以增强的热传递及改良的温度控制制备羟甲基烷烃的制作方法_3

文档序号:9692473阅读:来源:国知局
要可在后续阶段中添加再额外丁醛及氢氧化 钾,或可将该流提供至无需进一步提供反应物的额外反应器排。
[0061]在如上所述的系统10的运作期间,反应管中的温度借助数个温度指示控制器 (temperature indie tor controller,TIC)、控制阀及一或多个冷却器(例如,冷却器35)在 各个反应管排中独立地被调节。一般而言,反应介质的温度维持在35°C与75°C之间。较佳 地,反应介质的温度在所有时间皆维持在35°C与65°C之间且温度尖峰最小化或消失。
[0062]为此,将冷却剂进料20栗送至反应器排S1、S2及S3,使得冷却剂循环通过反应管的 环形冷却通道,接着经由返回管线22返回至冷却剂系统。TIC控制器感测冷却剂的温度并调 节控制阀以维持冷却剂的目标温度,因此同样维持反应介质的目标温度。该等控制器及阀 被配置成使得各阶段的温度可独立地被控制。
[0063] TIC的24、26、30感测排S1、S2及S3中的反应温度并调节通过阀40、42、46的冷却剂 的流动,以在该等排中维持目标反应温度。另一TIC 28感测冷却器35中的温度并经由阀44 控制冷却剂流动以进一步调整系统中的温度。
[0064] 本发明系统可经定大小并以各种运作模式运作,其中在各阶段中添加反应物及触 媒以使温度尖峰最小化并维持目标温度。
[0065] 所采用反应物的量将端视所采用的工艺及所制得的产物而变;例如,总合甲醛:C2 及更高碳数的醛反应物莫耳比因(:2及更高碳数的醛反应物而不同。若包含坎尼乍若反应方 案,则乙醛要求4:1的最小甲醛:乙醛比率,正丁醛要求3:1的最小甲醛:正丁醛比率,且异丁 醛要求2:1的最小甲醛:异丁醛比率。对于正丁醛,甲醛:丁醛的推荐范围为3.01:1至10:1。 [0066]在坎尼乍若工艺中自正丁醛制备TMP的较佳操作参数的一设定如下: 反应介质温度 35 C至65 C 水性甲醛浓度(重量%甲醛) 10%至50%
[0067] 总合甲醛/反应物醛莫耳比 3.01:1负10:1 总合无机緘/反应物醛莫耳比 较佳1:1-1.5:1
[0068] 以增量引入醛提高有效甲醛/反应物醛比率且减少借助&或更高碳数的可缩合醛 的自缩合所形成的二聚物。因此,碱的阶段化添加降低初始阶段中的碱/甲醛比率并减少与 坎尼乍若工艺相关的甲醇生成。各种操作方案包含方案(a)、(b)及(c):
[0069] (a)其中在该等数个连续进给点处将C2或更高碳数的可缩合醛与无机碱以固定比 例添加以提供生产流,随着该生产流前进通过该等连续反应阶段,其逐渐地被供以额外(: 2 或更高碳数的可缩合醛;
[0070] (b)其中在上游进给点中以相对于下游进给点中所提供的量更大的量提供C2或更 高碳数的可缩合醛及无机碱。若在系统中可获得足够冷却,则在早期阶段中提供较大份额 的反应物会提供额外停留时间为期望的。在坎尼乍若工艺中的较佳方案是在早期反应阶段 中提供碱及&或更高碳数的可缩合醛二者总合量的30-60% ;
[0071] (c)其中在下游进给点中以相对于在上游进给点中所提供的量较大的量提供无机 碱以提供生产流,该生产流在稍后阶段中以与在初始阶段中的无机碱水准相比较高的水准 被供以无机碱。
[0072] 该等工艺选项可包含沿进给点使用碱与可缩合醛的不同比率的选项,只要所有添 加的总和等于目标组分比率即可。
[0073] 在生产流100离开反应系统的最后一个排之后,进一步处理包含自所回收TMP萃取 甲酸盐及将粗制TMP蒸馏至纯化形式,如此项技术中所已知。通常,粗制产物的纯化包含多 阶段水/乙酸乙酯萃取系统以及一或多个蒸馏塔。
[0074] 本发明的工艺及装置尤其适用于上文所参考的美国专利第3,183,274号、美国专 利第5,948,943号、美国专利第7,253,326号及美国专利第8,354,561号中所述类型的无机 坎尼乍若工艺。另一选择为,装置及工艺方法可与美国专利第7,301,058号中所述的无机坎 尼乍若工艺或缩合/氢化羟甲基烷烃工艺结合使用。
[0075] 因此,根据本发明,提供一种在多阶段工艺中自甲醛及(:2或更高碳数的可缩合醛 制备羟甲基烷烃的方法,该方法包含:(a)将含甲醛流提供至具有数个连续反应阶段的管式 反应系统;(13)将(: 2或更高碳数的可缩合醛及视需要的碱添加至该含甲醛流,其中该(:2或更 高碳数的可缩合醛或碱中的至少一种在数个连续进给点处添加至该含甲醛流以提供生产 流,随着该生产流前进通过该等连续反应阶段,其逐渐地被供以额外(: 2或更高碳数的可缩 合醛或碱;及(c)将该C2或更高碳数的可缩合醛及甲醛转化成羟甲基烷烃,其中(i)该生产 流在添加该C 2或更高碳数的可缩合醛或碱之后进给至数个提供有管嵌件的管式反应区段; 或(ii)提供适于控制温度及冷却介质的流动的冷却控制系统,其中该冷却介质的该流动回 应于各别阶段中的温度量测在该反应系统的不同阶段中独立地被控制。
[0076] 在一个较佳具体例中,将C2或更高碳数的可缩合醛及无机碱二者在数个连续进给 点处添加至含甲醛流。该无机碱可选自氢氧化钾、氢氧化钙及氢氧化钠。
[0077] 在又一较佳具体例中,该生产流在添加该C2或更高碳数的可缩合醛及/或碱之后 进给至数个提供有管嵌件的管式反应区段。该等管嵌件可为位移流嵌件,例如线包绕管嵌 件。该数个具有管嵌件的反应区段的特征可在于一管直径D,且该管嵌件可被配置成使得D/ De的比率为1.5至3,其中
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[0079] 且其中Nfa为该管内部的净自由面积。
[0080] 在另一较佳具体例中,提供一种适于控制温度及冷却介质的流动的冷却控制系 统,且该冷却介质的该流动回应于各别阶段中的温度量测在该反应系统的不同阶段中独立 地被控制。
[0081] 可实施的本发明工艺为:其中该羟甲基烷烃为新戊四醇,且可与甲醛缩合的该醛 为乙醛,或其中该羟甲基烷烃为三羟甲基乙烷且可与甲醛缩合的该醛为丙醛。亦可实施的 本发明工艺为:其中羟甲基烷烃为三羟甲基丙烷且可与甲醛缩合的该醛为正丁醛,或其中 羟甲基烷烃为新戊二醇且可与甲醛缩合的该醛为异丁醛。
[0082] 实施该工艺的一种途径为其中在数个连续进给点处将(:2或更高碳数的可缩合醛 添加至含甲醛流以提供生产流,随着该生产流前进通过该等连续反应阶段,其逐渐地被供 以额外(: 2或更高碳数的可缩合醛。因此,亦可在数个连续进给点处将碱添加至含甲醛流以 提供生产流,随着该生产流前进通过该等连续反应阶段,其逐渐地被供以额外碱。
[0083] 通常,无机碱及(:2或更高碳数的可缩合醛在至少3个分开的位置添加至生产流及/ 或添加至具有至少3个阶段的管式反应系统。
[0084]较佳构造为其中具有数个反应阶段的该管式反应系统包含套有冷却介质的夹管 式反应区段。
[0085]在大多数情形中,生产流的温度维持在30°C与75°C之间,且在较佳情形中,生产流 的温度维持在30°C与65°C之间。
[0086] 在一种操作模式中,在该数个连续进给点处将该&或更高碳数的可缩合醛与无机 碱以固定比率添加以提供生产流,随着该生产流前进通过该等连续反应阶段,其逐渐地被 供以额外&或更高碳数的可缩合醛。
[0087] 在另一操作模式中,在上游进给点中以相对于在下游进给点中所提供的量更大的 量提供该&或更高碳数的可缩合醛及无机碱。
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