回收二乙烯基芳烴二氧化物的方法
【專(zhuān)利摘要】用于從粗進(jìn)料流回收二乙烯基芳烴二氧化物的方法，所述方法包括以下步驟：(a)提供含有至少一種二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物和其他化合物的流出物反應(yīng)流；和(b)將所述二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物與步驟(a)的反應(yīng)流出物的所述其他化合物分離/回收；其中回收的二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物的回收百分率大于約85％；并且其中所述回收的二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物的純度百分率大于約85％。
【專(zhuān)利說(shuō)明】回收二乙烯基芳烴二氧化物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及回收二乙烯基芳烴二氧化物、特別是來(lái)源于二乙烯基苯的二乙烯基芳烴二氧化物的方法。更具體地，本發(fā)明涉及從粗進(jìn)料流、例如由制備二乙烯基芳烴二氧化物的環(huán)氧化方法產(chǎn)生的流中回收二乙烯基芳烴二氧化物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有各種已知的方法來(lái)制備二乙烯基芳烴二氧化物例如二乙烯基苯二氧化物(DVBDO) ο例如，美國(guó)專(zhuān)利N0.2，977,374( 374專(zhuān)利”其通過(guò)引用并入本文中)公開(kāi)了利用乙酸乙酯中的過(guò)乙酸環(huán)氧化二乙烯基苯(DVB)并報(bào)告DVBDO收率為百分)之49。，374專(zhuān)利教導(dǎo)了通過(guò)雙程連續(xù)蒸餾來(lái)回收環(huán)氧化產(chǎn)物；在第一程中除去輕質(zhì)餾分例如溶劑和副產(chǎn)物乙酸；和在第二程中回收塔頂產(chǎn)物。在，374專(zhuān)利中提供了 DVBDO的實(shí)例，它描述了兩程“汽提”除去輕質(zhì)餾分和“閃蒸”回收塔頂產(chǎn)物。,374專(zhuān)利公開(kāi)了獲得低DVBDO純度(59重量％ )和低收率，如所述實(shí)例中報(bào)告的；因此，'374專(zhuān)利中描述的方法既沒(méi)有獲得高蒸餾回收率也沒(méi)有產(chǎn)生高純度產(chǎn)物。
[0003]M.fforzakowska, J.Appl.Poly.Sc1.(2007) 103 卷 462-469 頁(yè)(其通過(guò)引用并入本文中)公開(kāi)了利用乙腈-過(guò)氧化氫在氧化鎂催化劑和大于4-倍摩爾過(guò)量的過(guò)氧化氫存在下將DVB環(huán)氧化為烯烴。以上Worzakowska論文沒(méi)有描述應(yīng)用蒸餾，并且只公開(kāi)了將環(huán)氧化物“與溶劑和副產(chǎn)物分離”。然而，考慮到雖然以65%二乙烯基苯原材料純度開(kāi)始，但回收的產(chǎn)物純度只有約45%，所以這種方法具有低的產(chǎn)物純度和低的蒸餾回收率。 [0004]美國(guó)專(zhuān)利N0.4，304，639 ( “ ' 639專(zhuān)利”)公開(kāi)了純化烯烴氧化物的方法并描述了利用少量水和傾析側(cè)餾分的連續(xù)蒸餾方案。'639專(zhuān)利中描述的方法涉及環(huán)氧丙烷(PO)的制備。列舉DVBDO作為可以利用^ 639專(zhuān)利中描述的方法制備的一長(zhǎng)列可能的環(huán)氧化物之一。然而，,639專(zhuān)利中的描述不足以使熟練技術(shù)人員能夠確定所述方法如何可以產(chǎn)生高的DVBDO蒸餾回收率或高的DVBDO純度。
[0005]EP0878471A1( “EP471”)公開(kāi)了反應(yīng)性輻射引發(fā)或熱引發(fā)的陽(yáng)離子可固化型環(huán)氧化物單體和由那些單體制成的組合物；并描述了利用過(guò)硫酸氫鉀制劑(Oxone)合成DVBD0。EP471中描述的程序包括“在真空中在35°C下”除去溶劑，沒(méi)有進(jìn)一步純化。EP471教導(dǎo)了5mI^^DVB(4.58g)(理論產(chǎn)物大約5.7g)產(chǎn)生4.92g產(chǎn)物，總收率為86%。EP471中的描述不足以使熟練技術(shù)人員能夠確定蒸餾的回收率或回收產(chǎn)物的純度。如EP471所述，產(chǎn)物沒(méi)有與存在的任何重質(zhì)餾分分離，即，EP471的方法在它所公開(kāi)的過(guò)程中沒(méi)有提供蒸餾或分離步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)二乙烯基芳烴二氧化物的高純度。
[0006]EP1841753B1 (“EP753”)公開(kāi)了能量平衡改進(jìn)的烯烴環(huán)氧化方法。EP753中的公開(kāi)內(nèi)容集中在從丙烯制備PO上，但是總體上要求保護(hù)“烯烴”的環(huán)氧化。EP753教導(dǎo)了 DVB作為烯烴。另外，EP753在回收的描述中教導(dǎo)了利用分隔壁塔、蒸餾、和“蒸餾分離方法”(EP753集中在未反應(yīng)的烯烴、溶劑和產(chǎn)物的回收上)。EP753中的描述不足以使熟練技術(shù)人員能夠確定或限定高蒸餾回收率或高DVBDO純度方法。[0007]W02010/101144A1總體上公開(kāi)了環(huán)氧樹(shù)脂組合物并描述了環(huán)氧化方法。一個(gè)實(shí)例描述了利用在乙酸乙酯中的30%過(guò)乙酸合成DVBD0。使用300gDVB產(chǎn)生了 151.6g餾出DVBDO(總收率只有41%)。分離被描述為通過(guò)“利用蒸發(fā)器減壓蒸餾”除去乙酸乙酯。通過(guò)“利用蒸餾純化”(10托，150。。)得到高純度產(chǎn)物(97.1%面積％ )。W02010/101144A1中描述的分離不足以使熟練技術(shù)人員能夠確定蒸餾回收率，然而鑒于產(chǎn)物的總收率低，產(chǎn)物的蒸餾回收率也低。
[0008]Bull.Chem.Soc.Jpn，64，3442-3444 (1991)公開(kāi)了陰離子對(duì)七鑰酸(VI)銨二辛基氧化錫催化劑存在下用H2O2環(huán)氧化苯乙烯類(lèi)的影響。通過(guò)上述方法回收的產(chǎn)物只描述為經(jīng)過(guò)“分離”并且描述的最高DVBDO總收率是9.9%。
[0009]美國(guó)專(zhuān)利N0.2,982, 752公開(kāi)了包含聚環(huán)氧化物和二乙烯基苯二氧化物的組合物，并且描述了利用在丙酮或乙酸乙酯中的過(guò)乙酸溶液環(huán)氧化二乙烯基苯(DVB)。所述專(zhuān)利還公開(kāi)了 “通過(guò)分餾分離環(huán)氧化物產(chǎn)物”。
[0010]美國(guó)專(zhuān)利N0.2，924，580公開(kāi)了二乙烯基苯二氧化物組合物；然而，沒(méi)有提到如何生產(chǎn)DVBDO。
[0011 ] 雖然制備二乙烯基芳烴二氧化物的上述方法是已知的，但很少關(guān)注在完成生產(chǎn)二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物的上游反應(yīng)和處理之后從所生成的含二乙烯基芳烴二氧化物的粗進(jìn)料流中有效回收二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物。上述參考文獻(xiàn)中描述的以前已知的方法都沒(méi)有產(chǎn)生高蒸餾回收率和高純度產(chǎn)物。另外，以上參考文獻(xiàn)都沒(méi)有教導(dǎo)包括以高回收率和/或高純度回收單環(huán)氧化物的方法。另外，以上參考文獻(xiàn)都沒(méi)有描述減少失控反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的方法或方法的條件。此外，以上參考文獻(xiàn)都沒(méi)有描述為工業(yè)應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的工業(yè)規(guī)模的方法。
[0012]以前，行業(yè)中二乙烯基芳烴二氧化物方法的開(kāi)發(fā)集中在通過(guò)將乙烯基芳烴氧化為乙烯基芳烴氧化物來(lái)生產(chǎn)乙烯基芳烴氧化物。已知的方法主要集中在反應(yīng)過(guò)程化學(xué)而不是所述方法的分離方面。迄今為止，從粗進(jìn)料流回收二乙烯基芳烴氧化物的幾種已知的方法提供了若干缺點(diǎn)，包括(I)在回收過(guò)程期間形成重質(zhì)餾分，(2)達(dá)到高產(chǎn)物純度(例如大于(?85% )的產(chǎn)物回收率低(例如小于(<)85% )，(3)回收的單環(huán)氧化物副產(chǎn)物的純度低(例如，<85% )，和/或⑷失控反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0013]2009年12月21日提交的序號(hào)為61/288,511的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，和2010年12月17日提交的序號(hào)為61/424322的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了二乙烯基芳烴環(huán)氧化物的蒸餾。上述專(zhuān)利申請(qǐng)描述了蒸餾粗產(chǎn)物以產(chǎn)生高純度的精制DVBD0，以及溫度、壓力和停留時(shí)間的條件。上述專(zhuān)利申請(qǐng)沒(méi)有限定達(dá)到>85%的產(chǎn)物純度的蒸餾回收率；沒(méi)有描述蒸餾以達(dá)到>85%的單環(huán)氧化物純度和>85%的單環(huán)氧化物回收率；并且沒(méi)有描述降低失控反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)所需要的條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明提供給所述行業(yè)可以在工業(yè)規(guī)模上實(shí)施的二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物的回收方法；并且提供了二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物的高回收率(>85% )、高純度(>85% )、以及最少地形成不期望的污染物或副產(chǎn)物。本發(fā)明還提供了失控反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)降低的方法。另外，本發(fā)明給所述行業(yè)提供了也可以在工業(yè)規(guī)模上實(shí)施的單環(huán)氧化物產(chǎn)物的回收方法；并且提供了 >85%的單環(huán)氧化物產(chǎn)物回收率且純度>85%。
[0015]本發(fā)明的一種實(shí)施方式涉及從粗進(jìn)料流回收二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物的方法，所述方法包括以下步驟:(a)提供含有至少一種二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物和其它化合物的粗進(jìn)料流；和(b)將所述二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物與步驟(a)的粗進(jìn)料流的所述其它化合物分離/回收；其中回收的二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物的回收百分率>85%;并且其中所回收的二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物的純度百分率>85 %。
[0016]本發(fā)明的另一種實(shí)施方式提供了蒸餾方法，所述方法利用各種設(shè)備的組合，包括例如一個(gè)或多個(gè)刮膜蒸發(fā)器、一個(gè)或多個(gè)薄膜蒸發(fā)器、一個(gè)或多個(gè)短程蒸發(fā)器、一個(gè)或多個(gè)降膜蒸發(fā)器、一個(gè)或多個(gè)再沸器或者一個(gè)或多個(gè)蒸餾塔以恰當(dāng)?shù)捻樞蚺帕校⑶以谶m當(dāng)?shù)臈l件下，以得到>85%回收率的二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物和得到純度百分率>85%的純二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物。
[0017]利用本發(fā)明的方法，可以實(shí)現(xiàn)例如以下優(yōu)點(diǎn):(1)在回收過(guò)程期間沒(méi)有可測(cè)量的重質(zhì)餾分形成；(2)產(chǎn)物回收率>85%，同時(shí)達(dá)到產(chǎn)物純度>85% ；(3)單環(huán)氧化物回收率>85%，同時(shí)達(dá)到單環(huán)氧化物純度>85%;和(4)由于回收過(guò)程的停留時(shí)間少和溫度最小化，降低了失控反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]為了說(shuō)明本發(fā)明的目的，以下附圖顯示了本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的形式。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于 圖中所示的精確排列和設(shè)備。在附圖中，同樣的參考數(shù)字用來(lái)表示所有幾個(gè)圖中同樣的部分。
[0019]圖1-5是顯示本發(fā)明方法的各種實(shí)施方式的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]
[0021]“粗進(jìn)料流”本文中是指含有二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物、和其它化合物例如剩余的未反應(yīng)的反應(yīng)物、水、堿性化合物、輕質(zhì)餾分、單環(huán)氧化物、重質(zhì)餾分、溶劑和/或其它添加劑例如抑制劑的混合物、流出物或流。
[0022]“輕質(zhì)餾分”本文中是指通過(guò)蒸氣壓測(cè)量的揮發(fā)性大于在給定的工藝流中存在的單環(huán)氧化物的組分，例如，其中輕質(zhì)餾分的蒸氣壓大于所述流中存在的單環(huán)氧化物的蒸氣壓。例如，所述輕質(zhì)餾分可以包括溶劑例如甲醇或甲苯；水；萘；腈例如乙腈；二乙基芳烴例如二乙基苯，乙基乙烯基芳烴例如乙基乙烯基苯；二乙烯基芳烴例如二乙烯基苯；及其混合物。
[0023]“重質(zhì)餾分”本文中是指通過(guò)蒸氣壓測(cè)量的揮發(fā)性小于給定工藝流中存在的二乙烯基芳烴二氧化物的組分，例如其中所述重質(zhì)餾分的蒸氣壓小于所述流中存在的二乙烯基芳烴二氧化物的蒸氣壓。例如，所述重質(zhì)餾分可以包括二乙烯基芳烴二醇；二乙烯基芳烴的低聚物；及其混合物。
[0024]“單環(huán)氧化物”本文中是指乙基乙烯基芳烴氧化物，例如乙基乙烯基苯氧化物(EVBO)和二乙烯基芳烴一氧化物例如二乙烯基苯一氧化物(DVBMO)。
[0025]“沒(méi)有可測(cè)量的重質(zhì)餾分形成”本文中是指存在于粗進(jìn)料流中的任何重質(zhì)餾分基本等于從回收過(guò)程的出口流中回收的重質(zhì)餾分。
[0026]“停留時(shí)間”本文中是指工藝液體在系統(tǒng)或設(shè)備中度過(guò)的平均時(shí)間量。停留時(shí)間通?？梢杂?jì)算為系統(tǒng)的液體容納體積除以液體流過(guò)所述系統(tǒng)的速率。
[0027]“停留時(shí)間少”本文中是指含有產(chǎn)物的流在大于60°C的溫度下的時(shí)間少于2小時(shí)。
[0028]“失控反應(yīng)”本文中是指導(dǎo)致不受控制的溫度和/或壓力增加的自催化、自加熱的環(huán)氧化物放熱反應(yīng)。
[0029]“降低失控反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)”本文中是指在失控反應(yīng)發(fā)生可能性較低的溫度和停留時(shí)間下運(yùn)行。
[0030]“純度百分率(純度％ ) ”本文中是指通過(guò)GC測(cè)量的工藝流中物質(zhì)的質(zhì)量濃度，并表示為百分率。
[0031]“回收百分率(回收％ ) ”本文中是指作為產(chǎn)物得到的物質(zhì)質(zhì)量除以所述方法的進(jìn)料中所述物質(zhì)的質(zhì)量，表示為百分率。
[0032]“高純度”本文中是指產(chǎn)物例如單環(huán)氧化物或二乙烯基芳烴二氧化物的純度大于85%。
[0033]“高回收率”本文中是指產(chǎn)物的回收率大于85 %。
[0034]“壁溫”本文中是指?jìng)鳠岜砻嬖谂c工藝流體界面處的溫度。壁溫也可以通常稱(chēng)為“表皮溫度”。壁溫是與工藝流體直接接觸的金屬或合金傳熱表面的實(shí)際溫度。
[0035]“雷諾數(shù)(ReynoIds number) ”本文中是指表示流體流動(dòng)中慣性力與粘性力比率的無(wú)量綱數(shù)。雷諾數(shù)通?？梢杂?jì)算為速度乘以密度乘以特征長(zhǎng)度除以流體粘度。所述速度和特征長(zhǎng)度可以取決于設(shè)備的特定幾何結(jié)構(gòu)。(參見(jiàn)例如Perry' s ChemicalEngineers1 Handbook,第 6 版，1984。)
[0036]“通量”本文中是指液體的質(zhì)量流速除以與流動(dòng)方向正交的流動(dòng)平面的橫截面積。例如，對(duì)于膜蒸發(fā)器來(lái)說(shuō)，橫截面積由沿著所述蒸發(fā)器周邊的膜厚度限定。
[0037]可用于本發(fā)明方法的含有二乙烯基芳烴二氧化物的進(jìn)料流可以來(lái)自任何來(lái)源，包括例如制備二乙烯基芳烴二氧化物的已知方法。例如，制備二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物的方法描述于2009年12月21日提交的序號(hào)為61/288,511的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)；和2010年12月17日提交的序號(hào)為61/424322的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，二者通過(guò)引用并入本文中?？捎糜诒景l(fā)明方法的含有二乙烯基芳烴二氧化物的進(jìn)料流的來(lái)源可以是從例如如上述引用文獻(xiàn)中所述生產(chǎn)二乙烯基芳烴二氧化物的任何方法產(chǎn)生的粗混合物、流出物或流。通常,生產(chǎn)二乙烯基芳烴二氧化物的方法包括在氧化劑和催化劑存在下環(huán)氧化二乙烯基芳烴化合物以得到二乙烯基芳烴二氧化物化合物。
[0038]例如，生產(chǎn)二乙烯基芳烴二氧化物的方法的一種實(shí)施方式顯示在由以下反應(yīng)圖式I表示的以下環(huán)氧化反應(yīng)中:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.用于從粗進(jìn)料流回收二乙烯基芳烴二氧化物的方法，所述方法包括以下步驟:(a)提供含有至少一種二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物和其它化合物的粗進(jìn)料流；和(b)將所述二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物與步驟(a)的粗進(jìn)料流的所述其它化合物進(jìn)行分離/回收；其中回收的二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物的回收百分率包括大于大于約85% ;并且其中所述回收的二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物的純度百分率包括大于大于約85%。
2.權(quán)利要求1的方法，其還包括步驟(c):純化從步驟(b)回收的二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物以得到純度大于90%的二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物。
3.權(quán) 利要求1的方法，其中所述產(chǎn)物中存在的單環(huán)氧化物的百分率包括小于小于約15重量％。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述二乙烯基芳烴二氧化物包括二乙烯基苯二氧化物。
5.權(quán)利要求1的方法，其還包括分離/回收包含二乙烯基芳烴一氧化物、烷基-乙烯基-芳烴一氧化物或其混合物的步驟。
6.權(quán)利要求5的方法，其中還包括純化所述二乙烯基芳烴一氧化物、烷基-乙烯基-芳烴一氧化物或其混合物的產(chǎn)物的步驟。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述純化包括蒸餾過(guò)程以提供二乙烯基芳烴一氧化物、烷基-乙烯基-芳烴一氧化物或其混合物產(chǎn)物；其中所述回收的產(chǎn)物的回收百分率包括大于大于約85% ;并且其中所述回收的產(chǎn)物的純度百分率包括大于大于約85%。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述進(jìn)料流包含溶劑；并且還包括在步驟(b)之前或之后除去所述溶劑的步驟。
9.權(quán)利要求1的方法，其包括(i)用水稀釋反應(yīng)流出物；(ii)用萃取提取溶劑萃取提取步驟(i)的稀釋反應(yīng)流出物；(iii)水洗滌步驟(ii)的有機(jī)萃取提取物以除去一種或多種殘留化合物；(iv)蒸餾步驟(iii)的水洗滌有機(jī)萃取提取物以除去萃取提取溶劑；和(v)回收二乙烯基芳烴二氧化物產(chǎn)物。
10.權(quán)利要求9的方法，其中回收的溶劑作為萃取提取劑再循環(huán)到步驟(ii)。
11.權(quán)利要求1的方法，其還包括將從所述進(jìn)料流回收的所述其它化合物再循環(huán)回到步驟(a)中的步驟。
12.權(quán)利要求1的方法，其中分離步驟(b)是一個(gè)蒸餾步驟或者兩個(gè)或更多個(gè)蒸餾步驟的組合；或者一個(gè)蒸發(fā)步驟或者兩個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)步驟的組合。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述蒸餾步驟或蒸發(fā)步驟的壁溫控制在小于約200°C的溫度下；其中停留時(shí)間小于約5分鐘；其中液相紊流限定為雷諾數(shù)大于約2，000 ;其中液相通量大于約2401b/Sq-ft/hr ;其中重質(zhì)餾分小于約60重量并且其中所述蒸餾和蒸發(fā)在約0.01和約20之間的回流比下運(yùn)行。
14.用于從粗進(jìn)料流回收二乙烯基芳烴一氧化物、烷基-乙烯基-芳烴一氧化物或其混合物的方法，其包括以下步驟:(a)提供含有至少一種二乙烯基芳烴一氧化物、烷基-乙烯基-芳烴一氧化物或其混合物產(chǎn)物和其它化合物的粗進(jìn)料流；和(b)將所述二乙烯基芳烴一氧化物、烷基-乙烯基-芳烴一氧化物或其混合物產(chǎn)物與步驟(a)的粗進(jìn)料流的所述其它化合物分離/回收；其中回收的所述二乙烯基芳烴一氧化物、烷基-乙烯基-芳烴一氧化物或其混合物產(chǎn)物的回收百分率包括大于大于約85% ;并且其中回收的所述二乙烯基芳烴一氧化物、烷基-乙烯基-芳烴一氧化物或其混合物產(chǎn)物的純度百分率包括大于大于約85%
【文檔編號(hào)】C07D301/32GK103998437SQ201280060232
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月7日
【發(fā)明者】L·谷, W·W·范, B·D·胡克, D·簡(jiǎn), D·W·朱厄爾 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司