环氧烷、尤其是环氧丙烷的连续操作纯化蒸馏方法技术

本发明专利技术涉及一种用于通过环氧烷的蒸馏进行纯化的连续操作方法，所述环氧烷是在由氢过氧化物和有机化合物反应合成环氧烷中形成的，其中在隔墙塔中将粗环氧烷分离为低－、中－和高－沸点馏分，并且在侧出料口将环氧烷作为中沸点物以至少９９．９％的浓度出料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于通过蒸馏环氧烷进行纯化的连续操作方法，所述环氧烷是在通过氢过氧化物与有机化合物反应合成优选不含联产品的环氧烷中形成的。得到的粗产物在隔墙塔中分离为低-、中-和高-沸点馏分，环氧烷作为中沸点馏分在塔的侧出料口出料。具体而言，本专利技术涉及通过蒸馏来自丙烯与过氧化氢反应的环氧丙烷进行连续操作纯化的方法。在现有技术的常规方法中，可以通过适合的有机化合物与氢过氧化物反应，以一步或多步反应制备环氧烷。较之一步法，多步法中待反应的有机化合物的过量能够保持相对较少。这增加了形成环氧烷的选择性。例如，WO00/07965中描述的多步法提供了有机化合物与氢过氧化物的反应，至少包括步骤(i)-(iii)(i)氢过氧化物与有机化合物反应，得到含已反应的有机化合物和未反应的氢过氧化物的混合物，(ii)从步骤(i)得到的混合物中分离未反应的氢过氧化物，(iii)将已经在步骤(ii)中分离出来的氢过氧化物与有机化合物反应。因此，有机化合物与氢过氧化物的反应在至少两个步骤(i)和(iii)中进行，在步骤(ii)中分离出来的氢过氧化物再用于反应中。步骤(i)和(iii)中的反应优选在两个分离的反应器，优选固定床反应器中进行，步骤(i)的反应优选在等温反应器中进行，步骤(iii)的反应优选在绝热反应器中进行。该方法一般可用于烯烃与氢过氧化物形成环氧烷的反应。用于该系列的氢过氧化物优选是过氧化氢，有机化合物优选在反应过程中与多相催化剂接触。由于反应的高选择性，该制备方法还称为无联产品的环氧烷合成。具体而言，上述方法可用于由丙烯和过氧化氢制备环氧丙烷。此时，步骤(i)的过氧化氢转化率是约85％-90％，步骤(iii)的转化率基于步骤(ii)是约95％。通过两个步骤，过氧化氢的总转化率可以达到约99％，环氧丙烷的选择性是约94-95％。在该环氧烷合成和处理中获得的粗环氧烷仍然含有杂质。一般浓度为约95-99％。对于作为适用于特定有机合成例如制备聚氨酯的原料而言，通常需要至少99.9％的更高浓度。因此必须进行纯化步骤。根据现有技术，蒸馏纯化是在带有侧出料口的常规塔或串连的塔中进行的。这需要相对复杂的装置和相对较高的能耗，这是因为环氧烷必须多次蒸馏以达到上述高纯度。本专利技术的目的是特别在能耗和热应力方面优化环氧烷的蒸馏纯化，所述环氧烷是在适合的有机化合物与氢过氧化物的反应中形成的。具体而言，实现了一种连续操作的并能以较少的装置支出和较低的能耗将优选已经通过多步反应获得的环氧烷通过蒸馏以高纯度分离的方法。我们已经发现，该目的可以通过在用于通过蒸馏纯化环氧烷的连续操作方法中使用隔墙塔实现，所述环氧烷优选是在通过氢过氧化物与有机化合物反应合成无联产品的环氧烷中形成的。因此，本专利技术提供了一种用于通过蒸馏纯化环氧烷的连续操作方法，所述环氧烷是在通过氢过氧化物与有机化合物反应合成环氧烷中形成的，其中粗环氧烷在隔墙塔中分离为低-、中-和高-沸点馏分，环氧烷作为中沸点馏分在侧出料口出料。通过本专利技术方法，在温和的蒸馏条件下，能够以优选至少99.9％的高纯度获得环氧烷。可以在较低的热应力下从杂质中将其分离出来，这是由于在隔墙塔中因一次蒸发而仅需要较短的停留时间。对于高反应性和热不稳定的环氧烷的蒸馏而言，这是高度有利的。出于这一原因，本专利技术的新方法较之现有技术公开的蒸馏方法而言，使得装置方面的支出降低和能耗降低，而产物质量提高。对于工业用途而言这是高度有利的。本方法优选用于通过丙烯和过氧化氢多步反应制备的环氧丙烷的蒸馏。带有侧出料口和隔墙的蒸馏塔(以下也称为隔墙塔)是已知的。它们是仅带有侧出料口但没有隔墙的蒸馏塔的进一步改进。但限制使用最近命名的常规类型的塔，因为在侧出料口出料的产物并不完全纯。在产物于塔增强部分中的侧出料口出料(通常以液体形式出料)的情况下，副产品仍然含有部分应当经顶部分离出去的低沸点组分。在产物于塔汽提部分中的侧出料口出料(通常以气体形式出料)的情况下，副产品仍然含有部分高沸点物。因此，使用常规侧出料塔仅限于容许有污染的副产品的情况。当所述塔中安装了隔墙时，可以改善分离作用，并且使副产品以纯形式排放变成可能。隔墙安装在进料点和侧出料口以上和以下的中间区域，可以通过焊接固定在合适的位置，或者可以仅推入适合的位置。它使出料区和流入区隔绝，并防止液流和气流在这部分塔的整个塔截面混合。这样减少了精馏组分沸点接近的多组分混合物中所需的蒸馏塔总数。这类塔已经用于例如分离甲烷、乙烷、丙烷和丁烷组分的初始混合物(US2,471,134)，分离苯、甲苯和二甲苯的混合物(US4,230,533)和分离正己烷、正庚烷和正辛烷的混合物(EP 0 122 367)。隔墙塔也成功地用于分离共沸混合物(EP 0 133 510)。最后，能够在其中进行化学反应同时蒸馏产物的隔墙塔也是已知的。可以提及的例子是酯化、酯交换、皂化和乙酰化(EP 0 126 288)。附图说明图1示意性显示了在隔墙塔中通过蒸馏纯化在环氧烷合成中形成的环氧烷。此时，将来自环氧烷合成的粗环氧烷作为原料Z引入塔中。在塔中，该粗环氧烷分离为含低沸点物L的馏分，例如，诸如乙醛和甲酸甲酯的分解和离解产物，以及含有例如溶剂和水的高沸点馏分S。高纯度的环氧烷在用于中沸点物M的侧出料口排出。为了在侧出料口排出产物，可以使用可在其中收集液体或冷凝蒸汽并且位于塔内或塔外的接收器。优选将WO00/07965中描述的方法和用于进行该方法的装置用于环氧烷合成。该装置由等温固定床反应器、分离装置和绝热固定床反应器组成。因此，本专利技术的方法适用于优选通过蒸馏环氧烷进行连续纯化，所述环氧烷是通过上述的包括至少步骤(i)-(iii)的方法制备的。为了进行本专利技术的的方法，可以使用带有一个或两个侧出料口的常规隔墙塔，例如现有技术中描述的塔。所述隔墙塔优选具有30-120、更优选45-100块理论塔板。使用这样的设计，可以尤为有利地进行本专利技术的方法。隔墙塔的流入和出料部分的上部结合区1优选具有塔中理论塔板总数的5-50％，更优选15-30％，流入部分的富集区2优选具有5-50％，更优选15-30％，流入部分的汽提区4优选具有5-50％，更优选15-30％，出料部分的汽提区3优选具有5-50％，更优选15-30％，出料部分的富集区5优选具有5-50％，更优选15-30％，以及塔的流入和出料部分的下部结合区6优选具有5-50％，更优选15-30％，分别以塔中理论塔板的总数计。流入部分中的区域2和4中的理论塔板总数优选是出料部分中区域3和5中理论塔板总数的80-110％，更优选90-100％。相对于理论塔板的位置，将原料Z引入塔中的入口和环氧烷作为中沸点物出料的侧出料口安排在塔内的不同高度同样是有利的。入口优选位于侧出料口以上或以下的1-8、更优选3-5块理论塔板的位置上。用于本专利技术方法的隔墙塔优选是含有乱堆填充物或有序填充物的填料塔或者板式塔。例如，可以使用比表面积为100-1000m2/m3、优选约250-750m2/m3的片状金属或筛网填充物作为有序填充物。所述填充物提供了高分离效率以及每块理论塔板的低压降。在上述塔的构型中，被隔墙分开的塔区域(包括流入部分的富集区2、出料部分的汽提区3、流入部分的汽提区4和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过环氧烷的蒸馏进行纯化的连续操作方法，所述环氧烷是在由氢过氧化物和有机化合物反应合成环氧烷中形成的，其中在隔墙塔中将粗环氧烷分离为低－、中－和高－沸点馏分，并且在侧出料口将环氧烷作为中沸点物出料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P巴斯勒，HG格奥贝尔，JH特莱斯，P鲁道夫，
申请(专利权)人：巴斯福股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]