新戊二醇的生产原理与工艺.doc

新戊二醇的生产原理与工艺 化学与材料科学系 09级应化二班 符兰 摘要：本文详细的介绍了新戊二醇生产原理及目前工业生产中生产新戊二醇的生产工艺，并对新戊二醇的应用及其后处理工艺做了一定的说明。 关键字：新戊二醇、甲醛、异丁醛、醛缩合反应、坎尼扎罗反应、工艺流程 1引言 新戊二醇(Neopentyl glyco,l简称NPG),化学名: 2, 2-二甲基-1, 3-丙二醇,分子式: C5H12O2,相对分子量104. 2。在室温下是无臭的白色晶状薄片固体，低毒，密度 1.06(21 ℃，g/cm3)，熔点 124～130 ℃，沸点 211℃，闪点 129 ℃，自燃点 399 ℃，升华温度 210 ℃。当相对湿度大于50%时,有吸湿性。温度接近熔点时能很快升华。易溶于水、醇、醚、酮和甲苯,较不易溶于脂肪烃和脂环族。 新戊二醇是典型的新戊基结构的二元醇,中心碳原子上没有氢原子的特定新戊基结构,使得由NPG制得的后续产品具有优良的抗水性、热稳定性及耐光性等;分子对称位置的两个伯醇羟基赋予该分子良好的化学反应性能,与分子量较低的乙二醇等二元醇相比,这两个羟基具有较强的反应活性。同时,由于结构中存在偕-二甲基,在β位置上没有氢原子,使这种醇的衍生物具有良好的耐水性、耐热性和耐光性。这些优良的特性使NPG具有广泛的应用领域:其衍生物可作香料、药物、阻燃剂、航空润滑剂、增塑剂、油墨、绝缘材料等,但目前其主要用途是制造无油醇酸树脂,特别是不饱和聚酯粉末涂料。目前新戊二醇生产基本上都是由甲醛与异丁醛在催化剂作用下缩合得到2, 2-二甲基-2-羟甲基丙醛(以下简称羟戊醛),再经还原制得新戊二醇,还原过程可采用歧化(Cannizzaro)法或催化加氢法[1]。 2 生产新戊二醇的原理 2.1目前新戊二醇的生产 2.1.1碱法 在弱碱性催化剂作用下，甲醛与异丁醛首先发生轻醛缩合反应，生成经基特戊醛，再进一步与甲醛发生坎尼扎罗反应生成新戊二醇。其过程为:甲醛和异丁醛发生缩合反应生成经醛，轻醛再与过量甲醛，在强碱条件下还原成新戊二醇，甲醛则被氧化。氧化后的甲醛与碱作用生成甲酸钠。反应液用甲酸中和、减压蒸馏脱水，浓缩液经分层、萃取，除去甲酸钠后，冷却、分离，得成品。反应式如下: 2.1.2催化加氢法[3] 以异丁醛、甲醛为原料，在催化剂存在下进行反应，再在一定温度和压力下除去反应产物中的异丁醛、催化剂和水，然后把浓缩物加入有催化剂的加氢反应器中反应，反应完成后，将催化剂分离出，溶液减压蒸水后经真空精馏，获得新戊二醇。 2.2新戊二醇工艺流程[4] 2.2.1碱法的工艺流程 将异丁醛、甲醛按1∶2(摩尔比,下同)的配比备料并投入反应釜,搅拌下升 温至30~35℃。滴加液碱,保持pH=9~11,缩合反应2·0~2·5 h;再加液碱至pH≥13,即发生歧化反应,通过不断滴加液碱保持该pH值;反应1·0~1·5 h后,停止加碱,保温反应0·2~0·5 h。最后加甲酸,中和物料至中性(一般控制pH=6·6~7·2)。减压脱水浓缩物料,冷却后在萃取塔内套用纯苯(或其他有机溶剂)逆流萃取3次,萃取液再用去离子水清洗3次,沉降后除去含有甲酸钠的水层,减压脱除溶剂。最后分馏出微量的低沸物,冷却结晶即得到产物。生产流程如下图。 2.2.2 催化加氢法的工艺流程 加氢法采用三乙胺催化缩合,然后在中压或高压下催化加氢,将PHA还原为NPG。间歇式液相加氢法工艺的具体操作是:将异丁醛、甲醛按1∶1·03~1·05的摩尔比备料并投入缩合釜,用40%(质量分数)的去离子水(或有机溶剂)稀释,搅拌下加入配比为0·02~0·04的三乙胺,在氮气保护下升温回流(一般为65~70℃),缩合反应2·0~2·5 h。然后减压(真空度为0·09~0·10 MPa)脱除三乙胺和未反应的异丁醛、甲醛(回收三乙胺和原料)。冷却后加去离子水(或有机溶剂)溶解HPA,分离杂质并转移到加氢釜;加入加氢催化剂,用氮气置换后升温,在搅 拌下通入氢气至1·0~5·0 MPa,还原2·5~3·0 h。泄压并用氮气置换,反应物料用稀碱液洗涤,然后去脱溶釜减压脱除水(或有机溶剂),分馏低沸物,最后 冷却结晶得产品。其工艺流程见下图。 3.新戊二醇的生产现状 3.1.1世界生产现状 2007年世界NPG生产能力约40万t·a-1,表1列出2007年世界领先的NPG生产商。 表1　2007年世界领先的NPG生产商 公司 生产能力/(万t·a-1) 市场份额/% 巴斯夫 13. 5 34 依士曼 8. 7