由异佛尔酮腈产物混合物分离阳离子的方法技术

本发明专利技术涉及由异佛尔酮腈产物混合物分离阳离子的方法。本发明专利技术申请涉及借助阳离子交换剂从在异佛尔酮腈制造过程中生成的物质流中分离阳离子。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及借助阳离子交换剂从在生产异佛尔酮腈时产生的物质流中分离阳离子。
技术介绍
碱催化的氢氰酸(HCN)与α,β-不饱和环状（或非环）酮的反应是一种已知反应（Hydrocyanation of Conjugated Carbonyl Compounds, 第3章, Wataru Nagata和Mitsuru Yoshioka, Wiley 2005）。由EP 2 721 002已知用于制备异佛尔酮腈的许多方法，参见其中引用的文献。EP 2 649 043中描述了用于制备异佛尔酮腈的方法。关于分离催化剂，提及下列文献：根据JP 06065182，在进行HCN与IP的反应后，可以中和碱性催化剂且将该反应混合物直接在蒸馏中后处理。或者，根据JP 06065183，可以将碱性反应混合物与惰性溶剂混合并在薄膜蒸发器中后处理。由此分离催化剂、高沸物和溶剂。然后，在另一个塔中提纯所得异佛尔酮腈。催化剂的分离例如可以根据DE 10 85 871或EP 433 615中描述的方法进行。异佛尔酮腈(IPN)通过异佛尔酮(IP)与氢氰酸借助催化剂的反应产生。优选使用均相碱催化，为此如EP 2649043中所述般使用碱金属醇化物，特别是甲醇钠作为催化剂。
技术实现思路
目的是改进由异佛尔酮和氢氰酸制备异佛尔酮腈而产生的反应混合物的后处理。令人惊讶地已发现，由于使用阳离子交换剂，可以除去所用催化剂的阳离子并可以极大降低该方法中使用的水量，因此极大简化异佛尔酮腈的下游提纯。同样省略在其分离前必须中和该碱性催化剂的工艺步骤。本专利技术的主题是从由异佛尔酮和氢氰酸在含阳离子的催化剂存在下在均相中制备异佛尔酮腈而得的异佛尔酮腈产物混合物中分离阳离子的方法，其特征在于在不事先中和所述催化剂的情况下借助离子交换剂分离所述催化剂的阳离子。阳离子的分离在可设计为单级或多级的离子交换装置中进行。该分离优选在仅一个离子交换装置中单级进行。为了制备异佛尔酮腈，根据本专利技术使异佛尔酮和氢氰酸反应，其中该反应在阳离子催化剂存在下进行。根据本专利技术，在均相碱催化下进行该反应。在均相催化的情况下，催化剂和反应物存在于同一相中，即在均相中。该催化剂优选是溶解在溶剂中的金属盐，反应物在其上反应产生产物异佛尔酮腈。在本专利技术的方法中优选使用选自碱性的碱金属化合物或碱土金属化合物的可溶催化剂作为催化剂。为此优选使用碱金属醇化物，特别是甲醇钠，作为催化剂。根据本专利技术，优选使用溶解在甲醇中的20-35重量%的甲醇钠溶液，特别优选25-30重量%的甲醇钠溶液。所用氢氰酸可以以纯形式或作为与稳定剂的混合物使用。合适的稳定剂是本领域技术人员已知用于此用途的所有化合物，例如磷酸、二氧化硫和草酸。优选使用磷酸、二氧化硫或其混合物作为氢氰酸的稳定剂。稳定剂的比例通常为所用氢氰酸的0.1至2重量%，优选0.5至1重量%。该反应可以在存在或不存在惰性溶剂的情况下进行。特别优选使用基于所用氢氰酸计摩尔过量的异佛尔酮，并且不添加外部溶剂。通常，以使用过量异佛尔酮的方式进行本专利技术的方法，因为由此获得对异佛尔酮腈的更高选择性。一般而言，异佛尔酮/HCN摩尔比>1:1，通常为19:1至1.5:1，优选3:1至1.5:1。基于所用异佛尔酮的量计，催化剂浓度为0.03至20重量%，优选0.03至1重量%。在催化剂存在下加入HCN之前，可以预先装入所有量的异佛尔酮并使其达到所需反应温度。优选以确保反应物（异佛尔酮和HCN）均匀分布的方式计量加入HCN。以本领域技术人员已知的常规方式，例如借助静态混合器、泵或雾化实现HCN的计量添加。反应温度通常为130至225℃，优选135至195℃，非常特别优选140至175℃。在0.01至10巴，优选1至5巴的压力下，特别优选在标准压力（大气压）下进行该反应。在上述的反应参数内，如此计量加入HCN，以产生足够低的HCN浓度，并因此可以获得对异佛尔酮腈的高选择性和高转化率。对IPN的选择性应该> 95%，优选> 98%，特别优选> 99%。在此过程中，仅允许发生小的HCN的聚合，因为由此将不利地影响转化率和选择性。优选测定未转化的游离HCN的浓度和氰离子的总浓度（游离HCN和作为异佛尔酮的氰醇和异佛尔酮腈的形式键合的氰离子的总和）并如此调节反应条件以获得对IPN的优化选择性。优选通过滴定测定所述氰离子浓度。本专利技术的方法在优选方式中可以连续、不连续或半连续，尤其是连续地进行。在优选实施方案中，根据所用催化剂，该反应程序在搅拌釜、搅拌釜级联、循环反应器、流管、一个或多个固定床反应器或塔中进行。在反应结束后基本包含最终产物异佛尔酮腈但也仍可包含反应物的成分，如异佛尔酮、HCN以及溶剂和副产物并包含催化剂的反应混合物的后处理根据本专利技术首先通过在阳离子交换剂上分离催化剂的阳离子进行，而不事先中和该催化剂。原则上可以使用所有阳离子交换剂。特别优选的是被固定的离子交换剂，其具有已施加到与二乙烯基苯交联的聚苯乙烯基质上的磺酸基作为官能团。未中和的催化剂，特别是优选的甲醇钠的阳离子的分离作为反应器后的第一提纯步骤进行。在这方面，使该反应产物经过固定在一个或多个吸附塔中的阳离子交换剂。含于反应混合物中的阳离子，特别是钠离子，被离子交换剂的氢离子交换。因此，从产物流中除去阳离子，特别是钠。在此，在不添加其它化学添加剂的情况下进行阳离子分离。根据本专利技术，优选使用溶解在甲醇中的甲醇钠作为催化剂，其中通过用离子交换剂的氢离子交换钠离子，将该甲醇化物转化成甲醇。如此得到的产物流与常规方法相比包含较少的水，优选不含水，由此简化进一步提纯步骤。在分离该催化剂的阳离子后，所得物质混合物按照常规方法进一步后处理，然后作为最终产物分离异佛尔酮腈。优选地，该物质混合物在离子交换装置后的进一步后处理根据本专利技术按照下述两种方案进行。根据现有技术，为了提纯在中和时使用的水，需要另外的塔。在根据本专利技术的方法中，这个塔明显更小或完全省略。这建立进一步的技术进步。在第一种方案中，在离子交换剂下游的第一个塔中进行低沸物（根据本专利技术优选为甲醇）的分离。与具有中和的方法相比，这个塔明显更小，因为待分离出的低沸物的量明显降低。然后，在第二个下游塔中进行异佛尔酮腈的提纯。高沸物在底部离开该塔，异佛尔酮从塔顶离开，并在侧面以纯形式获得异佛尔酮腈。在第二种方案中，在含有置于顶部或塔内的部分冷凝器的下游塔中进行离子交换装置后的物质混合物的提纯。由此，低沸物、异佛尔酮和高沸物的分离合并在离子交换剂下游的仅一个塔中。为此，通过所含的部分冷凝器仅部分冷凝该塔中的塔顶流以将异佛尔酮与低沸物（根据本专利技术优选为甲醇）分离。高沸物在底部离开该塔并在侧面以纯形式获得异佛尔酮腈。具体实施方式实施例1.为了研究从粗制异佛尔酮腈中吸附分离钠，以实验室规模进行实验。为此，使用内径20毫米的双壁玻璃柱。用离子交换剂填充该柱，将粗制异佛尔酮腈经泵预热至70℃并置于离子交换剂上以使异佛尔酮腈在重力驱动下通过该柱。对于该实验，使用来自生产装置的粗制异佛尔酮腈，其基本包含：异佛尔酮腈、异佛尔酮、高沸物、甲醇、甲醇钠。测试下列离子交换剂：Lewatit K2629 (Lanxess)PPC 100H (Purolite)PPC 150H本文档来自技高网...

【技术保护点】
从异佛尔酮腈产物混合物中分离阳离子的方法，所述异佛尔酮腈产物混合物得自在含阳离子的催化剂存在下在均相中进行的由异佛尔酮和氢氰酸制备异佛尔酮腈，其特征在于借助离子交换剂分离所述催化剂的阳离子而不事先中和所述催化剂。

【技术特征摘要】
2015.03.19 EP 15159843.01.从异佛尔酮腈产物混合物中分离阳离子的方法，所述异佛尔酮腈产物混合物得自在含阳离子的催化剂存在下在均相中进行的由异佛尔酮和氢氰酸制备异佛尔酮腈，其特征在于借助离子交换剂分离所述催化剂的阳离子而不事先中和所述催化剂。2.根据权利要求1的方法，其特征在于阳离子的分离在设计为单级或多级的离子交换装置中进行。3.根据前述权利要求的至少一项的方法，其特征在于阳离子的分离在仅一个离子交换装置中单级进行。4.根据前述权利要求的至少一项的方法，其特征在于使用被固定的离子交换剂，其具有已施加在与二乙烯基苯交联的聚苯乙烯基质上的磺酸基作为官能团。5.根据前述权利要求的至少一项的方法，其特征在于所述催化剂的阳离子的分离作为反应器后的第一提纯步骤进行，而不对其进行中和。6.根据前述权利要求的至少一项的方法，其特征在于通过如下步骤对在离子交换装置后的物质混合物进行进一步后处理：在离子交换剂下游的第一个塔中分离低沸物，随后，在第二个下游塔中...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJ尼茨，S科尔施特鲁克，R延森，A默克尔，A米勒，J卡森斯，A亨斯特曼，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE