一種新戊二醇和甲酸鈉的分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以異丁醛、甲醛為起始原料、歧化法生產(chǎn)新戊二醇產(chǎn)生的反應(yīng)液的處理方法，具體涉及從反應(yīng)液中分離出新戊二醇和甲酸鈉的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]新戊二醇主要用于生產(chǎn)飽和聚酯樹脂，其衍生物廣泛用于涂料、汽車、紡織、農(nóng)藥、塑料和石油等領(lǐng)域。目前國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)新戊二醇均采用以異丁醛、甲醛為起始原料，經(jīng)堿性催化劑催化縮合生成中間體2，2-二甲基-3-羥基丙醛(俗稱羥基新戊醛，簡稱HPA)，再還原為新戊二醇的工藝。因羥基新戊醛被還原的方法有催化加氫和甲醛歧化兩種，故工藝上又分縮合加氫法和歧化法兩種，歧化法是指羥基新戊醛在堿作用下被還原為新戊二醇，甲醛則被氧化成甲酸，甲酸加堿中和得到甲酸鈉副產(chǎn)。
[0003]歧化法生產(chǎn)新戊二醇根據(jù)新戊二醇和甲酸鈉的分離方法不同又分為水蒸汽氣提法和甲醇溶劑法兩種:水蒸汽氣提法是指含有新戊二醇和甲酸鈉的反應(yīng)液經(jīng)減壓水蒸汽提出新戊二醇和水蒸汽，而甲酸鈉在汽提釜底結(jié)晶析出，新戊二醇水溶液經(jīng)減壓脫水、精餾得成品，甲酸鈉經(jīng)熱離心與反應(yīng)液分離。該方法得到的甲酸鈉外觀為棕黑色結(jié)晶，甲酸鈉有效含量為80-85%，另有5-7%新戊二醇，其他有機雜質(zhì)3%-5%，還有5-10%左右的水，僅能作為低品質(zhì)甲酸的原料外售，價格低廉，且甲酸鈉中有部分新戊二醇，造成了新戊二醇的浪費。
[0004]甲醇溶劑法是指含有新戊二醇和甲酸鈉的反應(yīng)液經(jīng)減壓蒸餾脫水至干后，加入甲醇溶解新戊二醇，甲酸鈉不溶解，經(jīng)過濾分離除去甲酸鈉后，新戊二醇甲醇溶液經(jīng)過脫甲醇回用、減壓精餾得成品。該工藝的優(yōu)點是甲酸鈉顏色純白，雜質(zhì)少，干基含量在99%以上，且不易結(jié)塊，售價高達(dá)1200元/噸左右，缺點是要使用甲醇有機溶劑，甲醇損耗大并且成本較尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有歧化法合成新戊二醇工藝中新戊二醇和甲酸鈉分離方法存在的不足，提供了一種新戊二醇和甲酸鈉的分離方法，該方法可以得到高品質(zhì)新戊二醇和甲酸鈉，有機溶劑使用量少，環(huán)境污染小、成本低，可有效提高新戊二醇生產(chǎn)線的附加值，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006]發(fā)明人針對歧化法合成新戊二醇得到的反應(yīng)液中甲酸鈉分離存在的成本高、質(zhì)量差等不足，經(jīng)過大量創(chuàng)造性勞動及實驗，得到了本發(fā)明方法，本發(fā)明通過控制脫水量和溫度使反應(yīng)液中的新戊二醇和甲酸鈉自然分層，然后分別對他們分離、提取即可，該方法可以充分回收新戊二醇，提高了產(chǎn)物的收率，得到的甲酸鈉顏色純白，雜質(zhì)少、不易結(jié)塊，有機溶劑使用量大大減少，節(jié)約了成本、減輕了環(huán)境壓力，適于工業(yè)化清潔生產(chǎn)。
[0007]本發(fā)明的新戊二醇和甲酸鈉的分離方法，具體包括以下步驟:
(I)以歧化法得到的新戊二醇反應(yīng)液為原料，對新戊二醇反應(yīng)液進(jìn)行減壓脫水，當(dāng)脫水量為反應(yīng)液質(zhì)量的15%-35%時停止； (2)脫水后的反應(yīng)液在60-100°C下靜置分層，上層為新戊二醇水溶液相，下層為甲酸鈉水溶液相，分層后將新戊二醇水溶液相在減壓下進(jìn)行脫水，剩余物精餾，得新戊二醇；
(3)下層甲酸鈉水溶液相加入萃取劑萃取其中的新戊二醇，萃取后的溶液濃縮、析晶，得甲酸鈉。
[0008]本發(fā)明分離方法以歧化法得到的新戊二醇反應(yīng)液為原料，該新戊二醇反應(yīng)液是指按照以下工藝流程得到的反應(yīng)液:以異丁醛、甲醛為起始原料，在碳酸鈉催化作用下，先縮合生成羥基新戊醛(HPA)，然后再在堿作用下羥基新戊醛與甲醛發(fā)生歧化反應(yīng)，生成新戊二醇和甲酸，最后向反應(yīng)液中加入液堿中和，使甲酸變?yōu)榧姿徕c，得新戊二醇反應(yīng)液。該新戊二醇反應(yīng)液中，新戊二醇的含量為21%左右，甲酸鈉的含量為19%左右，水的含量為55%左右，另外還有一些其他物質(zhì)。
[0009]本發(fā)明方法首次提出通過控制脫水量和溫度使新戊二醇和甲酸鈉實現(xiàn)初步分離，這一操作簡化了工藝流程，降低了成本。新戊二醇反應(yīng)液減壓脫出一定水量后，新戊二醇和甲酸鈉的水溶液會產(chǎn)生密度差從而分層，上層為新戊二醇水溶液相，也可以稱之為油相或新戊二醇相，下層為甲酸鈉水溶液相，也可以稱之為水相或甲酸鈉相，靜置分層后可以很好的實現(xiàn)新戊二醇和甲酸鈉的分離。脫除的水量需要嚴(yán)格的控制，脫出水量過少，新戊二醇和甲酸鈉水溶液未形成密度差異，不能夠形成分層;脫出水量過多，新戊二醇和甲酸鈉有大量固體析出，影響分層效果，也無法達(dá)到新戊二醇和甲酸鈉分離的目的。經(jīng)驗證，脫出水量為反應(yīng)液總質(zhì)量的15%-35%時均可達(dá)到新戊二醇和甲酸鈉分離的效果，優(yōu)選脫出水量為反應(yīng)液的 25%-30%。
[0010]上述步驟(I)中，減壓脫水溫度為70-80°C，脫水壓力-0.080MPa—0.085MPa ；脫水分層時，新戊二醇水溶液相和甲酸鈉水溶液相分層需要在一定的溫度下進(jìn)行，溫度控制不當(dāng)會使兩相中均有固體析出，嚴(yán)重影響分層效果。經(jīng)驗證，新戊二醇和甲酸鈉在60°C_100°C下靜置分層效果好，優(yōu)選在60-80°C下靜置分層。
[0011]上述步驟(2)中，靜置、分層后可以得到新戊二醇水溶液相和甲酸鈉水溶液相，新戊二醇水溶液相減壓脫水后精餾，即可得到純度高的新戊二醇。減壓脫水溫度為70-80°C，脫水壓力為-0.080MPa~-0.085MPa；，脫水至釜內(nèi)溫度105°C時開始精餾。
[0012]上述步驟(2)中，新戊二醇水溶液相脫水后，剩余物加入精餾釜進(jìn)行精餾，精餾后，得到純度高的新戊二醇，而釜底剩余物為新戊二醇水溶液相中的甲酸鈉，將釜底剩余物加入甲酸鈉水溶液相中，一起進(jìn)行后續(xù)的操作，以得到純度高的甲酸鈉。
[0013]上述步驟(3)中，甲酸鈉水溶液相中含有一定量的新戊二醇，為了避免浪費，同時確保甲酸鈉中有機雜質(zhì)的含量，甲酸鈉水溶液相先用萃取劑回收該新戊二醇，再提取甲酸鈉。萃取劑為甲苯、苯、正丁醇、異丁醛或異辛醇，當(dāng)為異丁醛時萃取效果最好。萃取后的萃取相經(jīng)蒸餾回收萃取劑，回收的萃取劑可以套用至萃取工段，富集的新戊二醇送至新戊二醇精餾釜精餾，得高品質(zhì)新戊二醇。當(dāng)采用異丁醛萃取時，還可以直接將萃取后的異丁醛返回新戊二醇制備工藝作為原料繼續(xù)使用。
[0014]上述步驟(3)中，萃取劑與甲酸鈉水溶液相的體積比為1:1-4，優(yōu)選1-1.5-2.5。
[0015]上述步驟(3)中，萃取在40_100°C下進(jìn)行，優(yōu)選在50_80°C下進(jìn)行。溫度過高或者過低都會不分層。
[0016]上述步驟(3)中，萃取后的甲酸鈉水溶液相減壓脫水濃縮，濃縮至有晶體析出后降溫析晶，析晶完全后離心，即可得到高品質(zhì)副產(chǎn)甲酸鈉。所得甲酸鈉外觀為白色至類白色結(jié)晶性粉末，新戊二醇的含量為1%以下，純度高，品質(zhì)好，無須再次純化。
[0017]上述步驟(3)中，離心分離甲酸鈉后的濾液中含有甲酸鈉、水和新戊二醇，可以加入下一批次的新戊二醇反應(yīng)液中，按照同樣的方法進(jìn)行處理，分離甲酸鈉和新戊二醇。
[0018]本發(fā)明提供了一種從歧化法新戊二醇反應(yīng)液中提取新戊二醇和甲酸鈉的方法，該方法通過新戊二醇和甲酸鈉在水中的密度差進(jìn)行分層，簡單的將反應(yīng)液中的甲酸鈉和新戊二醇進(jìn)行了分離，然后再分別提取就能得到高品質(zhì)的新戊二醇和甲酸鈉，本發(fā)明既節(jié)約了成本、減少了有機溶劑的使用、減輕了環(huán)境壓力，又保證了產(chǎn)品的收率和品質(zhì)，適于工業(yè)化清潔生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述，應(yīng)該明白的是，下述說明僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內(nèi)容進(jìn)行限制。
下述實施例中，所用的新戊二醇反應(yīng)液是工廠中以異丁醛、甲醛為起始原料，歧化法生產(chǎn)新戊二醇得到的反應(yīng)液，反應(yīng)液中主要成分為新戊二醇、甲酸鈉和水。經(jīng)檢測，反應(yīng)液中新戊二醇含量為21%，甲酸鈉為19%。
[0020]實施例1
1、取19248L(密度1.15Kg/L)新戊二醇反應(yīng)液(其中新戊二醇4648Kg;甲酸鈉4205Kg)，在80°C、-0.085MPa壓力下減壓脫水，脫出水3131L后停止脫水，在60°C靜置分層。
[0021]2、分層后，上層油相在80°C、_0.085MPa壓力下脫水，溫度升至105°C時停止脫水，脫出4000L水，脫水后精餾得到新戊二醇4500Kg，精餾釜中的剩余物加入水相中；下層水相共6800L，加入3400L異丁醛萃取，萃取溫度為50°C，萃取后的水相減壓濃縮至析出結(jié)晶后降溫至30°C析晶，析晶完后離心，濾餅烘干后得到白色甲酸鈉4000Kg，純度為98.5%，新戊二醇含量1%，濾液回至步驟I分層工段。萃取后的萃取相可以通過簡單蒸餾回收異丁醛，得到的新戊二