[发明专利]用于在非均相反应系统中生产环状缩醛的方法

说明书

背景技术

1,3,5-三氧杂环己烷(后文的“三氧杂环己烷”)为甲醛的环状三聚体。三氧杂环己烷主要用作初始物料用于制备聚甲醛(POM)，其是具有就机械、化学和温度稳定性而言希望和特别的特性的高性能聚合物。聚甲醛聚合物可作为均聚物和共聚物获得。

随着聚甲醛市场的增长，在三氧杂环己烷生产者方面，希望扩展其生产能力，以便基于竞争满足三氧杂环己烷的需求。用于生产三氧杂环己烷的主要技术方法为在作为催化剂的浓硫酸的存在下转化甲醛水溶液。现有技术中已知的用于生产三氧杂环己烷的方法是复杂的，并且包括提取步骤，其需要繁重的溶剂回收步骤。此外，现有技术中已知的常规和商业方法耗时并且耗能，并且导致甲醛来源至希望的环状缩醛的低转化程度。此外，由该方法形成的副产物的量是高的。

鉴于以上，当前存在对用于生产环状缩醛，例如三氧杂环己烷的有效方法的需要。存在对具有相对高的转化率(conversion rate)的用于生产环状缩醛的方法的需要。还存在对用于由不同的甲醛来源生产环状缩醛的方法的需要。

综述

大体上，本发明公开内容涉及用于由甲醛来源生产一种或多种环状缩醛的方法。甲醛来源可以包括气态甲醛、低聚甲醛、聚甲醛均聚物或聚甲醛共聚物、含甲醛的混合物(例如甲醛与三氧杂环己烷的混合物)，及其共混物。甲醛来源与疏质子化合物组合并且与催化剂接触。依据本发明公开内容，催化剂为非均相催化剂。例如，催化剂可以包括固体催化剂，例如离子交换材料。

疏质子化合物可以是极性的。例如，在一个实施方案中，疏质子化合物可以是偶极的。在一个实施方案中，疏质子化合物包括含硫有机化合物，例如亚砜、砜、磺酸酯，或其混合物。在一个实施方案中，疏质子化合物包括环丁砜。

疏质子化合物也可以具有大于约15的相对高静电介电常数或介电常数。疏质子化合物也可以不含硝基基团。特别地，具有硝基基团的化合可以在工艺内形成不希望的副反应。

一旦环状缩醛由甲醛来源形成，环状缩醛可以容易地与疏质子化合物和催化剂分离。在一个实施方案中，例如，环状缩醛通过蒸馏与疏质子化合物分离，所述疏质子化合物可以具有比环状缩醛高得多的沸点。疏质子化合物，例如，在1巴的压力下可以具有大于约120℃，例如大于约140℃，例如大于约160℃，例如甚至大于约180℃的沸点。优选地，疏质子化合物不与环状缩醛形成共沸物。

本发明公开内容的其它特征和方面在以下更详细地讨论。

附图说明

本发明公开内容完整并且能够实施的公开在说明书的剩余部分中更详细的阐明，包括参照附图，其中：

图1为依据本发明公开内容的方法的一个实施方案的示意图；和

图2为依据本发明公开内容的方法的另一个实施方案的示意图。

本说明书和附图中重复使用的参照符号旨在表示本发明公开内容的相同或相似特征或要素。

详细说明

本发明公开内容大体涉及用于生产环状缩醛的方法。具体的优点是，环状缩醛可以由所有不同类型的甲醛来源生产。如本文所用的，甲醛来源包括甲醛和由甲醛形成的低聚物或聚合物。因此，甲醛来源可以包括低聚甲醛、甲醛均聚物和甲醛共聚物。

甲醛来源在疏质子化合物的存在下与催化剂接触以形成环状缩醛。疏质子化合物以大大提高转化率的方式促进环状缩醛的生产。特别的优点是，根据该方法生产的环状缩醛然后可以容易地与疏质子化合物分离。例如，在一个实施方案中，环状缩醛可以通过简单蒸馏方法与疏质子化合物分离或隔离，因为疏质子化合物可以具有比环状缩醛高得多的沸点。

依据本发明公开内容，将甲醛转化成环状缩醛的过程中使用的催化剂包括非均相催化剂。催化剂，例如，可以不可混溶于疏质子化合物和甲醛来源中。在一个实施方案中，催化剂包括固体催化剂。如本文所用的，固体催化剂为包括至少一种固体组分的催化剂。例如，催化剂可以包括酸，所述酸吸附或以其它方式固定至固体载体。催化剂也可以存在于液相中，所述液相与疏质子化合物不可混溶或至少部分地疏质子与化合物不可混溶。

在使用非均相催化剂时获得各种优点和益处。例如，在使用非均相催化剂时，催化剂可以容易地与疏质子化合物、甲醛来源和/或产生的环状缩醛分离。此外，在一个实施方案中，使用了剩余在反应器中的用于生产环状缩醛的固体催化剂。以该方式，催化剂可以在工艺过程中反复使用。

此外，固体催化剂倾向于对其环境(例如容器壁)腐蚀性较小。