一种3-羟基丙醛混合水溶液中易挥发性物质的脱除方法技术

本发明专利技术提供一种3‑羟基丙醛混合水溶液中易挥发性物质的脱除方法，包括如下步骤：1)将包含易挥发性物质的3‑羟基丙醛混合水溶液预热；2)将步骤1)得到的混合水溶液经辅助性气体气提，分别得到脱除易挥发性物质的3‑羟基丙醛混合水溶液和包含易挥发性物质的辅助性气体；3)将所述包含易挥发性物质的辅助性气体经吸收溶剂吸收，分别得到包含易挥发性物质的吸收溶剂和脱除易挥发性物质的辅助性气体。本发明专利技术解决采用精馏工艺脱除易挥发性物质而导致的3‑羟基丙醛损失率高、易变色等的问题，采用该脱除方法脱除易挥发性物质后在催化剂作用下加氢制备1,3‑丙二醇，能避免某些副反应的发生从而提高1,3‑丙二醇的选择性。

A method for the removal of volatile compounds from 3-Hydroxypropionaldehyde mixed aqueous solution

【技术实现步骤摘要】
一种3-羟基丙醛混合水溶液中易挥发性物质的脱除方法
本专利技术涉及化工
，涉及一种3-羟基丙醛混合水溶液中易挥发性物质的脱除方法，具体为经环氧乙烷氢甲酰化法制备1,3-丙二醇工艺过程中，中间体3-羟基丙醛混合液中的易挥发性物质的脱除方法。
技术介绍
环氧乙烷氢甲酰化制备3-羟基丙醛在J.Fable的用一氧化碳新合成物(NewsystheseswithCarbonmonoxide)(1980)第131-132页中已有描述。该反应是用钴基催化剂或膦改性的钴基催化剂催化的。3-羟基丙醛可通过加氢获得1，3-丙二醇(PDO)，PDO是生产纤维和薄膜用聚酯中间体。壳牌公司进一步开发了钴基催化剂氢甲酰化合成3-羟基丙醛的工艺，如专利US5256827和US5563302，使用季磷或含磷的氧化物时，反应的活性和选择性均不高，且有较多的副产物乙醛、丙烯醛等生成，其中乙醛与环氧乙烷为同分异构体，二者之间存在化学平衡。如WO96/10550，WO97/33851所描述，用水萃取氢甲酰化制备得到的中间体3-羟基丙醛，包含一定量的乙醛、甲基叔丁基醚、丙醛等易挥发性物质，如不经脱除处理即用于加氢制备1,3-丙二醇，则其中的乙醛、丙醛会被氢化为相对1,3-丙二醇较低附加值的乙醇、正丙醇，另外，这些易挥发性物质在加氢过程中也会与3-羟基丙醛缩合生成2-甲基-1,3-二噁烷副产物，降低1,3-丙二醇选择性。现阶段脱除3-羟基丙醛混合水溶液中的易挥发性物质一般采用精馏工艺，但因3-羟基丙醛同时带有双官能团-OH和-CHO，化学性质极其活泼，过热时会发生自身脱水或分子间缩合，甚至生成絮状聚合物，造成3-羟基丙醛损失率高，溶液变色发黄。因而需要开发一种方法，在尽可能减少3-羟基丙醛损失的前提下，更多地脱除3-羟基丙醛混合水溶液中易挥发性物质。
技术实现思路
本专利技术提供一种3-羟基丙醛混合水溶液中易挥发性物质的脱除方法，以解决现有技术中3-羟基丙醛损失率高，溶液变色发黄的问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供一种3-羟基丙醛混合水溶液中易挥发性物质的脱除方法，包括如下步骤：1)将包含易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液预热；2)将步骤1)得到的混合水溶液经辅助性气体气提，分别得到脱除易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液和包含易挥发性物质的辅助性气体；3)将步骤2)得到的包含易挥发性物质的辅助性气体经吸收溶剂吸收，分别得到包含易挥发性物质的吸收溶剂和脱除易挥发性物质的辅助性气体。优选地，步骤3)得到的包含易挥发性物质的吸收溶剂经精馏浓缩，精馏浓缩后得到的溶液返回环氧乙烷氢甲酰化制备3-羟基丙醛或作为乙醛产品。步骤3)得到的包含易挥发性物质的吸收溶剂经精馏浓缩，返回环氧乙烷氢甲酰化制备3-羟基丙醛，用以提升在一定水含量存在下环氧乙烷氢甲酰化合成3-羟基丙醛的选择性，一般情况下可将步骤3)得到的包含易挥发性物质的吸收溶剂根据需要精馏浓缩，例如浓缩至乙醛浓度为80wt％以上。优选地，步骤3)得到的脱除易挥发性物质的辅助性气体返回至步骤2)气提所述步骤1)得到的混合水溶液，和/或，步骤3)得到的脱除易挥发性物质的辅助性气体进行放空。优选地，步骤1)中，所述包含易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液为环氧乙烷氢甲酰化法制备得到的混合水溶液。该包含易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液可以环氧乙烷为原料，按照中国专利CN201510922963.1和CN201811171176.8中的方法通过氢甲酰化、水萃取得到。例如在一定体积的高压连续反应釜中，加入甲基叔丁基醚溶剂、钴基催化剂以及促进剂，连续通入环氧乙烷和合成气，使环氧乙烷氢甲酰化生成3-羟基丙醛中间体，生成的中间体3-羟基丙醛通过水萃取分离得到包含3-羟基丙醛以及少量易挥发性物质的混合水溶液，而包含催化剂、促进剂和溶剂的有机相回氢甲酰化反应单元循环。包含易挥发性物质的3-羟基丙醛水溶液可以进一步在加氢催化剂如雷尼镍等作用下加氢生成1，3-丙二醇，化学原理如反应(1)所示。上述以环氧乙烷为原料以甲基叔丁基醚为溶剂在羰基钴催化剂作用下通过氢甲酰化反应制备得到的3-羟基丙醛中间体混合溶液，不可避免地会包含一些易挥发性物质。所述的易挥发性物质为乙醛、甲基叔丁基醚、正丙醛中的一种或一种以上。其中采用水萃取3-羟基丙醛中间体过程中，由于甲基叔丁基醚在水中有一定的溶解度，所得到的3-羟基丙醛中间体混合溶液不可避免地会溶有少量甲基叔丁基醚。另外，乙醛与环氧乙烷为同分异构体，二者在上述氢甲酰化反应条件下存在一个化学平衡，如反应(2)所示。在氢甲酰化反应单元，3-羟基丙醛中间体可进一步发生脱水反应生成丙烯醛，丙烯醛在上述氢甲酰化反应条件下较易进一步被氢化为丙醛，如反应(3)和(4)所示。所述3-羟基丙醛混合水溶液为包含3-羟基丙醛和上述易挥发性物质的混合水溶液，其中3-羟基丙醛因同时带有双官能团-OH和-CHO，极其活泼，过热时会发生自身脱水生成丙烯醛，或分子间缩合生成缩醛。3-羟基丙醛可溶解于水中，并以3-羟基丙醛单体、水合物和二聚体的形式存在。优选地，步骤1)中，所述易挥发性物质选自乙醛、甲基叔丁基醚和正丙醛中的至少一种。优选地，步骤1)中，所述包含易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液包括如下质量百分比的各组分：水71～85％，如71～73.43％、73.43～74.43％、74.43～75.6％、75.6～78.45％、78.45～81.87％或81.87～85％；3-羟基丙醛5～15％，如5～9.85％、9.85～12.47％、12.47～14.26％、14.26～14.43％、14.43～14.74％或14.74～15％；乙醛1～8％，如1～2.82％、2.82～5.5％、5.5～7.51％、7.51～7.57％、7.57～7.77％或7.77～8％；甲基叔丁基醚1～5％，如1～1.85％、1.85～3.18％、3.18～3.46％、3.46～3.53％、3.53～3.76％或3.76～5％；正丙醛0～0.5％，如0～0.25％、0.25～0.27％、0.27～0.45％或0.45～0.5％；丙烯醛0～0.5％，如0～0.28％、0.28～0.31％、0.31～0.34％、0.34～0.39％、0.39～0.48％或0.48～0.5％。优选地，步骤1)中，包含易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液预热后的温度为30～55℃，如30～35℃、35～40℃、40～45℃、45～50℃或50～55℃，优选为35～50℃。所述辅助性气体不溶或微溶于3-羟基丙醛混合水溶液，且不与上述3-羟基丙醛混合原料液中的组分发生化学反应。优选地，步骤2)中，所述辅助性气体选自氮气、氩气和二氧化碳中的至少一种。优选地，步骤2)中，包含易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液与标况下辅助性气体的体积比为1：20～1:300，如1：20～1:36、1：36～1:50、1：5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3-羟基丙醛混合水溶液中易挥发性物质的脱除方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)将包含易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液预热；/n2)将步骤1)得到的混合水溶液经辅助性气体气提，分别得到脱除易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液和包含易挥发性物质的辅助性气体；/n3)将步骤2)得到的包含易挥发性物质的辅助性气体经吸收溶剂吸收，分别得到包含易挥发性物质的吸收溶剂和脱除易挥发性物质的辅助性气体。/n

【技术特征摘要】
1.一种3-羟基丙醛混合水溶液中易挥发性物质的脱除方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将包含易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液预热；
2)将步骤1)得到的混合水溶液经辅助性气体气提，分别得到脱除易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液和包含易挥发性物质的辅助性气体；
3)将步骤2)得到的包含易挥发性物质的辅助性气体经吸收溶剂吸收，分别得到包含易挥发性物质的吸收溶剂和脱除易挥发性物质的辅助性气体。


2.如权利要求1所述的脱除方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：
1)步骤3)得到的包含易挥发性物质的吸收溶剂经精馏浓缩，精馏浓缩后得到的溶液返回环氧乙烷氢甲酰化制备3-羟基丙醛或作为乙醛产品；
2)步骤3)得到的脱除易挥发性物质的辅助性气体返回至步骤2)气提所述步骤1)得到的混合水溶液，和/或，步骤3)得到的脱除易挥发性物质的辅助性气体放空。


3.如权利要求1所述的脱除方法，其特征在于，步骤1)中，所述包含易挥发性物质的3-羟基丙醛混合水溶液为环氧乙烷氢甲酰化法制备得到的混合水溶液。


4.如权利要求1所述的脱除方法，其特征在于，步骤1)中，所述易挥发性物质选自乙醛、甲基叔丁基醚和正丙醛中的至少一种。


5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文艳，王培新，吴良泉，周志宏，
申请(专利权)人：上海华谊能源化工有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31