通过隔离壁塔对无副产物的环氧烷合成中形成的环氧烷进行连续中间分离的方法技术

一种对在环氧烷合成中通过氢过氧化物与有机化合物反应形成的环氧烷进行中间分离的连续方法，其中在隔离壁塔中将该合成中形成的产物混合物分馏得到低沸点馏分、中间沸点馏分和高沸点馏分，并在侧线采出处从中间沸点馏分中取出所述环氧烷，在该塔的底部从高沸点馏分中取出所述氢过氧化物。（*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对在优选地无副产物的环氧烷合成中由氢过氧化物与有机化合物反应形成的环氧烷进行中间分离的连续方法，其中在隔离壁塔中将该合成中形成的产物混合物分馏得到低沸点馏分、中间沸点馏分和高沸点馏分，并在该塔的侧线采出处从中间沸点馏分中取出所述环氧烷，在该塔的底部从高沸点馏分中取出所述氢过氧化物。在现有技术的常用方法中，可以通过适宜的有机化合物与氢过氧化物以一步或多步反应而制备环氧烷。例如，WO00/07965描述的用于有机化合物与氢过氧化物反应的多步法至少包括步骤(i)至(iii)(i)将氢过氧化物与有机化合物反应得到包含反应的有机化合物和未反应的氢过氧化物的产物混合物，(ii)从步骤(i)得到的混合物中分离未反应的氢过氧化物，(iii)将步骤(ii)中分离出来的氢过氧化物与所述有机化合物反应。因此，有机化合物与氢过氧化物的反应至少在步骤(i)和(iii)这两个步骤中发生，同时将步骤(ii)中分离出来的氢过氧化物重新用于所述反应。步骤(i)和(iii)中的反应优选在两个单独的反应器、优选固定床反应器中进行，并且步骤(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。通常，这种多步法可以用于烯烃与氢过氧化物反应而形成环氧烷。在该过程中使用的氢过氧化物优选为过氧化氢，在该反应期间优选地将所述有机化合物与非均相催化剂接触。可以将上述方法特别地用于从丙烯和过氧化氢制备环氧丙烷。该反应优选在作为溶剂的甲醇中进行。所用的丙烯通常是“化学级”丙烯并含有约4重量％的丙烷。步骤(i)中过氧化氢的转化率为约85％～90％，步骤(iii)中过氧化氢的转化率为约95％，其以步骤(ii)为基础。在这两个步骤中，在环氧丙烷的选择性为约94～95％下过氧化氢的转化率可以达到约99％。由于该反应的高度选择性，该合成反应还被称为无副产物的环氧烷合成反应。在该方法中，由于来自步骤(i)的未反应的氢过氧化物将重新用于该反应，因此从残留的产物混合物中特别地分离氢过氧化物的工艺已经得到了优化。优选通过蒸馏分离所述氢过氧化物，其中在塔底处取出所述氢过氧化物。可以在与氢过氧化物相同的塔中直接从所述产物混合物中分离出环氧烷。在这种通过蒸馏的中间分离中，于是经该塔顶从所述混合物中取出环氧烷。与通过对预先分离出来的环氧烷进行蒸馏而纯化相对照，术语“中间分离”是指直接从反应混合物中分离环氧烷。如果将丙烯与过氧化氢反应，待通过蒸馏分离的反应混合物包含例如甲醇、水、作为环氧烷的环氧丙烷、副产物例如甲氧基丙醇、1，2-丙二醇、乙醛、甲酸甲酯、作为有机化合物的未反应的丙烯、丙烷和作为氢过氧化物的过氧化氢。根据现有技术经塔顶馏出的环氧烷会被上文所述那些中的化合物污染，例如会被未反应的有机化合物污染，这些化合物在所述蒸馏条件下表现为挥发性的低沸点化合物。然后通常必须对其进行进一步纯化步骤，例如通过蒸馏进行纯化。这可以在另外的与用作分离装置的塔顺序连接的蒸馏塔中进行。这种涉及至少两次蒸馏所需产物的方法从设备及能耗的角度考虑需要增加支出费用。本专利技术的目的在于优化通过蒸馏将适当的有机化合物与氢过氧化物的反应形成的环氧烷从所述反应混合物中分离出来的工艺，特别是提供一种在蒸馏能耗方面及产物承受的热应力方面有所改进的方法。特别地，本专利技术的目的是提供一种连续操作的方法，该方法可以通过中间分离以高纯度的方式分离优选地由多步反应得到的环氧烷，并且在设备和能耗方面的费用低。我们已经发现可以通过一种借助隔离壁塔对在优选地无副产物的环氧烷合成中由氢过氧化物与有机化合物反应形成的环氧烷进行中间分离的连续方法实现该目的。因此，本专利技术提供了一种在环氧烷合成中由氢过氧化物与有机化合物反应形成的环氧烷进行中间分离的连续方法，其中在隔离壁塔中将该合成中形成的产物混合物分馏得到低沸点馏分、中间沸点馏分和高沸点馏分，并在侧线采出处以中间沸点馏分的形式取出所述环氧烷，在该塔的底部以高沸点馏分的形式取出所述氢过氧化物。本专利技术的方法可以在与蒸馏分离所述氢过氧化物相同的塔中通过蒸馏以中间分离的方式直接从所述反应混合物中分离出环氧烷。此外，在本专利技术的方法中，可以于温和的条件及很小的热应力下将环氧烷和所用的氢过氧化物相互分离，这是因为与两个顺序连接的塔相比，在隔离壁塔中仅需要较短的停留时间。由于所述两种化合物均是高反应性和热不稳定性组分，因此这一点是非常有利的。因此，与现有技术中公开的方法相比，本专利技术的新方法可以降低设备和能量方面的费用并提高产物的质量。此外，隔离壁塔的能耗极低，因此相对于常规塔而言隔离壁塔在能量要求方面具有优势。这对于工业应用来说是特别有用的。具有侧线采出和隔离壁的蒸馏塔是已知的，其在下文中又被称为隔离壁塔。所述隔离壁塔代表了具有侧线采出但不具有隔离壁的蒸馏塔的一种改进方式。然而具有侧线采出但不具有隔离壁的蒸馏塔的可能用途是有限的，这是因为从侧线采出处取出的产物不可能是完全纯净的。对于在所述塔的富集段的侧面处取出的产物(通常为液体形式)来说，侧线产物仍然包含应当经由顶部分离出去的部分低沸点组分。对于在所述塔的气提段的侧面处取出的产物(通常为蒸气形式)来说，侧线产物仍然包含应部分高沸点物。因此，常规的侧线采出塔的使用限于其中允许存在被污染副产物的情况。然而，当在这种塔中安装隔离壁时，可以改善其分离效果。在这种类型的结构体中，可以以纯净的形式取出侧线产物。在高于和低于进料点和侧线采出的中间区域中存在隔离壁，该隔离壁可以通过焊接固定在适当的位置上或者仅通过物理方式固定在适当的位置中。所述隔离壁在塔的这个区域中可以将采出部分与进料部分隔离开来，并可以防止液体流与蒸气流在整个塔横截面上交叉混合。对于其组分具有相似沸点的多组分混合物来说，这可以减少所需的蒸馏塔的总数。这种类型的塔已经用于例如分离甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的混合物(US 2,471,134)、用于分离苯、甲苯和二甲苯的混合物(US 4,230,533)以及用于分离正己烷、正庚烷和正辛烷的混合物(EP 0122367)。隔离壁塔还可以成功地用于分离共沸混合物(EP 0133510)。最后，其中化学反应可与蒸馏产物同时进行的隔离壁塔也是已知的。这些反应的实例为酯化、酯交换、皂化和缩醛化(EP 0126288)。附图说明图1是在隔离壁塔中将环氧烷合成形成的环氧烷从过量使用的氢过氧化物中通过中间分离而分离出来的示意图。其中，将环氧烷合成中得到的反应混合物作为进料Z供入所述塔中。在该塔中，将所述反应混合物分馏得到主要包含未反应的有机化合物的低沸点馏分L、包含环氧烷的中间沸点馏分和主要包含未反应的氢过氧化物以及溶剂和水的高沸点馏分S。在用于中间沸点馏分M的侧线采出处取出环氧烷。可以将所用的有机化合物从塔顶馏出的低沸点馏分中分离出来，并且可以再次与氢过氧化物在用于该用途的设备中进行反应。在侧线采出处以液体或蒸气形式取出包含作为目标产物的环氧烷的中间沸点馏分。为了在侧线采出处取出该馏分，可以使用位于塔内或塔外并且其中可以收集液体或冷凝蒸气的接受器。所述高沸点馏分通常包含氢过氧化物以及所用的溶剂和水，并将其从塔底取出，该馏分可以在用于该用途的设备中与所述有机化合物再次反应。优选使用如WO 00/07965所述的方法和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对在环氧烷合成中由氢过氧化物与有机化合物反应形成的环氧烷进行中间分离的连续方法，其中在隔离壁塔中将该合成中形成的产物混合物分馏得到低沸点馏分、中间沸点馏分和高沸点馏分，并在侧线采出处以中间沸点馏分取出所述环氧烷，在该塔的底部以高沸点馏分取出所述氢过氧化物。

【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，JE特列斯，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]