[发明专利]减少亚烷基二醇和聚亚烷基二醇制备中的副反应的方法

说明书

发明领域

本发明涉及通过环氧烷和水的反应制备亚烷基二醇的方法。本发明还涉及通过环氧烷和亚烷基二醇的反应制备高级二醇的方法。更具体而言，本发明涉及减少可能在这些二醇的制备和随后的纯化过程中产生的某些类型的杂质和/或副产物的量的方法。

发明背景

1，2-亚烷基二醇通过将相应的环氧烷和水的混合物加热到高温而制备，在该高温下，水在环氧基团的部位反应以形成连位羟基。该反应可以使用或不使用催化剂而实现。因此，环氧乙烷和水反应形成1，2-乙二醇，而环氧丙烷和水反应形成1，2-丙二醇。制备1，2-乙二醇的反应的通常的副产物包括二甘醇(″DEG″)和三甘醇(″TEG″)。另外，高级二醇也可以通过例如DEG与环氧烷的反应制备。四甘醇(″TETRA″)就是高级二醇的一个实例。

在这些过程中，可能发生各种不需要的副反应。羰基化合物通常经由几种机理形成。例如，亚烷基二醇可以氧化而形成相应的醛和水分子。另外，例如，亚烷基二醇可以脱氢以形成相应的醛和氢分子。这些和其它羰基化合物随后可能反应形成吸收紫外光的化合物，该吸收紫外光的化合物也必需从产物中移除。

这些不需要的副反应可以包括来自工艺设备的金属物种的沥滤以及金属盐和金属氧化物的形成。在足量时，这些金属物种本身可能成为问题，而即使在低水平时，它们也可能催化亚烷基二醇或聚亚烷基二醇的氧化和/或脱氢而形成羰基化合物。实际上，各种金属物种可能在这些二醇制备工艺中的任何阶段形成，并且可能由于氧和/或酸性材料的存在而加重。

含羰基化合物在蒸馏亚烷基二醇(或二聚体以上的低聚物比如DEG、TEG和TETRA)的后处理塔中通常构成二醇反应器的下游。在此，可能涉及导致将这种二醇氧化而形成羰基化合物的低水平氧的存在的问题。另外，可能涉及存在可以作为催化剂的某些金属物种的问题。如上所述，这些羰基化合物可以进一步反应形成吸收紫外光的化合物。在这些二醇后处理过程中形成羰基化合物的问题通常在启动和关闭操作的过程中或当存在工艺干扰时更严重。羰基化合物和吸收紫外光的化合物的形成是一个相当大的问题，因为为了满足某些最终用途的应用的要求，需要将羰基化合物和吸收紫外光的化合物都从二醇中移除。这种分离可能困难并且给工艺增加了资本和运行费用。

处理亚烷基二醇以移除醛的一种方法是将混合物与亚硫酸氢盐化合物接触。例如，美国专利6,187,973描述了一种通过使乙二醇与亚硫酸氢盐处理的阴离子交换树脂接触而从乙二醇移除醛的方法。加拿大专利1,330,350描述了将亚硫酸氢盐离子添加到乙二醇化合物中，之后将该混合物与羟基形式的阴离子交换树脂接触，从而移除醛。JP 53-029292描述了一种用于从气流中吸收醛的方法，其中将所述流与浸渍有亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐的活性炭接触。SU 1498752(摘要)描述了使用含有次氯酸钠、溴、对-氯苯磺酸二氯胺或氯琥珀酰胺的第一试剂混合物纯化乙二醇，然后使用亚硫酸氢钠溶液处理该溶液的方法。这些方法全都集中于移除方法，而不是集中于首先减少醛(或其它副产物)的生成的方法。Research Disclosure465117(Kenneth Mason Publications，Ltd.，2003年1月)描述了将反应物比如亚硫酸盐添加到某些环氧乙烷/乙二醇工艺流中，用于杂质转化。亚硫酸氢根离子也已经被添加到由环氧乙烷、二氧化碳和水经由碳酸亚乙酯中间产物制备乙二醇的工艺中。

所需要的是一种降低亚烷基二醇或聚亚烷基二醇制备工艺中产生的不需要的副产物比如羰基化合物、吸收紫外光的化合物和各种金属物种的水平的方法。

发明概述

本发明涉及一种通过环氧烷和水的反应制备一种或多种亚烷基二醇或聚亚烷基二醇的方法，由此降低所产生的不需要的副产物比如羰基化合物、吸收紫外光的化合物和各种金属物种的水平。其中本发明的方法特别适合的具体工艺操作包括亚烷基二醇反应器和亚烷基二醇蒸馏单元。申请人发现，在很多情况下，水溶性还原剂的存在降低了当工艺流处于高温条件时发生的不需要的副反应的量。当存在还原剂时，降低了羰基化合物比如醛、金属物种和吸收紫外光的化合物的形成。