CN100338002C - 一种从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从甲醛和正丁醛反应制取三羟甲基丙烷的反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法。采用一个组合式萃取槽，反应混合液为水相，水不溶性有机溶剂为有机相，两相逆流萃取；萃取后处理有机相得到三羟甲基丙烷，处理萃余水相得到甲酸钠；萃取所用有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝(0.5～3.0)∶1。本发明的有益效果是：萃取前没有经过加热浓缩，因而产品没有分解损失。

Description

一种从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法
技术领域
本发明涉及一种从甲醛和正丁醛反应制取三羟甲基丙烷的反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法。
背景技术
现在生产三羟甲基丙烷经济的工艺是甲醛和正丁醛在碱性催化剂存在下进行羟醛缩合和坎尼查罗(Connizzaro)反应，基本反应方程式如下：
第一步在碱性催化剂存在下甲醛和正丁醛缩合，生成2，2-二羟甲基丁醛：
          C3H7CHO+2CH2O-→C2H5C(CH2OH)2CHO
第二步生成产品：
        C2H5C(CH2OH)2CHO+CH2O+NaOH-→C2H5C(CH2OH)2CH2OH+CHOONa
在反应后的化合物中存在着三羟甲基丙烷和甲酸钠，由于在后续提纯中甲酸钠会造成三羟甲基丙烷的受热分解，需要对三羟甲基丙烷和甲酸钠进行分离，分别得到三羟甲基丙烷和甲酸钠产品。
已有技术分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的实用方法主要有三种：
1、反应混合液浓缩到一定程度，再用水不溶有机溶剂萃取三羟甲基丙烷，分别处理有机相和水相，得到三羟甲基丙烷和甲酸钠。(US3776963、特开昭49-34965)
2、用过热蒸气减压蒸馏反应混合液，蒸出三羟甲基丙烷，甲酸钠留在蒸馏残液中。分别处理得到三羟甲基丙烷和甲酸钠。(BP1291938)
3、深度真空浓缩反应混合液，析出分离大部分甲酸钠，然后再用阴、阳离子交换树脂除去剩余的甲酸钠。(X.∏.1966，NO 9，32)
由于加热蒸馏时混合液中存在甲酸钠，使得三羟甲基丙烷分解，这三种方法都存在三羟甲基丙烷损耗，因而使得产品收率降低的缺点。
发明内容
针对已有技术的缺陷，本发明提供一种新的从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法。
本发明所采取的技术方案是：采用一个组合式萃取槽，反应混合液为水相，水不溶性有机溶剂为有机相，两相逆流萃取；萃取后处理有机相得到三羟甲基丙烷，处理萃余水相得到甲酸钠；萃取所用有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝(0.5～3.0)∶1。
优选是有机溶剂∶反应混合液＝(0.7～1.5)∶1。
分级通入组合萃取槽的有机溶剂，每级通入的质量流率可以相等，也可以不相等。
所用的组合式萃取槽，萃取级数是3级～10级，优选5级～8级。
方法具体描述如下：
使用一个组合式萃取槽，反应混合液为水相，水不溶性有机溶剂为有机相，两相逆流萃取。萃取操作时，水相从萃取槽一端通入，由萃取槽另一端流出；有机相从水相流出端通入，由水相进入端流出，实现水相和有机相逆流萃取。特别是，为了有效增加萃取率，减少有机溶剂用量，有机溶剂可以同时在每个萃取级或特定萃取级通入萃取槽。当有机溶剂同时由每个萃取级分别通入萃取槽时，各级通入有机溶剂的速率可以相同，也可以不相同，优选为各萃取级通入有机溶剂速率相同(附图1)；当有机溶剂分别在特定萃取级通入萃取槽时，优选为分别从最终萃取级和第2萃取级同时通入萃取槽(附图2)，在该两个萃取级通入有机溶剂的速率可以相同，也可以不相同。组合式萃取槽可以采用通用的结构，每个萃取级都是由一个混合室和一个澄清室组成。
萃取所用水不溶性有机溶剂，可以是甲基乙基酮、甲基异丁基酮、正丁醛、异丁醇、异丙醇、正辛醇、异辛醇、乙酸丁酯等中的一种或数种的复合溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、萃取前没有经过加热浓缩，因而产品没有分解损失，三羟甲基丙烷收率可以提高3％～8％，而且去除甲酸钠彻底，最终可得到色泽较浅的优质产品。
2、采用萃取槽萃取，避免了采用萃取塔萃取而特有的萃取级效率低、放大困难、操作不稳定等弊端。
3、采用有机溶剂分级加料的方式，有效增加了萃取效率，减少了有机溶剂用量。
4、萃取后的水相不含三羟甲基丙烷，可以常压蒸馏而不必顾虑三羟甲基丙烷的热分解，使得水相的处理更简易。
5、三羟甲基丙烷收率提高，相应三废污染减轻。
附图说明
图1是本发明组合式萃取槽结构及其萃取相出入方式示意图；图中的虚线表示有机相，实线表示水相。
图2是本发明组合式萃取槽结构及其另一种萃取相出入方式示意图；图中的虚线表示有机相，实线表示水相。
具体实施方式
在反应釜里加入37％甲醛12600g，正丁醛3430g，30％氢氧化钠4800g，10℃反应1小时，升温到70℃，继续反应1小时，加410g甲酸中和，得到含三羟甲基丙烷和甲酸钠的反应混合液20940g。
实施例1
使用一个5级组合式萃取槽，把上述合成过程得到的反应混合液连续通入组合萃取槽，流率1800g/h，5级槽每级同时都连续通入萃取剂正丁醛，每级通入正丁醛的流率都是250g/h，此时有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝0.69∶1。萃取所得有机相含三羟甲基丙烷33％(W/W)，萃余水相含甲酸钠14％(W/W)。精馏有机相得到三羟甲基丙烷，蒸发浓缩萃余水相得到甲酸钠。
实施例2
使用一个5级组合式萃取槽，把上述合成过程得到的反应混合液连续通入组合萃取槽，流率1800g/h，5级槽每级同时都连续通入萃取剂异丁醇，每级通入异丁醇的流率都是500g/h，此时有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝1.39∶1。萃取所得有机相含三羟甲基丙烷17％(W/W)，萃余水相含甲酸钠14％(W/W)。精馏有机相得到三羟甲基丙烷，蒸发浓缩萃余水相得到甲酸钠。
实施例3
使用一个5级组合式萃取槽，把上述合成过程得到的反应混合液连续通入组合萃取槽，流率1800g/h，5级槽每级同时都连续通入萃取剂正辛醇，每级通入正辛醇的流率都是200g/h，此时有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝0.56∶1。萃取所得有机相含三羟甲基丙烷41％(W/W)，萃余水相含甲酸钠14％(W/W)。精馏有机相得到三羟甲基丙烷，蒸发浓缩萃余水相得到甲酸钠。
实施例4
使用一个5级组合式萃取槽，把上述合成过程得到的反应混合液连续通入组合萃取槽，流率1800g/h，5级槽每级同时都连续通入萃取剂正辛醇，每级通入正辛醇的流率都是350g/h，此时有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝0.97∶1。萃取所得有机相含三羟甲基丙烷24％(W/W)，萃余水相含甲酸钠14％(W/W)。精馏有机相得到三羟甲基丙烷，蒸发浓缩萃余水相得到甲酸钠。
实施例5
使用一个8级组合式萃取槽，把上述合成过程得到的反应混合液连续通入组合萃取槽，流率1800g/h，在第2萃取级和第8萃取级同时连续通入萃取剂异辛醇，第2萃取级通入异辛醇的流率是600g/h，第8萃取级通入异辛醇的流率是1800g/h，此时有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝1.33∶1。萃取所得有机相含三羟甲基丙烷17％(W/W)，萃余水相含甲酸钠14％(W/W)。精馏有机相得到三羟甲基丙烷，蒸发浓缩萃余水相得到甲酸钠。
实施例6
使用一个8级组合式萃取槽，把上述合成过程得到的反应混合液连续通入组合萃取槽，流率1800g/h，在第2萃取级和第8萃取级同时连续通入萃取剂正丁醇，第2萃取级通入正丁醇的流率是1000g/h，第8萃取级通入正丁醇的流率是1800g/h，此时有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝1.56∶1。萃取所得有机相含三羟甲基丙烷26％(W/W)，萃余水相含甲酸钠15％(W/W)。精馏有机相得到三羟甲基丙烷，蒸发浓缩萃余水相得到甲酸钠。
实施例7
使用一个8级组合式萃取槽，把上述合成过程得到的反应混合液连续通入组合萃取槽，流率1800g/h，在第2萃取级和第8萃取级同时连续通入萃取剂甲基乙基酮，第2萃取级通入甲基乙基酮的流率是1800g/h，第8萃取级通入甲基乙基酮的流率是1800g/h，此时有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝2∶1。萃取所得有机相含三羟甲基丙烷12％(W/W)，萃余水相含甲酸钠14％(W/W)。精馏有机相得到三羟甲基丙烷，蒸发浓缩萃余水相得到甲酸钠。
实施例8
使用一个8级组合式萃取槽，把上述合成过程得到的反应混合液连续通入组合萃取槽，流率1800g/h，在第2萃取级和第8萃取级同时连续通入萃取剂由异辛醇和正丁醇组成的复合溶剂(异辛醇和正丁醇质量比1∶1)，第2萃取级通入复合溶剂的流率是1800g/h，第8萃取级通入复合溶剂的流率是1400g/h，此时有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝1.78∶1。萃取所得有机相含三羟甲基丙烷13％(W/W)，萃余水相含甲酸钠14％(W/W)。精馏有机相得到三羟甲基丙烷，蒸发浓缩萃余水相得到甲酸钠。

Claims (9)

1、从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法，其特征在于：采用一个组合式萃取槽，反应混合液为水相，水不溶性有机溶剂为有机相，两相逆流萃取；萃取后处理有机相得到三羟甲基丙烷，处理萃余水相得到甲酸钠；萃取所用有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝(0.5～3.0)∶1。
2、根据权利要求1所述的从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法，其特征在于：萃取所用有机溶剂的总质量流率和反应混合液的质量流率之比是有机溶剂∶反应混合液＝(0.7～1.5)∶1。
3、根据权利要求1或2所述的从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法，其特征在于：分级通入组合萃取槽的有机溶剂，每级通入的质量流率可以相等，也可以不相等。
4、根据权利要求1所述的从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法，其特征在于：所述的组合式萃取槽，萃取级数是3级～10级。
5、根据权利要求4所述的从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法，其特征在于：所述的组合式萃取槽，萃取级数是5级～8级。
6、根据权利要求1所述的从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法，其特征在于：有机溶剂同时在每个萃取级或特定萃取级通入萃取槽。
7、根据权利要求6所述的从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法，其特征在于：有机溶剂分别从最终萃取级和第2萃取级同时通入萃取槽。
8、根据权利要求1所述的从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法，其特征在于：萃取所用水不溶性有机溶剂是甲基乙基酮、甲基异丁基酮、正丁醛、异丁醇、异丙醇、正辛醇、异辛醇、乙酸丁酯中的一种或数种的混合溶液。
9、根据权利要求1所述的从反应混合物中分离三羟甲基丙烷和甲酸钠的方法，其特征在于：所述的组合式萃取槽的每个萃取级都是由一个混合室和一个澄清室组成。
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