[发明专利]一种三羟甲基乙烷的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及医药化工食品领域，具体涉及一种新型三羟甲基乙烷的生产方法。

背景技术

三羟甲基乙烷(TME)主要用作醇酸树脂、聚氨酯树脂、硬性聚氨酯塑料、聚氨酯涂料以及高档油漆和涂料的原料，也是环氧树脂、炸药和特种化学品的重要中间体。TME的酯类主要用于合成润滑剂、增塑剂和乳化剂，也可用于制备增塑剂、表面活性剂、高级润滑剂、液体燃料添加剂、活性稀释剂、合成革及保温材料，此外，TME也是一种新型固一固相变贮热材料。

三羟甲基乙烷目前在工业上主要由歧化法制备，歧化法工艺成熟，但缺点是副产大量甲酸盐，不但影响产品质量，而且原子经济性低。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单，成本低，收率高且利于工业化生产的三羟甲基乙烷的制备方法。

具体的，本发明提供一种三羟甲基乙烷的生产方法，包括先使甲醛与丙醛在固体碱催化剂作用下发生缩合反应生成二羟甲基丙醛，过滤分离出催化剂(也可以为压滤)，蒸馏，得二羟甲基丙醛粗品，再通过催化加氢反应得到三羟甲基乙烷。

本发明中涉及的化学反应方程式如下：

本发明中所用的固体碱催化剂可以为碱金属、有机碱或无机碱等催化剂。优选地，所述固体碱催化剂为无机碱催化剂，如Na₂CO₃、NaOH、K₂CO₃、KOH中的一种或多种，所述的固体碱催化剂可以是负载于载体上的固体碱，负载的载体有γ/Al₂O₃、活性炭、TiO₂、SiO₂、MgAl₂O₄、硅藻土、NaA分子筛、NaZSM-5等。更优选所述固体碱催化剂中负载载体控制在10～30wt％。

上述缩合反应条件为在-20～40℃条件下，保温反应0.5～48h，优选在0～15℃下保温反应3～4h。

本发明蒸馏设定为减压蒸馏，压力0.08～0.095MPa，加热介质可设为蒸汽、导热油、热水等。优选地，所述加热介质为热水。更优选所述蒸馏温度60～90℃，蒸馏至剩余体积为30～50％时得二羟甲基丙醛粗品。

本发明中催化加氢反应所用的加氢催化剂为含钯、铂或镍等贵金属的催化剂。优选加氢催化剂为雷尼镍催化剂，更优选所述雷尼镍催化剂中镍含量为40～50wt％。为考虑到催化剂的安全性，更优选使用含水雷尼镍催化剂，含水量是40～50％。

在本发明的反应过程中，主要以水为反应溶剂，即在整个步骤中不需加入另外的常规溶剂。

所述固体碱催化剂与丙醛质量比为1：10～2000，丙醛与甲醛质量比为1：2～10；优选固体碱催化剂与丙醛质量比为1：100～1000，丙醛与甲醛质量比为1：2～5，最优选固体碱催化剂与丙醛质量比为1：100～500，丙醛与甲醛质量比为1：2.8～3。在该配比范围条件下，纯度最高，又避免浪费原料。

上述催化加氢反应温度为80～130℃，压力为0.01～0.35MPa；优选反应温度为105～115℃，压力为0.1～0.2MPa。所述加氢催化剂与二羟甲基丙醛粗品质量比为1：10～2000，反应时间3～10小时，优选质量比例1：100～500，反应时间4～6小时。

在本发明中，所述缩合反应制得的二羟甲基丙醛与固体碱催化剂，氢化反应后制得的三羟甲基乙烷与加氢催化剂间例如采用压滤的方式固液分离。

在本发明中，去除三羟甲基乙烷粗品中微量金属离子采用膜反渗透法分离，去除水分采用离心喷雾干燥法。

在本发明一个具体实施方式中，提供一种三羟甲基乙烷的制备方法，包括以下步骤：

(1)将甲醛、丙醛、Na₂CO₃、NaOH组合固体碱催化剂放于反应釜中，搅拌降温，控制反应液温度0～15℃，保温3～4小时。反应结束后，通过过滤器将物料压出。

(2)将反应步骤(1)中的反应物料中的催化剂去除后，将液体加入到蒸馏釜中进行减压蒸馏。蒸馏时釜压控制在0.08～0.095MPa，釜温60～90℃，剩余体积约为30～50％，停止蒸馏，将物料打入氢化反应釜。