CN111465590A - 二羟甲基丁醛的生产方法和蒸馏装置 - Google Patents

二羟甲基丁醛的生产方法和蒸馏装置 Download PDF

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Abstract

本说明书涉及一种生产二羟甲基丁醛的方法，该方法包括：(A)在蒸馏塔中蒸馏包含二羟甲基丁醛(DMB)的原料；(B)将蒸馏塔中的蒸馏的原料分离为低沸点组分、二羟甲基丁醛和高沸点组分；以及(C)通过加热部分或全部的高沸点组分将部分或全部的高沸点组分回流至蒸馏塔，其中，从蒸馏塔的侧切口分离二羟甲基丁醛。

Description

二羟甲基丁醛的生产方法和蒸馏装置
技术领域
本申请要求于2018年2月1日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0013043号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本说明书涉及一种生产二羟甲基丁醛的方法和蒸馏装置。
背景技术
三羟甲基丙烷(TMP)在室温下为白色结晶性物质，在醇酸树脂、饱和聚酯、合成润滑剂、聚氨酯树脂和增塑剂等各个领域广泛用作原料。
作为工业上重要的原料，三羟甲基丙烷可以通过各种方法来制备，其中一种方法是通过羟醛缩合反应和氢化反应来生产三羟甲基丙烷的方法。
一旦羟醛缩合反应完成，作为羟醛反应产物的二羟甲基丁醛、未反应的原料和沸点高于或低于二羟甲基丁醛的杂质共存。因此，重要的是从羟醛反应产物中有效地分离二羟甲基丁醛组分并将二羟甲基丁醛组分进料到氢化反应中。
因此，对于通过经济的方法从羟醛反应产物中分离二羟甲基丁醛已进行了持续的研究。
发明内容
技术目的
本说明书涉及一种生产二羟甲基丁醛的方法和蒸馏装置。
技术方案
本说明书的一个示例性实施方式提供了一种生产二羟甲基丁醛的方法，该方法包括：
(A)在蒸馏塔中蒸馏包含二羟甲基丁醛(DMB)的原料；
(B)将蒸馏塔中蒸馏的原料分离为低沸点组分、二羟甲基丁醛和高沸点组分；以及
(C)通过加热部分或全部的高沸点组分将部分或全部的高沸点组分回流至蒸馏塔，
其中，从蒸馏塔的侧切口分离二羟甲基丁醛。
此外，本说明书的示例性实施方式提供了一种蒸馏装置，其包括：
蒸馏塔，其设置为蒸馏包含二羟甲基丁醛的原料；
原料入口，其设置为使得原料进料到蒸馏塔；
第二出口，其设置为使得其中蒸馏并分离出原料的低沸点组分从蒸馏塔排出；
侧切口，其设置为使得其中蒸馏并分离出原料的二羟甲基丁醛从蒸馏塔排出；
第一出口，其设置为使得其中蒸馏并分离出原料的高沸点组分从蒸馏塔排出；以及
再沸器，其设置为使得通过第一出口排出的部分或全部的高沸点组分回流到蒸馏塔。
有益效果
通过根据本说明书的一个示例性实施方式的生产二羟甲基丁醛的方法，可以以高回收率获得用作生产三羟甲基丙烷的原料的二羟甲基丁醛。
此外，根据本说明书的示例性实施方式的蒸馏装置可通过使用蒸馏塔的侧切口在短时间内有效地分离二羟甲基丁醛。
附图说明
图1是根据本说明书的一个示例性实施方式的用于进行生产二羟甲基丁醛的方法的蒸馏装置的示意图。
图2是根据现有技术的蒸馏装置的示意图。
[附图标记和符号说明]
11：原料入口
12：第二出口
13：侧切口
14：第一出口
15：回流管
100：蒸馏塔
200：侧切口装置
300：再沸器
具体实施方式
在下文中，将更详细地描述本说明书。
在本说明书中，“DMB回收率”定义为在从蒸馏塔(蒸馏柱)的下部分离时流出的流量中所包含的二羟甲基丁醛(DMB)的量除以进料到蒸馏塔的原料中所包含的DMB量所得到的值的百分比。
在本说明书中，“侧切口(side cut)”是指位于蒸馏塔的侧部的中间部分。即，在通过蒸馏分离原料的过程中，“侧切口”可以指排出从蒸馏塔的中间部分分离组分的部件。侧切口可以指除了被分离到塔的顶部和塔的底部的组分之外的组分。在这种情况下，分离到侧切口的组分被称为侧抽出流。
在本说明书中，“蒸馏塔(distillation tower)”可以与“蒸馏柱(distillationcolumn)”互换使用。即，蒸馏塔和蒸馏柱的含义相同。
本说明书的一个示例性实施方式提供了一种生产二羟甲基丁醛的方法，该方法包括：(A)在蒸馏塔中蒸馏包含二羟甲基丁醛(DMB)的原料；(B)将蒸馏塔中的蒸馏的原料分离为低沸点组分、二羟甲基丁醛和高沸点组分；以及(C)通过加热部分或全部的高沸点组分将部分或全部的高沸点组分回流至蒸馏塔，其中，从蒸馏塔的侧切口分离二羟甲基丁醛。
羟醛反应后，随着二羟甲基丁醛(DMB)和一些副产物的形成，会生成盐，如果不除去盐，则会降低后续氢化反应的反应性和稳定性。当通过氢化反应生成三羟甲基丙烷(TMP)时，在第一步羟醛反应之后，必须有效地分离作为三羟甲基丙烷的前体物质的二羟甲基丁醛(DMB)。
作为分离羟醛反应产物的现有技术，使用了蒸馏柱和刮膜式蒸发器(WFE)。然而，虽然蒸馏柱的分离效率高，但是由于再沸器的高温运行和分离过程中的长停留时间而导致有效组分损失，因此需要在高真空下运行蒸馏柱以防止DMB热分解。刮膜式蒸发器由于在短时间内分离出羟醛反应产物的装置特性而具有少量的DMB热分解，但是其缺点在于分离效率降低。因此，为了提高分离效率，存在以下缺点：需要重复运行WFE，或者需要通过增加装置数量来运行WFE。
因此，本发明人发明了通过利用在分离效率高的蒸馏柱的侧部的侧切口功能，在短时间内有效地分离有效组分(DMB等)的装置和方法。这样，通过使再沸器中的羟醛反应产物尽可能少地暴露于高温下，可以减少副反应和DMB的热分解，可以通过减少再沸器中的DMB留存量来减少所消耗的能量，并且降低了最终进料到氢化过程的原料中高沸点组分的含量，从而提高了氢化反应的反应性，保护了催化剂。
根据本说明书的一个示例性实施方式，步骤(A)可以进一步包括：通过使烷醛、甲醛(FA)和烷基胺催化剂反应来获得羟醛反应产物；以及通过用醇溶剂提取羟醛反应产物来获得包含二羟甲基丁醛的原料。
换句话说，步骤(A)中的原料可以是通过以下步骤获得的原料：使用醇溶剂提取烷醛、甲醛(FA)和烷基胺催化剂反应获得的产物。
关于羟醛反应原料进料的条件，基于1摩尔的烷醛，作为进料的一种反应原料的甲醛的量越多，反应产率越好。但是，考虑到反应所需的理论当量比，烷醛∶甲醛＝1∶2，过量进料甲醛，即，以2摩尔以上进料的甲醛在反应后残留，使得条件在工艺配置和经济可行性方面是不利的，因为需要在反应后通过分离/回收过程再利用甲醛。因此，考虑到可能的反应产率的提高幅度和过量进料的甲醛比例，可以选择适当的甲醛用量。
根据本说明书的一个示例性实施方式，基于1摩尔的烷醛，烷醛、甲醛和烷基胺催化剂的摩尔比可以为2.5摩尔至5摩尔的甲醛和0.1摩尔至0.3摩尔的烷基胺催化剂。即，烷醛∶甲醛∶烷基胺催化剂的摩尔比可以为1∶2.5～5∶0.1～0.3。此外，基于1摩尔的烷醛，烷醛、甲醛和烷基胺催化剂的摩尔比可以为3.5摩尔至4.5摩尔的甲醛和0.15摩尔至0.25摩尔的烷基胺催化剂。
当甲醛的含量相对于1摩尔烷醛小于2.5摩尔时，反应收率会迅速降低，而当甲醛的含量大于5摩尔时，与增加反应产率的幅度相比，反应后要回收的甲醛量会迅速增加，经济可行性将变差。此外，当烷基胺催化剂的含量相对于1摩尔烷醛不足0.1摩尔时，反应速度变慢，反应时间变长，如果烷基胺催化剂的含量超过0.3摩尔，则由于催化剂的大量使用，经济可行性变差。
根据本说明书的一个示例性实施方式，烷醛、甲醛(FA)和烷基胺催化剂的羟醛反应可在常压下在25℃至50℃的条件下进行。优选地，温度可以为30℃至40℃。此外，根据本说明书的示例性实施方式，羟醛反应时间可以为90分钟至200分钟，优选为120分钟至200分钟。根据本说明书的示例性实施方式，当满足羟醛反应的温度和时间条件时，可以提高反应产率。
根据本说明书的示例性实施方式，所述烷醛可以是具有3至10个碳原子的烷醛，并且具体地，可以是丙醛、丁醛、戊醛、己醛等，但不限于此。更具体地，优选正丁醛(n-BAL)。
另外，根据本说明书的一个示例性实施方式，所述烷基胺催化剂中的烷基胺是具有3至20个碳原子的烷基胺，并且具体地，可以使用三甲基胺、三乙基胺(TEA)、三丙基胺、二异丙基乙基胺等，优选使用三乙基胺。
根据本说明书的一个示例性实施方式，在产物的提取中用作提取溶剂的醇溶剂可以是具有2至10个碳原子的醇溶剂。具体地，醇溶剂可以是具有6至8个碳原子的醇溶剂，并且可以优选地是具有8个碳原子的醇溶剂。
根据本说明书的一个示例性实施方式，所述醇溶剂可以是2-乙基己醇(2-EH)。
根据本说明书的一个示例性实施方式，与羟醛反应的初始原料重量相比，可以以1.5倍至3倍的量进料提取溶剂。
根据本说明书的一个示例性实施方式，产物提取中的提取温度优选为25℃至90℃，并且具体地，提取温度优选为30℃至70℃。根据本说明书的示例性实施方式，当满足提取温度时，可以提高提取产率。
根据本说明书的示例性实施方式，蒸馏塔可以是单蒸馏塔或多级蒸馏塔，并且不限于此，但可以优选地是多级蒸馏塔。
根据本说明书的一个示例性实施方式，蒸馏塔可以是20级至40级的多级蒸馏塔。蒸馏塔可优选为20级至30级的多级蒸馏塔，更优选为25级的塔板式多级蒸馏塔。当蒸馏塔的级数少于20级时，DMB的回收率会降低，而当蒸馏塔的级数大于40级时，DMB的回收率会增加，但是随着蒸馏塔级数的增加，装置投资成本和运行成本会增加。
根据本说明书的一个示例性实施方式，步骤(B)中的低沸点组分可以被分离到蒸馏塔中的塔顶部。低沸点组分可以是指沸点比DMB低的物质。其实例包括甲醛(FA)、水(H2O)、甲醇(MeOH)、三乙基胺(TEA)、乙基丙烯醛(EA)等。低沸点组分被分离到蒸馏塔中的塔顶部的情况可以指，与在塔的底部和在蒸馏塔的侧切口分离的组分中包含的低沸点组分的含量相比，在塔的顶部分离的组分中包含最高含量的低沸点组分。或者，低沸点组分被分离到蒸馏塔中的塔的顶部的情况可以指，在塔的底部和在蒸馏塔的侧切口分离的组分中不包含低沸点组分。
根据本说明书的一个示例性实施方式，步骤(B)中的高沸点组分可以被分离到蒸馏塔中的塔底部。高沸点组分可以指沸点比DMB高的物质。其实例包括三羟甲基丙烷(TMP)等。高沸点组分被分离到蒸馏塔中的塔的底部的情况可以指，与在塔的顶部和在蒸馏塔的侧切口分离的组分中包含的高沸点组分的含量相比，在塔的底部分离的组分中包含最高含量的高沸点组分。或者，高沸点组分被分离到蒸馏塔中的塔的底部的情况可以指，在塔的顶部和在蒸馏塔的侧切口分离的组分中不包含高沸点组分。
根据本说明书的一个示例性实施方式，蒸馏塔中的塔的顶部可以是指位于蒸馏塔上部中的最高点处的部分。蒸馏塔中的塔的顶部可以是指位于塔板式多级蒸馏塔的最上部的级。蒸馏塔中的塔的底部可以指位于蒸馏塔下部中的最低点的部分。蒸馏塔中的塔的底部可以指位于塔板式多级蒸馏塔的最下部的级。
根据本说明书的一个示例性实施方式，可以以94％以上，更优选98％以上的回收率分离二羟甲基丁醛。在这种情况下，可以使二羟甲基丁醛从位于蒸馏塔的侧部的侧切口分离。二羟甲基丁醛被分离到蒸馏塔中的塔的侧切口的情况可以指，与蒸馏塔中的塔的顶部和塔的底部分离的组分中包含的二羟甲基丁醛的含量相比，在侧切口分离的组分中包含最高含量的二羟甲基丁醛。或者，二羟甲基丁醛被分离到蒸馏塔中的塔的侧切口的情况可以指，蒸馏塔中的塔的顶部和塔的底部分离的组分中不包含二羟甲基丁醛。
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为了通过氢化处理方法生产TMP产物，如反应式中进行羟醛反应和氢化反应的两步过程。由于通过羟醛反应生成的DMB是由于其结构包含醛而处于不稳定状态的中间体物质，因此DMB的特征在于，根据合成条件或分离条件，DMB容易热分解或引起副反应。
相反，由于TMP是氢化反应完成而具有稳定醇结构的最终产物，因此TMP的特征在于，在分离过程中，不容易发生热分解或副反应，因此，可以通过使用常规蒸馏柱分离TMP。
因此，当分离不稳定的中间体(如DMB)时，分离目标物质非常重要，并且要使分离过程中的热分解或副反应降至最低，但是当分离稳定的产物(如TMP)时，非常重要的因素是在有效分离目标物质的同时使用少量的能量。
鉴于这种背景，可以看出，分离反应产物中的DMB的方法和分离反应产物中的TMP的方法在分离方法、条件、装置等方面根本不同。
此外，当分离稳定的产物(如TMP)时，即使TMP在柱中长时间停留，TMP也是稳定的，因此，可以通过应用分隔壁柱(DWC)等将两个柱功能集成在一个柱中，而不是使用两个柱，因此，可以预期减少能量和降低投资成本的效果。但是，当分离诸如DMB的不稳定产物时，当使用DWC时，在柱中的停留时间增加，因此，不优选使用DWC，这是因为很有可能DMB热分解。即，当分离不稳定物质时，非常重要的是，通过使在柱中的停留时间最小化同时使不稳定物质尽可能少地暴露于高温，在短时间内分离目标物质。
因此，分离反应产物中DMB的方法和分离反应产物中TMP的方法在分离方法、条件、装置等方面根本不同。
根据本说明书的一个示例性实施方式，蒸馏塔中的塔顶部压力可以为150mbar至650mbar，和200mbar至600mbar。可以结合柱的操作温度的合适范围来选择压力。当蒸馏塔中的塔顶部压力小于150mbar时，在高真空下从塔顶分离的沸点低的组分被冷凝并回收，这对操作不利，因为塔的顶部柱的冷却温度降低，而当压力大于650mbar时，由于柱温需要为200℃以上以便分离有效的组分，所以可能使有效的组分分解。
根据本说明书的示例性实施方式，步骤(C)中的加热温度可以为150℃至200℃。在这种情况下，加热温度可以指再沸器的设定温度。另外，步骤(C)中的加热温度可以为160℃至195℃。需要用于分离有效组分(DMB)的最低加热温度，当步骤(C)中的加热温度低于150℃时，可能难以以适当的流速将低沸点组分分离到柱的上部，而当步骤(C)中的加热温度高于200℃时，有效组分(DMB)可能在高温下分解，这不是优选的。
此外，本说明书的一个示例性实施方式提供了一种蒸馏装置，其包括：蒸馏塔，其设置为蒸馏包含二羟甲基丁醛的原料；原料入口，其设置为使得原料进料到蒸馏塔；第二出口，其设置为使得其中蒸馏并分离出原料的低沸点组分从蒸馏塔排出；侧切口，其设置为使得其中蒸馏并分离出原料的二羟甲基丁醛从蒸馏塔排出；第一出口，其设置为使得其中蒸馏并分离出原料的高沸点组分从蒸馏塔排出；以及再沸器，其设置为使得通过第一出口排出的部分或全部的高沸点组分回流到蒸馏塔。
在使用蒸馏柱分离DMB的方法中，当使用侧切口时，可以通过使羟醛反应产物尽可能少地暴露于再沸器中的高温来减少副反应和DMB的热分解。通过减少再沸器中DMB停留的量，可以减少所消耗的能量并可以高回收率分离DMB。这最终可以减少进料到氢化过程中的原料中的高沸点组分的含量，从而具有能够改善氢化反应的反应性和保护催化剂的效果。
根据本说明书的示例性实施方式，蒸馏塔可以是单蒸馏塔或多级蒸馏塔，并且不限于此，但是，可以优选是20级至40级的多级蒸馏塔。当蒸馏塔的级数少于20级时，DMB的回收率会降低，而当蒸馏塔的级数大于40级时，DMB的回收率会增加，但是随着蒸馏塔级数的增加，装置投资成本和运行成本可能增加。
根据本说明书的示例性实施方式，原料入口可位于蒸馏塔的侧部。当根据本说明书的一个示例性实施方式的蒸馏塔是20级至40级的多级蒸馏塔时，原料入口可位于蒸馏塔的第5级和第35级之间。优选地，原料入口可以位于蒸馏塔的第5级和第20级之间。更优选地，原料入口可以位于蒸馏塔的第10级和第15级之间。
根据本说明书的一个示例性实施方式，第一出口可以位于蒸馏塔中的塔底部。蒸馏塔中的塔底部可以指位于蒸馏塔下部中的最低点的部分。蒸馏塔中的塔底部可以指位于塔板式多级蒸馏塔的最下部的级。分离到第一出口的组分可以包含原料中的高沸点组分。关于高沸点组分的描述与上文所述相同。
根据本说明书的一个示例性实施方式，第二出口可以位于蒸馏塔中的塔顶部。蒸馏塔中的塔顶部可以指位于蒸馏塔上部中的最高点的部分。蒸馏塔中的塔顶部可以指位于塔板式多级蒸馏塔的最上部的级。分离到第二出口的组分可以包含原料中的低沸点组分。关于低沸点组分的描述与上文所述相同。
根据本说明书的一个示例性实施方式，侧切口可以位于蒸馏塔的侧部。侧切口可以位于原料入口和第一出口之间。具体地，侧切口可以位于蒸馏塔的第2级至第10级之间。优选地，侧切口可以位于蒸馏塔的第2级和第5级之间。
根据本说明书的一个示例性实施方式，侧切口和原料入口之间的间隙可以为第3级至第30级。优选地，侧切口与原料入口之间的间隙可以为第5级至第10级。在这种情况下，原料入口可位于比侧切口更高的级。
根据本说明书的一个示例性实施方式，再沸器连接至与蒸馏塔中的塔底部连接的底部管线的一部分，并且因此可用于将在塔的底部分离的包含高沸点物质的组分再次回流到蒸馏塔的下部。底部管线可以指连接到蒸馏塔中的塔底部的管道，并且通过该管道分离并排出包含高沸点物质的组分。
根据本说明书的示例性实施方式，再沸器的温度可以被调节至150℃至200℃。优选地，再沸器的温度可以被调节至160℃至195℃。
根据本说明书的示例性实施方式，再沸器可进一步包括温度调节装置，该温度调节装置被设置为将再沸器的温度调节至150℃至200℃。优选地，温度调节装置可以是被设置为将温度调节至160℃至195℃的温度调节装置。
温度调节装置可以指温度显示窗口、加热装置、温度控制装置等，并且不受限制，只要该温度调节装置是在现有技术中通常用于再沸器中的即可。
图1是根据本说明书的一个示例性实施方式用于执行生产二羟甲基丁醛的方法的蒸馏装置和管道构造的示例性工艺图。
根据图1，包含二羟甲基丁醛(DMB)的原料通过原料入口11被进料至蒸馏塔100中。包含二羟甲基丁醛(DMB)的原料是指使用醇溶剂提取以烷醛、甲醛和烷基胺催化剂作为原料进行羟醛缩合反应得到的羟醛反应产物而得到的原料。在这种情况下，烷醛可以是具有3至10个碳原子的烷醛，并且具体地，可以是丙醛、丁醛、戊醛、己醛等，但不限于此。更具体地，优选正丁醛(n-BAL)。另外，烷基胺催化剂是具有3至20个碳原子的烷基胺，具体地，可以使用三甲基胺、三乙基胺(TEA)、三丙基胺、二异丙基乙基胺等，并且优选地，可以使用三乙基胺。在产物的提取中用作提取溶剂的醇溶剂可以是具有2至10个碳原子的醇溶剂。具体地，醇溶剂可以是具有6至8个碳原子的醇溶剂，并且可以优选地是具有8个碳原子的醇溶剂。具体而言，优选地，醇溶剂是2-乙基己醇(2-EH)。在这种情况下，与羟醛缩合反应的初始原料重量相比，可以进料1.5倍至3倍量的2-乙基己醇，并且提取温度可以为25℃至90℃。
蒸馏塔100可以是单蒸馏塔或多级蒸馏塔，并且不限于此，但可以优选是多级蒸馏塔。在这种情况下，蒸馏塔100可以是20级至40级的多级蒸馏塔。此外，蒸馏塔100中塔顶部的压力可以是150mbar至650mbar。
根据图1，原料入口11可以位于蒸馏塔100的侧部。当蒸馏塔100是20级至40级的多级蒸馏塔时，原料入口11可以位于蒸馏塔100的第5级和第35阶段之间。
第一出口14可以位于蒸馏塔100中的塔底部。蒸馏塔100中的塔底部可以指位于蒸馏塔100的下部中的最低点的部分。蒸馏塔100中的塔底部可以指位于塔板式多级蒸馏塔的最下部的级。第一出口14分离的组分可以包括原料中的高沸点组分。高沸点组分可以指沸点比DMB高的物质。其实例包括三羟甲基丙烷(TMP)等。高沸点组分被分离到蒸馏塔100的第一出口14的情况可以指，与在蒸馏塔100的第二出口12和侧切口13分离的组分中包含的高沸点组分的含量相比，在第一出口14分离的组分中包含最高含量的高沸点组分。
第二出口12可以位于蒸馏塔100中的塔顶部。蒸馏塔100中的塔顶部可以指位于蒸馏塔100的上部中的最高点的部分。蒸馏塔100中的塔顶部可以指位于塔板式多级蒸馏塔的最上部的级。第二出口12分离的组分可以包含原料中的低沸点组分。低沸点组分可以指沸点比DMB低的物质。其实例包括甲醛(FA)、水(H2O)、甲醇(MeOH)、三乙基胺(TEA)、乙基丙烯醛(EA)等。低沸点组分被分离到蒸馏塔100的第二出口12的情况可以指，与蒸馏塔100的第一出口14和侧切口13分离的组分中包含的低沸点组分的含量相比，在第二出口12分离的组分中包含最高含量的低沸点组分。
侧切口13可位于蒸馏塔100的侧部。侧切口13可连接至蒸馏塔100中的侧切口装置200所处的部分。侧切口装置200是指能够捕集从蒸馏塔100的原料入口11流下的液体的装置。一部分捕集的液体被分离到侧切口13，另一部分则向下流到蒸馏塔100的下部，并被分离到第一出口14。
侧切口13可以位于原料入口11和第一出口14之间。具体地，侧切口装置200可以位于蒸馏塔100的第2级和第10级之间。侧切口13和原料入口11之间的间隙可以是第3级至第30级。在这种情况下，原料入口11可以位于比侧切口13高的级。
二羟甲基丁醛被分离到蒸馏塔100的侧切口13的情况可以指，与在蒸馏塔100的第二出口12和第一出口14分离的组分中包含的二羟甲基丁醛的含量相比，在侧切口13分离的组分中包含最高含量的二羟甲基丁醛。
再沸器300连接至与蒸馏塔100中的塔底部连接的第一出口14的部分，并且因此可以用于通过回流管15将在第一出口14分离的包含高沸点物质的组分再次回流到蒸馏塔的下部。再沸器300的温度可调节至150℃至200℃。
如上所述，根据本说明书的示例性实施方式，可以通过使用具有高分离效率的蒸馏柱中的侧切口装置从羟醛反应产物中有效地分离DMB。
本发明的实施方式
在下文中，将参考用于具体描述本说明书的实施例详细描述本说明书。然而，可以以各种形式修改根据本说明书的实施例，并且不应解读为将本说明书的范围限于下面详细描述的实施例。提供本说明书的实施例以向本领域普通技术人员更完整地解释本说明书。
<制备例1>蒸馏原料的制备
以1∶4∶0.2的摩尔比准备正丁醛(n-BAL)、甲醛(FA)和三乙基胺(TEA)，并使其在35℃的条件下在常压下反应3小时。随后，将2-乙基己醇(2-EH)以初始原料重量的两倍进料，并将通过在常压下于70℃的条件下提取产物而获得的有机层制备为蒸馏原料。
所得的蒸馏原料的代表性组成示于下表1中。
<制备例2>蒸馏原料的制备
以1∶2∶0.2的摩尔比准备正丁醛(n-BAL)，甲醛(FA)和三乙基胺(TEA)，并使其在35℃的条件下在常压下反应3小时。随后，将2-乙基己醇(2-EH)以初始原料重量的两倍进料，并将通过在常压下于70℃的条件下提取产物而获得的有机层制备为蒸馏原料。
所得的蒸馏原料的代表性组成示于下表1中。
[表1]
Figure BDA0002530927470000111
<实施例1>
通过使用直径为50mm的25级塔板式蒸馏柱，分别在第13级和第3级设置原料进料级和在侧切口级。将蒸馏柱上部的压力设定为200mbar，并将再沸器的温度调节至160℃。
在以10g/min的速率恒定地供应制备例1中获得的原料的同时，进行连续操作3小时，直到柱条件稳定为止。
在使柱条件稳定的条件下，在侧切口级处的有机物质的流速和组成以及DMB回收率总结在下表2中。
<实施例2>
除了在实施例1中将蒸馏柱上部的压力设定为600mbar，并且通过将再沸器的温度调节至195℃来操作再沸器以外，以与实施例1相同的方式进行连续操作。
在使柱条件稳定的条件下，在侧切口级处的有机物质的流速和组成以及DMB回收率总结在下表2中。
<实施例3>
除了在实施例1中将蒸馏柱上部的压力设定为200mbar，通过将再沸器的温度调节至200℃来操作再沸器，并且以11.5g/min的速率恒定地供应制备例2中获得的原料以外，以与实施例1相同的方式进行连续操作。
在使柱条件稳定的条件下，在侧切口级处的有机物质的流速和组成以及DMB回收率总结在下表2中。
<比较例1>
在从实施例1中使用的蒸馏柱装置中除去侧切口装置的状态下进行实验。将蒸馏柱上部的压力设定为800mbar，同时通过将再沸器的温度调节至190℃来操作再沸器，进行3小时的连续操作直到柱条件稳定为止。
在使柱条件稳定的条件下，从再沸器排出的有机物质的流速和组成以及DMB的回收率总结在下表2中。
<比较例2>
除了在比较例1中将蒸馏柱上部的压力设定为200mbar，并且通过将再沸器的温度调节至150℃来操作再沸器以外，以与比较例1相同的方式进行连续操作。
在使柱条件稳定的条件下，从再沸器排出的有机物质的流速和组成以及DMB的回收率总结在下表2中。
<比较例3>
通过使用刮膜式蒸发器(WFE)装置进行DMB分离实验。在200mbar的压力和150℃的温度的条件下进行实验，并且将在制备例中获得的原料以10g/min恒定地供给至装置。
在这种情况下，设置在蒸发器内部的转子以150rpm的速度运转，将低沸点组分除去至WFE的上部，并且将DMB组分连续地分离至WFE的下部。
在下表2中总结了分离到装置下部的有机物质的流速和组成以及DMB回收率。
[表2]
Figure BDA0002530927470000131
根据表2，可以确认，与使用现有技术的不具有侧切口的蒸馏柱的比较例1、2和使用刮膜式蒸发器的比较例3相比，根据本说明书所述的示例性实施方式，在实施例1和2的情况下(其中DMB从配备有侧切口的蒸馏柱中分离)，可以得到更高的DMB回收率(98.7％以上)。
结果，当使用根据本说明书的示例性实施方式的蒸馏装置时，通过使羟醛反应产物尽可能少地暴露于再沸器中的高温，减少了副反应和DMB的热分解，并且通过减少再沸器中DMB停留量来减少能量消耗，从而可以在短时间内有效地分离DMB组分。
结果，可以通过降低进料至氢化过程的原料中的高沸点组分的含量来提高氢化反应的反应性并且可以保护催化剂。
此外，当比较实施例1、2和3时，可以看出，当烷醛:甲醛:烷基胺催化剂的摩尔比满足1∶2.5～5∶0.1～0.3时，可以获得更高的DMB回收率。
尽管上面已经描述了本发明的优选示例性实施例，但是本发明不限于此，并且可以在本发明的权利要求和具体说明书的范围内进行各种修改，并且这些修改落入本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种生产二羟甲基丁醛的方法，所述方法包括：
(A)在蒸馏塔中蒸馏包含二羟甲基丁醛(DMB)的原料；
(B)将所述蒸馏塔中的蒸馏的原料分离为低沸点组分、二羟甲基丁醛和高沸点组分；以及
(C)通过加热部分或全部的所述高沸点组分将部分或全部的所述高沸点组分回流至所述蒸馏塔，
其中，从所述蒸馏塔的侧切口分离所述二羟甲基丁醛。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤(A)进一步包括：
通过使烷醛、甲醛(FA)和烷基胺催化剂反应来获得羟醛反应产物；以及
通过用醇溶剂提取所述羟醛反应产物来获得包含所述二羟甲基丁醛的原料。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于1摩尔的所述烷醛，所述烷醛、所述甲醛和所述烷基胺催化剂的摩尔比为2.5摩尔至5摩尔的甲醛和0.1摩尔至0.3摩尔的所述烷基胺催化剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蒸馏塔是20级至40级的多级蒸馏塔。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(B)中的所述低沸点组分被分离到所述蒸馏塔中的塔顶部。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(B)中的所述高沸点组分被分离到所述蒸馏塔中的塔底部。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，以94％以上的回收率分离所述二羟甲基丁醛。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(C)中的加热温度为150℃至200℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蒸馏塔中的塔顶部压力为150mbar至650mbar。
10.一种蒸馏装置，其包括：
蒸馏塔，其设置为蒸馏包含二羟甲基丁醛的原料；
原料入口，其设置为使得所述原料进料到所述蒸馏塔；
第二出口，其设置为使得其中蒸馏并分离出所述原料的低沸点组分从所述蒸馏塔排出；
侧切口，其设置为使得其中蒸馏并分离出所述原料的二羟甲基丁醛从所述蒸馏塔排出；
第一出口，其设置为使得其中蒸馏并分离出所述原料的高沸点组分从所述蒸馏塔排出；以及
再沸器，其设置为使得通过所述第一出口排出的部分或全部的所述高沸点组分回流到所述蒸馏塔。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述蒸馏塔是20级至40级的多级蒸馏塔。
12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述原料入口位于所述蒸馏塔的第5级和第35级之间。
13.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第一出口位于所述蒸馏塔中的所述塔底部。
14.根据权利要求10所述的装置，其中，所述侧切口位于所述原料入口和所述第一出口之间。
15.根据权利要求10所述的装置，其中，所述侧切口位于所述蒸馏塔的第2级至第10级之间。
16.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第二出口位于所述蒸馏塔中的所述塔顶部。
17.根据权利要求10所述的装置，进一步包括温度调节装置，其被设置为将所述再沸器的温度调节至150℃至200℃。
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