Brevet FR2177544A1 — publié le 19731109

La présente invention concerne un procédé de purification de bis-(oxy-4-phény1)-2,2-propane brut, appelé ci-après aussi bisphénol Â brut, selon lequel on fait d'abord passer la masse fondue ou la solution d'un produit d'addition de bisphénol A et de phénol par une colonne garnie d'échangeur d'ions, puis on divise dans le vide le produit d'addition ainsi purifié au préalable en ses composants et l'on obtient par fractionnement le bisphénol Â pur. "e bisphénol A s'obtient le plus souvent par condensation de 2 moles de phénol et de I mole d'un aldéhyde ou d'une cétone en présence d'un catalyseur acide. La préparation de bisphénol À peut cependant steffectuer aussi de manière différente, par exemple par réaction de phénols et de composés contenant des liaisons triples en présence de catalyseurs de Friedel Crafts. Lors de la préparation de bisphénol A, bis-(oxy-4-phényl)2,2-propane, il se forme de nombreux produits secondaires. De nombreux procédés différents les uns des autres ont déjà été publiés en vue de l'élimination de ces impuretés. Pour séparer du bisphénol A les substances de point d'ébullition plus bas ou plus élevé qui l'accompagnent, on se sert avantageusement de la distillation. I1 faut alors prendre diverses mesures de précaution pour éviter la transformation du bisphénol A par décomposition en produits résineux. le brevet allemand 1 254 637 indique déjà une série de mesures relatives à l'état de la technique; on y enseigne entre autres de tenir à l'écart des substances acides ou basiques lors de la distillation, d'effectuer la distillation dans le vide poussé ou de maintenir, en opérant dans le vide, une durée de séjour aussi brève que possible, par exemple en utilisant un évaporateur à couche mince. Pour supprimer la décomposition du bisphénol A qui se produit facilement lors de la distillation, le procédé de ce brevet utilise une chambre de distillation dans le vide insolite qui englobe deux zones de distillation, constituées à leur tour par un canal de liquide long, plat et étroit et reliées l'une avec l'autre par ce canal. il s'agit cependant d'un appareil de construction très compliquée dont le fonctionnement aux températures élevées et sous les faibles pressions nécessaires crée des difficultés considérables. On ne trouve toutefois dans ce brevet aucune indication de l'importance des rendements de la purification de bisphénol A selon ce procédé, I1 y avait donc à proposer un procédé permettant l'utilisation d'installations de distillation simples du commerce pour l'obtention de bisphénol A pur.Des raisons techniques exigeaient la mise en oeuvre de pièces de fractionnement de verre bien qu'il soit connu que c'est justement l'utilisation de verre qui produit des effets défavorables lors de la distillation du bisphénol À (cf. The European Chemical News, Vol. 8, i0 183, 16 Juillet 1965). Or on a trouvé que l'on peut purifier le bisphénol A brut, en préparant à partir du bisphénol A brut un produit d'addition de bisphénol A et de phénol, en faisant fondre celui-ci et en faisant passer la masse fondue fluide ou la solution par au moins une colonne d'échange contenant une résine échangeuse d'ions acide et/ou faiblement basique. En soumettant, comme ci-dessus indiqué, le produit, obtenu à partir du bisphénol A brut par addition au phénol et fondu, à un traitement par un échangeur d'ions acide et/ou faiblement basique, on peut effectuer la séparation et le fractionnement consécutifs du bisphénol A sans difficultés. La distillation et la purification poussée du produit élué de la colonne d'échange ne présentent plus de problèmes particuliers. Ainsi sont utilisables par exemple des appareils de distillation simples en verre; il n'y a pas à utiliser d'évaporateur à couche mince ou à maintenir une durée de séjour déterminée ou enfin à appliquer une pression déterminée, par exemple un vide poussé, Oomme produit de départ de ce procédé de purification, on peut utiliser les bisphénols A bruts préparés selon les procédés les plus divers.On peut citer par exemple le bisphénol A brut obtenu par voie catalytique par réaction d'acétone et de phénol en présence d'acides, ou le bisphénol A préparé à l'aide du procédé selon le brevet allemand 1 297 616. En particulier les liqueurs mères contenant du bisphénol A que l'on obtient selon le procédé cité en dernier lieu conviennent pour le procédé selon l'invention. Par produits d'addition de bisphénol A et de phénol, on entend les composés moléculaires ou ressemblant à des molécules qui sont possibles dans le système constitué par le bisphénol A d'une part et le phénol de l'autre. On utilise de préférence des produits d'addition contenant 40 à 60 moles eh de bisphénol A. Ma formation des produits d'addition de bisphénol À et de phénol dépend des conditions de précipitation. Dans les conditions de précipitation appliquées ici, par exemple, il y a de préférence précipitation de produits d'addition qui présentent approximativement des proportions molaires de 1 : 1 ou bien s1 écartent faiblement vers le haut ou le bas de cette valeur. La composition du produit d'addition de bisphénol A et de phénol n'est cependant pas décisive pour le procédé selon l'invention, tant qu'il se forme, lors du chauffage, des produits d'addition des masses fondues ou solutions fluides dont la température de fusion est inférieure à la température de décomposition des résines échangeuses d'ions utilisées. lies résines échangeuses actuellement disponibles dans le commerce ne supportent pas des températures voisines de 150OC, et il n'est par conséquent pas possible de mettre en oeuvre directement le bisphénol A brut (point de ramollissement environ 150oc). Les produits d'addition utilisés de préférence, aux proportions molaires d'environ 1 : 1, présentent des températures de fusion ou de ramollissement autour ou au-dessous de 1000C.Lors de la mise en oeuvre industrielle, on tâchera de préférence d'utiliser des produits d'addition au phénol riches en bisphénol À afin d'économiser des frais lors de la distillation ou opération de séparation consécutive. Les masses fondues ou solutions doivent en outre être fluides. Dans le système bisphénol À - phénol, cette condition est en général remplie. lies masses fondues ou solutions utilisées de préférence qui se forment lors du chauffage du produit d'addition 1 : 1 présentent à environ 1000C des viscosités de l'ordre de grandeur de la viscosité de l'eau à la température ordinaire (valeur pour l'eau 1 cPo). lies masses fondues ou solutions susmentionnées de bisphénol À et de phénol sont conduites par des colonnes contenant des échangeurs d'ions. On utilise alors de préférence des résines échangeuses synthétiques acides, par exemple Dowex (R) 50, et des résines échangeuses synthétiques faiblement basiques telles que Levatit (R)MT 62. Le traitement peut s'effectuer dans des colonnes, les deux sortes d'échangeurs étant disposés en couche mixte ou séparées l'une de l'autre, l'une à la suite de l'autre. Il est aussi possible d'opérer avec deux colonnes d'échangeurs, de garnir la colonne 1 de l'échan- geur de cations et la colonne 2 de l'échangeur d'anions et d'introduire le produit d'addition fondu dans l'ordre juste------------- indiqué. Cette disposition a l'avantage de simplifier la regéné- ration des échangeurs. Dans une disposition comportant deux colonnes, on fait passer la masse fondue d'abord par l'échangeur acide, puis par l'échangeur faiblement basique. Dans des conditions particulières, il suffit déjà d'utiliser seulement l'échan- geur faiblement basique. Au lieu des échangeurs à couche fixe susmentionnés, des échangeurs d'ions liquides sont également utilisables; dans ce cas, la colonne d'échangeur est remplacée par une colonne d'extraction. Le mécanisme du processus de purification dans la colonne d'échangeur n' est pas connu. Il est seulement à supposer que ce processus de purification élimine les substances telles que les acides, les alcalins, les sels, les traces de métaux lourds etc.. qui provoquent la décomposition lors de la distillation du bisphénol A brut. La division du produit ainsi purifié au préalable en ses composants bisphénol A et phénol peut s'effectuer sous vide moyen, sous une pression de 10 à 25 mm Hg, et à une température de 90 à 1500C; la purification poussée consécutive du bisphénol A s'effectue sous vide poussé, sous une pression de 0,1 à 2 mm de Hg, et à une température de 190 à 2100C. L'exemple donné ci-après illustre le procédé selon l'invention. Exemple Dans un récipient de réaction, on dispose d'avance 1 530 parties d'une liqueur mère contenant 1 341 parties de phénol, 107 parties de bisphénol A et 82 parties de produits secondaires de la préparation de bisphénol A. La fraction du catalyseur est de 9,5 parties d'oléum à 60 % et de 0,7 partie de sulfate de mercure.Ce mélange est chauffé à 600C. A l'aide d'une buse, on introduit dans la solution réactionnelle, en l'espace de 90 minutes, en agitant fortement, sous faible surpression, 24,6 parties de propyne gazeux à 98 có. Par réfrigération extérieure, on maintient la température intérieure à 600 C. Lorsque tout le propyne est introduit, on fait réagir encore pendant 2 heures à 600C en agitant légèrement, on décante du sulfate de mercure déposé, puis on fait cristalliser pendant 2 heures dans un cristallisoir à une température de 38 à 39- -C. On essore par centrifugation le produit d'addition de bispnénol A et de phénol et on le lave avec 130 parties de phénol liquide. On obtient 294 g de produit.On fait alors fondre la masse cristalline et l'on fait passer la masse fondue à environ 1000C par une colonne remplie de 400 parties d'un échangeur d'ions fortement acide (Dowex(R) 50). La colonne est entourée d'une enveloppe chauffée à la vapeur. On fait ensuite passer la masse fondue par une colonne chauffée de la meme manière, qui est remplie de 400 parties d'une résine échangeuse faiblement basique CLevatittR)MD 62). Pour éliminer le produit retenu dans les colonnes, on rince avec 200 parties de phénol. Le produit ainsi purifié est alors fractionné dans un ballon de verre muni d'une colonne de Vigreux de 50 cm de longueur et de 40 mm de diamètre, d'abord sous une pression de 10 mm de Hg. Après l'élimination du phénol par distillation, il reste 133 parties de bisphénol A brut qui donnent à la distillation, sous une pression de 0,1 mm de Hg, 131,2 parties de bisphénol A incolore pur. Cela correspond à un rendement de 9),7 % de la théorie. Aucune décomposition n'est à observer pendant la distillation. REVENDICATIONS 1.- Procédé de purification de bisphénol A brut, caractéri sé par le fait que l'on obtient, à partir de bisphénol A brut, un produit d'addition de bisphénol A et de phénol, on fait fondre celui-ci et l'on fait passer la masse fondue ou solution fluide par au moins une colonne d'échangeur contenant une résine échangeuse d'ions acide ou faiblement basique ou les deux0 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le produit sortant de la colonne d'échangeur est soumis à la séparation en phénol et bisphénol A par distillation,