CN108794734B - 形成和使用双酚油流的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及形成和使用双酚油流的方法。在一个实施方式中，形成双酚A油的连续方法包括通过混合熔融双酚A和水来形成双酚A油；其中双酚A油包含基于双酚A油的总重量10至30wt％的水并且处于100至140℃的温度下；使至少一部分的双酚A油流过管线内密度计并测量双酚A油的实时密度和实时温度；基于所述实时密度和所述实时温度确定双酚A油的实时浓度。

Description

形成和使用双酚油流的方法

技术领域

本发明涉及形成和使用双酚油流的方法。

背景技术

界面聚碳酸酯设备目前使用结片机(flaker)或造粒单元、筒仓、传输鼓风机和分流阀的复杂系统以将片状双酚A递送到反应器。例如，图1示出了在形成双酚A之后目前使用的后处理方法10，其包括在结片单元中形成固体双酚A。图1示出了结晶流32被引导至苯酚汽提单元12以形成熔融流42。然后，在结片单元14中固化熔体流42。在结片单元14中，熔融流42被冷却至低于双酚A的凝固点，然后将固化的双酚A从结片机鼓上刮下以形成薄片，其然后落入接收器中，并通过鼓风机经由薄片流44输送到传输筒仓16。双酚A薄片再次通过鼓风机从传输筒仓16传输至存储筒仓18。当双酚A用于聚碳酸酯的聚合时，然后将双酚A薄片从存储筒仓18传输到聚碳酸酯生产设施20。在聚碳酸酯生产设施20中，在称量斗22中称量双酚A薄片，然后将期望的量加入到反应容器中。

当生产双酚A薄片时或另外处理双酚A薄片时，产生由高纯度的双酚A组成的细双酚粉尘。该粉尘是粘性的且难以处理，并且难以确定加入到反应容器中的双酚A的精确的量。此外，处理这种粉尘涉及粉尘爆炸的风险。由于这个原因，通常清除并且例如焚烧该双酚粉尘，这需要昂贵的人工处理程序和由于粉尘爆炸的风险的广泛的安全预防措施。清除方法具有至少一部分有价值的原材料被破坏，并且其具有高处理成本的缺点。此外，为了降低设备中的爆炸风险，需要将双酚A薄片储存在氮气环境中，需要在结片单元、转移筒仓和存储筒仓中使用氮气覆盖，并且需要将氧气监测器置于系统中的不同点以确保低氧气含量。

因此改进的传输双酚A流的方法是期望的。

发明内容

本文公开了一种形成双酚油流的方法。

在一个实施方式中，形成双酚A油的连续方法包括通过混合熔融双酚A和水来形成双酚A油；其中双酚A油包含基于双酚A油的总重量10至30wt％的水并且处于100至140℃的温度下；使至少一部分的双酚A油流过管线内(inline)密度计并测量双酚A油的实时密度和实时温度；基于所述实时密度和所述实时温度确定双酚A油的实时浓度。

在另一个实施方式中，用于界面聚合聚碳酸酯的方法包括将双酚A油、碳酸酯化合物、水、水不混溶的溶剂和催化剂加入到界面反应器中，其中双酚A油包含双酚A和基于双酚A油的总重量10至30wt％的水并且处于100至140℃的温度下；以及使聚碳酸酯界面聚合。在加入双酚A油期间，该方法包括使至少一部分的双酚A油流过管线内密度计；测量双酚A油的实时密度和实时温度；和基于所述实时密度和所述实时温度确定双酚A油的实时浓度。

通过下面附图和详细描述例示说明上述和其它特征。

附图说明

现在参考作为示例性实施方式的附图，并且其中相同元素的编号相同。

图1是传输双酚A薄片的集成式双酚A和聚碳酸酯生产设施的实施方式的图示；

图2是传输双酚A油的集成式双酚A和聚碳酸酯生产设施的实施方式的图示；

图3是位于双酚A生产设施下游的管线内密度计的实施方式的图示；

图4是位于聚碳酸酯生产设施上游的管线内密度计的实施方式的图示；并且

图5是实施例1的双酚A油随水含量的密度变化的图示。

具体实施方式

由于在双酚A的储存和传输过程中出现的固有问题，开发了使用双酚A油的传输方法。在室温下相对纯的双酚A是固体，其可以形成具有约150至155摄氏度(℃)的熔点的晶体或薄片，并且该固体实际上不溶于水。然而，在7.3重量百分比(wt％)的等摩尔比例的水存在下，双酚A的熔点可以降低至96℃。在此温度以上，双酚A-水混合物可以形成单相双酚A油。开发了使用密度计确定实时浓度，以优异的控制形成和传输双酚A油的方法，其允许双酚A保持液体形式并且持续监测浓度。

制备双酚A油(在本文中也称为双酚油)的方法包括使双酚A油流过管线内密度计并测定双酚A油的实时浓度。双酚A油可以在双酚A生产设施中形成，并且可以用于聚碳酸酯生产设施。可以在双酚A生产设施的后处理过程中在形成双酚A油期间测定和监测双酚A油的实时浓度。可以在聚碳酸酯生产设施的反应容器中加入双酚A油期间测定和监测双酚A油的实时浓度。测定实时浓度的能力可以允许更精确地测定传输的双酚A的量，并且可以允许响应性地调整传输的双酚A的量。最后，当这种方法与聚碳酸酯聚合结合使用时，其可以允许生产更一致的聚碳酸酯产品。

该方法还可以包括反馈回路，使得如果实时浓度不在期望的范围内，则可以自动调节双酚A和水中的至少一种的流量。例如，如果实时浓度不在期望值的5％之内，或者1％以内，则可以根据需要增加或减少流量。使用这种方法，实时浓度可以保持在平均值的5％或1％以内。

双酚A可以通过在双酚反应器中使包含苯酚、丙酮和可选的促进剂(promoter)的进料流反应而在双酚生产设施中制备。双酚反应器可以是包含催化剂的固定床反应器。催化剂可以包含离子交换树脂(如叔胺二乙烯基苯/苯乙烯离子交换共聚物)。该催化剂可以用于保护床以中和从磺化的二乙烯基苯/苯乙烯共聚物中浸出的任何酸性物质。催化剂可以包含强酸催化剂(如盐酸)、磺酸树脂和含硫促进剂(如硫醇促进剂(如甲硫醇、乙硫醇、巯基羧酸、2,2-双(甲硫基)丙烷和3-巯基丙酸))以及包含前述中的至少一种的组合。双酚反应器进料流可以包含75至95wt％的苯酚和3至7wt％的丙酮。

在双酚反应器中制备的生成的双酚A流包含来自双酚A反应的产物混合物。产物混合物可以包含基于产物混合物的总重量15至40wt％，或20至35wt％的双酚A。产物混合物可以包含基于产物混合物的总重量60至85wt％，或55至70wt％的苯酚。产物混合物可以包含基于产物混合物的总重量5至15wt％的副产物。产物混合物可以包含基于产物混合物的总重量0至5wt％，或0至3.5wt％的水。产物混合物可以包含基于产物混合物的总重量0至2.5wt％，或0至1.5wt％的丙酮。

可以将包含产物混合物的生成的双酚A流引导至结晶单元以形成包含例如晶体双酚A和双酚A与苯酚的加合物中的一种或两种的双酚A晶体。应该注意，如本文所用的“加合物”是指双酚A和苯酚的物理结合(例如，1摩尔双酚A和1摩尔苯酚可一起结晶以形成1:1摩尔比的双酚A/苯酚加合物)。产品混合物的引导可以包括每天将300至1,000吨的双酚A引导至结晶单元。可以通过经由例如过滤从包含晶体的结晶单元去除固体部分来分离晶体以形成结晶流。

图2示出结晶流32可以引导至苯酚汽提单元12。苯酚汽提单元12可以通过例如在大于结晶温度的温度下加热晶体而熔融双酚A晶体，然后从熔融的苯酚/双酚A加合物汽提苯酚，产生熔融流42。熔融流42可以包含大于或等于99.5wt％，或99.5至99.95wt％的双酚A和按重量计小于或等于150份每百万(ppm)的苯酚；基于熔融流的总重量。

熔融流42可以引导至熔融双酚容器130。虽然图2示出熔融流42被引导至熔融双酚容器130，但熔融流42可以引导至熔融双酚容器130、储油容器140和聚碳酸酯生产设施200中的一种或多种。可以将水流132添加到熔融流42中，并且可以将水和熔融双酚A在管线内混合器中混合以形成双酚油流152。相反地，可以将水流添加至包含熔融双酚A的混合容器中以形成双酚油。可以在55至99℃，或55至75℃，或80至99℃的温度下将水加入到160至220℃的温度下的熔融双酚A。水可以是通过去离子、反渗透或蒸馏中的至少一种获得的纯化水。得到的双酚油包含基于双酚油的总重量10至30wt％的水。双酚油可以包含基于双酚油的总重量70至90wt％的双酚A。双酚油可以保持在100至140℃的温度下。如果双酚油包含大于30wt％的水或者如果温度低于100℃，则可以形成两相体系，并且混合物不再是双酚油。

管线内密度计180可以测量双酚油流152的实时浓度。如果实时浓度不在期望的范围内，例如如果实时浓度不在期望值的5％以内或1％以内，则可以调整双酚A和水中的至少一种的流量。可以将实时浓度保持在平均值的1％以内。

虽然图2示出双酚油流152引导至储油容器140，但双酚油流152可以被引导至储油容器140和聚碳酸酯生产设施200中的一种或两种。储油容器140可以将双酚油保持在100至140℃的温度下。储油容器140可以将双酚油保持在大于或等于100千帕(kPa)或100至500kPa的压力下。可以将双酚油在不混合的情况下储存在储油容器140中，并且仍然保持单一油相。可以将双酚油储存在储油容器140中小于或等于40小时，或者小于或等于25小时，或者小于或等于5小时。

可以将储存油流154从储油容器140引导至聚碳酸酯生产设施200中的反应器226。因为由于例如水蒸发，储存油流154的浓度可以不同于双酚油流152，可以存在第二管线内密度计以确定在添加到聚碳酸酯生产设施200之前的储存油流154的实时浓度。可替换地，或者除了储存油流154之外，引导至聚碳酸酯生产设施200的双酚油流可以源自熔融固体双酚A的熔融容器，其中油在熔融容器中或通过位于密度计180上游的管线内混合器形成。

双酚A生产设施和聚碳酸酯生产设施可以安置在相同的地理位置，或者它们可以位于不同的位置。如果它们安置在相同的地理位置，则例如可以将全部或部分双酚油流152直接引导至聚碳酸酯生产设施，而无需中间储存步骤。如果他们安置在不同的地理位置，则可以将储油容器从双酚A生产设施运输到聚碳酸酯生产设施。

图3是位于双酚A生产设施下游的管线内密度计的图示。图3显示来自熔融双酚容器130的熔融流42可以与来自管线内混合器136中的水容器134的水流132混合。熔融流42的流量可以通过将信号传送至设定阀门位置的流量控制器FC的流量发送器FT来控制。双酚油流152可以引导至测量当其流经密度计时流的实时密度D和实时温度T的密度计180。实时密度D和实时温度T数据传送到使用实时密度D和实时温度T从实验导出的回归方程测定实时浓度的计算机CPU。基于实时浓度，计算机CPU可以向阀门发送信号S以增加或减小水流132的流量。可替换地，或者此外，CPU可以发送信号至控制熔融流42的流量的阀门。在确定双酚油流152的浓度之后，可将其引导至储油容器140。

图4是位于聚碳酸酯生产设施上游的管线内密度计的图示。图4显示可以将储存油流154从储油容器140引导至测量当其流经密度计时流的实时密度D和实时温度T的密度计180。实时密度D和实时温度T数据传送到使用实时密度D和实时温度T从实验导出的回归方程测定实时浓度的计算机CPU。基于实时浓度，计算机CPU可以向阀门发送信号S以增加或减小引导到聚碳酸酯生产设施中的反应器的储存流154、额外的水流、碳酸酯流和催化剂流的流量中的一种或多种。可替换地或此外，CPU可以发送信号至控制位于密度计180上游的补充水流的阀门。应该注意的是，虽然图4示出储存流154源自储油容器140，但该流可以源自熔融固体双酚A的熔融容器，其中油在熔融容器中或通过位于密度计180上游的管线内混合器形成。

双酚油可用于聚碳酸酯生产设施中的聚碳酸酯的聚合。聚合可以包括界面聚合聚碳酸酯，这是已知的，并且例如在WO 2013/175448A1和WO2014/072923A1中描述。使用本发明的传输双酚A油的方法，可以随时间测定和监测添加到反应器中的精确量的双酚A。

聚合可以包括界面聚合聚碳酸酯。有利地，双酚油中的水的量构成常规存在于界面聚合中的总水量的17至45wt％。因此，提供双酚油的水可以算作反应中正常存在的总水量的一部分。虽然界面聚合的反应条件可以变化，但该过程可以涉及向双酚油加入额外的水，将得到的混合物加入水不混溶的溶剂(如二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯苯、甲苯等)，加入碳酸酯化合物，和加入界面催化剂。碳酸酯化合物可以包含碳酰卤如碳酰溴或碳酰氯(光气)、二羟基化合物的双卤代甲酸酯(例如，双酚A、氢醌乙二醇、新戊二醇等的双氯甲酸酯)、碳酸二芳基酯、活化的碳酸二芳基酯或包含前述中的至少一种的组合。界面催化剂可以包含叔胺或相转移催化剂。界面催化剂可以包含在水溶液NaOH、KOH或包含前述中的至少一种的组合中。界面聚合可以在受控的pH条件下进行，例如8至10。

提供以下实施例来说明本公开。这些实施例仅是说明性的，并不旨在将根据本公开制造的装置局限于其中所阐述的材料、条件或工艺参数。

实施例

实施例1：双酚A油相对于水的密度测定

基于双酚A油的总重量，制备几种双酚A油，具有14至32wt％范围内的变化的水含量。通过将具有基于双酚A的总重量99.5wt％双酚A的纯度的双酚A加热至187℃的温度来制备双酚A油。在混合下将温度为61℃的水加入到双酚A中。在113至133℃的温度下测定油的密度。然后，将以立方厘米(cc)计的双酚A油的密度相对于水重量百分比绘图，在图5中示出123℃下的密度。横跨所研究的温度范围的线性拟合示出密度＝(-0.00201乘水的重量百分比)-(0.00044乘温度)+1.2035。

以下阐述的是本公开的各种非限制性实施方式。

实施方式1：一种形成双酚A油的连续方法，包括：通过混合熔融双酚A和水来形成双酚A油；其中双酚A油包含基于双酚A油的总重量10至30wt％的水并且处于100至140℃的温度下；使至少一部分的双酚A油流过管线内密度计并测量双酚A油的实时密度和实时温度；基于所述实时密度和所述实时温度确定双酚A油的实时浓度。

实施方式2：实施方式1的方法，其中测定双酚A油的实时浓度包括使用实验导出的校正曲线或回归方程。

实施方式3：前述实施方式中任一项或多项的方法，其中如果实时浓度不在期望的范围内，则方法包括在成形期间调节熔融双酚A和水中的至少一种的流量直到实时浓度处于期望的范围内。

实施方式4：前述实施方式中任一项或多项的方法，进一步包括将双酚A油加入聚碳酸酯聚合反应器，优选地界面聚碳酸酯聚合反应器。

实施方式5：实施方式4的方法，包括在加入聚碳酸酯聚合反应器之前储存双酚A油；和测定加入聚碳酸酯聚合反应器期间的双酚A油的第二实时浓度。

实施方式6：实施方式5的方法，进一步包括基于第二实时浓度在添加至聚碳酸酯聚合反应器期间连续调节双酚A油的油流流量。

实施方式7：实施方式5或6的方法，其中储存包括储存小于或等于40小时。

实施方式8：实施方式7的方法，其中储存包括储存小于或等于25小时。

实施方式9：实施方式8的方法，其中储存包括储存小于或等于5小时，或0.1至5小时。

实施方式10：前述实施方式中任一项或多项的方法，进一步包括将实时密度和实时温度传输到由实验导出的回归方程测定实时浓度的计算机。

实施方式11：实施方式10的方法，其中基于实时浓度，计算机向阀门发送信号以增加或减少熔融双酚A、水中的一种或多种的流量，并且可选地，如果将双酚A油加入聚碳酸酯聚合反应器中，则将额外的水流、碳酸酯流和催化剂流中的一种或多种引导至聚碳酸酯聚合反应器中。

实施方式12：前述实施方式中任一项或多项的方法，进一步包括在形成双酚A油之前形成熔融双酚A。例如，方法可包括在形成双酚A油之前形成双酚A加合物；在苯酚汽提单元(如解吸塔)中从双酚A加合物中分离苯酚；并从苯酚汽提单元中除去熔融双酚A。

实施方式13：一种用于界面聚合聚碳酸酯的方法，包括：将双酚A油、碳酸酯化合物、水、水不混溶的溶剂和催化剂加入到界面反应器中，其中双酚A油包含双酚A和基于双酚A油的总重量10至30wt％的水并且处于100至140℃的温度下；以及使聚碳酸酯界面聚合。方法包括，在加入双酚A油期间，使至少一部分双酚A油流过管线内密度计；测量双酚A油的实时密度和实时温度；和基于所述实时密度和所述实时温度测定双酚A油的实时浓度。双酚A油可以通过前述实施方式中的任一项或多项来形成。

实施方式14：实施方式13的方法，进一步包括基于实时浓度在添加至界面反应器期间连续调节双酚A油的油流流量和碳酸酯化合物的碳酸酯流量中的一种或两种。

实施方式15：前述实施方式中任一项的方法，其中形成双酚A油包括通过将55至99℃的温度下的水添加至160至220℃的温度下的熔融双酚A来形成双酚A油。

实施方式16：前述实施方式中任一项的方法，其中形成双酚A油包括通过将80至99℃的温度下的水添加至160至220℃的温度下的熔融双酚A来形成双酚A油。

实施方式17：前述实施方式中任一项的方法，其中熔融双酚A包含99.5至99.95wt％的双酚A。

实施方式18：前述实施方式中任一项的方法，其中形成双酚A油包括将水添加至熔融双酚A流并在管线内混合器中混合。

实施方式19：实施方式1至17中任一项或多项的方法，其中形成双酚A油物流包括将水加入到包含熔融双酚A的混合罐中。

实施方式20：前述实施方式中任一项的方法，进一步包括将实时浓度维持在平均值的5％以内。

实施方式21：前述实施方式中任一项的方法，进一步包括将实时浓度维持在平均值的1％以内。

实施方式22：前述实施方式中任一项的方法，包括连续测量双酚A油的流量。

实施方式23：前述实施方式中任一项的方法，进一步包括在形成双酚A油之前熔融固体双酚A以形成熔融双酚A。

实施方式24：管线内密度计(例如根据前述实施方式中任一项或多项的)在测定90至140℃的温度下的双酚A油流的实时浓度中的用途；其中双酚A油流包含双酚A和基于双酚A油流的总重量10至30wt％的水。

组合物、方法和制品可以可替换地包括本文公开的任何适当的材料、步骤或组分，由其组成，或基本上由其组成。组合物、方法和制品可以另外地或可替换地配制为不含或基本上不含实现组合物、方法和制品的功能或目的不需要的任何材料(或物质)、步骤或组分。

术语“一个”和“一种”不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。术语“或”意味着“和/或”，除非上下文另有明确指示。在整个说明书中体积“一个实施方式”、“另一个实施方式”、“一些实施方式”等意味着结合该实施方式描述的特定要素(例如，特征、结构、步骤或特性)包括在本文描述的至少一个实施方式中，并且可以存在或可以不存在于其他实施方式中。此外，应该理解，在各个实施方式中描述的元素可以任何适当的方式组合。

涉及相同组分或性质的所有范围的端点包含端点，可独立地组合，并且包括所有中间点和范围。例如，“高达25wt％，或者更具体地5至20wt％”的范围包括端点以及“5至25wt％”的范围的所有中间值，如10至23wt％等。

除非另外定义，否则在此使用的技术和科学术语具有与由本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。

所有引用的专利、专利申请和其他参考文献通过引证以它们的整体并入本文。然而，如果本申请中的术语与并入的参考文献中的术语相矛盾或冲突，则本申请中的术语优先于并入的参考文献中的冲突术语。

尽管描述了具体实施方式，但申请人或本领域技术人员可能想到目前未预见的或可能未预见的替代方案、修改、变型、改进和实质等同物。因此，如提交的和可能对它们修改的所附权利要求旨在包括所有这样的替代方案、修改、变型、改进和实质等同物。

Claims (17)

1.一种形成双酚A油的连续方法，包括：

通过混合熔融双酚A和水形成双酚A油；其中所述双酚A油包含基于所述双酚A油的总重量10至30wt％的水并且处于100至140℃的温度下；

使至少一部分的所述双酚A油流过管线内密度计并测量所述双酚A油的实时密度和实时温度；

基于所述实时密度和所述实时温度测定所述双酚A油的实时浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，测定所述双酚A油的实时浓度包括使用实验导出的校正曲线。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述实时浓度不在期望的范围内，则所述方法包括在所述形成期间调节所述熔融双酚A和所述水中的至少一种的流量，直到所述实时浓度在所述期望的范围内。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述双酚A油加入聚碳酸酯聚合反应器。

5.根据权利要求4所述的方法，包括在加入所述聚碳酸酯聚合反应器之前储存所述双酚A油；和测定加入所述聚碳酸酯聚合反应器期间所述双酚A油的第二实时浓度。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括基于所述第二实时浓度在加入所述聚碳酸酯聚合反应器期间连续调节所述双酚A油的油流流量。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述储存包括储存小于或等于40小时。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述储存包括储存小于或等于25小时。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述储存包括储存小于或等于5小时。

10.一种用于界面聚合聚碳酸酯的方法，包括：

将双酚A油、碳酸酯化合物、水、水不混溶的溶剂和催化剂加入界面反应器，其中所述双酚A油包含双酚A和基于所述双酚A油的总重量10至30wt％的水并且处于100至140℃的温度下；以及

在加入所述双酚A油期间，

使至少一部分的所述双酚A油流过管线内密度计；

测量所述双酚A油的实时密度和实时温度；和

基于所述实时密度和所述实时温度确定所述双酚A油的实时浓度；以及

界面聚合所述聚碳酸酯。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括基于所述实时浓度在加入所述界面反应器期间连续调节所述双酚A油的油流流量和所述碳酸酯化合物的碳酸酯流量中的一种或两种。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，形成所述双酚A油包括通过将55至99℃或80至99℃的温度下的水添加至160至220℃的温度下的所述熔融双酚A来形成所述双酚A油。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述熔融双酚A包含99.5至99.95wt％的双酚A。

14.根据权利要求10或11所述的方法，其中，形成所述双酚A油包括将水添加至熔融双酚A流并在管线内混合器中混合；或其中形成所述双酚A油流包括将水添加到包含熔融双酚A的混合罐中。

15.根据权利要求10或11所述的方法，进一步包括将所述实时浓度维持在平均值的1％以内。

16.根据权利要求10或11所述的方法，包括连续测量所述双酚A油的流量。

17.管线内密度计在测定90至140℃的温度下的双酚A油流的实时浓度中的用途；其中所述双酚A油流包含双酚A和基于所述双酚A油流的总重量10至30wt％的水。

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