羥甲基鏈烷醛的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種羥甲基鏈烷醛的制備方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種通過降低 羥甲基鏈烷醛中剩余的甲醛量而減少甲醛廢水的羥甲基鏈烷醛的制備方法，并且同時提高 了羥甲基鏈烷醛的產(chǎn)率。
【背景技術(shù)】
[0002] 三羥甲基烷烴可用作醇酸樹脂、聚氨酯樹脂、（不）飽和聚酯樹脂、合成潤滑劑、表 面活性劑、活性單體等的原材料。
[0003] 三羥甲基烷烴可以通過二羥甲基烷烴（以下，稱為羥甲基鏈烷醛）的氫化來制備。 在基于胺的催化劑存在下通過甲醛和烷基醛的反應(yīng)來制備羥甲基鏈烷醛的工藝通常以一 個間歇式工藝進(jìn)行（見圖2)。
[0004] 羥甲基鏈烷醛的產(chǎn)率由加入的甲醛和烷基醛的摩爾比確定。為增加羥甲基鏈烷醛 的選擇性，以理論最小摩爾比或更大的過量使用甲醛。
[0005] 但是，由于其性能，用作原材料的甲醛以大約30%至42%純度的水溶液的方式來 使用。因此，反應(yīng)后廢水的增加量與過量使用的甲醛的量一樣多。此外，由于難以分離羥甲 基鏈烷醛中包括的全部甲醛，所以當(dāng)氫化羥甲基鏈烷醛時，羥甲基鏈烷醛中剩余的甲醛量 會在氫化中起到催化劑毒物的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術(shù)問題
[0007] 因此，考慮到上述問題已完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個目的是提供一種制備 羥甲基鏈烷醛的方法，其可改善羥甲基鏈烷醛的產(chǎn)率而不以理論最小摩爾比或更大的過量 使用甲醛。
[0008] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種制備羥甲基鏈烷醛的方法來降低羥甲基鏈烷醛 中剩余的甲醛量，同時增加反應(yīng)產(chǎn)物中羥甲基鏈烷醛的量。
[0009] 技術(shù)方案
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供的是一種在基于胺的催化劑存在下，通過甲醛和烷基 醛的反應(yīng)來制備包含反應(yīng)產(chǎn)物的0. 5至5wt%的剩余甲醛的羥甲基鏈烷醛的方法。
[0011] 以下，將詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0012] 在本發(fā)明中使用的烷基醛可以是，例如，具有C4至C5的烷基的正構(gòu)型或異構(gòu)型烷 基醛。作為【具體實施方式】，所述烷基醛可以是正丁醛。
[0013] 此外，用作烷基醛和甲醛的反應(yīng)催化劑的基于胺的催化劑可以是，例如，常規(guī)弱堿 性催化劑，如叔胺，并且所述弱堿性催化劑可以以常規(guī)催化量使用。
[0014] 作為具體的實施方式，所述叔胺可以選自三乙胺、三甲胺、二甲基乙胺、環(huán)己基二 甲胺、甲基二乙胺和它們的混合物。
[0015] 此外，作為一個實施方式，所述羥甲基鏈烷醛可以是二羥甲基丁醛、羥基新戊醛或 它們的混合物。
[0016] 特別地，當(dāng)甲醛和烷基醛在基于胺的催化劑存在下反應(yīng)時，加入的甲醛的轉(zhuǎn)化率 增加，并且因此制備了包含〇. 5至5wt%或0. 7至3. 9wt%的剩余甲醛的羥甲基鏈烷醛。
[0017] 甲醛和烷基醛的反應(yīng)摩爾比可以是2或更小。在一個實施方式中，當(dāng)使用作為烷 基醛的正丁醛制備作為羥甲基鏈烷醛的二羥甲基丁醛時，理論上需要2mol的甲醛和Imol 的正丁醛來制備二羥甲基丁醛。但是，為增加二羥甲基丁醛的選擇性，以2mol或更多的過 量使用甲醛。
[0018] 與此同時，相對于100wt%的每步分別加入的烷基醛的總量，本發(fā)明中最初加入的 甲醛的量可以是20至70wt%。
[0019] 即，本發(fā)明的特征是，甲醛和烷基醛的反應(yīng)摩爾比是2或更小，或者0.5至1.63,同 時相對于l〇〇wt%的烷基醛的總量，以20至70wt%的最小量使用甲醛。
[0020] 在根據(jù)本發(fā)明制備的羥甲基鏈烷醛中，羥甲基鏈烷醛的量（％)和反應(yīng)產(chǎn)物的剩 余甲醛量（％)的比可以是10或更大，或10至40。
[0021] 此外，在根據(jù)本發(fā)明制備的羥甲基鏈烷醛中，羥甲基鏈烷醛的量（％)和由反應(yīng)產(chǎn) 物的剩余甲醛量計算的甲醛轉(zhuǎn)化率（％)的比是〇. 25或更大，0. 25至0. 525,或者0. 281至 0. 525〇
[0022] 在一個實施方式中，上述本發(fā)明的制備工藝可以使用連續(xù)反應(yīng)裝置進(jìn)行，其中，如 圖1所示，串聯(lián)連接用于改善羥甲基鏈烷醛的選擇性的反應(yīng)器和用于降低羥甲基鏈烷醛中 的剩余甲醛量的反應(yīng)器。
[0023] 只要沒有不同的特別說明，"用于改善羥甲基鏈烷醛的選擇性的反應(yīng)器"的表達(dá)指 由總計η個反應(yīng)器構(gòu)成的連續(xù)反應(yīng)裝置中的第一反應(yīng)器，并且"用于降低剩余甲醛量的反 應(yīng)器"的表達(dá)指由總計η個反應(yīng)器構(gòu)成的連續(xù)反應(yīng)裝置中的除第一反應(yīng)器之外的所有其他 反應(yīng)器。
[0024] 作為具體的實施方式，η可以是2至4。當(dāng)η是4時（即，連續(xù)裝備總計4個反應(yīng) 器），裝備的第一反應(yīng)器對應(yīng)改善羥甲基鏈烷醛的選擇性的反應(yīng)器，并且，所有第二、第三和 第四反應(yīng)器等對應(yīng)降低剩余甲醛量的反應(yīng)器。
[0025] 即，烷基醛可以分別加入各個用于改善羥甲基鏈烷醛的選擇性的反應(yīng)器和用于降 低剩余甲醛量的反應(yīng)器中。
[0026] 在一個實施方式中，可以均等地并分別加入所述烷基醛。此外，可以依據(jù)需要的羥 甲基鏈烷醛的產(chǎn)率控制其分別添加的量。
[0027] 與此同時，甲醛和叔胺可以分批加入用于改善羥甲基鏈烷醛的選擇性的反應(yīng)器 中。在這點上，如上所述，相對于IOOwt %的分別加入的烷基醛的總量，所述甲醛的添加量可 以控制在20至70wt%。
[0028] 所述用于降低剩余甲醛量的反應(yīng)器可以由1至3個反應(yīng)器構(gòu)成。所述用于降低剩 余甲醛量的反應(yīng)器優(yōu)選與上述用于改善羥甲基鏈烷醛的選擇性的反應(yīng)器串聯(lián)連接。
[0029] 特別地，雖然剩余甲醛量在用于降低剩余甲醛量的反應(yīng)器中的最后一個反應(yīng)器中 減至最低，但是分別加入烷基醛。因此，烷基醛的量大于剩余甲醛的量。
[0030] 所述用于降低剩余甲醛量的反應(yīng)器可以在20至80°C或50至80°C的溫度范圍下 在等于或高于用于改善羥甲基鏈烷醛的選擇性的反應(yīng)器的溫度的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)。作為一個具 體的實施方式，當(dāng)所述用于改善羥甲基鏈烷醛的選擇性的反應(yīng)器在50°C下運(yùn)轉(zhuǎn)，每個用于 降低剩余甲醛量的反應(yīng)器（1至3個反應(yīng)器）都可以在50°C下運(yùn)轉(zhuǎn)，或者，其中至少一個反 應(yīng)器的溫度可以提升至80°C并運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0031] 在另一個實施方式中，當(dāng)用于改善羥甲基鏈烷醛的選擇性的反應(yīng)器的溫度是80°C 時，所有用于降低剩余甲醛量的反應(yīng)器（1至3個反應(yīng)器）可以在80°C下運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0032] 這是由于反應(yīng)后甲醛的量可以通過將用于降低剩余甲醛量的反應(yīng)器的反應(yīng)溫度 提升至高于用于改善羥甲基鏈烷醛的選擇性的反應(yīng)器的反應(yīng)溫度來減至最低。在這點上， 當(dāng)兩個反應(yīng)器之間的溫度差是30°C或更大時，增加了高沸點的副產(chǎn)物的產(chǎn)出，并且因此，可 能會降低羥甲基鏈烷醛的產(chǎn)率。
[0033] 在一個實施方式中，所述用于改善羥甲基鏈烷醛的選擇性的反應(yīng)器和所述用于降 低剩余甲醛量的反應(yīng)器，例如，可以獨立地選自可控制反應(yīng)熱的常規(guī)反應(yīng)器，如連續(xù)攪拌釜 式反應(yīng)器（CSTR)、文丘里噴嘴反應(yīng)器（Venturi-nozzle reactor)等。
[0034] 如上所述，在根據(jù)本發(fā)明制備的羥甲基鏈烷醛中，當(dāng)應(yīng)用于氫化時，起催化劑毒物 作用的剩余甲醛的量可以降低〇. 5至5. Owt%，并且因此，所述羥甲基鏈烷醛可以適用于通 過氫化制備氫化化合物（三羥甲基烷烴）。
[0035] 有益效果
[0036] 從前述內(nèi)容明顯可見，根據(jù)本發(fā)明，可以在不以理論最小摩爾比或更高的過量使 用甲醛的情況下改善羥甲基鏈烷醛的產(chǎn)率，減少甲