[发明专利]在1,3-二氧戊环-2-酮生产中分离高沸物的膜分离方法

说明书

本发明涉及一种连续制备1，3-二氧戊环-2-酮的方法，其中反应区出料借助半透膜进行分级以分离出聚合副产物。

通过使相应环氧化物(例如氧化乙烯或氧化丙烯)与二氧化碳在液相中在均匀溶于液相中的催化剂存在下反应而制备1，3-二氧戊环-2-酮如碳酸亚乙酯或碳酸亚丙酯是已知的。这种方法例如描述在DE 19819586 A1中。反应出料的后处理，即产物的分离和催化剂的移除以再循环至反应区中，通过已知方法如蒸馏、萃取或汽提进行。常规程序包括通过蒸馏分离出低沸物和产物并随后将包含催化剂的底部产物再循环至反应中。这种程序的缺点是反应的高沸副产物，例如由所用环氧化物产生的环状和线性聚醚，积聚在反应体系中。这些分子量可高达约20000道尔顿的高沸物导致催化剂再循环料流粘度的增加。例如在通过蒸馏的后处理中，因此不得不将富含高沸物的蒸馏底物与其中存在的催化剂一起从体系中定期除去。这导致该方法因为设备所需停工以及高沸物处理产生的催化剂和产物损失而在经济上产生不良影响。因此需要一种不具有这些缺点的连续制备1，3-二氧戊环-2-酮的方法。

半透膜在连续合成中分离出均质催化剂的用途是已知的。这些方法例如描述在DE 10328713 A1和DE 10328715 A1中。然而，这些方法意欲解决化学上不同的问题，即两种带有至少两个官能团的末端烯烃的加成。在后处理来自制备1，3-二氧戊环-2-酮的反应出料中，高沸物与通常也用作反应溶剂的1，3-二氧戊环-2-酮和催化剂以混合物获得。因为1，3-二氧戊环-2-酮的形成为不同于DE 10328713 A1和DE 10328715 A1中所述化学作用的平衡反应，在这种情况下应该预期到由逆反应中形成的环氧化物(例如通过环氧化物与反应性官能团在膜表面上和/或膜孔中的反应)或由环氧化物的聚合产物在膜上或膜内沉积而引起的膜不可逆阻塞。此外，应该预期到通过环氧化物的进一步加成而使沉积在膜表面或膜孔内的聚合物的链延长对于膜不可逆阻塞将起到消极作用。

现已令人惊奇地发现，可以借助膜分离方法将高沸(聚合)副产物从1，3-二氧戊环-2-酮的反应出料中分离出。特别令人惊奇的是从膜分离保留物中分离高沸物可以没有由于聚合物沉积或累积在膜表面上和/或膜孔内而出现膜渗透性的显著下降。因此本发明的方法对于连续除去形成的聚合副产物也是有利的。设备的定期停工和催化剂的不经济损失都可以避免。

因此，本发明提供了一种连续制备通式I的1，3-二氧戊环-2-酮的方法，

其中

R¹为氢或具有1-40个碳原子的有机基团，

R²和R³各自相互独立地为氢或C₁-C₄烷基，其中R²和R³也可以相互结合形成五元或六元环，

其中：

a)在反应区中使通式II的环氧化物与二氧化碳在液相中在均匀溶于液相中的催化剂存在下反应，

其中R¹、R²和R³如上所定义，

b)从反应区中取出包含反应聚合副产物的液态出料并进行包括借助半透膜分级的后处理以得到渗透物和保留物，其中聚合副产物的高分子量级分被膜保留，和

c)由保留物提供包含聚合副产物高分子量级分的清洗流。

化合物(I)的制备导致形成高沸副产物，其主要为衍生于用于反应的环氧化物(II)的低聚物和聚合物。这些低聚物和聚合物可以为线性和环状化合物。这些副产物对本发明而言由术语“聚合副产物”概括。

由于反应进行的连续方式，包含在反应区出料中的聚合副产物的分子量最初在本发明方法开始时增加直到达到所用膜的分离极限。此后，由于从体系中除去高分子量级分而产生基本稳定的状态，即反应区出料中聚合副产物的浓度不再显著增加。对本发明而言，聚合副产物的“高分子量级分”为通过膜保留的组分。聚合副产物的“低分子量级分”相应地为能够通过半透膜进入渗透物中的级分(即对本发明而言，所用膜的分离极限决定了什么是聚合副产物的低子量级分和什么是聚合副产物的高分子量级分)。其它较高分子量副产物由与催化剂一起再循环至反应中的低分子量级分作为环氧化物的进一步加成结果而形成。

步骤b)中借助半透膜的分级使用通常包含至少部分包含在反应区液态出料中的催化剂和通式I的1，3-二氧戊环-2-酮(产物)作为其它组分的料流进行。有利的是催化剂和产物至少部分进入渗透物中。优选的方法中还包括：d)将渗透物至少部分地再循环至步骤a)中的反应区和/或步骤b)的后处理中。