后产品品质的各纯化步骤中生成(蒸馏、结晶等等)。

一般，BPA反应是以这样方式进行，即将反应器装入料中的全部丙酮耗尽，以达到要求的生产能力。这就导致停留时间过长。于是形成过多的副产物。亟需作到的是缩短停留时间、减少不希望的副产物和使变色减至最小程度。

本发明是以这样的发现为基础：增大反应器处理量，利用反应初期的高的反应速率(在开始时丙酮量比终末时更高)，使在反应器中停留时间缩短，达到每台反应器更高的生产率。另外，还使副产物分布发生变化，使不可异构化物质减少，从而使品质和收率提高。

在本发明的一个方案中，采用连续工艺生产双酚A(BPA)，包括以下步骤：在酸催化剂存在下使苯酚与丙酮接触，并且使出料流的流量在选定的相对高流量，足以使丙酮转化率下降并且使BPA初始生产量增高；然后在生成BPA后和丙酮耗尽之前，从出料流中除掉生成的BPA和附加的丙酮。

图1表示在一反应器中，压力降对重量小时空速(反应器进料(磅)/小时/干催化剂(磅)，WHSV)的关系曲线，用以评价本发明。

图2表示在一反应器中，丙酮转化率对WHSV的关系曲线，用以评价本发明。

图3表示在一反应器中，相对生产率对WHSV的关系曲线，用以评价本发明。

按照本发明，在酸催化剂存在下、在加速流量或提高处理量条件下以连续方式由苯酚与丙酮反应而制备双酚A(BPA)，从而使BPA的初始生产量增加。在丙酮耗尽之前将丙酮和BPA从出料流中分出，从而使BPA的停留时间缩短，使不希望的副产物和深色物质减少。

在其一方案中，在酸催化剂存在下以相对高的出料流流量使苯酚与丙酮接触，以促进BPA的初始生产量增加和降低丙酮转化率，后文中有时亦称为丙酮部分转化。然后，在丙酮耗尽之前，将出料流中的BPA与丙酮分开，把分出的丙酮再循环。

虽然可以使用任何的酸催化剂体系，更优选是使用固体酸催化剂体系，从而不需要有一种液体与另一液体分离的步骤，或者是酸回收步骤。通常使用有机酸催化剂体系，例如不同厂家生产的磺酸阳离子交换树脂。可用于催化本反应的酸性离子交换树脂一般人们熟知其组成和制备方法，例如可见于US3037052的制备方法，并作为本文参考资料，代表性的酸性离子交换树脂是强酸性离子交换树脂，例如具有多个磺酸侧基的树脂或聚合物。例如磺化的聚苯乙烯或聚(苯乙烯二乙烯基苯)共聚物，以及磺化的酚醛树脂。市售的磺化树脂有水中溶胀形式，有凝胶型(gelular)和大网眼状型。市售树脂的具体例子为Amberlite IR-120H,Amberlyst 15H,Amberlyst 31,Dowex 50-X-4,Dowex MSC-1H,Duolite c-291,(Amberlite,Amberlyst,Dowex和Duolile是在美国的注册商标)。在Encyclopedia of PolymerScience and Technology,1967,Vol.7,pp.695-708,3rd Ed.,1981中描述了更多的此类离子交换树脂及制法。该酸性树脂的交换能力优选为2.0meq H⁺/g干树脂，特别优选为3.0-5.5meq H⁺/g干树脂。优选催化剂为凝胶型Amberlyst^,它是由二乙烯基苯或类似交联单体所交联的聚苯乙烯，并具有接到苯乙烯部分的芳核上的磺酸侧基。磺化方法可采用US2366007所述者，并作为本文参考资料。参考资料还有US4902836和4876391。

优选催化剂体系包括一种离子交换树脂例如Rohm&Haas XE-364,也称为Amberlyst 31。此为一种磺化聚苯乙烯。可以采用单反应器或采用多个反应器串连。

由以下实例阐示本发明丙酮部分转化法的优点但不是对本发明的限定。