способ разделения многоатомных спиртов, например неопентилгликоля, и формиата натрия

Формула изобретения

1. Способ разделения многоатомных спиртов, например неопентилгликоля, и формиата натрия, включающий упаривание и охлаждение реакционной смеси, добавление органического растворителя, кристаллизацию формиата натрия, отделение формиата натрия от насыщенного раствора многоатомного спирта, например, фильтрованием и кристаллизацию многоатомного спирта, отличающийся тем, что реакционную смесь упаривают до образования двух жидких слоев, которые разделяют на легкую фазу - вода - многоатомный спирт и тяжелую фазу - водно-солевую, отделенную водно-солевую часть раствора охлаждают до кристаллизации содержащегося в нем формиата натрия в виде кристаллогидрата, отделяют кристаллы формиата натрия, а оставшийся раствор - маточник возвращают в голову процесса на стадию упаривания, а затем отделенную легкую фазу - вода - многоатомный спирт дополнительно упаривают до кристаллизации 70% содержащегося в ней формиата натрия, затем охлаждают до 25-30°С и подвергают обработке органическим растворителем из ряда одноатомных предельных спиртов, например метанолом, для удаления оставшихся примесей, выпавший осадок отделяют от раствора, например, фильтрацией, а из оставшегося маточного раствора кристаллизуют многоатомный спирт.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кристаллизацию многоатомного спирта, например неопентилгликоля, производят упариванием (удалением) оставшегося водного раствора одноатомного предельного спирта, например метанола.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химии, а именно к способу разделения многоатомных спиртов, например неопентилгликоля, и формиата натрия.

Многоатомные спирты: 1,1,1-триметилолэтан (метриол), 1,1,1-триметилолпропан (этриол), 2,2-диметилолпропан (неопентилгликоль) и др. - находят широкое промышленное использование в производстве высококачественных синтетических масел, алкидных и эпоксидных смол, лаков, пластмасс, пластификаторов, поверхностно-активных веществ и других ценных продуктов.

Синтез неопентилгликоля протекает по реакции альдольной конденсации изомасляного альдегида с формальдегидом. Процесс идет достаточно быстро и не требует сложного технологического оформления. Основной проблемой при синтезе является выделение неопентилгликоля из реакционной смеси. В промышленности известно несколько способов извлечения неопентилгликоля из продуктов синтеза: удаление формиата натрия на ионообменных смолах; возгонка неопентилгликоля; азеотропная отгонка воды алифатическими, циклоалифатическими или ароматическими углеводородами с последующей экстракцией неопентилгликоля водой из безводного сиропа; экстракция неопентилгликоля растворителями на противоточной колонне. Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки (см. Рудковский Д.М., Кецлах М.М., Эппель Ф.А. Многоатомные спирты. Л.: Химия, 1972, с.122-138).

Известен способ разделения многоатомных спиртов, например неопентилгликоля или этриола, и формиата натрия или кальция, включающий добавление к смеси разделяемых веществ органического растворителя, в котором многоатомный спирт растворяется, кристаллизацию формиата натрия или кальция, отделение формиата натрия или кальция от раствора многоатомного спирта в органическом растворителе, например, фильтрованием, рециркуляцию органического растворителя, охлаждение раствора и кристаллизацию многоатомного спирта, причем в качестве органического растворителя используют растворитель ароматического ряда, например толуол, при этом после добавления к смеси разделяемых веществ органического растворителя полученную смесь нагревают до температуры кипения и производят при этой температуре одновременно: обезвоживание смеси отгонкой воды с рециркуляцией отделенного от воды органического растворителя, кристаллизацию нерастворенного в органическом растворителе формиата натрия или кальция и растворение в органическом растворителе многоатомного спирта. Способ позволяет увеличить выход хорошо очищенных целевых продуктов (см. пат. РФ №2230729, опубл. 20.06.2004, МПК С07С 31/20). Данный способ взят за прототип для предлагаемого технического решения.

Недостатками способа прототипа является многостадийность процесса, использование большого объема растворителя и нагрев его до высокой температуры.

Задачей создания изобретения является разработка способа разделения многоатомных спиртов, например неопентилгликоля, и формиата натрия в одном цикле, снижение количества используемого органического растворителя, исключение высокотемпературной стадии экстракции при сохранении выхода чистых целевых продуктов.

Технический результат - упрощение процесса, проведение его в более мягких условиях.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных во 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как способ разделения многоатомных спиртов, например неопентилгликоля, и формиата натрия с использованием органического растворителя, кристаллизацию веществ и отделение их от раствора, и отличительных, существенных признаков, таких как, реакционную смесь упаривают до образования двух жидких слоев, которые разделяют на легкую фазу - вода-многоатомный спирт и тяжелую фазу - водно-солевую, отделенную водно-солевую часть раствора охлаждают до кристаллизации содержащегося в нем формиата натрия в виде кристаллогидрата, отделяют кристаллы формиата натрия, а оставшийся раствор - маточник возвращают в голову процесса на стадию упаривания, а затем отделенную легкую фазу вода-многоатомный спирт дополнительно упаривают до кристаллизации 70% содержащейся в ней формиата натрия, затем охлаждают до 25-30°С и подвергают обработке органическим растворителем из ряда одноатомных предельных спиртов, например метанолом, для удаления оставшихся примесей, выпавший осадок отделяют от раствора, например фильтрацией, а из оставшегося маточного раствора кристаллизуют многоатомный спирт.

Согласно пункту 2 формулы изобретения кристаллизацию многоатомного спирта, например неопентилгликоля, производят упариванием (удалением) оставшегося водного раствора одноатомного предельного спирта, например метанола.

Вышеперечисленная совокупность признаков как известных, так и новых позволяет осуществить процесс разделения веществ, охарактеризованный в пунктах 1-2 формулы изобретения, получить разделяемые вещества достаточно высокой степени чистоты в одном цикле, снизить количество используемого органического растворителя, исключить высокотемпературную стадию экстракции при сохранении выхода чистых целевых продуктов.

Указанные выше отличительные признаки каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи и являются существенными. Использование предлагаемого сочетания существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи, является не очевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения (для способа) критерию патентоспособности "изобретательский уровень".

Для определения температурно-концентрационных условий процесса дробной кристаллизации неопентилгликоля и формиата натрия изучена растворимость в поликомпонентных водно-органических системах, содержащих неопентилгликоль, формиат натрия, метанол и воду (фиг.1, 2).

Ниже приведен пример осуществления изобретения.

Пример.

Проводят синтез многоатомного спирта - неопентилгликоля известным способом, путем взаимодействия изомасляного альдегида с формальдегидом в присутствии едкого натра с последующей нейтрализацией реакционной смеси муравьиной кислотой. Полученный синтезат упаривают на две трети объема до разделения раствора на два слоя и разделяют на две части: легкую фазу - водно-гликолевую и тяжелую фазу - водно-солевую и обрабатывают далее каждую часть отдельно.

Обработка водно-гликолевой части. Водно-гликолевую часть упаренного синтезата, содержащего 79,4% неопентилгликоля, 5,4% формиата натрия, 3,0% примесей (С₁₂...) и 12,2% воды, после разделения слоев дополнительно упаривают до кристаллизации 70% содержащегося в нем формиата натрия (фиг.1, 2). Далее на каждые 100 массовых частей упаренной и охлажденной до 30°С водно-гликолевой части берут 1,7 массовых частей метанола, отделяют кристаллический формиат натрия от раствора неопентилгликоля в водном растворе метанола, например, фильтрованием при температуре около 30°С.

Из водно-метанольного раствора неопентилгликоля производят кристаллизацию неопентилгликоля упариванием (удалением) оставшегося водного раствора метанола.

В результате получают на каждые 100 мас. частей смеси, полученной упариванием синтезата, 63,2 мас. частей неопентилгликоля, содержащего не более 0,3% натрия, выход продукта 69,3% и 4,39 мас. части формиата натрия, с содержанием основного вещества не менее 99,2%.

Обработка водно-солевой части. Водно-солевую часть упаренного синтезата после разделения слоев охлаждают до 0°С до кристаллизации кристаллогидрата формиата натрия и отделяют кристаллы соли, например, фильтрованием. Оставшийся раствор - маточник возвращают в голову процесса на стадию упарки.

В результате получают на каждые 100 массовых частей взятого раствора 63,64 части формиата натрия или кальция с содержанием основного вещества 99,0, выход на операции 77,59%. Образующийся в процессе отработанный раствор метанола используют повторно в операции обработки водно-гликолевой части упаренного синтезата (см. выше).

Из описания и практического применения настоящего изобретения специалистам будут очевидны и другие частные формы его выполнения. Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.