使用单一封闭设备从醛进料流催化制备精制烯醛产物的方法技术

公开了一种在单一封闭单元中(如分隔壁反应蒸馏单元)，由相应醛形成烯醛的方法。本发明专利技术的方法包括(a)将包含至少一种醛反应物的醛进料流进料到反应区中，该反应区包含在该单一封闭单元内；(b)在催化剂存在下，在该反应区中使该至少一种醛反应物反应，以形成含烯醛的反应区流出物(包含烯醛)；(c)在该单一封闭单元内的第一分离区中纯化该含烯醛的反应区流出物，以形成富烯醛产物混合物和残余的未反应醛混合物；和(d)从该单一封闭单元收集该富烯醛的产物混合物的至少一部分。与现有技术过程相比，本发明专利技术的方法以显著降低的资金成本和能量消耗，带来高烯醛产率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用单一封闭设备从醛进料流催化制备精制烯醛产物的方法
本专利技术总体上涉及在单一封闭处理单元或设备部件(如分隔壁反应蒸馏单元)中催化合成和纯化烯醛的方法。
技术介绍
本领域已知的是，通过醛、醛混合物或醛/醇混合物的催化反应来制备烯醛。在典型的过程中，将反应物醛/醇进料到反应器中。如果使用均相催化剂，则将其共同进料到反应器中。如果使用非均相催化剂，则在启动之前将其加入反应容器中。然后将反应产物进料到分离设备组，在其中从所期望的反应产物中除去水、轻质副产物和重质副产物。该设备组通常由至少两个蒸馏塔组成，用于除去重质和轻质沸点组分。倾析器可以插入反应器和蒸馏设备之间，以帮助除去存在于反应产物中的任何游离水。当使用均相催化剂时，水相含有催化剂，并且可以循环到反应器进料中。可以将清洗流从该循环中清除。在本文的图1中一般性地图示了该一般过程和设备配置。该反应是缩合反应，并且在本领域中通常被称为“羟醛缩合”。羟醛缩合用于描述一类缩合反应，其中羰基与另一羰基或烯醇反应，以形成羟醛或羟基酮，然后(在足够高的反应体系温度下)将其脱水，以分别得到烯醛或烯酮产物。上述一般方法的具体实例和变型描述于例如美国专利号4,684,750；5,227,544；8,791,304B2和9,181,156B2。更具体地说，'750、'544和'156专利描述了在碱催化剂存在下，正丁醛与其自身的羟醛缩合，以形成丁醛，随后脱氢以形成2-乙基己醇，而'304专利描述了使用连续搅拌的釜式反应器进行羟醛缩合。使用羟醛缩合，由醛形成烯醛的现有技术方法具有许多缺点。首先，它们通常需要多个复杂的工程化容器和串联组装的加工设备部件，这意味着用于工厂建造的大量的初始资金支出，以及显著的进行中的设备维护、修理和/或更换成本。此外，通常设计和/或操作每一设备部件，以促进使反应物转化最大化所期望的长停留时间及其他条件。例如，反应器通常是具有非常大体积的搅拌釜式反应器，或具有非常长的管道和/或多次催化剂注入的管式反应器。类似地，蒸馏塔通常在高再循环水平下操作，使得反应器流出物的大部分返回到反应器进料中。使转化最大化的努力通常导致极高的能源使用(和能源成本)以及延长的时间，有时甚至数小时，其中反应物、产物和催化剂都同时暴露于彼此。这种长时间的暴露是非常不期望的，并且导致非预期的副反应、污染的副产物的产生以及产率和制备效率的降低。因此，一直需要一种形成羟醛缩合产物的方法，其具有较低的基建、维护、能量使用和操作成本，同时实现高的产物转化率和产率，并且污染物和/或副产物的形成最小化。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术涉及在单一封闭单元或容器中，由醛进料流制备富烯醛产物混合物的方法，该方法包括(a)将包含至少一种醛反应物的醛进料流进料到反应区中，该反应区包含在该单一封闭单元内；(b)在催化剂存在下，在该反应区中使该醛反应物反应，以形成包含烯醛和未反应的醛反应物的轻质反应区流出物；(c)在该单一封闭单元内的第一分离区中纯化该轻质反应区流出物，以形成富烯醛的产物混合物，以及残余的未反应的醛混合物；和(d)从该单一封闭单元中收集该富烯醛的产物混合物的至少一部分；其中，基于该富烯醛的产物混合物的有机部分的总重量，该收集的部分包括至少60重量％的烯醛。第二方面，本专利技术涉及一种烯醛/醛催化转化设备。本专利技术的其他方面如本文所公开和要求保护的。附图说明图1是现有技术中羟醛缩合反应方法的一般示意性流程图。图2是可用于实施本专利技术方法的封闭单一单元的实施例的示意图，同时描述了可选的料流。图3是可用于实施本专利技术方法的封闭单一单元的另一实施例的示意图，同时描述了可选的料流。图4是可用于实施本专利技术方法的封闭单一单元的又一实施例的示意图，同时描述了可选的料流。图5是描述于图4中的可用于实施本专利技术方法的封闭单一单元的实施例的示意图，但具有不同的可选料流配置。实施方式本专利技术的第一方面是在单一封闭单元或容器中(例如分隔壁反应蒸馏单元)，由醛形成羟醛缩合产物的方法。本专利技术的方法包括：(a)将包含至少一种醛反应物的醛进料流，进料到包含在该单一封闭单元内的反应区中；(b)在催化剂存在下，在该反应区中使该醛反应物反应，以形成包括烯醛产物和未反应的醛反应物，和可选的任何轻质进料杂质和水的轻质反应区流出物；(c)在该单一封闭单元内的第一分离区中纯化该轻质反应区流出物，以形成富烯醛的产物混合物和残余的未反应的醛混合物；和(d)从该单一封闭单元中收集该富烯醛的产物混合物的至少一部分；其中，基于该富烯醛的产物混合物的有机部分的总重量，该收集的部分包括至少60重量％，更优选至少80重量％的烯醛。如本文所用，术语“流出物”通常是指(i)存在于反应区中，以及(ii)离开反应区的组合物或混合物。本专利技术方法的进料步骤(a)的醛进料流优选包括至少一种醛反应物。合适的醛反应物对于本领域技术人员是显而易见的，并且包括但不限于乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、己醛、它们的异构体及其混合物。特别合适的醛反应物包括但不限于丙醛(在本专利技术的方法中形成C6烯醛)或丁醛(在本专利技术的方法中形成C8烯醛)。在一些实施例中，反应物可包括两种或更多种醛，或至少一种醛和至少一种醇(包括但不限于丙醇或丁醇)的混合物。本专利技术方法的进料步骤(a)的醛进料流还可包括其他可选的组分，例如在上游过程中形成醛反应物时所用的或产生的化学物质，例如溶解的气体、酸和溶剂，例如2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，和对苯二甲酸二辛酯等。优选地，基于醛进料流的总摩尔数，醛进料流包括至少40摩尔％的至少一种醛。在本专利技术的一实施例中，本专利技术的方法进一步包括以下步骤：将包含催化剂的催化剂进料流进料到反应区中，并形成包含烯醛和催化剂的重质反应区流出物。在该实施例中，催化剂优选为均相催化剂，更优选为羟醛缩合催化剂(使得含烯醛的反应混合物中的烯醛优选通过羟醛缩合形成)。用于本专利技术方法的合适的均相催化剂包括碱水溶液，其中氢氧化钠水溶液是特别优选的。在一实施例中，本专利技术的方法可以可选地包括将催化剂进料流与醛进料流合并，以形成合并的进料。在本专利技术的另一实施例中，进料步骤(a)的反应区包括非均相催化剂。适用于本专利技术方法的非均相催化剂包括碱官能化催化剂，其中水滑石型催化剂是特别优选的。本专利技术方法的步骤(b)包括在催化剂存在下，使至少一种醛反应物在反应区中反应，以形成包含烯醛和未反应的醛反应物的轻质反应区流出物。轻质反应区流出物还可以可选地包含轻质进料杂质和水。如上所述，本文所用的术语“流出物”通常是指(i)存在于反应区中，以及(ii)离开反应区的组合物或混合物。在该反应步骤(b)中，优选通过羟醛缩合将至少一种醛反应物催化转化为烯醛。优选地，步骤(b)中的反应区包含至少一个理论级，更优选多个理论级。如本领域技术人员将理解的，“理论级”是指假设的区或级，其中两相或多相(例如液-汽)的混合物彼此接近热力学平衡，其中热力学平衡是基于液相的总逸度等于汽相的总逸度。理论级在本领域中有时也称为平衡级、理想级、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在单一封闭单元中，由醛进料流制备富烯醛产物混合物的方法，所述方法包括：/n(a)将包含至少一种醛反应物的醛进料流进料到反应区中，所述反应区包含在所述单一封闭单元内；/n(b)在催化剂存在下，在所述反应区中使所述至少一种醛反应物反应，以形成包含烯醛和未反应的醛反应物的轻质反应区流出物；/n(c)在所述单一封闭单元内的第一分离区中纯化所述轻质反应区流出物，以形成富烯醛的产物混合物、以及残余的未反应的醛混合物；和/n(d)从所述单一封闭单元中收集所述富烯醛的产物混合物的至少一部分；其中，基于所述富烯醛的产物混合物的有机部分的总重量，所述收集的部分包括至少60重量％的烯醛。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180822 US 16/109,1151.在单一封闭单元中，由醛进料流制备富烯醛产物混合物的方法，所述方法包括：
(a)将包含至少一种醛反应物的醛进料流进料到反应区中，所述反应区包含在所述单一封闭单元内；
(b)在催化剂存在下，在所述反应区中使所述至少一种醛反应物反应，以形成包含烯醛和未反应的醛反应物的轻质反应区流出物；
(c)在所述单一封闭单元内的第一分离区中纯化所述轻质反应区流出物，以形成富烯醛的产物混合物、以及残余的未反应的醛混合物；和
(d)从所述单一封闭单元中收集所述富烯醛的产物混合物的至少一部分；其中，基于所述富烯醛的产物混合物的有机部分的总重量，所述收集的部分包括至少60重量％的烯醛。


2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括如下步骤：将包含均相催化剂的催化剂进料流进料到所述反应区中，并形成包含烯醛和所述均相催化剂的重质反应区流出物。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应区包含非均相催化剂。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述醛进料流包含两种或更多种醛。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述醛进料流还包含至少一种醇。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述醛选自下述组成的组：乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、己醛及其混合物。


7.根据权利要求6所述的方法，其中所述醛是丙醛或丁醛。

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【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·艾伦·欧文斯，罗伯特·林，乔迪·李·罗杰斯，
申请(专利权)人：伊士曼化工公司，
类型：发明
国别省市：美国;US