[发明专利]由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法和用于此方法的制备装置

说明书

本发明涉及一种在至少基于酸和碱的均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法和制备装置。为了可在良好的能量平衡下进行离开反应器的反应混合物的良好后处理并使所述方法可在最大简易度的装置中实施，提出使在压力下的液体反应混合物在卸压容器中卸压并分离成气相形式的第一卸压混合物和液相形式的第二卸压混合物，将第一卸压混合物在第一冷凝器中冷凝，将第二卸压混合物引入第一蒸馏塔并在其中分离成在顶部的气相形式的第一蒸馏混合物和在底部的液相形式的第二蒸馏混合物，并且将第一蒸馏混合物同样在第一冷凝器中冷凝。也提出可用于进行根据本发明的方法的制备装置。

技术领域

本发明涉及在至少基于酸和碱的均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法和制备装置。

背景技术

该反应通常在相对较高的温度下进行，以实现更高的反应速度和因此甲醛和丙醛反应物更快转化成甲基丙烯醛。但是，如果仍含有催化剂混合物的反应混合物较长时间保持在相对较高的温度下，则增加了副产物的形成和/或形成二甲基丙烯醛，这是不理想的。这是因为对最终甲基丙烯醛产物的纯度的要求越高，则分离除去副产物或二甲基丙烯醛所需的复杂度越高。

现有技术中提出的路线是将仍含有催化剂混合物的反应混合物尽可能快地送至蒸馏塔，在此分离除去催化剂混合物。例如DE 3213681 A1教导了这种路线。DE 3213681 A1描述了一种方法，其中在管式反应器中在超压下在液相中在均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛。将反应混合物卸压至标准压力并送入第一蒸馏塔。从第一蒸馏塔的顶部抽出含有甲基丙烯醛和水的气态顶部料流。水和催化剂混合物收集在底部。由此在第一蒸馏塔中分离除去均相催化剂混合物。此外，DE 3213681 A1提出一种反应器操作，其仅用少量催化剂混合物得出良好的反应结果。这样从一开始就使用较少的催化剂混合物。

关于除去的含有均相催化剂混合物的水相的处理，DE 3213681 A1提出多个变型方案。在第一变型方案中，塔底物被完全弃置。在第二变型方案中，一部分塔底物被弃置，其余的部分送回反应器。在第三变型方案中，将塔底物送往第二蒸馏塔，借此通过蒸馏从塔顶除去水。因此，第二蒸馏塔的塔底物中的催化剂混合物的浓度相应地高于第一蒸馏塔的塔底物中的情况。将第二蒸馏塔的塔底物送回反应器。在第四变型方案中，仅将第二蒸馏塔的一部分塔底物送回反应器，其余的部分被弃置。第一和第二变型方案，与第三和第四变型方案相比，在能量方面更有利并在装置方面明显更简单。但是，比第三和第四变型方案中损失更多的催化剂混合物：在第一变型方案中是因为整个塔底物都被弃置，在第二变型方案中是因为不可能将任意大量的水送回反应器，因此可再循环的催化剂混合物的量较小。但是，当第一蒸馏塔的塔底物中的催化剂混合物的含量如此高以致于塔底物不能作为废水释放到公共水处理厂时，第二、第三和第四变型方案适用于减少成问题的废水的量。在第二变型方案中，这通过将第一蒸馏塔的一部分塔底物再循环到反应器来实现，在第三变型方案中，水的蒸馏脱除使得能够将第二蒸馏塔的整个塔底物送回反应器，因此不存在成问题的废水，在第四变型方案中，与第二变型方案相比，水的蒸馏脱除和第二蒸馏塔的塔底物的部分再循环到反应器进一步减少成问题的废水的量。

来自第一蒸馏塔的顶部料流在冷凝器中冷凝。冷凝物在液-液相分离器中分离成主要含有甲基丙烯醛的液体有机相，和液体水相。有机相作为产物收集在收集容器中。水相被送回第一蒸馏塔。

WO 2016/042000 A1也提出一种方法，其中将仍含有催化剂混合物的反应混合物尽可能快速地送至蒸馏塔，在此除去催化剂混合物。在管式反应器中在超压下在液相中在均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛。将反应混合物卸压并送入第一蒸馏塔。从第一蒸馏塔的顶部抽出含有甲基丙烯醛和水的气态顶部料流。水和催化剂混合物积聚在第一蒸馏塔的塔底物中。由此在第一蒸馏塔中除去均相催化剂混合物。

关于除去的含有均相催化剂混合物的相的处理，WO 2016/042000 A1提出第一蒸馏塔的塔底物除了被送回第一蒸馏塔的部分外，至少部分送回反应器。未返回反应器的部分被送往后处理或弃置。后处理可在第二蒸馏塔中或在膜分离阶段中进行。