[发明专利]用于制备氧化烯烃和亚烷基二醇的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于氧化烯烃和亚烷基二醇的联合制备、同时在氧化烯烃的制备期间回收作为副产物形成的亚烷基二醇的方法，且本发明还涉及与这种方法相匹配的设备。可选择地，该方法可以以得到的产物主要是亚烷基二醇醚而不是亚烷基二醇的方式进行，或者该设备可以以这种方式操作。

氧化烯烃和亚烷基二醇的工业制备一般是已知的。

氧化烯烃通常在工业上通过烯烃的氧化而获得。在已知的技术相关的方法中形成相应的亚烷基二醇，其作为通过与存在于反应体系中的水根据以下放热反应而反应的副产物：

氧化烯烃+H₂O→亚烷基二醇(1)

此外，发生形成高级亚烷基二醇例如二亚烷基和三亚烷基二醇的后续反应，根据下式进行：

氧化烯烃+亚烷基二醇→二亚烷基二醇(2)，以及

氧化烯烃+二亚烷基二醇→三亚烷基二醇(3)。

通常，这里获得了最高10％的亚烷基二醇浓度。这些亚烷基二醇通常作为高沸点的物质与水一起从氧化烯烃设备中除去。释放到环境中之前，必须将这种工艺水纯化，典型地在生物净化设备中进行。存在于工艺水中的亚烷基二醇造成非常高的CSB(COD)值或非常高的可生物降解物质的负担，以至于生物净化设备必须尺寸非常大且通常必须将水预先稀释。此外，亚烷基二醇是有价值物质。作为放大的生物学的选择性方案，亚烷基二醇可以蒸馏除去，但是这需要能量和装置方面的高耗费。

亚烷基二醇工业上通过纯氧化烯烃在水相中相应于式(1)、(2)和(3)的反应而获得。根据(1)、(2)和(3)的反应在相当过量的水中发生，例如大约10-20倍的化学计量过量。这种水通常在第一步骤中通常通过多步蒸发从反应体系中除去，并且冷凝后，重新回输到反应器中。然后形成的亚烷基二醇混合物在串联的精馏塔中分离为单独的二醇。由于要蒸发的水量大，所以要引入的能量多。

根据本发明，对常规的与已知的氧化烯烃设备和常规的与已知的亚烷基二醇设备进行了这样改进并且以如下的方式相互联合：

-可以制备氧化烯烃和亚烷基二醇或可选择地亚烷基二醇醚，

-在氧化烯烃设备中形成的亚烷基二醇和亚烷基二醇醚作为有价值的材料回收并且下游纯化设备的负担因此降低，

-可以产生能量系统化，

-不必输入新鲜水，以及

-可以使用未纯化的或者仅部分纯化的氧化烯烃。

此外，氧化烯烃的制备经常在作为溶剂的甲醇中进行。为了能够使其再回输到过程中，反应后必须对其进行回收。DE 10233388 A1(对应于WO 2004/009566 A1)中对这种操作方法进行了描述。

其他制备氧化烯烃的方法使用了其他有机溶剂。由WO2009/001948 A1描述了丙烯、氢气和氧气在乙腈中或在乙腈水溶液中反应生成环氧丙烷。

在常规的用于制备氧化烯烃的方法中，起始原料烯烃在液相中与氧化剂反应。该反应可以在添加催化剂下进行。证明可靠的氧化剂是氯、氢过氧化物且优选过氧化物，特别优选过氧化氢。所述反应在反应器中发生，典型地，在管束式反应器中进行。在那里，烯烃与氧化剂反应生成氧化烯烃，任选地形成中间产物如后续转化为氧化烯烃的氯醇。除了期望的产物氧化烯烃之外，还在反应中很小程度上形成亚烷基二醇。一方面，这些化合物是有价值的化学品，但是由于通常用高设备耗费和高能量耗费才可获得少量，以至于它们迄今为止还不得不在反应残留物的处理时去除。DE 10233382 A1描述了用于在环氧丙烷的无伴随产物(koppel-produktfreien)的合成中产生的1，2-丙二醇的连续操作的纯化蒸馏方法。US 7332634 B2描述了用于分离出作为环氧丙烷的制备中的副产物获得的1，2-丙二醇的连续方法。

在用于制备氧化烯烃的反应器之后接着进行典型地在精馏塔中将反应混合物分离为产物、未反应的起始原料、水和任何存在的有机溶剂。低沸点副产物优选与冲洗气体一起离开设备，而高沸点副产物优选与用于稀释反应物的水或与反应中形成的水一起离开设备。这种废水通常必须在引入生物废水处理装置之前进一步稀释。一种可选择的措施是从未稀释的废水中通过蒸馏分离有机化合物，以便较少负荷的废水输送到后续的处理步骤中。但是这需要高的能量耗费。