[发明专利]制备三羟甲基丙烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备三羟甲基丙烷(TMP)的方法。具体地，本发明涉及一种包括以下步骤的制备三羟甲基丙烷的方法：通过羟醛缩合反应和坎尼扎罗反应(cannizarro reaction)由正丁醛、甲醛水溶液、和碱金属氢氧化物水溶液合成三羟甲基丙烷；通过使用6～10个碳的醇、优选具有8个碳的醇，且更优选为2-乙基己醇，从产物混合物中萃取三羟甲基丙烷；用水从产物萃取物中除去碱金属离子；和蒸馏除去了碱金属离子的萃取物。根据本发明，通过分离TMP萃取步骤和碱金属离子除去步骤，可以良好的效率制备并萃取TMP，同时减少了用于萃取TMP的溶剂和用于除去碱金属离子的水的用量。

背景技术

三羟甲基丙烷(TMP)在室温下是白色结晶物质，并且被广泛地作为原材料用于各种用途，例如醇酸树脂、饱和聚酯、合成润滑油、聚氨酯树脂、增塑剂等。因此，已有对经济地制备作为工业上重要原料的TMP的持续研究。

通过如下面的反应线路1和2所示的羟醛缩合反应和坎尼扎罗反应由正丁醛(n-BAL)、甲醛、和碱金属氢氧化物合成TMP：

反应线路1：羟醛缩合反应

CH₃CH₂CH₂CHO+2HCHO→CH₃CH₂C(CH₂OH)₂CHO

反应线路2：坎尼扎罗反应

CH₃CH₂C(CH₂OH)₂CHO+HCHO+NaOH→

CH₃CH₂C(CH₂OH)₃+HCOONa

美国专利3183274号公开了一种制备TMP的方法，其中使用过量的甲醛以增加产率，并且在萃取步骤前加入浓缩步骤以减少萃取溶剂的量。但是因为过量使用甲醛以增加产率，美国专利3183274号的方法需要在反应后回收残留的甲醛的额外处理。同样，在该方法中，使用约7倍于原料的量的大量萃取溶剂，以增加从合成反应得到的混合物中萃取TMP的效率。因此美国专利3183274号方法的缺点在于增加了回收溶剂的设备成本，因而投资成本和运行成本也增加。此外，在美国专利3183274号的方法中，尽管使用了过量的甲醛和水，当用有机溶剂从反应得到的混合物中萃取TMP时，得到的TMP的有机萃取物含有大量的甲酸钠。因而，该方法有当TMP的有机萃取物在真空下蒸馏的时候可能引起TMP变色的问题。

同样，美国专利3956306号公开了一种通过使用两种萃取溶剂从得到的反应混合物中分离TMP的方法。但是该方法需要在萃取完成后用于回收萃取步骤中应用的两种萃取溶剂的额外的两个分离步骤。进而，存在于最终纯化的TMP中的碱金属的量太高，约为42ppm。

而且，美国专利4594461公开了通过使用三烷基胺催化剂合成作为中间体的二羟甲基正丁醛，和通过使用Pb催化剂将其氢化，从而合成TMP的方法。但是该方法需要高温和高压，因而满足反应条件的设备的成本高。进而当长期使用胺作为催化剂时产率降低，因此需要定期更换催化剂以获得适当稳定的产率，所以就另外需要该更换的成本。

如上所述，制备TMP的常规方法使用过量的原材料以增加反应产率，或试图使用多种萃取溶剂或条件以将TMP与在反应中产生的碱金属盐分离开。结果，在萃取步骤中损失了相当量的TMP，并且由于过量使用萃取溶剂，不得不增加萃取和回收设备的规模，因而常规方法已限制了商业应用。进而，在上述常规方法中，即使在碱金属盐除去步骤后，残留在产物中的碱金属的量是相当高的，为40ppm或更高，且在将TMP纯化为高度纯化产品的随后真空蒸馏步骤中，残留的碱金属可能通过高温造成TMP的分解，结果造成最终产物的变色。

发明内容

本发明是为了解决上述常规方法的问题。因而，本发明的目的是提供一种以有效且经济的方式由正丁醛、甲醛水溶液、和碱金属氢氧化物的水溶液的原材料制备TMP的方法，而无需使用大量的萃取溶剂。

根据本发明，制备三羟甲基丙烷的方法包括以下步骤：

1)由正丁醛、甲醛水溶液、和碱金属氢氧化物的水溶液通过羟醛缩合反应和坎尼扎罗反应合成三羟甲基丙烷；

2)通过将步骤1)中得到的产物混合物与具有6～10碳的醇接触，从该产物混合物中萃取三羟甲基丙烷；

3)通过将步骤2)中得到的萃取物与水接触从该得到的萃取物中除去碱金属离子；和

4)蒸馏从步骤3)中获得的除去了碱金属离子的萃取物。