一种新戊二醇和甲酸钠的分离方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以异丁醛、甲醛为起始原料、歧化法生产新戊二醇产生的反应液的处理方法，具体涉及从反应液中分离出新戊二醇和甲酸钠的方法。
【背景技术】
[0002]新戊二醇主要用于生产饱和聚酯树脂，其衍生物广泛用于涂料、汽车、纺织、农药、塑料和石油等领域。目前国内外工业生产新戊二醇均采用以异丁醛、甲醛为起始原料，经碱性催化剂催化缩合生成中间体2，2-二甲基-3-羟基丙醛(俗称羟基新戊醛，简称HPA)，再还原为新戊二醇的工艺。因羟基新戊醛被还原的方法有催化加氢和甲醛歧化两种，故工艺上又分缩合加氢法和歧化法两种，歧化法是指羟基新戊醛在碱作用下被还原为新戊二醇，甲醛则被氧化成甲酸，甲酸加碱中和得到甲酸钠副产。
[0003]歧化法生产新戊二醇根据新戊二醇和甲酸钠的分离方法不同又分为水蒸汽气提法和甲醇溶剂法两种:水蒸汽气提法是指含有新戊二醇和甲酸钠的反应液经减压水蒸汽提出新戊二醇和水蒸汽，而甲酸钠在汽提釜底结晶析出，新戊二醇水溶液经减压脱水、精馏得成品，甲酸钠经热离心与反应液分离。该方法得到的甲酸钠外观为棕黑色结晶，甲酸钠有效含量为80-85%，另有5-7%新戊二醇，其他有机杂质3%-5%，还有5-10%左右的水，仅能作为低品质甲酸的原料外售，价格低廉，且甲酸钠中有部分新戊二醇，造成了新戊二醇的浪费。
[0004]甲醇溶剂法是指含有新戊二醇和甲酸钠的反应液经减压蒸馏脱水至干后，加入甲醇溶解新戊二醇，甲酸钠不溶解，经过滤分离除去甲酸钠后，新戊二醇甲醇溶液经过脱甲醇回用、减压精馏得成品。该工艺的优点是甲酸钠颜色纯白，杂质少，干基含量在99%以上，且不易结块，售价高达1200元/吨左右，缺点是要使用甲醇有机溶剂，甲醇损耗大并且成本较尚O
【发明内容】
[0005]本发明针对现有歧化法合成新戊二醇工艺中新戊二醇和甲酸钠分离方法存在的不足，提供了一种新戊二醇和甲酸钠的分离方法，该方法可以得到高品质新戊二醇和甲酸钠，有机溶剂使用量少，环境污染小、成本低，可有效提高新戊二醇生产线的附加值，适于工业化生产。
[0006]发明人针对歧化法合成新戊二醇得到的反应液中甲酸钠分离存在的成本高、质量差等不足，经过大量创造性劳动及实验，得到了本发明方法，本发明通过控制脱水量和温度使反应液中的新戊二醇和甲酸钠自然分层，然后分别对他们分离、提取即可，该方法可以充分回收新戊二醇，提高了产物的收率，得到的甲酸钠颜色纯白，杂质少、不易结块，有机溶剂使用量大大减少，节约了成本、减轻了环境压力，适于工业化清洁生产。
[0007]本发明的新戊二醇和甲酸钠的分离方法，具体包括以下步骤:
(I)以歧化法得到的新戊二醇反应液为原料，对新戊二醇反应液进行减压脱水，当脱水量为反应液质量的15%-35%时停止； (2)脱水后的反应液在60-100°C下静置分层，上层为新戊二醇水溶液相，下层为甲酸钠水溶液相，分层后将新戊二醇水溶液相在减压下进行脱水，剩余物精馏，得新戊二醇；
(3)下层甲酸钠水溶液相加入萃取剂萃取其中的新戊二醇，萃取后的溶液浓缩、析晶，得甲酸钠。
[0008]本发明分离方法以歧化法得到的新戊二醇反应液为原料，该新戊二醇反应液是指按照以下工艺流程得到的反应液:以异丁醛、甲醛为起始原料，在碳酸钠催化作用下，先缩合生成羟基新戊醛(HPA)，然后再在碱作用下羟基新戊醛与甲醛发生歧化反应，生成新戊二醇和甲酸，最后向反应液中加入液碱中和，使甲酸变为甲酸钠，得新戊二醇反应液。该新戊二醇反应液中，新戊二醇的含量为21%左右，甲酸钠的含量为19%左右，水的含量为55%左右，另外还有一些其他物质。
[0009]本发明方法首次提出通过控制脱水量和温度使新戊二醇和甲酸钠实现初步分离，这一操作简化了工艺流程，降低了成本。新戊二醇反应液减压脱出一定水量后，新戊二醇和甲酸钠的水溶液会产生密度差从而分层，上层为新戊二醇水溶液相，也可以称之为油相或新戊二醇相，下层为甲酸钠水溶液相，也可以称之为水相或甲酸钠相，静置分层后可以很好的实现新戊二醇和甲酸钠的分离。脱除的水量需要严格的控制，脱出水量过少，新戊二醇和甲酸钠水溶液未形成密度差异，不能够形成分层;脱出水量过多，新戊二醇和甲酸钠有大量固体析出，影响分层效果，也无法达到新戊二醇和甲酸钠分离的目的。经验证，脱出水量为反应液总质量的15%-35%时均可达到新戊二醇和甲酸钠分离的效果，优选脱出水量为反应液的 25%-30%。
[0010]上述步骤(I)中，减压脱水温度为70-80°C，脱水压力-0.080MPa—0.085MPa ；脱水分层时，新戊二醇水溶液相和甲酸钠水溶液相分层需要在一定的温度下进行，温度控制不当会使两相中均有固体析出，严重影响分层效果。经验证，新戊二醇和甲酸钠在60°C_100°C下静置分层效果好，优选在60-80°C下静置分层。
[0011]上述步骤(2)中，静置、分层后可以得到新戊二醇水溶液相和甲酸钠水溶液相，新戊二醇水溶液相减压脱水后精馏，即可得到纯度高的新戊二醇。减压脱水温度为70-80°C，脱水压力为-0.080MPa~-0.085MPa；，脱水至釜内温度105°C时开始精馏。
[0012]上述步骤(2)中，新戊二醇水溶液相脱水后，剩余物加入精馏釜进行精馏，精馏后，得到纯度高的新戊二醇，而釜底剩余物为新戊二醇水溶液相中的甲酸钠，将釜底剩余物加入甲酸钠水溶液相中，一起进行后续的操作，以得到纯度高的甲酸钠。
[0013]上述步骤(3)中，甲酸钠水溶液相中含有一定量的新戊二醇，为了避免浪费，同时确保甲酸钠中有机杂质的含量，甲酸钠水溶液相先用萃取剂回收该新戊二醇，再提取甲酸钠。萃取剂为甲苯、苯、正丁醇、异丁醛或异辛醇，当为异丁醛时萃取效果最好。萃取后的萃取相经蒸馏回收萃取剂，回收的萃取剂可以套用至萃取工段，富集的新戊二醇送至新戊二醇精馏釜精馏，得高品质新戊二醇。当采用异丁醛萃取时，还可以直接将萃取后的异丁醛返回新戊二醇制备工艺作为原料继续使用。
[0014]上述步骤(3)中，萃取剂与甲酸钠水溶液相的体积比为1:1-4，优选1-1.5-2.5。
[0015]上述步骤(3)中，萃取在40_100°C下进行，优选在50_80°C下进行。温度过高或者过低都会不分层。
[0016]上述步骤(3)中，萃取后的甲酸钠水溶液相减压脱水浓缩，浓缩至有晶体析出后降温析晶，析晶完全后离心，即可得到高品质副产甲酸钠。所得甲酸钠外观为白色至类白色结晶性粉末，新戊二醇的含量为1%以下，纯度高，品质好，无须再次纯化。
[0017]上述步骤(3)中，离心分离甲酸钠后的滤液中含有甲酸钠、水和新戊二醇，可以加入下一批次的新戊二醇反应液中，按照同样的方法进行处理，分离甲酸钠和新戊二醇。
[0018]本发明提供了一种从歧化法新戊二醇反应液中提取新戊二醇和甲酸钠的方法，该方法通过新戊二醇和甲酸钠在水中的密度差进行分层，简单的将反应液中的甲酸钠和新戊二醇进行了分离，然后再分别提取就能得到高品质的新戊二醇和甲酸钠，本发明既节约了成本、减少了有机溶剂的使用、减轻了环境压力，又保证了产品的收率和品质，适于工业化清洁生产。
【具体实施方式】
[0019]下面通过实施例对本发明进行进一步阐述，应该明白的是，下述说明仅仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限制。
下述实施例中，所用的新戊二醇反应液是工厂中以异丁醛、甲醛为起始原料，歧化法生产新戊二醇得到的反应液，反应液中主要成分为新戊二醇、甲酸钠和水。经检测，反应液中新戊二醇含量为21%，甲酸钠为19%。
[0020]实施例1
1、取19248L(密度1.15Kg/L)新戊二醇反应液(其中新戊二醇4648Kg;甲酸钠4205Kg)，在80°C、-0.085MPa压力下减压脱水，脱出水3131L后停止脱水，在60°C静置分层。
[0021]2、分层后，上层油相在80°C、_0.085MPa压力下脱水，温度升至105°C时停止脱水，脱出4000L水，脱水后精馏得到新戊二醇4500Kg，精馏釜中的剩余物加入水相中；下层水相共6800L，加入3400L异丁醛萃取，萃取温度为50°C，萃取后的水相减压浓缩至析出结晶后降温至30°C析晶，析晶完后离心，滤饼烘干后得到白色甲酸钠4000Kg，纯度为98.5%，新戊二醇含量1%，滤液回至步骤I分层工段。萃取后的萃取相可以通过简单蒸馏回收异丁醛，得到的新戊二