[发明专利]制备三噁烷的方法

说明书

披露了一种制备三噁烷的方法，包括：(A)在酸性催化剂的存在下由高浓度的甲醛水溶液制备三噁烷；(B)蒸馏含有三噁烷的混合物；(C)液化蒸馏气体混合物；(D)使液化的液体混合物与萃取溶剂混合，再将混合物分离成水相和溶剂相；(E)蒸馏所述溶剂相以得到三噁烷，再使所述水相与所述萃取溶剂混合得到混合物，然后分离成水相和溶剂相；以及(F)将从(E)中分离得到的所述水相排出系统，使所述溶剂相再循环以便在(D)和(E)中重新使用。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年9月16日提交的名为“用于制备三噁烷的工艺”的韩国专利申请号10－2014－0122844的优先权，该申请的内容通过引用全文纳入本申请。

发明背景

1、技术领域

本发明涉及制备三噁烷的方法。

2、背景技术

聚甲醛是一种通过三噁烷制备的工程塑料。迄今已知的聚甲醛的合成方法有多种。特别地，人们主要使用在酸性催化剂的存在下通过加热甲醛来合成三噁烷的方法。

无关于合成方法，三噁烷不是以纯物质的形式，而是以一种含有甲醛、少量的其它组分(例如甲醇、甲酸甲酯、甲醛和甲酸)以及大量的水的混合物的形式得到的。制备聚甲醛需要纯的三噁烷。为此，人们披露了多种工艺例如蒸馏、萃取、蒸馏萃取和变压蒸馏。

对于通过蒸馏蒸发来制备三噁烷，由于三噁烷－甲醛－水的汽液平衡不可避免地会含有大量的水。因为水的蒸发伴随大量蒸发热的损失，制备三噁烷的能耗增加。

为了对一些作为蒸发热消耗的能量进行再利用，韩国专利申请号2010－0107119和日本专利申请号1981－084832披露了一种通过有机溶剂从蒸馏萃取的气体馏分中萃取三噁烷的方法。然而，这些专利是有问题的，因为伴随有潜热的含有三噁烷、甲醛和水的混合物是在气相中加入萃取柱的，使得潜热不可能用作能量。

从含有三噁烷、甲醛和水的气体混合物中分离出三噁烷需要大量的能量以进行相变。因此，日本专利申请号1992－208265披露了一种萃取在固体催化剂的存在下合成的三噁烷的方法，使用沸点高于三噁烷沸点的溶剂，而不使用蒸馏柱，换言之没有相变。然而，三噁烷的水溶性很好，会在很大程度上残留于水相中。为了减少水相中三噁烷的量，日本专利申请号1992－208265披露了使用至少2800ml的溶剂以萃取1g三噁烷。当大量溶剂以该方式使用时，为了在之后的工艺中分离三噁烷和溶剂，就需要大尺寸的蒸馏柱，且会消耗大量的能量。

相变成气相再蒸馏是针对含有甲醛、水和三噁烷的混合物的常规分离方法。同样地，大量能量在相变中被不利地消耗。另外，在没有相变下进行的液/液萃取的情况是有问题的，因为大量的三噁烷会转移至水相，使工艺效率不利地下降。

发明内容

因此，本发明的一个方面提供了一种有效且有益地制备三噁烷的方法，其中通过从蒸馏柱顶部排出的气体混合物中释放能量来回收用于反应和蒸发的能量，且使通过释放能量而液化的含有甲醛、水和三噁烷的液体混合物通过两个串联的液/液萃取器，从而降低了三噁烷向水相的排出。

为了实现上述方面，本发明的一种实施方式提供了一种制备三噁烷的方法，包括：(A)在酸性催化剂的存在下由甲醛水溶液制备三噁烷；(B)蒸馏含有三噁烷的混合物；(C)液化蒸馏的气体混合物；(D)使液化的液体混合物与萃取溶剂混合再将该混合物分离成水相和溶剂相；(E)蒸馏所述溶剂相以得到三噁烷，再使所述水相与所述萃取溶剂混合得到混合物，然后使该混合物分离成水相和溶剂相；以及(F)将从(E)中分离得到的所述水相排出系统，再使所述溶剂相再循环以便在(D)和(E)中重新使用。