制备三噁烷的方法技术

披露了一种制备三噁烷的方法，包括：(A)在酸性催化剂的存在下由高浓度的甲醛水溶液制备三噁烷；(B)蒸馏含有三噁烷的混合物；(C)液化蒸馏气体混合物；(D)使液化的液体混合物与萃取溶剂混合，再将混合物分离成水相和溶剂相；(E)蒸馏所述溶剂相以得到三噁烷，再使所述水相与所述萃取溶剂混合得到混合物，然后分离成水相和溶剂相；以及(F)将从(E)中分离得到的所述水相排出系统，使所述溶剂相再循环以便在(D)和(E)中重新使用。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请要求于2014年9月16日提交的名为"用于制备三噁烷的工艺"的韩国专 利申请号10 - 2014 - 0122844的优先权，该申请的内容通过引用全文纳入本申请。 专利技术背景 1、
本专利技术涉及。 2、
技术介绍
聚甲醛是一种通过三噁烷制备的工程塑料。迄今已知的聚甲醛的合成方法有多 种。特别地，人们主要使用在酸性催化剂的存在下通过加热甲醛来合成三噁烷的方法。 无关于合成方法，三噁烷不是以纯物质的形式，而是以一种含有甲醛、少量的其它 组分（例如甲醇、甲酸甲酯、甲醛和甲酸）以及大量的水的混合物的形式得到的。制备聚甲 醛需要纯的三噁烷。为此，人们披露了多种工艺例如蒸馏、萃取、蒸馏萃取和变压蒸馏。 对于通过蒸馏蒸发来制备三噁烷，由于三噁烷一甲醛一水的汽液平衡不可避免地 会含有大量的水。因为水的蒸发伴随大量蒸发热的损失，制备三噁烷的能耗增加。 为了对一些作为蒸发热消耗的能量进行再利用，韩国专利申请号2010 - 0107119 和日本专利申请号1981 - 084832披露了一种通过有机溶剂从蒸馏萃取的气体馏分中萃取 三噁烷的方法。然而，这些专利是有问题的，因为伴随有潜热的含有三噁烷、甲醛和水的混 合物是在气相中加入萃取柱的，使得潜热不可能用作能量。 从含有三噁烷、甲醛和水的气体混合物中分离出三噁烷需要大量的能量以进行相 变。因此，日本专利申请号1992 - 208265披露了一种萃取在固体催化剂的存在下合成的 三噁烷的方法，使用沸点高于三噁烷沸点的溶剂，而不使用蒸馏柱，换言之没有相变。然而， 三噁烷的水溶性很好，会在很大程度上残留于水相中。为了减少水相中三噁烷的量，日本专 利申请号1992 - 208265披露了使用至少2800ml的溶剂以萃取lg三噁烷。当大量溶剂以 该方式使用时，为了在之后的工艺中分离三噁烷和溶剂，就需要大尺寸的蒸馏柱，且会消耗 大量的能量。 相变成气相再蒸馏是针对含有甲醛、水和三噁烷的混合物的常规分离方法。同样 地，大量能量在相变中被不利地消耗。另外，在没有相变下进行的液/液萃取的情况是有问 题的，因为大量的三噁烷会转移至水相，使工艺效率不利地下降。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个方面提供了一种有效且有益地，其中通过 从蒸馏柱顶部排出的气体混合物中释放能量来回收用于反应和蒸发的能量，且使通过释放 能量而液化的含有甲醛、水和三噁烷的液体混合物通过两个串联的液/液萃取器，从而降 低了三噁烷向水相的排出。 为了实现上述方面，本专利技术的一种实施方式提供了一种，包括： (A)在酸性催化剂的存在下由甲醛水溶液制备三噁烷；(B)蒸馏含有三噁烷的混合物；(C) 液化蒸馏的气体混合物；(D)使液化的液体混合物与萃取溶剂混合再将该混合物分离成水 相和溶剂相；(E)蒸馏所述溶剂相以得到三噁烷，再使所述水相与所述萃取溶剂混合得到 混合物，然后使该混合物分离成水相和溶剂相；以及（F)将从（E)中分离得到的所述水相排 出系统，再使所述溶剂相再循环以便在（D)和（E)中重新使用。根据本专利技术的一种实施方式，能够使80~85%的消耗于用于 三噁烷合成的反应釜和蒸馏柱中的能量回收于水蒸气中，从而达到能耗的减少，且能够解 决因大量三噁烷在液/液萃取中包含于水相中而导致的萃取效率低的问题，最终提高了三 噁烷的产率。另外，可以根据工艺条件使用不同沸点的溶剂而不顾水和三噁烷的共沸点。【附图说明】 结合附图，通过以下详述能够更清楚地理解本专利技术的上述和其他方面、特征以及 其他优点，其中： 图1图示按照本专利技术的一种实施方式制备三噁烷的工艺； 图2图示比较例1中制备三噁烷的工艺；以及 图3图示比较例2中制备三噁烷的工艺。【具体实施方式】 本专利技术可以通过以下叙述来实现，该叙述的提出是为了举例说明而不应解释为对 本专利技术的限制。另外，提供附图是为了清晰起见，本专利技术不受此所限，且其中每个组件的细 节可通过下面的相关叙述的特定效果进行适当理解。 下文中将根据本专利技术的示例性实施方式给出的详述。参考图1， 其描述了本专利技术的每个步骤的单元和工艺流程。 特别地，在酸性催化剂的存在下通过甲醛水溶液制备三噁烷包括浓缩甲醛以生成 高浓度的甲醛水溶液，然后在酸性催化剂的存在下反应生成三噁烷。 通过浓缩器19将甲醛水溶液的浓度调高。该甲醛水溶液具有大约40重量％~ 85重量％的高浓度。如果甲醛溶液的浓度小于大约40重量％，甲醛向三噁烷的转化就会 减少，而应当被排出系统的水的量就会增加，不利地导致低工艺效率。在典型的三噁烷制备 中有益的甲醛水溶液的浓度为大约55重量％~80重量％，尤其为大约60重量％~75重 量％。 在浓缩步骤中浓缩为高浓度的甲醛水溶液被转移至反应釜11中，在酸性催化剂 的存在下生成三噁烷。在反应釜中通过在酸性催化剂的存在下加热高浓度的甲醛水溶液来 进行反应。通过反应釜中的反应生成了含有三噁烷的气体混合物。该气体混合物含有未反 应的甲醛、水和生成的三噁烷。更具体而言，该气体反应物含有大约12重量％~16重量％ 的三噁烷。上述反应中所使用的酸性催化剂可以是均相催化剂或固体酸催化剂。在一种实 施方式中，该酸性催化剂可以包括无机酸催化剂例如硫酸和磷酸；有机酸催化剂例如磺酸、 膦酸和三氟乙酸；固体酸催化剂例如强酸性阳离子交换树脂、沸石、硅石和活性黏土；或者 杂多酸催化剂例如磷钼酸盐或者磷钨酸盐。在一种实施方式中，当使用固体催化剂时，将其 在液相中加入蒸馏柱中进行蒸馏，从而得到气体混合物。 将含有三噁烷的气体混合物从反应釜供给至第一蒸馏柱12以进行蒸馏。该蒸馏 步骤是增加该气体混合物中所含三噁烷的浓度的工艺。在一种实施方式中，蒸馏后从蒸馏 柱顶部排出的气体混合物含有大约17重量％~35重量％的甲醛、大约20重量％~50重 量％的水和大约20重量％~55重量％的三噁烷。另外，考虑到工艺效率，该气体混合物中 三噁烷的浓度优选设定为大约35重量％以上。 在蒸馏柱的顶部，水和三噁烷形成了共沸物，蒸馏柱顶部的温度取决于水和三噁 烷的共沸点。水和三噁烷的共沸点总结于以下的表1。如表1所示，水和三噁烷在大约 760mmHg(latm)下的共沸点为大约92. 4°C。当蒸馏柱顶部为760mmHg时，蒸馏柱顶部的温 度为 92. 4°C。 取决于压力的共沸物的共沸点 将含有甲醛、水和三噁烷的共沸气体混合物从蒸馏柱的顶部供给至蒸汽发生器13 以进行液化。在液化步骤中，通过该气体混合物的潜热使存在于蒸汽发生器中的纯水蒸发 成为水蒸气，而失去潜热的该气体混合物则被液化。蒸馏柱顶部的温度，换言之该气体混合 物的温度越高，纯水的蒸发就越令人满意。蒸馏柱顶部的温度和压力在汽相中呈现出以下 的表现，该表现取决于甲醛一水一三噁烷的汽一液平衡。当蒸馏柱顶部的压力高时，水一三噁烷的共沸点会上升，从而升高了回收的水蒸 汽的压力。然而，气相中的甲醛浓度在汽一液平衡面上增大时，排出系统的甲醛的量也不利 地增大。另一方面，当其顶部压力低时，水一三噁烷的共沸点会下降，从而降低了回收的水 蒸汽的压力，因此一股水蒸汽应在真空中产生。然而，汽相中的甲醛浓度在汽一液平衡面上 降低时，排出系统的甲醛的量也降低且水会被快速移除。简单地说，因为甲醛一水一三噁烷 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备三噁烷的方法，包括：(A)在酸性催化剂的存在下由甲醛水溶液制备三噁烷；(B)蒸馏含有三噁烷的混合物，从而得到蒸馏气体混合物；(C)液化所述蒸馏气体混合物，从而得到液化的液体混合物；(D)使液化的液体混合物与萃取溶剂混合得到混合物，然后使所述混合物分离成水相和溶剂相；(E)蒸馏所述溶剂相以得到三噁烷，再使所述水相与所述萃取溶剂混合得到混合物，然后使所述混合物分离成水相和溶剂相；以及(F)将从(E)中分离得到的所述水相排出系统，再使所述溶剂相再循环以便在(D)和(E)中重新使用，其中在步骤(C)之前，通过压力控制来调节所述气体混合物的温度；在步骤(C)中，用所述气体混合物的潜热使纯水转化为水蒸气以回收能量；以及在步骤(C)后，一些(部分)液化的液体混合物被再循环至步骤(B)，以及所述萃取溶剂是不与水互溶的溶剂，且该萃取溶剂中的三噁烷溶解度大于水中三噁烷的溶解度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：白承容，
申请(专利权)人：白承容，
类型：发明
国别省市：韩国;KR