BE1006062A3

BE1006062A3 - Procede pour la preparation en marche discontinue des carbonates d'alcoyle et d'aryle.

Info

Publication number: BE1006062A3
Application number: BE9300312A
Authority: BE
Original assignee: Enichem Sintesi; Enichem Spa
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-05-03
Also published as: IT1255747B; ITMI920778A1; ITMI920778A0

Abstract

procédé pour la préparation en marche discontinue des carbonates d'alcoyle et d'aryle qui consiste : a) à faire réagir le carbonate de dialcoyle avec le composé aromatique hydroxylé dans un récipient de réaction (1) maintenu dans le conditions opératoires; b) à traiter les vapeurs formées au cours de la réaction en vue d'éliminer l'alcool alcoylique produit pendant la réaction (III);à recycler les vapeurs traitées au fond du récipient de réaction.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Procédé pour la préparation en marche discontinue des carbonates d'alcoyle et d'aryle. 



   La présente invention concerne un procédé pour la préparation en marche discontinue des carbonates d'alcoyle et d'aryle. 



   Plus spécifiquement, la présente invention concerne un procédé pour la préparation des carbonates d'alcoyle et d'aryle (PRC) de la formule générale (I) : 
 EMI1.1 
 où Ph représente un radical aromatique comptant 6 à 18 atomes de carbone, facultativement substitué par un halogène tel que le chlore ou par un radical alcoyle ou alcoxy en    Ci-c4,   et R représente un radical méthyle ou éthyle. 



   Les carbonates d'alcoyle et d'aryle de la formule générale (I) sont des composés bien connus utilisés comme intermédiaires pour des synthèses organiques, par exemple comme réactants pour la préparation des carbonates de diaryle (DPC) conformément à la réaction : 
 EMI1.2 
 où Ph et R cnt les significations attribuées ci-dessus, exécutée à une température élevée, par exemple entre 180 et 250 C, et en présence d'un catalyseur choisi parmi les sels organiques et les alcoolats   daluminium,   de zinc, de titane et   d'étain,   comme le titanate de   tétraiscprcpyle   et l'oxyde de   dibutylétain.   



   Ces catalyseurs sont utilisés en une 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 concentration entre 0,01 et 2% en poids par rapport à la somme des réactants. 



   Les carbonates d'alcoyle et d'aryle peuvent être préparés par une réaction de substitution entre un carbonate de dialcoyle (DRC) et un composé aromatique hydroxylé conformément au schéma : 
 EMI2.1 
 où les symboles R et Ph ont les significations attribuées ci-dessus. 



   Cette réaction, qui est réversible, donne une conversion faible en le carbonate d'alcoyle et d'aryle du fait que la réaction est caractérisée par une constante d'équilibre défavorable (l'équilibre tend vers la gauche). 



  Ceci rend tout procédé de fabrication fort antiéconomique. 



   Une façon d'augmenter la conversion est de faire baisser la concentration en alcool alcoylique R-OH dans le mélange de réaction. Toutefois, cette opération n'est pas facile à exécuter parce que l'alcool a une volatilité relativement faible en comparaison de celle du carbonate de dialcoyle et qu'il n'est pas possible d'éliminer l'un sans l'autre suivant les techniques traditionnelles. De surcroît, la formation de mélanges azéotropiques ne facilite pas le recyclage du carbonate de dialcoyle qui   n'a   pas réagi. 



   Le brevet U. S. nO 4 410 464 décrit un procédé pour la préparation des carbonates de diaryle, exécuté conformément aux schémas (II) et (III), suivant lequel la réduction de la concentration de l'alcool alcoylique en (III) se fait par adsorption physique. 



   Plus spécifiquement, le procédé du brevet U. S. consiste en une réaction de substitution entre le carbonate de dialcoyle et un composé aromatique hydroxylé en présence d'un tamis moléculaire capable d'adsorber sélectivement 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 l'alcool alcoylique. 



   Toutefois, les résultats de ce procédé ne sont pas encore satisfaisants du point de vue de la production à l'échelle industrielle pour les raisons suivantes :   - la   conversion du carbonate d'alcoyle et d'aryle, calculée par rapport au carbonate de dialcoyle, n'est pas fort élevée ;   - le   mélange de réaction contient des poudres qui doivent être éliminées par un traitement de séparation (par exemple passage à travers des filtres) ; - la régénération de la zéolite est difficile parce que lors du travail en phase liquide, la zéolite s'imbibe du liquide, en particulier du composé aromatique hydroxylé et du carbonate d'alcoyle et d'aryle produit. Ceci entraîne une perte du produit souhaité, de même que la nécessité de températures élevées pour la régénération de la zéolite ; de surcroît, le brevet U.

   S. ne mentionne pas d'éléments permettant le projet d'une installation industrielle pouvant fonctionner conformément aux principes décrits. 



   La Demanderesse a découvert à présent un procédé pour produire avec un rendement élevé des carbonates d'alcoyle et d'aryle qui n'expose pas aux inconvénients de l'état connu de la technique. 



   La présente invention a dès lors pour objet un procédé pour la préparation en marche discontinue des carbonates d'alcoyle et d'aryle de la formule générale (I), à partir d'un carbonate de dialcoyle et d'un composé aromatique hydroxylé conformément à la réaction (III), qui consiste : a) à faire réagir le carbonate de dialcoyle avec le composé aromatique hydroxylé dans un récipient de réaction maintenu dans les conditions opératoires ; b) à traiter les vapeurs formées au cours de la réaction en vue d'éliminer l'alcool alcoylique produit pendant la réaction (III) ; 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 c) à recycler les vapeurs traitées au fond du récipient de réaction. 



   Suivant une forme de réalisation préférée du procédé de la présente invention, le carbonate de dialcoyle et le composé aromatique hydroxylé utilisés comme réactants pour la synthèse du carbonate d'alcoyle et d'aryle sont le carbonate de diméthyle et le phénol, respectivement. 



   Les réactants sont introduits dans un rapport sensiblement équimoléculaire dans le récipient de réaction maintenu à une température s'échelonnant de 150 à 2500C et sous une pression s'échelonnant de 2 à 15 bars. Le temps de séjour dans le récipient de réaction est, en général, de 5 à 10 heures. 



   La réaction est exécutée de préférence en présence de 0,01 à 5% (sur base molaire par rapport au composé aromatique hydroxylé) d'un catalyseur choisi parmi les sels, oxydes, hydroxydes, alcoolates et arylates d'aluminium, de zinc, de titane,   d'étain, d'uranium,   de vanadium, de zirconium, de fer et de plomb, comme le titanate de tétraisopropyle, le titanate de tétraphényle et l'oxyde de dibutylétain. Ces catalyseurs et leur utilisation dans la synthèse des carbonates d'alcoyle et d'aryle sont décrits plus en détail dans le brevet U. S. nO 4 045 464. 



   Pendant la réaction, il se forme une phase vapeur dont la composition, bien que dépendant des conditions de réaction, comprend fondamentalement les réactants qui n'ont pas réagi et l'alcool alcoylique formé comme sous-produit de réaction. 



   Tout moyen pour éliminer l'alcool alcoylique contenu dans la phase vapeur peut être utilisé dans le procédé de la présente invention, même si les tamis moléculaires capables d'adsorber sélectivement l'alcool alcoylique reçoivent la préférence. 



   Les tamis moléculaires utilisés dans le procédé de l'invention sont choisis parmi les aluminosilicates hydratés cristallins dont les pores ont un diamètre de 4 à 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 5 Angströms. Des exemples de tamis moléculaires ayant les caractéristiques ci-dessus sont décrits dans"Zeolite Molecular Sieve-Structure, Chemistry   and Use",   D. W. Breck, John Wiley & Sons (1974). 



   Les vapeurs admises sur le tamis moléculaire ont une température qui est égale ou supérieure à celle régnant à la sortie du récipient de réaction et sont, avant ou après l'adsorption de l'alcool alcoylique, comprimées pour compenser la baisse de pression. Les vapeurs sont amenées à barboter dans la masse liquide présente dans le récipient de réaction pour favoriser tant le contact entre les réactants qui sont présents non seulement dans la phase vapeur, mais aussi dans la phase liquide, que   l'entraînement   de l'alcool alcoylique hors de la phase liquide. Le recyclage de la vapeur est poursuivi jusqu'à ce que le degré maximum de conversion pour la réaction soit atteint. 



   En général, au moins deux lits du tamis moléculaire sont utilisés, de façon que lorsque l'un se trouve en phase d'adsorption, l'autre se trouve en phase de régénération. La désorption est exécutée par traitement avec de l'azote chaud à une température d'environ 3000C sous basse pression. 



   Au terme du traitement, l'azote qui contient l'alcool désorbé est refroidi pour la condensation de l'alcool et est relâché à l'atmosphère. 



   Une description plus détaillée est donnée ciaprès à titre uniquement illustratif et nullement limitatif du procédé de la présente invention, avec référence au dessin dont la figure représente un schéma général d'une installation convenant pour la forme de réalisation du procédé de l'invention. 



   Comme le montre la figure, l'installation comprend un réacteur 1 muni d'une chemise à régulation thermostatique et d'un serpentin de chauffage 8 ; deux cuves A et B contenant le carbonate de   dialcoyle   A et le composé   aromatique hydroxylé   à   léra de prêmélange   avec le 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 catalyseur, respectivement ; deux pompes 2 et 3 pour admettre le composé aromatique hydroxylé 2 et le carbonate de dialcoyle 3, un compresseur 4 pour recycler la vapeur et deux lits de tamis moléculaire 5A et 5B qui se trouvent alternativement en activité et en régénération. 



   Le fonctionnement de l'installation de la présente invention est évident d'après la description cidessus et la figure en annexe. 



   Les quantités déterminées au préalable des deux réactants sont admises dans le réacteur par des conduites 21 et 22. Le liquide est chauffé à la température de travail, le compresseur 4 est mis en service à la vitesse minimum, qui est ensuite augmentée lentement jusqu'à la valeur souhaitée. 



   La vapeur traverse l'un des deux lits de tamis moléculaire (l'autre se trouvant en régénération) et retourne dans le réacteur par une conduite 25. 



   Le réacteur est maintenu sous une pression constante par un système régulateur de pression, tandis que la température est régulée par le serpentin 8, de façon à maintenir constante la production de vapeur. 



   Au terme de la réaction, le compresseur 4 est arrêté et le liquide produit est évacué par une conduite 26. 



   Les exemples suivants, qui sont uniquement illustratifs, mais non limitatifs, permettent une meilleure compréhension de l'invention et de sa forme de réalisation. 



  EXEMPLES 1 A 3.-
On prépare du carbonate de méthyle et de phényle (FMC) à partir de phénol (Ph) et de carbonate de diméthyle (DMC) dans l'installation de la Fig. 1, en prenant comme catalyseur, 1,2 mole % de tétraphénate de titane, par rapport au nombre de moles de phénol admis. 



   On utilise un réacteur ayant un volume utile de 
 EMI6.1 
 3 3000 cm3. On introduit dans ce réacteur 15 moles de DMC et 15 moles de Ph. On chauffe initialement à 1800C et on règle la pression à 5,2 bars. Dans l'exemple 1, on fixe le   débit   

 <Desc/Clms Page number 7> 

 de vapeur à 100 moles par heure, dans l'exemple 2 on le fixe à 30 moles par heure et dans l'exemple 3, à 150 moles par heure. On fixe le temps de réaction à 10 heures. 



   Les données suivantes sont précisées au tableau 
 EMI7.1 
 s ci-après : - composition du liquide à différents temps (MeOH = méthanol) ; - conversion du Ph admis ; - température. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 
 EMI8.1 
 
<tb> 
<tb> 



  1 <SEP> h <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 3 <SEP> h <SEP> 4 <SEP> h <SEP> 5 <SEP> h <SEP> 6 <SEP> h <SEP> 7 <SEP> h <SEP> 8 <SEP> h <SEP> 9 <SEP> h <SEP> 10 <SEP> h
<tb> Exemple <SEP> 1
<tb> (%)
<tb> MeOH <SEP> 0,4 <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0,1
<tb> P <SEP> (bar) <SEP> 5,2 <SEP> DMC <SEP> 46,3 <SEP> 44,1 <SEP> 42,2 <SEP> 40,6 <SEP> 39,0 <SEP> 37,5 <SEP> 36,1 <SEP> 34,7 <SEP> 33,4 <SEP> 33,2
<tb> Vap. <SEP> 100
<tb> (moles/h) <SEP> PH <SEP> 46,3 <SEP> 44,1 <SEP> 42,2 <SEP> 40,5 <SEP> 38,9 <SEP> 37,5 <SEP> 36,0 <SEP> 34,7 <SEP> 33,4 <SEP> 32,1
<tb> Liquide <SEP> 30 <SEP> FMC <SEP> 7,0 <SEP> 11,5 <SEP> 15,4 <SEP> 18,8 <SEP> 22,0 <SEP> 25,0 <SEP> 27,8 <SEP> 30,5 <SEP> 33,1 <SEP> 35,7
<tb> (moles) <SEP> @
<tb> Conv.

   <SEP> 13,1 <SEP> 20,7 <SEP> 26,7 <SEP> 31,7 <SEP> 36,1 <SEP> 40,0 <SEP> 43,5 <SEP> 46,8 <SEP> 49,8 <SEP> 52,7
<tb> Ph <SEP> (%)
<tb> T <SEP> ( C) <SEP> 187 <SEP> 191 <SEP> 195 <SEP> 198 <SEP> 201 <SEP> 205 <SEP> 208 <SEP> 211 <SEP> 214 <SEP> 217
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 
 EMI9.1 
 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> h <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 3 <SEP> h <SEP> 4 <SEP> h <SEP> 5 <SEP> h <SEP> 6 <SEP> h <SEP> 7 <SEP> h <SEP> 8 <SEP> h <SEP> 9 <SEP> h <SEP> 10 <SEP> h
<tb> Exemple <SEP> 2
<tb> (%)
<tb> MeOH <SEP> 0,7 <SEP> 0,4 <SEP> 0,3 <SEP> 0,3 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,1
<tb> P <SEP> (bar) <SEP> 5,2 <SEP> DMC <SEP> 47,5 <SEP> 46,4 <SEP> 45,5 <SEP> 44,6 <SEP> 43,8 <SEP> 43,0 <SEP> 42,3 <SEP> 41,6 <SEP> 40,9 <SEP> 40,3
<tb> Vap.

   <SEP> 30 <SEP> Ph <SEP> 47,5 <SEP> 46,4 <SEP> 45,4 <SEP> 44,6 <SEP> 43,7 <SEP> 43,0 <SEP> 42,2 <SEP> 41,5 <SEP> 40,9 <SEP> 40,2
<tb> (moles/h)
<tb> Liquide <SEP> 30 <SEP> FMC <SEP> 4,3 <SEP> 6,7 <SEP> 8,8 <SEP> 10,6 <SEP> 12,3 <SEP> 13,9 <SEP> 15,3 <SEP> 16,7 <SEP> 18,1 <SEP> 19,4
<tb> (moles)
<tb> Conv.

   <SEP> 8,3 <SEP> 12,6 <SEP> 16,2 <SEP> 19,2 <SEP> 21,9 <SEP> 24,4 <SEP> 26,6 <SEP> 28,7 <SEP> 30,7 <SEP> 32,6
<tb> Ph <SEP> (%)
<tb> T <SEP> (0 <SEP> C) <SEP> 183 <SEP> 186 <SEP> 188 <SEP> 190 <SEP> 192 <SEP> 193 <SEP> 194 <SEP> 196 <SEP> 197 <SEP> 199
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 
 EMI10.1 
 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> h <SEP> 2 <SEP> h <SEP> 3 <SEP> h <SEP> 4 <SEP> h <SEP> 5 <SEP> h <SEP> 6 <SEP> h <SEP> 7 <SEP> h <SEP> 8 <SEP> h <SEP> 9 <SEP> h <SEP> 10 <SEP> h
<tb> Exemple <SEP> 3
<tb> (%)
<tb> MeOH <SEP> 0,4 <SEP> 0,2 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1
<tb> P <SEP> (bar) <SEP> 5,2 <SEP> DMC <SEP> 45, <SEP> 8 <SEP> 43,2 <SEP> 41,0 <SEP> 39,1 <SEP> 37,3 <SEP> 35,7 <SEP> 34,2 <SEP> 32,9 <SEP> 31,6 <SEP> 30,4
<tb> Vap.

   <SEP> 150
<tb> (moles/H) <SEP> PH <SEP> 45,8 <SEP> 43,2 <SEP> 40,9 <SEP> 38,8 <SEP> 36,9 <SEP> 35,0 <SEP> 33,3 <SEP> 31,6 <SEP> 29,9 <SEP> 28,4
<tb> Liquide <SEP> 30 <SEP> FMC <SEP> 8,1 <SEP> 13,4 <SEP> 18,0 <SEP> 22,0 <SEP> 25,7 <SEP> 29,2 <SEP> 32,4 <SEP> 35,5 <SEP> 38,4 <SEP> 41,2
<tb> (moles)
<tb> Conv. <SEP> 15,0 <SEP> 23,7 <SEP> 30,5 <SEP> 36,2 <SEP> 41,4 <SEP> 45,5 <SEP> 49,4 <SEP> 52,9 <SEP> 56,2 <SEP> 59,2
<tb> Ph <SEP> (%)
<tb> T <SEP> ( C) <SEP> 188 <SEP> 193 <SEP> 197 <SEP> 201 <SEP> 205 <SEP> 209 <SEP> 212 <SEP> 216 <SEP> 219 <SEP> 222
<tb>

Claims

EMI11.1

R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1.-Procédé de préparation en marche discontinue des carbonates d'alcoyle et d'aryle de la formule générale (I), à partir d'un carbonate de dialcoyle et d'un composé aromatique hydroxylé, conformément à la réaction (III), caractérisé en ce qu'il consiste : a) à faire réagir le carbonate de dialcoyle avec le composé aromatique hydroxylé dans un récipient de réaction maintenu dans les conditions opératoires ; b) à traiter les vapeurs formées au cours de la réaction en vue d'éliminer l'alcool alcoylique produit pendant la réaction (III) ; c) à recycler les vapeurs traitées au fond du récipient de réaction.
2.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le carbonate de dialcoyle et le composé aromatique hydroxylé sont le carbonate de diméthyle et le phénol, respectivement.
3.-Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les réactants sont admis dans un rapport fondamentalement équimoléculaire dans le récipient de réaction maintenu à une température entre 150 et 2500C et sous une pression entre 5 et 15 bars.
4.-Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alcool alcoylique formé pendant la réaction (III) est éliminé par adsorption sur un tamis moléculaire.
5.-Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le recyclage de la vapeur est poursuivi jusqu'à ce que le degré maximum de conversion pour la réaction soit atteint.