[发明专利]具备高伯羟基含量的二醇

说明书

本发明涉及醇、制备醇的设备、制备醇的方法以及由醇制备酯的方法。另一方面，本发明涉及二醇、生产这些二醇的设备、生产这类二醇的方法以及由这类二醇生产酯的方法。另一方面，本发明涉及具备高伯羟基含量的二醇，用于生产这类二醇并且包括一个或多个连续搅拌釜式反应器、以串连活塞流方式进料的反应器的设备，由水、低级二醇、烯化氧与酸的混合物生产这类二醇的方法以及由这些二醇生产丙烯酸酯的方法。

通常通过烯化氧在明显过量的水、一般相对于每摩尔烯化氧有15-40摩尔水存在下、而水含量在反应混合物中占约85％(重)的条件下发生水解来制备单亚烷基二醇，参见Kink-Othmer的化工技术大全，第3版，(下文称其为Kirk-Othrner)卷19,p246-274。

高级二醇通常以单烯化氧水解副产物或低级二醇制备过程中的副产物的形式被制成，或者直接通过烯化氧与低级二醇的一次或多次加成而制得。

举例来说，在相对于每摩尔环氧丙烷存在15摩尔水的明显过量条件下通过环氧丙烷水解制备单亚丙基二醇，产物混合物中含有约85％丙二醇、13％二丙二醇和1.5％三丙二醇和更高级加成物。参见Kirk-Othmer，卷11,p933-956。

还可以直接通过环氧丙烷被加成到二丙二醇之上，该加成通常以催化方法完成来获得三丙二醇。由于水与二丙二醇争夺环氧丙烷，所以需要避免在反应混合物中使用水。

在三丙二醇的生产过程中，会产生伯羟基和仲羟基，人们理解，所形成的二醇可以具有二个伯羟基、二个仲羟基或一个伯羟基与一个仲羟基。此处所指的伯羟基含量为其占羟基数的百分数。

在先有技术的丙二醇制备方法中得到的伯羟基含量通常为15-36％。不过，该技术领域需要其伯羟基含量更高的二醇。

人们期望一种用于提供具备高伯羟基含量的醇、尤其是高级二醇的方法。

人们期望一种适用于提供具备高伯醇羟基含量的醇，尤其是高级二醇的设备。

人们期望一种适用于由醇与有机酸以高醇转化率和/或反应速率提供酯的方法。

如上所述，二丙二醇与环氧丙烷反应生产三丙二醇属于先有技术公知内容。同样已知的是水与烯化氧在水过量15摩尔并且占反应混合物85％的条件下反应形成单丙二醇。

由这些反应，先有技术表明当通过二丙二醇与环氧丙烷反应制备三丙二醇时，存在于反应混合物中的水会与二丙二醇争夺环氧乙烷，从而导致三丙二醇产率下降。

出人意料的是业已发现反应混合物中以低水/烯化氧比率和/或低浓度存在的水实际上会提高所需的三丙二醇的产率并且提高最终目的产物中伯羟基含量。

同样使人感到意外的是这种新型反应器设计，它包括一种连续搅拌釜式反应器(“CSTR”)或多个串联形式，从而保证在高反应速率下生产具备高伯羟基含量的高级二醇。出人意料之处还包括借助与一个或多个CSTR组合使用的活塞流反应器而获得的改进结果。

另外使人感到意外的是一种可供选择替代的半间歇式反应器设计，其中烯化氧与酸被缓慢地添加至由水和其它二醇组成的反应混合物。

按照本发明的实施方案之一，提供一种制备N级亚烷基二醇的方法。该方法通常包括使共同处于反应混合物中的烯化氧、水、酸性催化剂与一种或多种低级亚烷基二醇在适合形成N级亚烷基二醇的条件下相互接触的步骤。与先有技术方法相比，含水量较少，占反应混合物的1-60％(重)。水与烯化氧的摩尔比有利地小于9。

作为该实施方案的具体实例，提供了一种三丙二醇的生产方法，其中烯化氧、水、酸催化剂和二丙二醇在适合形成三丙二醇的条件下相互接触。

本发明的另一实施方案提供了与先有技术方法制备的同类二醇相比其中伯羟基含量增加的二级或更高级亚烷基二醇。该实施方案的具体实例提供其中伯羟基含量比先有技术含量15-36％要高的三丙二醇组合物。本发明具有创造性的三丙二醇组合物有利地含有大于36％的伯羟基。

本发明的另一实施方案提供用于制备高级亚烷基二醇的设备。该设备通常包括一个或多个连续搅拌釜式反应器(CSTR)，呈串联活塞流方式进料的反应器。CSTR接收通常呈合并物流形式的由水、烯化氧和低级亚烷基二醇组成的混合物。通过一个换热圈将酸缓慢地加入反应器。借助由换热圈返回的通过喷嘴以高速度被注入反应器的物料而将反应器内容物保持在搅拌状态。反应混合物离开CSTR时，90-99％烯化氧均被转化，而活塞流反应器基本上使烯化氧全部转化。