平衡限制反应的方法_3

文档序号:9601992阅读:来源:国知局
4] 其中R'是具有1至8个碳原子的烷基或具有6至11个碳原子的芳基;R"是氢, 甲基,或乙基;η是整数1至4。
[0035] CA可以包括但不限于选自以下的那些:甲酸,乙酸,丙酸,丁酸,苯甲酸,己二酸或 其组合。在一种实施方式中,CA是乙酸,而GE是1-甲氧基_2_丙醇。在其它实施方式中, 本申请的方法可以用于羟醛缩合,酯化反应,酐形成,和酰胺化反应。
[0036] 如本申请讨论,RCU的分离介质允许从反应物中分离萃余液和萃取物。萃余液包 含至少GEE,而萃取物包含至少水。在其中GE用作洗脱液的实施方式中,萃余液和萃取物也 包含GE(例如,萃余液包括GEE和GE,萃取物包括水和GE,其中萃余液比萃取物极性小)。 或者,当CA用作洗脱液时,萃余液和萃取物也包含CA(例如,萃余液包括GEE和CA,萃取物 包括水和CA,其中萃余液比萃取物极性小)。另外,残留未反应的GE或CA(取决于限量试 剂)可从RCU洗脱于萃取物或萃余液流中。优选以下述方式操作RCU,该方式使得将残留未 反应的GE或CA分离成萃取物流,以便于下游分离。例如,可以各自调节SMB各区域中的流 速(与反应停留时间和分离停留时间两者有关)、产量、浓度、温度,从而将正确的物种适当 分离到所需的物流中。也可以的是,不需要的重质化合物可以存在于产物流之一中,其中重 质化合物存在于进料中或作为反应(例如,酯化反应)副产物生成。
[0037] 萃余液可进行分离过程,从而将萃余液从混合物中分离,分离成GEE级分和循环 级分。当GE用作洗脱液时,循环级分包含GEE的馏分和GE。循环级分可以返回至RCU(例 如,SMB装置),而GEE级分作为产物收集。任何重质化合物可以作为底部物质从分离中移 除。循环级分可以返回至RCU的进料。在另外的实施方式中,循环级分可以返回至RCU内 的某一位置,其中在该位置处循环级分中GE和GEE的摩尔组成与RCU中(例如,SMB装置 的色谱循环中具有相似浓度的点)GE和GEE的摩尔浓度具有相似的值。
[0038] 在其中CA是洗脱液的实施方式中,循环级分包含GEE的馏分和CA。循环级分可以 返回至RCU(例如,SMB装置),而GEE级分作为产物收集。任何重质化合物可以作为底部物 质从分离中移除。循环级分可以返回至RCU的进料。在另外的实施方式中,循环级分可以 返回至RCU内的某一位置,其中在该位置处循环级分中CA和GEE的摩尔组成与RCU中(例 如,SMB装置的色谱循环中具有相似浓度的点)CA和GEE的摩尔浓度具有相似的值。
[0039] 适当的萃余液的分离方法包括但不限于,蒸馏法,正如所知,其可以形成GEE级分 和循环级分。适当的蒸馏法的实例包括连续蒸馏法,包括使用隔壁塔(DWC)的那些。其它 分离方法也是可行的。
[0040] 萃取物也进行分离过程。例如,当GE用作洗脱液时,萃取物进行分离过程,从而将 萃取物从混合物中分离,分离成至少GE/残留未反应的CA级分和GE/水级分。GE/残留未 反应的CA级分包含GE和残留未反应的CA(例如,未与GE反应的CA)两者。GE/残留未反 应的CA级分可以返回至RCU(例如,SMB装置)的进料,而将GE/水级分从工艺中移除。
[0041] 在其它实施方式中,当CA用作洗脱液时,萃取物经历分离过程,从而将萃取物从 混合物中分离,分离成至少CA/残留未反应的GE级分和CA/水级分。CA/残留未反应的GE 级分包含GE和残留未反应的CA(例如,未与GE反应的CA)两者。CA/残留未反应的GE级 分可以返回至RCU(例如,SMB装置)的进料,而将CA/水级分从工艺中移除。
[0042] 适当的萃取物的分离方法包括但不限于,本申请针对萃余液所讨论的那些。GE/ 水级分和/或CA/水级分可以形成共沸混合物,其无法通过普通蒸馏分离。分离GE/水 级分或CA/水级分可能需要均相共沸蒸馏法,变压蒸馏法,或非均相共沸蒸馏法,以便于将 GE/水级分的GE和水分离。这样的共沸蒸馏法的实例讨论于Volume8ofKirk-Othmer EncyclopediaofChemicalTechnology(5thEdition,JohnWiley&Sons),其通过参考完全 并入本申请。可替换的分离选择包括使用玉^分子筛的热气变压吸附(hotgaspressure swingadsorption)〇
[0043] 如本申请讨论,CA可以与GE按高于平衡限制转化率的转化率反应,或者GE可以 与CA按高于平衡限制转化率的转化率反应。当化学计量不足的反应物(例如,CA或GE)在 RCU中不完全反应时,所述反应物从RCU出来。如之前指出,优选将未反应的反应物分离成 萃取物流,从而较易进行下游处理。
[0044] 在优选的实施方式中,以下述方式操作RCU,所述方式使得化学计量不足的反应物 (例如,CA或GE)具有高的总转化率,而无需贯穿RCU本身都具有单一的高转化率(例如, 化学计量不足的反应物(例如,CA或GE)具有大于90%的转化率)。通过不试图达到可能 最高的单程转化率、而是单程转化率低于可能最高的值,可以减少用作洗脱溶剂的化学计 量过量的反应物的总消耗量。这可以通过本申请所述的方案实现,其中来自萃余液的循环 级分和GE/残留未反应的CA级分或CA/残留未反应的GE级分返回至RCU。另外,可以各自 调节SMB各区域中的流速(与反应停留时间和分离停留时间两者有关)、产量、浓度、温度, 从而得到低于可能最高的值的所需单程转化率。通过提供经济的残留未反应的CA或残留 未反应的GE的回收和循环,用作洗脱溶剂的化学计量过量的反应物可以最少化,同时达到 高的总转化率。例如,最佳的单程转化率可以为:化学计量不足的CA或化学计量不足的GE 的转化率为70至99%,从而能够减少洗脱液需求量,同时达到接近100%的高总转化率。
[0045] 残留未反应的CA或残留未反应的GE也可以作为来自RCU的第三产物回收。在一 种实施方式中,通过使用多组分SMB分离方案,可以从RCU回收该来自RCU的第三产物。利 用SMB装置(如本申请讨论,用于分离三元反应混合物(例如,萃余液,萃取物和未反应的 CA))的这样的方案的实例可见"Comparisonofvariousternarysimulatedmovingbed separationschemesbymulti-objectiveoptimization"(Agrawaletal.,Journalof ChromatographyA,1238 (2012) 105-113),其通过参考完全并入本申请。
[0046] 如本领域技术人员所知,通过除流动相的GE或CA之外还使用非反应性溶剂,可以 增强在RCU中将产物混合物分离成萃余液和萃取物的分离效果。这样的非反应性溶剂的实 例可以包括但不限于酮。这种使用添加的流动相溶剂是任选的,但是可用于增强本申请的 RCU的分离能力。另外,通过向RCU提供GE和CA使GE和CA反应形成包含水和GEE的混合 物的方法可以包括使用非反应性溶剂作为流动相,其中GE和CA按等化学计量的量提供。
[0047] 实施例
[0048] 给出以下实施例以说明但不限制本申请的范围。除非另有指出,否则所有的份和 百分比均基于重量。除非另有指出,否则所有的仪器和化学品均为商购。
[0049]实施例 1 (Ex. 1):
[0050] Ex. 1是使用以下反应色谱法试验,1-甲氧基-2-丙醇(AlfaAesar,99+% )与乙 酸(AA,BDH,>"%)的可逆酯化。在 66°C干燥Amberlyst?l5(SigmaAldrich,湿润条件) 并筛分从而仅收集尺寸为直径小于707μm的部分。用干燥的Amberlyst? 15和1-甲氧 基-2-丙醇(SigmaAldrich,彡99. 5% )形成衆料。用Amberlyst? 15衆料填装两个不锈 钢柱(Knauer,内
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