纯化聚碳酸酯多元醇的方法及其纯化装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于聚碳酸酯多元醇，特别是用于分离出环状碳酸亚烷基酯的纯化装置，其包括配有加热器(10)并具有设置在顶端的入口(6)和底部(11)的蒸发单元(1)、和在下游连接到蒸发单元(1)并具有顶部(21)和底部(23)的汽提塔(2)，其中用于待纯化的聚碳酸酯多元醇的进料管线(5)通入蒸发单元(1)的入口(6)，并且气体出口管线(12)和通入所述汽提塔(2)的顶部(21)且配有泵(18)的连接管线从所述蒸发单元(1)离开，并且其中用于惰性气体的气体入口管线(24)通入汽提塔(2)的底部(23)，并且用于所述纯化的聚碳酸酯多元醇的产物管线(27)从所述汽提塔(2)的底部(23)离开，并且气体出口管线(25)从汽提塔(2)的顶部(21)离开。本发明专利技术另外涉及用这种纯化装置纯化聚碳酸酯多元醇的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于聚碳酸酯多元醇，尤其是用于分离出环状碳酸亚烷基酯的纯化装置，和涉及用于操作这种装置的方法。聚碳酸酯多元醇在最近几年大受欢迎。例如，这些化合物可以至少部分地用来代替聚醚多元醇，尤其是在聚氨酯泡沫材料，尤其是软质泡沫材料的制备中。使用二氧化碳作为聚碳酸酯多元醇中的共聚单体。它不仅比通常用于聚醚多元醇的通常石油化学来源的氧化烯如环氧乙烷或环氧丙烷更便宜；此外，通过将二氧化碳并入聚合物中，同时使用温室气体，这从环境的观点来看是令人感兴趣的。制备聚碳酸酯多元醇的方法原则上是已知的。这些通常通过使用合适的催化剂从起始剂物质开始由氧化烯和二氧化碳制备。在这种情况下基本上区分为两种制备方法。在第一变形方案中，氧化烯单元和用作共聚单体的二氧化碳以基本上交替的方式形成聚合物链。用于此反应的起始剂可以是短链多元醇，尤其是二醇，例如乙二醇。这种制备方法例如由WO2010/028362A1已知。另一种制备方法例如由WO2008/092767A1已知。在此已知的制备方法中，同样地通过使用所谓的双金属氰化物催化剂(DMC催化剂)由短链起始剂如乙二醇或甘油开始形成聚合物，其在聚合物链中除了由氧化烯和二氧化碳形成的碳酸酯基团外还具有醚基团。通过DMC催化剂不仅可以催化氧化烯与二氧化碳的反应而且同样地催化两种氧化烯彼此反应形成醚的，实现这一点。以这种方式，可以明显更灵活地调节所获得的聚合物的性能特征。然而，在上述制备方法中，除了实际的聚合物链形成外，通常存在导致低分子量产物的不想要的副反应。例如，通过一个氧化烯分子与一个二氧化碳分子的反应可导致环状碳酸亚烷基酯的形成，当使用环氧丙烷时，例如形成碳酸亚丙酯。所述形成如下面式(I)所示(例如对于R=CH3，碳酸亚丙酯)：(I)由于这些化合物在终产物中的存在通常是不希望的，聚合中的反应在形成尽可能少的环状碳酸亚烷基酯的条件下进行。这可以以本身已知的方式通过遵循特定的反应温度来实现。这例如在WO2008/092767中进行了描述，其中给出80-130℃为优选的反应温度。尽管如此，甚至通过这些措施也不能完全抑制环状碳酸亚烷基酯的形成。例如，借助DMC催化制备的聚醚碳酸酯多元醇例如具有3重量％至15重量％含量的环状碳酸亚烷基酯。包含于所述聚碳酸酯多元醇中的环状碳酸亚烷基酯的含量通过制备后的分离方法至今已降低至低于1％的含量。WO2008/092767描述了通过在150℃下真空汽提(3小时)分离出环状碳酸亚丙酯(cPC)，由此得到终产物中的残余cPC含量<200ppm。还有描述了通过薄膜蒸发器或降膜蒸发器在高真空(压力<1mbar)下在120℃下分离出cPC(参见BMS111160-EP；申请号12181907.7)。在此未给出残余cPC含量。因此，本专利技术的目的是提供用于纯化聚碳酸酯多元醇的改进的方法，其可以在减少的装置构造的情况下操作，同时实现高的纯化功效，特别是在除去环状碳酸亚烷基酯方面。另外，应提供相应的纯化装置，利用该装置可以进行该方法。该目的通过用于聚碳酸酯多元醇，特别是用于分离出环状碳酸亚烷基酯的纯化装置得以实现，其包括配有加热器并具有布置在顶端的入口和底部的蒸发单元和在下游连接到蒸发单元并具有顶部和底部的汽提塔，其中用于待纯化的聚碳酸酯多元醇的进料管线通入蒸发单元的入口，并且气体出口管线以及通入汽提塔顶部且配有泵的连接管线从蒸发单元离开，并且其中用于惰性气体的气体入口管线通入汽提塔的底部，并且用于纯化的聚碳酸酯多元醇的产物管线从汽提塔的底部离开，且气体出口管线从汽提塔顶部离开。在本专利技术的上下文中，术语“聚碳酸酯多元醇”应理解为上位概念，还包括不仅具有交替结构而且具有醚单元的聚碳酸酯多元醇。这种聚碳酸酯多元醇也称为“聚醚碳酸酯多元醇”。待纯化的聚碳酸酯多元醇的来源对于本专利技术的纯化方法不重要。其可以是严格交替的聚碳酸酯多元醇、聚醚碳酸酯多元醇或基于例如低分子量的起始剂例如甘油或较高分子量的起始剂例如PEG800或其它较高分子量的起始剂的聚碳酸酯多元醇。本专利技术基于这样的发现，即在可相对简单实现的操作条件，例如压力和温度下，借助于其中第一阶段由蒸发单元形成且第二阶段由汽提塔形成的两阶段方法，可以除去大部分存在的杂质，特别是存在的环状碳酸亚烷基酯。例如，所述蒸发单元可以在100mbar或更低，优选5-100mbar，优选50mbar或更低，进一步优选25mbar或更低，尤其是优选10mbar或更低的压力下操作，其中将供应的粗产物加热至例如120至180℃，优选大约160℃的温度。这样，也包括环状碳酸亚烷基酯在内的一部分挥发性化合物已经通过蒸发除去，其然后可以在冷凝器中冷凝。在此情况下，可以以技术上相对无问题的方式设定所述操作压力，另一方面，操作温度仍然在可容许的范围内，其中不必预期聚碳酸酯多元醇的显著程度的分解。因此，在本专利技术的方法中不需要在高真空下操作蒸发单元。此外，在本专利技术的装置或本专利技术的方法中，在蒸发单元中的停留时间可以保持为相对短，例如小于1分钟。在蒸发单元的底部中，也可以设定例如15分钟或更短，优选3分钟或更短的相对短的停留时间，以使得在此处聚碳酸酯多元醇也没有受到过多的热负荷。然而，在本专利技术的方法的范围中，也可以例如在蒸发单元的底部中设定10分钟至2小时的停留时间。在此情况下，蒸发单元的底部可以用作预纯化的产物的中间缓冲器。然而，特别是在较长的停留时间的情况下，可能进一步形成杂质，例如环状碳酸亚烷基酯。然而，这种进一步的形成发生在其中进行最终纯化并因此较不紧要的汽提塔上游。尽管如此，在本专利技术方法的范围中通常优选在蒸发单元的底部中遵循前述较短的停留时间。在第二阶段，将通过蒸发单元预纯化的产物进料至汽提塔，在其中进行进一步的纯化。如果在所述预纯化的产物转移至汽提塔的过程中在进料管线中存在冷却，则可以将其再加热至例如120至180℃，特别是至大约160℃的温度，然后进料至汽提塔。进料到汽提塔的底部中的惰性气体，例如氮气，通常同样加热到上述120-180℃，特别是大约160℃的温度。作为氮气的替代，也可以使用二氧化碳、水蒸气或上述流体的任意混合物作为惰性气体。在使用氮气作为汽提气体的情况下，具体的氮气需求优选为0.2-0.8kg氮气，更优选为0.3-0.7kg氮气，在每种情况下基于进料到汽提塔的产物的质量(以kg计)计。由于进料到汽提塔的产物通常已经除去大部分存在的挥发性化合物，例如环状碳酸亚烷基酯这一情况，在汽提塔中蒸发的含量相对小，这根据对此施加的蒸发焓仅导致汽提塔的少许冷却。因此，额外向汽提塔供应热通常不是绝对必要的。汽提塔可以在真空中操作，例如在50至150mbar，特别是在大约80mbar的压力下，或者在标准压力下操作。在离开汽提塔之后，负载有挥发性化合物，包括环状碳酸亚烷基酯的的惰性气体流可以进料到一个或多个冷却器中，在其中除去该挥发性化合物。所述惰性气体随后可以经由废气处置，或者进行压缩并再次进料到该工艺中。在本专利技术的方法中，在汽提塔中的停留时间也可以保持相对短，例如小于3分钟，以使得在此第二阶段中也基本上避免对产物的损害。在本专利技术的纯化装置的有利实施方案中，蒸发单元的气体出口管线和/或汽提塔的气体出口管线各自通入冷却单元，在其本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于聚碳酸酯多元醇，特别是用于分离出环状碳酸亚烷基酯的纯化装置，其包括配有加热器(10)并具有设置在顶端的入口(6)和底部(11)的蒸发单元(1)、和在下游连接到所述蒸发单元(1)并具有顶部(21)和底部(23)的汽提塔(2)，其中用于待纯化的聚碳酸酯多元醇的进料管线(5)通入蒸发单元(1)的入口(6)，并且气体出口管线(12)和通入所述汽提塔(2)的顶部(21)且配有泵(18)的连接管线从所述蒸发单元(1)离开，并且其中用于惰性气体的气体入口管线(24)通入汽提塔(2)的底部(23)，并且用于所述纯化的聚碳酸酯多元醇的产物管线(27)从所述汽提塔(2)的底部(23)离开，并且气体出口管线(25)从汽提塔(2)的顶部(21)离开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.03 EP 14175603.11.用于聚碳酸酯多元醇，特别是用于分离出环状碳酸亚烷基酯的纯化装置，其包括配有加热器(10)并具有设置在顶端的入口(6)和底部(11)的蒸发单元(1)、和在下游连接到所述蒸发单元(1)并具有顶部(21)和底部(23)的汽提塔(2)，其中用于待纯化的聚碳酸酯多元醇的进料管线(5)通入蒸发单元(1)的入口(6)，并且气体出口管线(12)和通入所述汽提塔(2)的顶部(21)且配有泵(18)的连接管线从所述蒸发单元(1)离开，并且其中用于惰性气体的气体入口管线(24)通入汽提塔(2)的底部(23)，并且用于所述纯化的聚碳酸酯多元醇的产物管线(27)从所述汽提塔(2)的底部(23)离开，并且气体出口管线(25)从汽提塔(2)的顶部(21)离开。2.如权利要求1所述的纯化装置，其特征在于：蒸发单元(1)的气体出口管线(12)和/或汽提塔(2)的气体出口管线(25)各自通入冷却单元(13)，其中已经转化为气态并经由气体出口管线(12、25)除去的杂质，尤其是环状碳酸亚烷基酯可以被冷凝。3.如权利要求1或2所述的纯化装置，其特征在于：进料管线(5)、连接管线(3)、气体入口管线(24)和/或产物管线(27)配有加热器(9)。4.如前述权利要求中任一项所述的纯化装置，其特征在于：在连接管线(3)中设置有三通阀(16)，如需要配有加热器(9)和/或泵(18)的再循环管线(17)从其离开并通入进料管线(5)或通入蒸发单元(1)的入口(6)。5.如前述权利要求中任一项所述的纯化装置，其特征在于：在产物管线(27)中设置有三通阀(30)，如需要配有加热器(9)和/或泵(18)的再循环管线(31)从其离开并通入蒸发单元(1)，尤其是通入蒸发单元(1)的底部(11)。6.如前述权利要求中任一项所述的纯化装置，其特征在于：泵(18)设置在进料管线(5)和/或产物管线(27)中。7.如前述权利要求中任一项所述的纯化装置，其特征在于：蒸发单元(1)配置为自然循环、强制循环、降膜、薄膜或釜式蒸发器，优选为降膜和薄膜蒸发器，其中进料管线(5)通入蒸发单元(1)的入口(6)，且连接管线(3)和气体出口管线(12)从蒸发单元(1)的底部(11)离开。8.如前述权利要求中任一项所述的纯化装置，其特征在于：蒸发单元(1)与低压单元偶联，其中后者尤其是配置成使得蒸发单元(1)可以在100mbar或更低，优选5-100mbar，优选50mbar或更低，进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：J霍夫曼，S布劳恩，K莱默霍尔德，M沃哈克，C阿马扎德尤泽菲，J鲍扎，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE