CN1196717A - 从含水的1,4-丁炔二醇溶液中分离固体的方法 - Google Patents
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Abstract
一种从含水的1,4-丁炔二醇溶液中分离固体的方法,其特征在于使含固体的含水丁炔二醇溶液以向下流动方式通过塔,并因此使该溶液与一种比重比含固体的丁炔二醇溶液比重低的溶剂接触,其中该溶剂与丁炔二醇溶液形成第二相,在此相对于含水丁炔二醇溶液,溶剂逆流而上,固体富集在含水丁炔二醇和溶剂之间的界面上,并且通过除去含水丁炔二醇和溶剂的混合物以从塔中除去固体。
Description
本发明涉及一种从含水的1,4-丁炔二醇溶液中分离固体的方法。
在工业规模上,1,4-丁炔二醇是在铜催化剂上由乙炔和甲醛水溶液制备的(Weissmel,Arpe,Industrielle Organische Chemie,第二版,Verlag Chemie,第94页)。丁炔二醇是一种重要的中间体,通过氢化可以由该中间体制备1,4-丁二醇,它在聚酯中被用作醇组份和通过环化作用可以转化成四氢呋喃。
在工业上,丁炔二醇是作为包含少量固体的水溶液得到的。在丁炔二醇的制备期间,在反应中二氧化碳和甲醛或其他中间体之间的副反应导致在含水的丁炔二醇溶液中不溶解的红色聚合物的产生。
聚合的固体以一种仅能非常困难地通过机械除去的膜的形式涂覆在设备的所有部分,例如管壁和反应器壁上。另一方面,如果聚合的固体保持悬浮状态,那么鉴于低的浓度采用沉积法是不经济的,尤其是由于在高选择性催化剂上进行的随后的方法步骤不允许沉积助剂的加入,因为沉积助剂对催化剂的选择性具有不利作用。
此外,丁炔二醇溶液包含磨蚀催化剂的固体颗粒。根据丁炔二醇制备中的反应条件,被磨蚀的催化剂材料的比例一般是含水溶液中固体的20~80重量%。一般,在含水丁炔二醇溶液中固体浓度是约1~1000ppm。被磨蚀的催化剂材料导致机械上的难题,特别是在泵中。
此外,所述的固体沉积在通常在丁炔二醇制备之后进行的将其氢化为丁烯二醇或丁二醇所使用的催化剂上。该固体仅仅可以通过费时的和代价很大的停车和受影响的设备部分的机械清理来处理。
本发明的目的是提供一种能经济地从含水的1,4-丁炔二醇溶液中分离固体的方法。该方法应该能在大规模的工业生产中使用。特别地,它应该适合于除去低浓度的固体。
已经发现该目的可以通过一种从含水的1,4-丁炔二醇溶液中分离固体的方法而实现,该方法包括使含固体的含水丁炔二醇溶液以向下流动方式通过塔,并因此使该溶液与一种比重比含固体的丁炔二醇溶液的比重低的溶剂接触,其中该溶剂与丁炔二醇溶液形成第二相,在此相对于含水丁炔二醇溶液,溶剂逆流而上,固体富集在含水丁炔二醇和溶剂之间的界面上,并且通过除去含水丁炔二醇和溶剂的混合物以从塔中除去固体。
根据本发明欲使用的含水丁炔二醇溶液的丁炔二醇含量可以在非常宽的范围内变化。它一般占25~75重量%,优选40~60重量%和特别优选45~55重量%。
所使用的含水丁炔二醇溶液的固体含量一般是1~1000ppm,但是在个别情况下它可以显著地增大,例如达5重量%。本发明的方法对于2~500ppm的固体含量是特别有利的。
固体的除去在塔中进行,对本发明来说,该塔可以是任何一种丁炔二醇溶液在其中可以从顶部逆着溶剂向下流动(下流方式(Rieselfahrweise))的装置。小规模地,可以使用如用于色谱法的玻璃柱;在工业规模上,合适的塔首先是金属塔。
欲被纯化的丁炔二醇溶液优选地从侧面加入塔的上部。为了在塔中均匀地分布该溶液,已经发现常规的分配器内件例如管式分配器是有用的。通常以这样的方式将丁炔二醇溶液加入塔中,即使塔中的流动速度是0.1~0.4米/分钟。
将丁炔二醇溶液引入与一种溶剂接触,该溶剂比重比丁炔二醇溶液比重小并与它形成第二相。为了该目的溶剂不必与欲被纯化的丁炔二醇溶液是完全不混溶的。优选是那些在丁炔二醇溶液中的溶解不超过10重量%、特别是不超过3重量%的溶剂。特定的例子是醚类例如甲基叔丁基醚、酮类例如丁基甲基酮、芳香烃例如苯和脂族或环脂族烃例如环己烷。
优选将丁炔二醇溶液与C4-C18-醇、特别优选与C8-C10-醇接触。特定的例子是链烷醇例如己醇、庚醇、辛醇、2-乙基己醇和癸醇,这里这些醇可以是直链或支链的,并且是可以以异构体混合物的形式使用的。
优选地将溶剂在塔的下部加入,这里,已经发现同在丁炔二醇溶液时的情况一样分配器是有用的。通常选择溶剂在塔中的流动速度是0.15~0.4米/分钟。
含水丁炔二醇溶液和溶剂的体积比通常是0.1∶1~10∶1,优选是0.5∶1~3.5∶1。
塔可以在0~100℃、优选是20~50℃下操作。为了提高丁炔二醇溶液和溶剂之间的接触面积,优选是使用填充塔。在优选的实施方案中,填充物布置在丁炔二醇溶液和溶剂的入口之间。合适的填充物例如是陶瓷环、金属环、鲍尔环和腊希环。
溶剂朝着塔的顶部上升。期间固体富集在含水丁炔二醇溶液和溶剂的液滴之间的接触面上。在塔的顶部形成溶剂相。在塔顶部的溶剂相和丁炔二醇溶液之间的接触面上,固体大量聚集。因此,有利地在该接触面上除去固体、丁炔二醇和溶剂的混合物,并因此除去固体。
有利地,通过溢流管从塔中排出溶剂,并使溶剂返回该过程中。通过调节塔底部丁炔二醇溶液的流出量可以调节塔中丁炔二醇溶液和溶剂之间的接触面的高度。
在优选的实施方案中,从塔中排出含富集固体的混合物,并加入分离容器中。在该容器中,溶剂和丁炔二醇溶液分离,同时,固体保留在二种液体之间的接触面上或沉降到下面的丁炔二醇相中。从分离容器中除去溶剂并使之返回塔中。在分离器中固体富集在丁炔二醇溶液中,以致可以以本身已知的方法如过滤、离心或液体蒸发除去固体,优选通过沉积。残留的丁炔二醇溶液可以返回塔中或进一步被处理。
在本发明的方法中,一般从塔中以溶剂、丁炔二醇和固体混合物的形式除去0.1~2重量%的欲纯化含水丁炔二醇溶液的原始物流就足够了。
本发明的方法甚至可以以经济的方式从含水丁炔二醇溶液中除去低含量的固体。
实施例
实施例1~15
在高于填充物处连续地供给塔(在实施例1~11中其直径为15厘米,在实施例12~15中其直径是30厘米)含水的、50重量%的丁炔二醇溶液,其中在实施例1~11中填充物是15毫米的陶瓷环和在实施例12~15中是2.5厘米的金属环。在实施例1~11和实施例14和15中在低于填充物处加入正辛醇,在实施例12和13中在低于填充物处加入正癸醇。在醇和含水丁炔二醇溶液的接触面上,0.5重量%的加入的丁炔二醇溶液以醇、丁炔二醇溶液和固体的混合物的形式从塔中排出。醇通过溢流管从从塔中排出。
表中给出分离试验的其它参数。表
实施例 | 丁炔二醇溶液的进料速度[l/h] | 醇的进料速度[l/h] | 温度[℃] | 在分离前/后丁炔二醇溶液的固体含量[ppm] | 分离的固体[%] |
1 | 150 | 180 | 36 | 56/4 | 93 |
2 | 160 | 180 | 35 | 74/7 | 91 |
3 | 150 | 180 | 45 | 37/4 | 89 |
4 | 160 | 180 | 42 | 70/10 | 85 |
5 | 150 | 180 | 36 | 50/8 | 84 |
6 | 140 | 140 | 26 | 95/15 | 84 |
7 | 160 | 190 | 36 | 104/21 | 80 |
8 | 120 | 180 | 80 | 78/32 | 59 |
9 | 250 | 100 | 40 | 90/36 | 60 |
10 | 70 | 200 | 40 | 90/38 | 58 |
11 | 50 | 250 | 40 | 90/45 | 50 |
12 | 250 | 500 | 22 | 192/40 | 79 |
13 | 250 | 600 | 26 | 25/10 | 60 |
14 | 200 | 700 | 27 | 160/13 | 92 |
15 | 450 | 550 | 32 | 200/10 | 95 |
在所有的试验,至少一半,在一些情况中甚至90重量%以上的进料中固体可以被分离。
实施例16
在135℃下,在商业上可得到的Ni-催化剂上,在230克丁炔二醇/升催化剂·小时的催化剂负载下,氢化固体含量是63ppm的50重量%的含水丁炔二醇溶液(试验A)。为比较,氢化根据本发明已经除去固体的丁炔二醇溶液(残余固体含量:13ppm)(试验B)。
试验A 试验B氢化产物中残余丁炔二醇 0.25 0.00的含量(重量%)氢化产物中残余丁烯二醇 1.40 0.14的含量(重量%)副产物的含量(重量%)i〕羟基丁醛 0.28 0.15ii〕2-(4-羟基丁氧 0.37 0.02基)茂烷(oxolan)
在相同的条件下,根据本发明处理的起始原料的氢化比在未处理原料的情况下的氢化更完全。固体的除去导致形成少量的干扰性副产物。
Claims (6)
1、一种从含水的1,4-丁炔二醇溶液中分离固体的方法,其特征在于使含固体的含水丁炔二醇溶液以向下流动方式通过塔,并因此使该溶液与一种比重比含固体的丁炔二醇溶液比重低的溶剂接触,其中该溶剂与丁炔二醇溶液形成第二相,在此相对于含水丁炔二醇溶液,溶剂逆流而上,固体富集在含水丁炔二醇和溶剂之间的界面上,并且通过除去含水丁炔二醇和溶剂的混合物以从塔中除去固体。
2、根据权利要求1的方法,其特征在于,在包含填充物的塔中,在填充物的上面引入含固体的含水丁炔二醇溶液,在填充物的下面引入溶剂和在填充物的上面从塔中除去固体。
3、根据权利要求1或2的方法,其特征在于,使用辛醇作为溶剂。
4、根据权利要求1~3的方法,其特征在于,所使用的含水丁炔二醇溶液的固体含量是1~1000ppm。
5、根据权利要求1~4的方法,其特征在于,含固体的含水丁炔二醇溶液的丁炔二醇含量是40~60重量%。
6、根据权利要求1~5的方法,其特征在于,在分离容器中将从塔中除去的由固体、溶剂和含水丁炔二醇组成的混合物分离成含固体的含水丁炔二醇溶液和溶剂,溶剂任选地返回塔中,以本身已知的方式通过沉积从含水的丁炔二醇溶液中分离固体,含水的丁炔二醇溶液任选地返回塔中。
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