RU2560156C1 - Method of ethriol obtaining - Google Patents

Method of ethriol obtaining Download PDF

Info

Publication number
RU2560156C1
RU2560156C1 RU2014137036/04A RU2014137036A RU2560156C1 RU 2560156 C1 RU2560156 C1 RU 2560156C1 RU 2014137036/04 A RU2014137036/04 A RU 2014137036/04A RU 2014137036 A RU2014137036 A RU 2014137036A RU 2560156 C1 RU2560156 C1 RU 2560156C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ethriol
formaldehyde
extractant
extraction
butyral
Prior art date
Application number
RU2014137036/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Вячеславович Марочкин
Татьяна Евгеньевна Крон
Ольга Георгиевна Карчевская
Юрий Александрович Королев
Юрий Геннадьевич Носков
Галина Александровна Корнеева
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" filed Critical Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть"
Priority to RU2014137036/04A priority Critical patent/RU2560156C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2560156C1 publication Critical patent/RU2560156C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method includes the preparation of a reaction mixture by the introduction of n-butyral and water solution of NaOH into the water solution of formaldehyde in the presence of NaOH, the following extraction of the target product from the reaction mixture by extraction with an organic extragent and purification by vacuum-distillation. The reaction mixture is prepared during 1.5 h at a temperature of 30-46°C and pH of the mixture of 9-10.5, as the extragent applied are ethers of the general formula R-O-R', where R and R' are the same or different aliphatic linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon radicals with the number of carbon atoms from 1 to 6; extraction is carried out under excessive pressure at a temperature of 10-100°C higher than the temperature of the extragent boiling point under atmospheric pressure.
EFFECT: method makes it possible to obtain the target product of high purity with high output by the application of the simple technology.
10 cl, 1 dwg, 2 tbl, 18 ex

Description

Изобретение относится к основному органическому и нефтехимическому синтезу и касается способа получения этриола конденсацией н-бутираля с формальдегидом, выделения целевого продукта из реакционной массы и его очистки.The invention relates to basic organic and petrochemical synthesis and relates to a method for producing ethriol by condensation of n-butyral with formaldehyde, isolation of the target product from the reaction mixture and its purification.

Спектр областей применения этриола в химической промышленности крайне широк. Особенности структуры (наличие четвертичного атома углерода) придают его производным ряд уникальных свойств - высокую термостабильность, влагоустойчивость, прочность, химическую стойкость. Он служит сырьем для производства сложноэфирных смазочных материалов, алкидных и эпоксидных смол, эмалей, полиэфиров и пенополиуретанов, пластификаторов полимеров, клеев для металлов и других продуктов.The range of applications of ethriol in the chemical industry is extremely wide. Structural features (the presence of a Quaternary carbon atom) give its derivatives a number of unique properties - high thermal stability, moisture resistance, strength, chemical resistance. It serves as a raw material for the production of ester lubricants, alkyd and epoxy resins, enamels, polyesters and polyurethanes, plasticizers, polymers, adhesives for metals and other products.

Синтез этриола осуществляется конденсацией н-бутираля с формальдегидом в присутствии основного катализатора, в роли которого могут выступать гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов, анионообменные смолы, амины, гидротальциты и другие вещества основного характера. На первой ступени реакции после присоединения двух молекул формальдегида к α-углеродному атому н-бутираля по механизму альдольной конденсации образуется 2,2-диметилолбутираль (ДМБ):Ethriol is synthesized by condensation of n-butyral with formaldehyde in the presence of a basic catalyst, which can be alkali and alkaline earth metal hydroxides, anion exchange resins, amines, hydrotalcites and other basic substances. In the first stage of the reaction, after the addition of two formaldehyde molecules to the α-carbon atom of n-butyral, 2,2-dimethylolbutyral (DMB) is formed by the aldol condensation mechanism:

Figure 00000001
Figure 00000001

где В - основный катализатор.where B is the main catalyst.

Дальнейшее превращение 2,2-диметилолбутираля в этриол может быть осуществлено двумя путями:Further conversion of 2,2-dimethylolbutyral to ethriol can be carried out in two ways:

1) каталитическим гидрированием карбонильной группы:1) catalytic hydrogenation of a carbonyl group:

Figure 00000002
Figure 00000002

где cat - катализаторы гидрирования: никелевые (Ni-Cr/SiO2; Ni/Al2O3), медные (Cu-Zn/Al2O3; Сu-Сr/Сr2О3) или металлы платиновой группы (Ru-Pd/C; Ru/C; Pt-Pd/C; Pt/C).where cat are hydrogenation catalysts: nickel (Ni-Cr / SiO 2 ; Ni / Al 2 O 3 ), copper (Cu-Zn / Al 2 O 3 ; Cu-Cr / Cr 2 O 3 ) or platinum group metals (Ru- Pd / C; Ru / C; Pt-Pd / C; Pt / C).

2) взаимодействием с формальдегидом по перекрестной реакции Канниццаро-Тищенко в присутствии гидроксида щелочного металла, например, гидроксида натрия с образованием соответствующего формиата:2) interaction with formaldehyde through the cross-reaction of Cannizzaro-Tischenko in the presence of an alkali metal hydroxide, for example, sodium hydroxide with the formation of the corresponding formate:

Figure 00000003
Figure 00000003

В случае использования анионообменных смол, аминов и гидротальцитов синтез этриола является минимум двухстадийным, состоящим из альдольной конденсации и гидрирования альдоля на гетерогенных катализаторах сложного состава, причем из-за различий технологического режима эти стадии не могут быть проведены в одном и том же реакционном аппарате. Гидрирование на наиболее популярных никель-содержащих катализаторах проводится в довольно жестких условиях при температуре до 200-250°С и давлении водорода до 25 МПа. Все это создает повышенные требования к оборудованию и безопасности процесса, приводит к значительным затратам энергии, материалов и теплоносителей. Кроме того, при использовании в качестве катализатора аминов, растворимых в реакционной массе, они также присутствуют в растворе на стадии гидрирования, катализируя при этом нежелательные побочные реакции. Жесткие условия гидрирования неизбежно вызывают осмоление реакционных масс, что в свою очередь осложняет выделение и снижает выход целевого продукта.In the case of using anion-exchange resins, amines, and hydrotalcites, the synthesis of ethriol is at least two-stage, consisting of aldol condensation and hydrogenation of the aldol on heterogeneous catalysts of complex composition, and due to differences in process conditions, these stages cannot be carried out in the same reaction apparatus. Hydrogenation on the most popular nickel-containing catalysts is carried out under rather severe conditions at temperatures up to 200-250 ° С and hydrogen pressure up to 25 MPa. All this creates increased requirements for equipment and process safety, leads to significant costs of energy, materials and coolants. In addition, when using amines soluble in the reaction mass as a catalyst, they are also present in the solution at the hydrogenation stage, while catalyzing undesirable side reactions. Severe hydrogenation conditions inevitably cause a gumming of the reaction masses, which in turn complicates the isolation and reduces the yield of the target product.

Наибольшее распространение на практике получил второй вариант процесса. В этом случае образование альдоля и восстановление карбонильной группы по реакции Канниццаро-Тищенко с получением этриола протекают с высокой скоростью в одном реакторе, что значительно упрощает аппаратурное оформление стадии синтеза. Однако в данном процессе наряду с этриолом образуется стехиометрическое количество формиата натрия. Известно, что даже незначительное содержание (0,2-0,5 масс. %) примеси формиата натрия в этриоле-сырце приводит к резкому повышению скорости разложения этриола в ходе очистки вакуум-дистилляцией с образованием летучего побочного продукта - 2-этилакролеина. Интенсивный распад этриола в этом случае начинается при температурах выше 170°С. На промышленных установках обеспечение высокого вакуума во время перегонки чрезвычайно затруднено, а при доступном остаточном давлении около 40 торр для эффективной очистки этриола требуется нагревание до температуры порядка 210°С и более. Проводились исследования по поиску веществ, повышающих стабильность этриола при нагревании с формиатом натрия. Были испытаны два вида добавок - снижающие основный характер среды и антиокислительные. Ингибиторами распада оказались карбонаты кальция или бария, сульфат аммония и антиокислительные добавки - гидрохинон, дикрезилолпропан и α-нафтол (Высоцкий М.П., Кецлах М.М., Рудковский Д.М. О термической стойкости триметилолпропана (этриола), в сб. «Оксосинтез», Л.: Гостоптехиздат, 1963, с. 170-174). Но, очевидно, что использование дополнительных веществ удорожает процесс и может приводить к уменьшению чистоты получаемого товарного этриола. Поэтому основная задача состоит в наиболее полном удалении разлагающей этриол примеси формиата натрия перед вакуумной перегонкой при максимальной степени извлечения целевого продукта из водного раствора продуктов конденсации.The most widespread in practice was the second version of the process. In this case, the formation of the aldol and the reduction of the carbonyl group by the Cannizzaro-Tischenko reaction with the production of ethriol proceed at a high speed in one reactor, which greatly simplifies the hardware design of the synthesis stage. However, in this process, along with ethriol, a stoichiometric amount of sodium formate is formed. It is known that even an insignificant content (0.2-0.5 wt.%) Of sodium formate impurity in the crude ethriol leads to a sharp increase in the rate of ethriol decomposition during vacuum distillation purification with the formation of a volatile by-product, 2-ethyl acrolein. Intensive decomposition of ethriol in this case begins at temperatures above 170 ° C. In industrial plants, it is extremely difficult to maintain a high vacuum during distillation, and at an available residual pressure of about 40 Torr, efficient cleaning of ethriol requires heating to a temperature of the order of 210 ° C or more. Studies have been conducted to find substances that increase the stability of ethriol when heated with sodium formate. Two types of additives have been tested - reducing the basic nature of the environment and antioxidant. Decay inhibitors were calcium or barium carbonates, ammonium sulfate and antioxidant additives - hydroquinone, dicresylolpropane and α-naphthol (Vysotsky M.P., Ketslakh M.M., Rudkovsky D.M. On the thermal stability of trimethylolpropane (ethriol), in collection of "Oxosynthesis", L .: Gostoptekhizdat, 1963, p. 170-174). But, it is obvious that the use of additional substances increases the cost of the process and can lead to a decrease in the purity of the resulting commodity ethriol. Therefore, the main task consists in the most complete removal of ethriol-decomposing impurities of sodium formate before vacuum distillation at the maximum degree of extraction of the target product from an aqueous solution of condensation products.

Известен способ получения этриола конденсацией н-бутираля с формальдегидом в водно-щелочной среде с использованием трехступенчатого температурного режима: а) 10-25°С; б) 25-40°С; в) 40-60°С с выдержкой на каждой ступени в течение 40-50 мин. Синтез проводят при мольном соотношении н-бутираль: формальдегид: NaOH=1: 3,5: 1,2, массовом отношении вода: н-бутираль=6: 1 и концентрации добавляемой щелочи 40 масс. % (прибавление раствора гидроксида натрия и н-бутираля ведут одновременно). Выделение этриола проводят отгонкой воды из реакционной массы досуха с последующим растворением остатка в изо-пропаноле, фильтрацией нерастворимых неорганических солей и перегонкой этриола-сырца в вакууме. SU 1553527 А1, 30.03.1990.A known method of producing ethriol by condensation of n-butyral with formaldehyde in an aqueous alkaline medium using a three-stage temperature regime: a) 10-25 ° C; b) 25-40 ° C; c) 40-60 ° C with exposure at each stage for 40-50 minutes. The synthesis is carried out at a molar ratio of n-butyral: formaldehyde: NaOH = 1: 3.5: 1.2, the mass ratio of water: n-butyral = 6: 1, and the concentration of added alkali is 40 mass. % (the addition of a solution of sodium hydroxide and n-butyral is carried out simultaneously). Isolation of ethriol is carried out by distillation of water from the reaction mass to dryness, followed by dissolution of the residue in isopropanol, filtration of insoluble inorganic salts and distillation of the crude ethriol in vacuum. SU 1553527 A1, 03/30/1990.

Недостатком этого способа является достаточно высокое остаточное содержание формиата натрия в этриоле-сырце (2-6 масс. %), что приводит к разложению значительной части целевого продукта при вакуум-ректификации (до 25 масс. %). Различные модификации этого способа не приносят принципиальных улучшений.The disadvantage of this method is the relatively high residual content of sodium formate in the crude etriol (2-6 wt.%), Which leads to the decomposition of a significant part of the target product during vacuum rectification (up to 25 wt.%). Various modifications of this method do not bring fundamental improvements.

Известен способ выделения этриола из водных растворов продуктов конденсации н-бутираля с формальдегидом в присутствии щелочей методом экстракции в противоточной насадочной колонне, при котором экстрагентом является смесь этилацетата и этилового спирта в соотношении от 90:10 до 99:1, позволяющий повысить степень извлечения этриола. При этом соотношение экстрагента и водного раствора 2:1, температура 50-65°С, поток растворителя в колонну - 1,5 л/ч. За один операционный цикл из водного раствора извлекается 81-84% этриола-сырца с зольностью 0,2% , что соответствует содержанию формиата натрия 0,44 масс. %. SU 173738 А1, 06.08.1965.A known method of separating ethriol from aqueous solutions of the condensation products of n-butyral with formaldehyde in the presence of alkalis by extraction in a countercurrent packed column, in which the extractant is a mixture of ethyl acetate and ethyl alcohol in a ratio from 90:10 to 99: 1, which allows to increase the degree of extraction of etriol. The ratio of the extractant and the aqueous solution is 2: 1, the temperature is 50-65 ° C, the solvent flow into the column is 1.5 l / h. For one operating cycle, 81-84% of crude ethriol with an ash content of 0.2% is extracted from the aqueous solution, which corresponds to a sodium formate content of 0.44 mass. % SU 173738 A1, 08/06/1965.

Недостатками этого способа являются неполное извлечение этриола и повышенное содержание примеси формиата, при котором степень разложения этриола при дальнейшей его очистке вакуум-дистилляцией остается высокой.The disadvantages of this method are the incomplete extraction of ethriol and a high content of formate impurity, in which the degree of decomposition of ethriol during its further purification by vacuum distillation remains high.

Известен способ выделения и очистки этриола, полученного конденсацией н-бутираля с формальдегидом в присутствии щелочного катализатора, согласно которому экстракцию этриола из реакционной массы проводят двукратным количеством (по объему) изо-бутанола при атмосферном давлении и температуре 65°С с последующим разбавлением экстракта вторым растворителем (ксилолом) в соотношении 1:1 по объему, отгонкой первого экстрагента, охлаждением смеси этриола и ксилола и разделением слоев. После декантации слоя ксилола получают этриол с содержанием основного вещества около 90 масс. % и присутствием примеси формиата натрия в количестве до 0,16 масс. %. US 3956406 А, 11.05.1976.A known method for the isolation and purification of ethriol obtained by condensation of n-butyral with formaldehyde in the presence of an alkaline catalyst, according to which the extraction of ethriol from the reaction mass is carried out twice (by volume) of isobutanol at atmospheric pressure and a temperature of 65 ° C, followed by dilution of the extract with a second solvent (xylene) in a ratio of 1: 1 by volume, distillation of the first extractant, cooling the mixture of ethriol and xylene and separation of the layers. After decanting the xylene layer, ethriol is obtained with a basic substance content of about 90 mass. % and the presence of impurities of sodium formate in an amount of up to 0.16 mass. % US 3956406 A, 05/11/1976.

Существенным недостатком этого способа является использование для выделения этриола смеси различных растворителей, что усложняет их разделение, очистку и повторное использование в качестве экстрагентов. Кроме того, в полученном товарном этриоле помимо органических примесей также содержится некоторое количество соли - формиата натрия, что может негативно влиять на последующее применение этриола в роли сырья в различных процессах, загрязняя целевые продукты или приводя к их частичному разложению.A significant disadvantage of this method is the use of mixtures of various solvents for the isolation of ethriol, which complicates their separation, purification and reuse as extractants. In addition, in the resulting commodity ethriol, in addition to organic impurities, it also contains a certain amount of salt - sodium formate, which can negatively affect the subsequent use of ethriol as a raw material in various processes, contaminating the target products or leading to their partial decomposition.

Наиболее близким техническим решением к предложенному выступает способ, согласно которому этриол получают конденсацией н-бутираля и формальдегида в присутствии NaOH. К 13 масс.%-ному водному раствору формальдегида одновременно прибавляют н-бутираль в течение 70-120 мин и 48%-ный водный раствор NaOH в течение 70-90 мин. Мольное соотношение н-бутираль: формальдегид: NaOH составляет 1:(3,0-5,0):(1,0-1,5). Синтез этриола проводят при температуре 20-70°С в течение 90-180 мин. Реакционную массу нейтрализуют муравьиной кислотой до рН 5-7 и концентрируют до содержания этриола 40-50 масс.%. Этриол из реакционной массы выделяют экстракцией при атмосферном давлении спиртами С610, преимущественно 2-этилгексанолом (C8), при температуре 30-80°С (преимущественно 60°С) в течение 30-90 мин с последующей промывкой экстракта водой в соотношении 5-20 ч воды на 100 ч экстракта при температуре 30-80°С в течение 30-90 мин для удаления остаточного количества формиата натрия и очисткой этриола вакуум-дистилляцией. На стадиях экстракции и промывки водой по этому способу используют многополочные (тарельчатые) колонны типа Scheibel. Чистота конечного продукта составляет 99,5 масс. %. US 7253326 В1, 07.08.2007.The closest technical solution to the proposed one is the method according to which ethriol is obtained by condensation of n-butyral and formaldehyde in the presence of NaOH. To a 13 wt.% Aqueous formaldehyde solution, n-butyral is simultaneously added over 70-120 minutes and a 48% aqueous NaOH solution over 70-90 minutes. The molar ratio of n-butyral: formaldehyde: NaOH is 1: (3.0-5.0) :( 1.0-1.5). The synthesis of ethriol is carried out at a temperature of 20-70 ° C for 90-180 minutes The reaction mass is neutralized with formic acid to a pH of 5-7 and concentrated to an ethriol content of 40-50 wt.%. Etriol from the reaction mass is isolated by extraction at atmospheric pressure with C 6 -C 10 alcohols, mainly 2-ethylhexanol (C 8 ), at a temperature of 30-80 ° C (mainly 60 ° C) for 30-90 min, followed by washing the extract with water in the ratio of 5-20 hours of water per 100 hours of extract at a temperature of 30-80 ° C for 30-90 minutes to remove the residual amount of sodium formate and purification of ethriol by vacuum distillation. At the stages of extraction and washing with water according to this method, multiband (plate) columns of the Scheibel type are used. The purity of the final product is 99.5 mass. % US 7,253,326 B1, August 7, 2007.

К недостаткам способа следует отнести применение вязких высококипящих экстрагентов, что существенно затрудняет полное удаление растворителя из экстракта при очистке этриола и удорожает процесс. Кроме того высокое сродство этриола и алифатических спиртов С610, а также частичная взаимная смешиваемость их с водой приводят к повышенному содержанию примеси формиата натрия в этриоле-сырце после экстракции. Необходимость промывки экстракта водой значительно усложняет технологическое оформление стадии выделения, увеличивает затраты энергии и приводит к дополнительным потерям целевого продукта в водную фазу.The disadvantages of the method include the use of viscous high-boiling extractants, which significantly complicates the complete removal of the solvent from the extract during purification of ethriol and increases the cost of the process. In addition, the high affinity of ethriol and C 6 -C 10 aliphatic alcohols, as well as their partial miscibility with water, lead to an increased content of sodium formate impurity in the crude ethriol after extraction. The need to wash the extract with water significantly complicates the technological design of the separation stage, increases energy costs and leads to additional losses of the target product in the aqueous phase.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в создании эффективного способа получения этриола, обеспечивающего значительное упрощение технологии процесса синтеза, выделения и очистки, увеличение выхода целевого продукта высокой чистоты.The technical problem solved by the invention is to create an effective method for producing ethriol, which provides a significant simplification of the technology of the synthesis process, isolation and purification, increasing the yield of the target product of high purity.

Технический результат от реализации изобретения заключается в упрощении технологии процесса и увеличении выхода целевого этриола высокой чистоты за счет более полного выделения этриола из водного раствора продуктов конденсации и снижения содержания разлагающей этриол примеси формиата натрия в этриоле-сырце. Упрощение технологии состоит в повышении эффективности экстракции из реакционной смеси синтеза этриола и получении этриола-сырца с низким содержанием формиата натрия без использования стадии промывки экстракта водой, вызывающей потери целевого продукта или приводящей к необходимости дополнительных трудоемких операций по его реэкстракции из водной фазы после промывкиThe technical result from the implementation of the invention is to simplify the process technology and increase the yield of target ethriol of high purity due to a more complete separation of etriol from an aqueous solution of condensation products and a decrease in the content of ethriol-decomposing impurities of sodium formate in crude ethriol. The simplification of the technology consists in increasing the efficiency of extraction of ethriol synthesis from the reaction mixture and obtaining crude ethriol with a low content of sodium formate without using the stage of washing the extract with water, causing loss of the target product or leading to the need for additional laborious operations for its reextraction from the aqueous phase after washing

Технический результат достигается тем, что реакционную смесь готовят в течение 1,5 ч при температуре 30-46°С и рН смеси 9-10,5, затем выдерживают в течение 1-1,5 ч, в качестве экстрагента используют простые эфиры общей формулы R-O-R′, где R и R′ - одинаковые или различающиеся алифатические линейные, разветвленные или циклические одновалентные углеводородные радикалы с числом атомов углерода от 1 до 6, а экстракцию проводят под избыточным давлением, препятствующим кипению экстрагента, и при температуре выше температуры кипения экстрагента при атмосферном давлении. В частности, к применяемым в изобретении экстрагентам относятся метил-трет-бутиловый, метил-н-бутиловый, метил-трет-амиловый, метил-н-гексиловый, диэтиловый, ди-н-пропиловый, ди-изо-пропиловый, ди-н-бутиловый и другие алифатические простые эфиры.The technical result is achieved in that the reaction mixture is prepared for 1.5 hours at a temperature of 30-46 ° C and the pH of the mixture is 9-10.5, then kept for 1-1.5 hours, ethers of the general formula are used as extractant ROR ′, where R and R ′ are the same or different aliphatic linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon radicals with the number of carbon atoms from 1 to 6, and the extraction is carried out under excess pressure that prevents boiling of the extractant, and at a temperature above the boiling point of the extractant in the atmosphere pressure. In particular, the extractants used in the invention include methyl tert-butyl, methyl n-butyl, methyl tert-amyl, methyl n-hexyl, diethyl, di-n-propyl, di-iso-propyl, di-n -butyl and other aliphatic ethers.

Растворимость формиата натрия в выбранных экстрагентах очень низка, что позволяет отказаться от каких-либо дополнительных процедур по удалению его остатков из экстрактов этриола. Однако при температурах равных или ниже температуры кипения экстрагента при атмосферном давлении растворимость в нем этриола также невысока. Поэтому экстракцию осуществляют при более высокой температуре, что обеспечивается проведением процесса при повышенном давлении.The solubility of sodium formate in the selected extractants is very low, which allows you to abandon any additional procedures for removing its residues from extracts of ethriol. However, at temperatures equal to or lower than the boiling point of the extractant at atmospheric pressure, the solubility of ethriol in it is also low. Therefore, the extraction is carried out at a higher temperature, which is ensured by carrying out the process at elevated pressure.

В соответствии с изобретением способ получения этриола с использованием в качестве исходного сырья н-бутираля состоит из трех основных этапов: 1) конденсации бутираля с формальдегидом в присутствии гидроксида натрия; 2) выделения этриола из реакционной массы методом экстракции при повышенном давлении; 3) очистки продукта вакуум-дистилляцией.In accordance with the invention, a method for producing ethriol using n-butyral as a feedstock consists of three main steps: 1) condensation of butyral with formaldehyde in the presence of sodium hydroxide; 2) the selection of ethriol from the reaction mass by extraction under elevated pressure; 3) purification of the product by vacuum distillation.

Конденсацию н-бутираля с формальдегидом проводят в водном растворе в присутствии NaOH. Широкое распространение на практике в качестве источника формальдегида получил технический формалин - водный раствор, содержащий 35-37 масс.% формальдегида и 10-15 масс.% метанола. Добавка метанола необходима для стабилизации раствора. Однако при синтезе этриола метанол вызывает побочные реакции, например, образование монометилформаля этриола (трудноотделяемой примеси). Так, при использовании формалина с содержанием метанола более 6-7 масс. % выход этриола снижается в среднем на 10%, поэтому перед применением формалина требуется его очистка. "Обезметаноливание" формалина является технически сложной и трудоемкой задачей, а получаемый продукт не подлежит хранению и должен быть сразу использован в синтезе, что также вызывает определенные неудобства. Альтернативным источником формальдегида является параформальдегид (параформ), из которого легко может быть получен "безметанольный" водный раствор практически любой концентрации. Это облегчает хранение сырья, его доставку к реактору и загрузку. В отличие от формалина для получения этриола можно применять параформ, произведенный заранее и хранящийся на складе.The condensation of n-butyral with formaldehyde is carried out in an aqueous solution in the presence of NaOH. Technological formalin, an aqueous solution containing 35-37 wt.% Formaldehyde and 10-15 wt.% Methanol, is widely used in practice as a source of formaldehyde. The addition of methanol is necessary to stabilize the solution. However, in the synthesis of ethriol, methanol causes adverse reactions, for example, the formation of ethriol monomethylformal (a difficult to separate impurity). So, when using formalin with a methanol content of more than 6-7 mass. The% yield of ethriol is reduced by an average of 10%, therefore, before using formalin, its purification is required. The "demethanolation" of formalin is a technically complex and time-consuming task, and the resulting product cannot be stored and must be immediately used in the synthesis, which also causes certain inconveniences. An alternative source of formaldehyde is paraformaldehyde (paraform), from which a "methanol-free" aqueous solution of almost any concentration can easily be obtained. This facilitates the storage of raw materials, their delivery to the reactor and loading. Unlike formalin, paraform produced in advance and stored in stock can be used to produce ethriol.

На фиг. приведена принципиальная схема процесса получения этриола в соответствии с изобретением. При осуществлении изобретения все операционные процедуры проводят следующим образом. В реактор с внешним или внутренним обогревом (1) загружают воду, расчетное количество параформальдегида и проводят его деполимеризацию в присутствии 0,01-1,0 мол. % NaOH в качестве катализатора при температуре 40-80°С с получением "безметанольного" водного раствора формальдегида с концентрацией 13-20 масс. %.In FIG. a schematic diagram of the process for producing ethriol in accordance with the invention. In the implementation of the invention, all operating procedures are as follows. In the reactor with external or internal heating (1) load water, the estimated amount of paraformaldehyde and carry out its depolymerization in the presence of 0.01-1.0 mol. % NaOH as a catalyst at a temperature of 40-80 ° C to obtain a "methanol-free" aqueous formaldehyde solution with a concentration of 13-20 mass. %

Для повышения скорости реакции синтеза этриола и увеличения выхода целевого продукта принципиальное значение имеет интенсивность перемешивания реакционной массы. Поскольку н-бутираль имеет ограниченную растворимость в воде, необходимо ускорение его диффузии в водную фазу. Кроме того, в процессе синтеза этриола вязкость реакционной массы повышается. В связи с этим в изобретении на стадии химической реакции применяют быстроходные механические перемешивающие элементы, способные создавать в реакторе (1) необходимый гидродинамический режим развитого турбулентного течения (критерий Re>104), например, лопастные, пропеллерные, турбинные (открытые и закрытые) и т.д.To increase the reaction rate of the synthesis of ethriol and increase the yield of the target product, the intensity of mixing the reaction mass is of fundamental importance. Since n-butyral has limited solubility in water, it is necessary to accelerate its diffusion into the aqueous phase. In addition, during the synthesis of ethriol, the viscosity of the reaction mass increases. In this regard, the invention uses high-speed mechanical mixing elements at the stage of a chemical reaction, capable of creating the necessary hydrodynamic regime of a developed turbulent flow in the reactor (1) (criterion Re> 10 4 ), for example, blade, propeller, turbine (open and closed) and etc.

К полученному водному раствору формальдегида в реакторе (1) в атмосфере аргона с постоянной или переменной скоростью с помощью устройств дозированной подачи (например, насосов) добавляют н-бутираль и водный раствор NaOH. Для осуществления изобретения предпочтительно используют 3-4 моль формальдегида и 1-1,5 моль NaOH на 1 моль н-бутираля. Конденсацию н-бутираля с формальдегидом проводят при мольном соотношении н-бутираль:формальдегид: NaOH=1:(3,0-4,0):(1,0-1,5). Типичное мольное соотношение н-бутираль:формальдегид:NaОН близко к стехиометрии реакции (1:3:1). Концентрация прибавляемой щелочи составляет 20-50 масс. %. Невысокая начальная концентрация формальдегида - 13-20% - и его избыток по отношению к н-бутиралю способствует высокому выходу этриола, в противном случае повышается доля нежелательных побочных продуктов. При использовании для синтеза этриола раствора формальдегида с концентрацией ниже 13% увеличивается расход воды на проведение процесса и снижается скорость реакции за счет большего разбавления.To the obtained aqueous solution of formaldehyde in the reactor (1) in an argon atmosphere at a constant or variable speed using n-feed devices (e.g. pumps), n-butyral and an aqueous solution of NaOH are added. For the implementation of the invention, preferably 3-4 mol of formaldehyde and 1-1.5 mol of NaOH per 1 mol of n-butyral are used. The condensation of n-butyral with formaldehyde is carried out at a molar ratio of n-butyral: formaldehyde: NaOH = 1: (3.0-4.0) :( 1.0-1.5). A typical molar ratio of n-butyral: formaldehyde: NaOH is close to the stoichiometry of the reaction (1: 3: 1). The concentration of added alkali is 20-50 mass. % A low initial concentration of formaldehyde - 13-20% - and its excess with respect to n-butyral contributes to a high yield of ethriol, otherwise the proportion of undesirable by-products increases. When a formaldehyde solution with a concentration below 13% is used for the synthesis of ethriol, the water consumption for the process increases and the reaction rate decreases due to greater dilution.

В случае превышения верхней границы заданного диапазона рН подачу щелочи приостанавливают и возобновляют после достижения нижней границы, причем весь неизрасходованный раствор NaOH вводят в течение 10-30 мин после завершения дозирования н-бутираля. Ход конденсации н-бутираля с формальдегидом контролируют с помощью газо-жидкостной хроматографии (ГЖХ).If the upper limit of the specified pH range is exceeded, the alkali supply is stopped and resumed after reaching the lower limit, and the entire unspent NaOH solution is introduced within 10-30 minutes after the completion of dosing of n-butyral. The progress of the condensation of n-butyral with formaldehyde is monitored by gas-liquid chromatography (GLC).

После проведения конденсации реакционная смесь содержит, как правило, небольшое количество непрореагировавшего NaOH. Кроме того формиат натрия, образующийся в стехиометрическом количестве при восстановлении 2,2-диметилолбутираля формальдегидом, тоже имеет щелочную реакцию за счет гидролиза. Присутствие гидроксид-анионов в процессе выделения этриола вызывает ряд нежелательных побочных превращений, приводит к возникновению окрашенных примесей, снижает выход и ухудшает качество целевого продукта. Для нейтрализации реакционной смеси могут быть использованы муравьиная, уксусная, серная, соляная, фосфорная и другие кислоты, которые добавляют по окончании реакции в реактор (1) до достижения рН 5-7. В случае применения муравьиной кислоты для нейтрализации массы никакие дополнительные анионы в реакционную смесь не вносятся, и в качестве сопряженного товарного продукта может быть выделен чистый формиат натрия без дополнительной сложной аппаратуры и специальных реагентов.After condensation, the reaction mixture typically contains a small amount of unreacted NaOH. In addition, sodium formate, which is formed in stoichiometric amounts upon reduction of 2,2-dimethylolbutyral with formaldehyde, also has an alkaline reaction due to hydrolysis. The presence of hydroxide anions during the isolation of ethriol causes a number of undesirable side reactions, leads to the appearance of colored impurities, reduces the yield and affects the quality of the target product. To neutralize the reaction mixture, formic, acetic, sulfuric, hydrochloric, phosphoric and other acids can be used, which are added at the end of the reaction to the reactor (1) until pH 5-7 is reached. When formic acid is used to neutralize the mass, no additional anions are introduced into the reaction mixture, and pure sodium formate can be isolated as a conjugated commercial product without additional complex equipment and special reagents.

Из нейтрализованной реакционной смеси при атмосферном давлении без введения дополнительного количества воды отгоняют непрореагировавший формальдегид и концентрируют смесь до содержания этриола 30-45 масс. %. При этом вместе с формальдегидом из смеси также удаляются примеси летучих компонентов - муравьиная кислота, 2-этилакролеин и метанол. Отгонку формальдегида проводят при атмосферном давлении, поскольку при упаривании в вакууме разрушается азеотроп вода-формальдегид, а также образуются труднорастворимые полимерные продукты (линейные полиоксиметилены) и вместо удаления формальдегида его устойчивость к отгонке увеличивается. Для минимизации затрат сырья и материалов дистиллят, представляющий собой преимущественно водный раствор формальдегида, после очистки может быть возвращен на стадию синтеза и повторно использован.Unreacted formaldehyde is distilled off from the neutralized reaction mixture at atmospheric pressure without introducing additional water and the mixture is concentrated to an ethriol content of 30-45 wt. % Along with formaldehyde, impurities of volatile components such as formic acid, 2-ethyl acrolein and methanol are also removed from the mixture. Formaldehyde is distilled off at atmospheric pressure, since water-formaldehyde azeotrope is destroyed by evaporation in vacuum, and insoluble polymer products (linear polyoxymethylene) are formed and, instead of formaldehyde removal, its resistance to distillation increases. To minimize the cost of raw materials, distillate, which is mainly an aqueous solution of formaldehyde, after purification can be returned to the synthesis stage and reused.

Описанные выше операции конденсации, нейтрализации и концентрирования реакционной смеси могут быть проведены последовательно в одном и том же реакторе, либо отдельно в нескольких различных аппаратах.The above operations of condensation, neutralization and concentration of the reaction mixture can be carried out sequentially in the same reactor, or separately in several different devices.

Выделение этриола из концентрированного водного раствора продуктов конденсации н-бутираля с формальдегидом (сиропа этриола) проводят методом экстракции. Экстракция этриола из не полностью обезвоженных сиропов более перспективна, чем применение азеотропной отгонки воды. Все технологические процедуры стадии выделения осуществляют в жидкой фазе без образования осадков. При экстракции образуются две хорошо разделяемые жидкие фазы: водная, содержащая формиат натрия, и органическая, в которой находится этриол.Isolation of ethriol from a concentrated aqueous solution of condensation products of n-butyral with formaldehyde (ethriol syrup) is carried out by the extraction method. Extraction of ethriol from incompletely dehydrated syrups is more promising than the use of azeotropic distillation of water. All technological procedures of the separation stage are carried out in the liquid phase without precipitation. Upon extraction, two well-separable liquid phases are formed: the aqueous phase containing sodium formate, and the organic phase in which ethriol is located.

Среди существующих органических растворителей, ограниченно смешивающихся с водой, наиболее пригодными для экстракции этриола являются разветвленные алифатические кетоны, а также сложные и простые эфиры. Вместе с тем использование для экстракции таких реакционноспособных соединений как сложные эфиры и кетоны нежелательно, поскольку могут протекать побочные реакции: переэтерификация и образование ацеталей с этриолом. Кроме того, кетоны и сложные эфиры (например, этилацетат) являются более "гидрофильными" растворителями и вместе с водой они переносят в экстракт большое количество формиата натрия. По этим причинам для экстракции этриола более предпочтительны менее лабильные простые эфиры, в которых растворимость воды невелика, а, следовательно, содержание формиата натрия в полученном экстракте также будет низким.Among the existing organic solvents which are miscibly limited to water, branched aliphatic ketones, as well as esters and ethers, are most suitable for ethriol extraction. At the same time, the use of such reactive compounds as esters and ketones for extraction is undesirable, since side reactions can occur: transesterification and formation of acetals with ethriol. In addition, ketones and esters (for example, ethyl acetate) are more "hydrophilic" solvents and, together with water, they transfer a large amount of sodium formate to the extract. For these reasons, less labile ethers in which the solubility of water is low and, therefore, the sodium formate content in the resulting extract will also be low, are more preferred for the extraction of ethriol.

Для осуществления изобретения экстракцию этриола из концентрированного водного раствора продуктов конденсации проводят методом экстракции с применением в качестве экстрагента эфиров общей формулы R-O-R′, где R и R′ - одинаковые или различающиеся алифатические линейные, разветвленные или циклические одновалентные углеводородные радикалы с числом атомов углерода от 1 до 6, а процесс экстракции проводят под избыточном давлением при температуре выше температуры кипения экстрагента при атмосферном давлении. Если для осуществления изобретения в качестве экстрагента применяют простые эфиры с длиной углеводородных радикалов более 6 атомов углерода, то эффективность экстракции этриола снижается.To carry out the invention, the extraction of ethriol from a concentrated aqueous solution of condensation products is carried out by extraction using ethers of the general formula ROR ′ as an extractant, where R and R ′ are the same or different aliphatic linear, branched or cyclic monovalent hydrocarbon radicals with the number of carbon atoms from 1 to 6, and the extraction process is carried out under excess pressure at a temperature above the boiling point of the extractant at atmospheric pressure. If ethers with a hydrocarbon radical length of more than 6 carbon atoms are used as the extractant for the implementation of the invention, the efficiency of extraction of ethriol is reduced.

Растворимость этриола в простых эфирах, например, в МТБЭ и диизопропиловом эфире, при температуре 20°С составляет 2,1 и 0,7 г в 100 г растворителя соответственно, а при температуре их кипения 55 и 68,5°С возрастает в несколько раз. Но, несмотря на это, скорость экстракции этриола при указанных температурах по-прежнему невелика. Для повышения скорости и полноты выделения целевого этриола экстракцию осуществляют под избыточным давлением при температурах, которые на 10-100°С выше температуры кипения экстрагентов при атмосферном давлении. Экстракцию этриола проводят под избыточным давлением 0,1-3 МПа, что препятствует кипению экстрагента. Например, парциальное давление насыщенных паров МТБЭ при температуре 55°С равно 0,1 МПа, следовательно для предотвращения кипения экстрагента процесс следует проводить при избыточном давлении, не меньшем этой величины. Использование давлений выше 3 МПа нецелесообразно, поскольку это усложняет аппаратурное оформление процесса и предъявляет повышенные требования к оборудованию и безопасности технологических операций. Для создания давления в системе могут быть применены любые доступные способы, например, установка обратного клапана на выходе из экстрактора, закачивание в систему экстракции инертного газа под давлением и др.The solubility of etriol in ethers, for example, in MTBE and diisopropyl ether, at a temperature of 20 ° C is 2.1 and 0.7 g per 100 g of solvent, respectively, and at a boiling point of 55 and 68.5 ° C it increases several times . But, despite this, the rate of extraction of ethriol at these temperatures is still low. To increase the speed and completeness of the isolation of the target ethriol, the extraction is carried out under excess pressure at temperatures that are 10-100 ° C higher than the boiling point of the extractants at atmospheric pressure. Ethriol extraction is carried out under an excess pressure of 0.1-3 MPa, which prevents the extractant from boiling. For example, the partial pressure of saturated MTBE vapors at a temperature of 55 ° C is 0.1 MPa, therefore, to prevent boiling of the extractant, the process should be carried out at an overpressure not less than this value. The use of pressures above 3 MPa is impractical, since this complicates the hardware design of the process and imposes increased requirements on equipment and the safety of technological operations. To create pressure in the system, any available methods can be applied, for example, installing a check valve at the outlet of the extractor, pumping inert gas under pressure into the extraction system, etc.

В качестве экстрактора (2) при осуществлении изобретения используют аппарат с внешним или внутренним обогревом, с перемешивающим устройством или без него. Возможно применение для экстракции этриола тарельчатых, насадочных, полых (бесполочных) и других аппаратов. Процесс экстракции этриола может осуществляться как в периодическом, так и непрерывном режиме. В первом случае экстрагент подают в аппарат через неподвижный слой концентрированного водного раствора продуктов конденсации н-бутираля с формальдегидом. При этом экстрагент (простой эфир R-O-R′) является дисперсной фазой, водный раствор продуктов конденсации - непрерывной фазой (дисперсионной средой). За счет разности плотностей экстрагента и водного раствора в экстракторе происходит разделение фаз: верхний (легкий) слой - раствор этриола в экстрагенте, который отводят из экстрактора с постоянной или переменной скоростью, и нижний (тяжелый) слой - водный раствор формиата натрия.As an extractor (2) in the practice of the invention, an apparatus with external or internal heating, with or without a mixing device, is used. Perhaps the use for the extraction of ethriol dish-shaped, packed, hollow (asexual) and other devices. The process of extraction of ethriol can be carried out both in batch and continuous mode. In the first case, the extractant is fed into the apparatus through a fixed layer of a concentrated aqueous solution of the condensation products of n-butyral with formaldehyde. In this case, the extractant (ether R-O-R ′) is a dispersed phase, the aqueous solution of condensation products is a continuous phase (dispersion medium). Due to the difference in density between the extractant and the aqueous solution in the extractor, the phases are separated: the upper (light) layer is a solution of ethriol in the extractant, which is removed from the extractor at a constant or variable speed, and the lower (heavy) layer is an aqueous solution of sodium formate.

Во втором случае обе жидкие фазы - концентрированный водный раствор продуктов конденсации н-бутираля с формальдегидом и экстрагент подают в аппарат непрерывно противотоком и отводят экстракт и водный раствор формиата натрия отдельно.In the second case, both liquid phases — a concentrated aqueous solution of the condensation products of n-butyral with formaldehyde and an extractant — are fed continuously into the apparatus in countercurrent flow and the extract and aqueous solution of sodium formate are removed separately.

Экстракт этриола на выходе из экстрактора охлаждают до или ниже температуры кипения экстрагента при атмосферном давлении, затем давление понижают до атмосферного. Поток экстракта этриола из экстрактора (2) направляют в испаритель (3), соединенный с конденсатором (4), после чего частично или полностью отделяют экстрагент дистилляцией и возвращают на стадию экстракции. Испаритель (3) может быть снабжен перемешивающим устройством для обеспечения равномерного кипения при отгонке экстрагента, либо использоваться без него. Для проведения экстракции в соответствии с изобретением для каждого операционного цикла может использоваться свежий экстрагент или отогнанный после предыдущей операции экстракции и накопленный в сборнике (5). Чистый экстрагент из сборника (5) с помощью насоса (6) непрерывно подается в экстрактор (2).The ethriol extract at the outlet of the extractor is cooled to or below the boiling point of the extractant at atmospheric pressure, then the pressure is reduced to atmospheric. The stream of ethriol extract from the extractor (2) is directed to an evaporator (3) connected to a condenser (4), after which the extractant is partially or completely separated by distillation and returned to the extraction stage. The evaporator (3) can be equipped with a mixing device to ensure uniform boiling during distillation of the extractant, or be used without it. To carry out the extraction in accordance with the invention, for each operating cycle, a fresh extractant can be used or distilled after the previous extraction operation and accumulated in the collection (5). Pure extractant from the collector (5) is continuously supplied to the extractor (2) by means of a pump (6).

Полнота извлечения этриола из водного раствора продуктов конденсации при осуществлении изобретения составляет 100% от его первоначального содержания в растворе, потери целевого продукта в водную фазу отсутствуют. Экстракция этриола простыми эфирами общей формулы R-O-R′, где R и R′ - углеводородные радикалы с числом атомов углерода от 1 до 6, в условиях, указанных в изобретении, позволяет получать этриол-сырец с низким содержанием примеси формиата натрия - 0,06-0,11 масс. %. Это значительно упрощает технологию процесса получения этриола, поскольку устраняется необходимость дополнительной промывки экстракта водой для удаления примеси соли.The completeness of extraction of ethriol from an aqueous solution of condensation products during the implementation of the invention is 100% of its initial content in the solution, there is no loss of the target product in the aqueous phase. Ethriol extraction with ethers of the general formula ROR ′, where R and R ′ are hydrocarbon radicals with the number of carbon atoms from 1 to 6, under the conditions specified in the invention, allows to obtain crude ethriol with a low content of sodium formate impurity - 0.06-0 11 mass. % This greatly simplifies the technology of the process of obtaining ethriol, since the need to additionally wash the extract with water to remove salt impurities is eliminated.

Экстракт этриола без дополнительной очистки от формиата натрия и после отгонки растворителя подвергают вакуумной перегонке, а водная фаза из экстрактора может быть направлена на выделение товарного формиата натрия. Вакуумную перегонку этриола-сырца при реализации способа проводят в два приема. Сначала без выполнения фракционирования и при минимальном времени пребывания в вакуум-дистилляционном аппарате (7) отгоняют все летучие продукты, включая этриол, от неорганических примесей. Затем вакуумной дистилляцией в следующем аппарате (8) целевую фракцию чистого товарного этриола отделяют как от легкокипящих, так и от тяжелых побочных продуктов. К легкокипящим примесям в этом случае относятся остатки экстрагента, вода, 2-этилакролеин, следы циклического формаля этриола. Основными компонентами кубового остатка после перегонки этриола являются дитриметилолпропан (димер этриола) и линейный формаль этриола (в меньшем количестве). Для проведения вакуумной перегонки этриола могут использоваться аппараты различного устройства, а условия процесса зависят от типа применяемой аппаратуры. Наиболее предпочтительно осуществлять вакуум-перегонку при остаточном давлении в аппарате 10-50 торр и температуре 170-250°С, процесс проводят как в непрерывном, так и в периодическом режиме.Ethriol extract without further purification from sodium formate and after distillation of the solvent is subjected to vacuum distillation, and the aqueous phase from the extractor can be directed to the allocation of commodity sodium formate. Vacuum distillation of the crude ethriol during the implementation of the method is carried out in two stages. First, without performing fractionation and with a minimum residence time in a vacuum distillation apparatus (7), all volatile products, including ethriol, are driven away from inorganic impurities. Then, by vacuum distillation in the following apparatus (8), the target fraction of pure commodity ethriol is separated from both low-boiling and heavy by-products. In this case, low-boiling impurities include extractant residues, water, 2-ethyl acrolein, traces of the cyclic formal of ethriol. The main components of the bottom residue after distillation of ethriol are ditrimethylolpropane (ethriol dimer) and the linear formaldehyde of ethriol (in a smaller amount). To carry out the vacuum distillation of ethriol, devices of various devices can be used, and the process conditions depend on the type of equipment used. It is most preferable to carry out vacuum distillation at a residual pressure in the apparatus of 10-50 torr and a temperature of 170-250 ° C, the process is carried out both in continuous and in batch mode.

Такой подход при реализации способа позволяет значительно сократить количество кубовых остатков и достичь суммарного выхода высокочистого этриола 84-87% в расчете на загруженный н-бутираль. За счет сокращения времени контакта с неорганическими примесями образование побочных продуктов процесса получения этриола (в частности, 2-этилакролеина) минимизировано. Чистота этриола, получаемого при осуществлении изобретения, составляет 99,5-99,7 масс. %.This approach when implementing the method can significantly reduce the amount of bottoms and achieve a total yield of high-purity ethriol of 84-87% per loaded n-butyral. By reducing the contact time with inorganic impurities, the formation of by-products of the process of obtaining ethriol (in particular, 2-ethyl acrolein) is minimized. The purity of the ethriol obtained by the implementation of the invention is 99.5-99.7 mass. %

Осуществление настоящего изобретения иллюстрируют приведенные ниже примеры, которые не ограничивают объем притязаний, представленных в формуле изобретения.The implementation of the present invention is illustrated by the following examples, which do not limit the scope of the claims presented in the claims.

Пример 1Example 1

В реактор с термостатируемой рубашкой, снабженный обратным холодильником и механической мешалкой, загружают 62,51 г (2,09 моль) параформальдегида, 0,09 г (2,25 ммоль; 0,11 мол. % в расчете на параформальдегид) NaOH и 414 мл дистиллированной воды. Смесь перемешивают при температуре 60°С в течение 1 ч. Полученный водный раствор с концентрацией формальдегида 13 масс. % охлаждают до температуры 45°С. Затем при интенсивном перемешивании в реактор с помощью дозировочных насосов подают 46,86 г (0,65 моль) н-бутираля и 71,46 г 40 масс. % водного раствора NaOH (0,72 моль), мольное соотношение н-бутираль: формальдегид: NaOH=1:3,2:1,1. Дозирование реагентов ведут в течение 1,5 ч так, чтобы температура реакционной массы не поднималась выше температуры 45°С, а значение рН находилось в интервале 9-10,5. В случае превышения верхней границы заданного диапазона рН подачу щелочи приостанавливают и возобновляют после достижения нижней границы, причем неизрасходованный раствор NaOH вводят в течение 10 мин после завершения дозирования н-бутираля. После добавления всего количества н-бутираля и раствора щелочи массу в реакторе нагревают до температуры 50°С и перемешивают в течение 1 ч. По окончании выдержки реакционную массу охлаждают до комнатной температуры и при перемешивании подкисляют муравьиной кислотой до значения рН 5,5. Конверсия н-бутираля составляет 100%, выход этриола 94,3 масс. % в расчете на загруженный н-бутираль (по данным ГЖХ, внутренний стандарт - изопропанол).62.51 g (2.09 mol) of paraformaldehyde, 0.09 g (2.25 mmol; 0.11 mol.% Based on paraformaldehyde) NaOH and 414 are charged into a thermostatically controlled jacketed reactor equipped with a reflux condenser and a mechanical stirrer. ml of distilled water. The mixture is stirred at a temperature of 60 ° C for 1 h. The resulting aqueous solution with a formaldehyde concentration of 13 wt. % cooled to a temperature of 45 ° C. Then, with vigorous stirring, 46.86 g (0.65 mol) of n-butyral and 71.46 g of 40 mass are fed into the reactor using metering pumps. % aqueous NaOH solution (0.72 mol), molar ratio of n-butyral: formaldehyde: NaOH = 1: 3.2: 1.1. Dosing of reagents is carried out for 1.5 hours so that the temperature of the reaction mass does not rise above a temperature of 45 ° C, and the pH value is in the range of 9-10.5. If the upper limit of the specified pH range is exceeded, the alkali supply is stopped and resumed after reaching the lower limit, and the unspent NaOH solution is introduced within 10 minutes after the completion of dosing of n-butyral. After adding the entire amount of n-butyral and the alkali solution, the mass in the reactor is heated to a temperature of 50 ° C and stirred for 1 h. After the exposure is complete, the reaction mass is cooled to room temperature and acidified with formic acid to pH 5.5 with stirring. The conversion of n-butyral is 100%, the yield of ethriol is 94.3 mass. % calculated on the loaded n-butyral (according to GLC, the internal standard is isopropanol).

Типичная реакционная смесь после нейтрализации содержит 77 масс. % воды, 0,1 масс. % свободной муравьиной кислоты, 0,6 масс. % формальдегида, 0,1 масс. % 2-этилакролеина и следы метанола. Остальное - нелетучие соединения, в том числе: около 13,8 масс. % этриола, 7,8 масс. % формиата натрия и около 0,5 масс. % тяжелых побочных продуктов.A typical reaction mixture after neutralization contains 77 mass. % water, 0.1 mass. % free formic acid, 0.6 mass. % formaldehyde, 0.1 mass. % 2-ethyl acrolein and traces of methanol. The rest is non-volatile compounds, including: about 13.8 mass. % ethriol, 7.8 wt. % sodium formate and about 0.5 wt. % heavy by-products.

Примеры 2-7Examples 2-7

Синтез этриола проводят аналогично примеру 1 при варьировании мольного соотношения и концентрации реагентов, температуры реакционной массы и продолжительности выдержки. При этом в случаях, когда для конденсации используют водный раствор формальдегида с более высокой концентрацией (примеры 4-7), применяют более разбавленный раствор NaOH с целью сохранения итогового массового соотношения н-бутираль: вода в реакционной массе приблизительно постоянным.The synthesis of ethriol is carried out analogously to example 1 by varying the molar ratio and concentration of the reactants, the temperature of the reaction mixture and the duration of exposure. Moreover, in cases where an aqueous solution of formaldehyde with a higher concentration is used for condensation (Examples 4-7), a more dilute NaOH solution is used to maintain the final mass ratio of n-butyral: water in the reaction mass approximately constant.

В таблице 1 приведены условия осуществления примеров 1-7, конверсия н-бутираля и выход этриола.Table 1 shows the implementation conditions of examples 1-7, the conversion of n-butyral and the yield of ethriol.

Figure 00000004
Figure 00000004

а) Концентрация водного раствора формальдегида перед добавлением н-бутираля и NaOH.a) The concentration of an aqueous solution of formaldehyde before adding n-butyral and NaOH.

б) Концентрация водного раствора NaOH.b) The concentration of an aqueous solution of NaOH.

в) Температура реакционной массы при добавлении реагентов.c) The temperature of the reaction mass with the addition of reagents.

г) Температура реакционной массы во время выдержки.g) The temperature of the reaction mass during exposure.

д) По ГЖХ, внутренний стандарт - изопропанол.d) According to GLC, the internal standard is isopropanol.

Пример 8Example 8

Из реакционной массы, полученной в условиях примера 1, при атмосферном давлении отгоняют 410 г дистиллята. Полученный концентрированный водный раствор объемом 180 мл (плотность 1,15 г/мл) с содержанием этриола 41 масс. % загружают с помощью насоса в экстрактор, представляющий собой стальную вертикальную колонну (габаритные размеры 17×1000 мм, объем 230 мл) с термостатируемой рубашкой. Внешний обогрев экстрактора реализуют с помощью циркуляционного термостата. В качестве экстрагента используют метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ). Температура внутри аппарата во время экстракции составляет 90°С, давление - 2,7 МПа. Задание давления осуществляют с помощью обратного клапана на патрубке выпуска экстракта. Экстрагент из емкости-приемника с помощью дозировочного насоса высокого давления непрерывно подают в нижнюю часть аппарата через распределительное устройство в виде перфорированного диска с 11 отверстиями диаметром 0,5 мм, пропуская через неподвижный слой водного раствора продуктов конденсации.From the reaction mass obtained under the conditions of Example 1, 410 g of distillate are distilled off at atmospheric pressure. The resulting concentrated aqueous solution with a volume of 180 ml (density 1.15 g / ml) with an etriol content of 41 wt. % load using a pump into the extractor, which is a steel vertical column (overall dimensions 17 × 1000 mm, volume 230 ml) with a thermostatic jacket. External heating of the extractor is realized using a circulation thermostat. As the extractant used methyl tert-butyl ether (MTBE). The temperature inside the apparatus during extraction is 90 ° C, and the pressure is 2.7 MPa. The pressure is set using a check valve on the outlet pipe of the extract. The extractant from the receiving container using a high-pressure metering pump is continuously supplied to the lower part of the apparatus through a distribution device in the form of a perforated disk with 11 holes with a diameter of 0.5 mm, passing through a fixed layer of an aqueous solution of condensation products.

Поток экстракта этриола после снижения давления до атмосферного направляют в испаритель, соединенный с конденсатором. Испаритель нагревают с помощью масляной бани с температурой 110°С и при перемешивании проводят отгонку экстрагента, который собирают в емкости-приемнике и возвращают в экстрактор. Интенсивность отгонки экстрагента из испарителя и подачи его в экстрактор поддерживают постоянной. Ход экстракции этриола контролируют по ГЖХ. Критерием окончания процесса служит отсутствие пика этриола в пробе экстракта из выпускного патрубка, после чего прекращают подачу экстрагента в экстракционную колонну, содержимое экстрактора охлаждают до комнатной температуры. Водный слой направляют на выделение формиата натрия. Из испарителя полностью отгоняют МТБЭ при атмосферном давлении. Содержание формиата натрия в полученном этриоле-сырце 0,09 масс. % (по данным атомно-абсорбционной спектрометрии). Полнота извлечения этриола из водного раствора продуктов конденсации составляет 100 масс. %.The stream of ethriol extract after reducing the pressure to atmospheric is directed to an evaporator connected to a condenser. The evaporator is heated using an oil bath with a temperature of 110 ° C and with stirring, the extractant is distilled off, which is collected in a receiver tank and returned to the extractor. The intensity of the distillation of the extractant from the evaporator and its supply to the extractor is kept constant. Etriol extraction progress is monitored by GLC. The criterion for the end of the process is the absence of a peak of ethriol in the sample of the extract from the outlet pipe, after which the supply of the extractant to the extraction column is stopped, the contents of the extractor are cooled to room temperature. The aqueous layer is directed to the allocation of sodium formate. MTBE is completely distilled off from the evaporator at atmospheric pressure. The content of sodium formate in the obtained crude ethriol 0.09 mass. % (according to atomic absorption spectrometry). The completeness of extraction of ethriol from an aqueous solution of condensation products is 100 mass. %

Продукт без дополнительной очистки от формиата натрия направляют на вакуумную дистилляцию, которую проводят в два приема. Сначала без выполнения фракционирования при температуре греющей бани 210-250°С и остаточном давлении 19 торр (вакуум водоструйного насоса) отгоняют все летучие продукты, включая этриол, от неорганических примесей. Затем выделяют целевую фракцию этриола повторной вакуум-перегонкой при температуре 210-220°С и остаточном давлении 19 торр. Суммарный выход чистого этриола 86,8 масс. % в расчете на загруженный н-бутираль, Тпл=57-58°С, содержание основного вещества 99,7 масс. %.The product without further purification from sodium formate is sent to vacuum distillation, which is carried out in two stages. First, without performing fractionation at a temperature of a heating bath of 210-250 ° C and a residual pressure of 19 torr (vacuum of a water-jet pump), all volatile products, including ethriol, are driven away from inorganic impurities. Then, the desired fraction of ethriol is isolated by repeated vacuum distillation at a temperature of 210-220 ° C and a residual pressure of 19 torr. The total yield of pure etriol 86.8 mass. % calculated on loaded n-butyral, T pl = 57-58 ° C, the content of the main substance 99.7 mass. %

Примеры 9-18Examples 9-18

Условия синтеза этриола и нейтрализации реакционной массы аналогичны примеру 1. Массу концентрируют до получения водного раствора продуктов конденсации с содержанием этриола 41 масс. %. Аппаратурное оформление стадий экстракции при повышенном давлении и вакуумной перегонки этриола-сырца аналогичны примеру 8, варьированию подвергаются вид экстрагента и температура экстракции. Во всех примерах степень извлечения этриола составляет 100 масс. %, потери целевого продукта в водную фазу отсутствуют. Чистота полученного после вакуумной перегонки товарного этриола составляет 99,6-99,7 масс. %. В таблице 2 приведены условия и результаты экстракции для примеров 8-18.The conditions for the synthesis of ethriol and the neutralization of the reaction mass are similar to example 1. The mass is concentrated to obtain an aqueous solution of condensation products with an etriol content of 41 mass. % The hardware design of the stages of extraction at elevated pressure and vacuum distillation of the crude ethriol are similar to Example 8, the type of extractant and the temperature of extraction are subjected to variation. In all examples, the degree of extraction of ethriol is 100 mass. %, there is no loss of the target product in the aqueous phase. The purity obtained after vacuum distillation of commodity ethriol is 99.6-99.7 mass. % Table 2 shows the conditions and results of extraction for examples 8-18.

Figure 00000005
Figure 00000005

а) Температура кипения чистого экстрагента при атмосферном давлении.a) The boiling point of the pure extractant at atmospheric pressure.

б) Температура внутри экстрактора.b) The temperature inside the extractor.

в) Избыточное давление внутри экстрактора.c) Overpressure inside the extractor.

г) Суммарный (общий) выход чистого товарного этриола в расчете на загруженный н-бутираль.d) The total (total) yield of pure commodity ethriol calculated on loaded n-butyral.

Пояснения к фигуре:Explanations for the figure:

1 - реактор; 2 - экстрактор; 3 - испаритель; 4 - конденсатор; 5 - сборник экстрагента; 6 - насос; 7, 8 - аппараты вакуумной перегонки;1 - reactor; 2 - extractor; 3 - evaporator; 4 - capacitor; 5 - collection of extractant; 6 - pump; 7, 8 - vacuum distillation apparatuses;

I - параформальдегид;I is paraformaldehyde;

II - вода;II - water;

III - водный раствор гидроксида натрия;III - an aqueous solution of sodium hydroxide;

IV - н-бутираль;IV - n-butyral;

V - вода с остатком непрореагировавшего формальдегида;V is water with the remainder of unreacted formaldehyde;

VI - концентрированный водный раствор продуктов конденсации (сироп этриола);VI - concentrated aqueous solution of condensation products (ethriol syrup);

VII - экстракт этриола;VII - etriol extract;

VIII - водный раствор формиата натрия;VIII - an aqueous solution of sodium formate;

IX - пары чистого экстрагента;IX — vapors of pure extractant;

X - дистиллят экстрагента;X is the extractant distillate;

XI - свежий или регенерированный экстрагент;XI - fresh or regenerated extractant;

XII - этриол-сырец;XII - raw ethriol;

XIII - основная фракция, содержащая этриол;XIII - the main fraction containing ethriol;

XIV - неорганические примеси;XIV - inorganic impurities;

XV - легкокипящие примеси (предэтриольная фракция);XV - low-boiling impurities (pre-etriol fraction);

XVI - чистый товарный этриол;XVI - pure commodity ethriol;

XVII - кубовый остаток тяжелых побочных продуктов.XVII - VAT residue of heavy by-products.

Claims (10)

1. Способ получения этриола, предусматривающий приготовление реакционной смеси введением н-бутираля и водного раствора NaOH в водный раствор формальдегида, конденсацию н-бутираля с формальдегидом в присутствии NaOH, последующее выделение целевого продукта из реакционной смеси экстракцией органическим экстрагентом и очистку вакуум-дистилляцией, отличающийся тем, что реакционную смесь готовят в течение 1,5 ч при температуре 30-46°С и рН смеси 9-10,5, в качестве экстрагента используют простые эфиры общей формулы R-O-R′, где R и R′ - одинаковые или различающиеся алифатические линейные, разветвленные или циклические одновалентные углеводородные радикалы с числом атомов углерода от 1 до 6, а экстракцию проводят под избыточным давлением при температуре на 10-100°С выше температуры кипения экстрагента при атмосферном давлении.1. A method of producing ethriol, comprising preparing the reaction mixture by introducing n-butyral and an aqueous solution of NaOH into an aqueous solution of formaldehyde, condensing n-butyral with formaldehyde in the presence of NaOH, then isolating the target product from the reaction mixture by extraction with an organic extractant and purifying by vacuum distillation, characterized in that the reaction mixture is prepared for 1.5 hours at a temperature of 30-46 ° C and a pH of 9-10.5, ethers of the general formula ROR ′ are used as extractant, where R and R ′ are the same or different sistent aliphatic linear, branched or cyclic, monovalent hydrocarbon radicals of carbon number 1 to 6 and extraction is carried out under excess pressure at a temperature 10-100 ° C above the boiling point at atmospheric pressure of the extractant. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водный раствор формальдегида получают деполимеризацией параформальдегида в присутствии 0,01-1,0 мол. % NaOH в качестве катализатора при температуре 40-80°С.2. The method according to p. 1, characterized in that the aqueous formaldehyde solution is obtained by depolymerization of paraformaldehyde in the presence of 0.01-1.0 mol. % NaOH as a catalyst at a temperature of 40-80 ° C. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что конденсацию н-бутираля с формальдегидом проводят при мольном соотношении н-бутираль: формальдегид: NaOH=1:(3,0-4,0):(1,0-1,5), начальной концентрации раствора формальдегида 13-20 масс. %, концентрации раствора щелочи 20-50 масс. % при температуре реакционной массы 46-55°С с выдержкой в течение 1-1,5 ч.3. The method according to p. 1, characterized in that the condensation of n-butyral with formaldehyde is carried out at a molar ratio of n-butyral: formaldehyde: NaOH = 1: (3.0-4.0) :( 1.0-1.5 ), the initial concentration of formaldehyde solution is 13-20 mass. %, alkali solution concentration of 20-50 mass. % at a reaction mass temperature of 46-55 ° C with exposure for 1-1.5 hours 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед проведением экстракции из реакционной смеси при атмосферном давлении без введения дополнительного количества воды отгоняют непрореагировавший формальдегид и концентрируют смесь до содержания этриола 30-45 масс. %.4. The method according to p. 1, characterized in that before carrying out the extraction from the reaction mixture at atmospheric pressure without introducing an additional amount of water, unreacted formaldehyde is distilled off and the mixture is concentrated to an ethriol content of 30-45 wt. % 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстрагент выбирают из ряда: метил-трет-бутиловый, метил-н-бутиловый, метил-трет-амиловый, метил-н-гексиловый, диэтиловый, ди-н-пропиловый, ди-изо-пропиловый, ди-н-бутиловый и других алифатических простых эфиров.5. The method according to p. 1, characterized in that the extractant is selected from the range: methyl tert-butyl, methyl n-butyl, methyl tert-amyl, methyl n-hexyl, diethyl, di-n-propyl, di -isopropyl, di-n-butyl and other aliphatic ethers. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстракцию ведут под избыточным давлением в экстракторе 0,1-3 МПа, препятствующим кипению экстрагента.6. The method according to p. 1, characterized in that the extraction is carried out under excess pressure in the extractor 0.1-3 MPa, which prevents boiling of the extractant. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстрагент подают через неподвижный слой концентрированного водного раствора продуктов конденсации н-бутираля с формальдегидом.7. The method according to p. 1, characterized in that the extractant is fed through a fixed bed of concentrated aqueous solution of condensation products of n-butyral with formaldehyde. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрированный водный раствор продуктов конденсации н-бутираля с формальдегидом и экстрагент подают непрерывно противотоком.8. The method according to p. 1, characterized in that the concentrated aqueous solution of the condensation products of n-butyral with formaldehyde and the extractant is fed continuously countercurrently. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстракт этриола охлаждают до или ниже температуры кипения экстрагента при атмосферном давлении, затем давление понижают до атмосферного, после чего частично или полностью отделяют экстрагент дистилляцией и возвращают на стадию экстракции.9. The method according to p. 1, characterized in that the ethriol extract is cooled to or below the boiling point of the extractant at atmospheric pressure, then the pressure is reduced to atmospheric pressure, after which the extractant is partially or completely separated by distillation and returned to the extraction stage. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстракт этриола без дополнительной очистки от формиата натрия и после отгонки растворителя подвергают вакуумной перегонке. 10. The method according to p. 1, characterized in that the ethriol extract without further purification from sodium formate and after distillation of the solvent is subjected to vacuum distillation.
RU2014137036/04A 2014-09-12 2014-09-12 Method of ethriol obtaining RU2560156C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014137036/04A RU2560156C1 (en) 2014-09-12 2014-09-12 Method of ethriol obtaining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014137036/04A RU2560156C1 (en) 2014-09-12 2014-09-12 Method of ethriol obtaining

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2560156C1 true RU2560156C1 (en) 2015-08-20

Family

ID=53880547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014137036/04A RU2560156C1 (en) 2014-09-12 2014-09-12 Method of ethriol obtaining

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2560156C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2616004C1 (en) * 2016-03-10 2017-04-12 Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" Method for processing of high-boiling by-products of trimethylpropane production process
RU2821396C1 (en) * 2023-08-01 2024-06-24 Акционерное общество "Метафракс Кемикалс" Method of producing formalin (versions)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2304685A1 (en) * 1997-10-16 1999-04-29 Celanese International Corporation Under The Laws Of The State Of Delaware Process improvement to produce low color trimethylolpropane
RU2230729C2 (en) * 2002-04-05 2004-06-20 Недугов Александр Николаевич Method of separating polyatomic alcohols, for example neopentylene glycol or etriol, and sodium or calcium formate, and installation for implementation of the method
US7253326B1 (en) * 2006-03-07 2007-08-07 Lg Chem, Ltd. Method for preparing trimethylolproane
EP1167330B1 (en) * 2000-06-27 2007-10-03 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Process for producing a polyol
WO2008156406A1 (en) * 2007-06-18 2008-12-24 Perstorp Specialty Chemicals Ab Method for extraction in a process for production of a di, tri or polyhydric alcohol

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2304685A1 (en) * 1997-10-16 1999-04-29 Celanese International Corporation Under The Laws Of The State Of Delaware Process improvement to produce low color trimethylolpropane
EP1167330B1 (en) * 2000-06-27 2007-10-03 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Process for producing a polyol
RU2230729C2 (en) * 2002-04-05 2004-06-20 Недугов Александр Николаевич Method of separating polyatomic alcohols, for example neopentylene glycol or etriol, and sodium or calcium formate, and installation for implementation of the method
US7253326B1 (en) * 2006-03-07 2007-08-07 Lg Chem, Ltd. Method for preparing trimethylolproane
WO2008156406A1 (en) * 2007-06-18 2008-12-24 Perstorp Specialty Chemicals Ab Method for extraction in a process for production of a di, tri or polyhydric alcohol

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2616004C1 (en) * 2016-03-10 2017-04-12 Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" Method for processing of high-boiling by-products of trimethylpropane production process
RU2821396C1 (en) * 2023-08-01 2024-06-24 Акционерное общество "Метафракс Кемикалс" Method of producing formalin (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8017816B2 (en) Method of producing lower alcohols from glycerol
JP5396470B2 (en) Method for producing neopentyl glycol
EP2913319B1 (en) Synthesis of guerbet alcohols
US9404027B2 (en) Method of producing lower alcohols from glycerol
JP6687281B2 (en) Method for producing conjugated diene
JP2001507668A (en) Poly alcohol production
JP6485456B2 (en) Method for producing γ, δ-unsaturated alcohol
CN111747828B (en) Preparation method and system of ethylene glycol monopropyl ether
EP3219698B1 (en) Apparatus and method for preparing glycol
TW201029962A (en) Process for preparing polymethylols
KR101808248B1 (en) A continuous process for preparing neopentyl glycol
US20130053534A1 (en) Process for preparing neopentyl glycol
RU2560156C1 (en) Method of ethriol obtaining
EP2240429B1 (en) Method of producing lower alcohols from glycerol
US6713656B2 (en) Preparation of diacetals of glyoxal
JP2000159721A (en) Production of unsaturated ketone
CN107032955B (en) Method for synthesizing 3-methyl-3-butene-1-ol
WO2014184311A1 (en) Method for producing dehydro rose oxide
CN113480406B (en) 1, 3-butanediol and preparation method thereof
WO2023196469A1 (en) Improved methods of producing lower alcohols from glycerol
KR100316012B1 (en) Method for preparing neopentylglycol
KR20190076948A (en) Combined preparation of polyols in the presence of inorganic bases
JPH09136855A (en) Production of dimerized aldehyde
JPH11106362A (en) Production of dimerized aldehyde