[发明专利]一种冷冻缩合制备三羟甲基丙烷的工艺方法

说明书

本发明提出的是一种冷冻缩合制备三羟甲基丙烷的工艺方法，具体包括如下步骤：1）冷冻缩合反应；2）加压脱醛、脱醇；3）萃取；4）脱溶剂、脱轻；5）精馏。本发明采取8‑12℃低温缩合反应，区别于传统的常温或高温反应，反应副产物明显减少，产品质量提高；优化投料方式和物料配比，使得反应更充分，进一步提升产品纯度，将反应过程中过量的残醛采取加压脱尽，二次利用产生的气相甲醛，达到节能降耗的目的。

技术领域

本发明涉及一种三羟甲基丙烷的制备方法，特别是一种冷冻缩合制备三羟甲基丙烷的工艺方法，属于化工制备技术领域。

背景技术

三羟甲基丙烷，分子式为C₆H₁₄O₃，CAS号为77-99-6，相对分子质量134.17。三羟甲基丙烷主要用于醇酸树脂、聚氨酯、不饱和树脂、聚酯树脂、涂料等领域，用于复合固体推进剂装药包覆层和绝热层的制造，用于树脂改性剂和交联剂。三羟甲基丙烷也可用于合成航空润滑油、印刷油墨等，三羟甲基丙烷还可用作纺织助剂和聚氯乙烯树脂的热稳定剂。

三羟甲基丙烷的工业化生产过程中普遍采用碱法，具体分为钙法或者钠法，而由于钙法的副产物甲酸钙很难处理分离，一般厂家很少采用，国内主要的厂家大多采用钠法进行生产。钠法一般多为常温或者高温下进行的生产方法，即以正丁醛和甲醛为原料，以氢氧化钠为催化剂进行羟醛缩合反应生成2，2-二羟甲基丁醛，再与过量的甲醛和强碱作用发生康尼查罗反应生成三羟甲基丙烷。但是在甲醛与强碱物料作用过程中极容易发生整体或局部的物料反应超温，一旦温度超出康尼查罗反应上限，反应失控产生大量杂质副产物，只有将反应温度控制在一个比较低的环境下才能保证反应正向进行，降低副反应的产生。为了提升三羟丙烷生产品质，降低物料无效损耗，急需开发一种合理的冷冻缩合控温技术，通过该技术保证反应正向进行，减少资源浪费，保证产品质量的稳定性，保证工艺过程的安全性，以确保三羟甲基丙烷产品获得更为优势的市场综合竞争力。

发明内容

本发明的目的在于解决现有三羟甲基丙烷生产工艺存在的上述问题，提出一种冷冻缩合制备三羟甲基丙烷的工艺方法。

本发明的技术解决方案：一种冷冻缩合制备三羟甲基丙烷的工艺方法，具体包括如下步骤：

1）冷冻缩合反应：采用低温控制羟醛缩合反应的温度和时间，将甲醛和水配制成质量浓度8%-10%的溶液，冷冻至8～12℃，再将冷冻稀释后甲醛溶液投入反应釜中，马上在5min内将质量浓度30％的液碱溶液投入反应釜中，同时在18min内将正丁醛投入反应釜中，投料完毕后反应40～60min；当釜内温度上升至48～55℃范围内时，继续反应约15～30min，当釜内温度不再升高后，加酸停止反应，最后再输送到成品塔顶循环使用；反应完成后加入甲酸中和。投入反应釜的正丁醛、甲醛和液碱的物质的量之比为1 : 3.12 : 1.2。

2）加压脱醛、脱醇：将步骤1）中和后的物料先进入脱醛塔在120～135℃进行加压脱醛处理，然后将脱醛塔顶部气相进入脱醇塔在98～104℃进行常压脱醇处理。

脱醛处理中产生的气相甲醛回收至步骤1）用于配制甲醛溶液。

3）萃取：将步骤2）脱醛、脱醇后的物料在60～95℃下用水和辛醇进行4级逆流萃取，分离出杂质。

4）脱溶剂、脱轻：将步骤3）萃取后的物料进入溶剂塔先在155～165℃进行负压脱溶剂处理，然后在165～175℃进行负压高真空脱轻处理。

5）精馏：将步骤4）脱溶剂、脱轻后的物料在185～195℃进行精馏后，得产品成品。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）采取8-12℃低温缩合反应，区别于传统的常温或高温反应，反应副产物明显减少，产品质量提高；

2）优化投料方式和物料配比，使得反应更充分，进一步提升产品纯度；

3）将反应过程中过量的残醛采取加压脱尽，二次利用产生的气相甲醛，达到节能降耗的目的。