[发明专利]用于生产环状缩醛的方法

说明书

本发明涉及用于生产环状缩醛的方法，其包括：i)制备反应混合物，其包含：a)液体介质中的甲醛来源，和b)催化剂；ii)将甲醛来源转化成环状缩醛，其中所述甲醛来源转化成所述环状缩醛的最终转化率大于10％，所述转化率基于初始甲醛来源计。

本发明涉及用于生产环状缩醛的方法，其包括：

i)制备反应混合物，其包含：

a)液体介质中的甲醛来源，和

b)催化剂；

ii)将甲醛来源转化成环状缩醛，其中所述甲醛来源转化成所述环状缩醛的最终转化率大于10％，所述转化率基于初始甲醛来源计。

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，希望扩展其生产量，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(液体反应混合物中小于10％的最终转化率)。此外，由该方法形成的副产物的量是高的。

技术上，用于在液体系统中生产三氧杂环己烷的方法一般为在硫酸或其它均相或非均相催化剂的存在下转化甲醛水溶液。然而，所述技术方法具有各种缺点。

在反应条件下可以发生若干副反应，例如甲醛歧化成甲酸和甲醇(Cannizzaro反应)。形成的酸和甲醇可以进一步反应成甲酸甲酯。此外，环状缩醛(特别是三氧杂环己烷)的处理流程和分离非常耗时和耗能，复杂并且高成本。典型的用于生产三氧杂环己烷的方法使用甲醛水溶液开始，所述甲醛水溶液通过如下浓缩：在第一步中蒸馏以便除去水的体积。其后，浓缩甲醛溶液进料至反应器并且在催化剂的存在下转化成三氧杂环己烷。通过蒸馏从反应混合物中分离三氧杂环己烷。然而，因为三氧杂环己烷与含水介质形成共沸物，需要其后的提取步骤和进一步的用于除去提取溶剂的蒸馏步骤。该方法的特征是就蒸发水而言高耗能，所述水是通过原料物流引入至工艺中的。

存在各种用于通过气相三聚由甲醛制备三氧杂环己烷的提议。美国专利5,508,448公开了用于在气相中由甲醛制备三氧杂环己烷的方法，该方法包括在气相中使甲醛与包括半水合磷酸氢氧钒(vanadyl hydrogenphosphate hemihydrate)的固体催化剂接触。

然而，气相方法一般导致甲醛来源转化成环状缩醛的低转化率。此外，气体反应要求昂贵的反应设备，例如耐压容器，并且尤其是，反应难以控制。

因此，现有技术中已知的用于生产三氧杂环己烷的方法要求若干昂贵的分离步骤，并且较不有效。

本发明的目标是提供用于生产环状缩醛的方法，所述方法较有效，并且产生具有较少副产物的环状缩醛。此外，本发明的目标是提供用于在液体系统中生产环状缩醛的方法，其中能耗降低并且环状缩醛的分离较不复杂。

已经发现与现有技术中公开的方法相关的问题可以在液体介质中的甲醛来源转化成环状缩醛的最终转化率大于10％时克服。已经发现方法要求较少的工艺步骤，并且就装置或设备而言的技术复杂度可以显著降低。归因于较不复杂的环状缩醛(尤其是三氧杂环己烷)分离流程，能耗也降低了。

因此在第一个实施方案中，本发明涉及用于生产环状缩醛的方法，其包括：

i)制备反应混合物，其包含：

a)液体介质中的甲醛来源，和

b)催化剂；