Способ производства монопентаэритритола высокой чистоты и монопентаэритритол, произведенный посредством процесса

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МОНОПЕНТАЭРИТРИТОЛА ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ И МОНОПЕНТАЭРИТРИТОЛ, ПРОИЗВЕДЕННЫЙ ПОСРЕДСТВОМ ПРОЦЕССА(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ПЕРСТОРП СПЕШЕЛТИ КЕМИКАЛЗ АБ Изобретение относится к процессу производства монопентаэритритола высокой чистоты и монопентаэритритолу, произведенному посредством процесса. Формальдегид реагирует с ацетальдегидом в водном растворе в присутствии сильно щелочного гидроксида обычным путем. Полученную реакционную смесь упаривают до ее содержания 50-70 вес.% и затем охлаждают. Кристаллы пентаэритритола, полученные таким образом, отделяют. Кристаллы растворяют в воде или в водосодержащей маточной жидкости, содержащей 35-55 вес.% пентаэритритола. Раствор обрабатывают на этапе очистки, при этом монопентаэритритол высокой чистоты кристаллизуют при температуре 40-90 С и отделяют от остающейся маточной жидкости, которая рециркулирует на вышеуказанном этапе. 014784 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу производства монопентаэритритола высокой чистоты и монопентаэритритолу, произведенному этим способом. Уровень техники Давно известно, что пентаэритритол может быть синтезирован путем реакции между 4 моль формальдегида и 1 моль ацетальдегида, которая проводится в щелочном растворе. Предполагается, что 1 моль ацетальдегида вначале реагирует с 3 моль формальдегида до образования пентаэритритозы - соединения, которое затем реагирует дополнительно с 1 моль формальдегида и щелочи до образования 1 моль пентаэритритола и 1 моль формата. Вышеупомянутые реакции можно иллюстрировать уравнениями,приведенными ниже, где Ме+ может быть, например, Na+ или K+. Общеизвестно, что выход полученного пентаэритритола подсчитывается немного лучше по ацетальдегиду, когда применяется избыток формальдегида, и что в то же самое время количество монопентаэритритола возрастает при расходе количества дипентаэритритола и более высоких гомологах пентаэритритола. В вышеуказанной реакции получается не только монопентаэритритол, но также определенное количество ди- и трипентаэритритола, а также формата. В некоторых приложениях имеют место большие преимущества при применении монопентаэритритола высокой чистоты. Таким образом, в течение долгого времени сохраняется настоятельная потребность в возможности производства монопентаэритритола в чистой форме с большими экономическими преимуществами и с помощью надежного пути. Ранее это было невозможно, поскольку дипентаэритритол и трипентаэритритол легко кристаллизуются вместе с монопентаэритритолом. Раскрытие изобретения В соответствии с настоящим изобретением, вышеупомянутая потребность совершенно неожиданно может быть удовлетворена, т.к. разработан способ производства монопентаэритритола высокой чистоты,в котором формальдегид реагирует с ацетальдегидом в водном растворе в присутствии сильно щелочного гидроксида, предпочтительно гидроксида щелочного металла или гидроксида щелочно-земельного металла, в молярном отношении формальдегид:ацетальдегид 5-10:1, предпочтительно 6-9:1, после чего реакционную смесь нейтрализуют. Изобретение характеризуется тем, что полученную реакционную смесь упаривают до содержания 50-70 вес.% и затем охлаждают. Кристаллы пентаэритритола, полученные таким образом, отделяют предпочтительно посредством ленточного фильтра или центрифуги и растворяют в водосодержащей маточной жидкости, содержащей 35-55 вес.% пентаэритритола. Раствор обрабатывают на этапе очистки, где монопентаэритритол высокой чистоты кристаллизуют при температуре 40-90 С, предпочтительно 45-80 С, и отделяют от остающейся маточной жидкости, которая обрабатывается и рециркулирует на вышеуказанном этапе. Синтез в соответствии с изобретением выполняют стандартным способом. Используют гидроксид натрия, но гидроксид калия также является возможной альтернативой. Реакция является экзотермической. Температура возрастает во время синтеза. Конечная температура составляет от 40 до 70 С. Возможно применение охлаждения и регулирование температуры. В соответствии с изобретением можно использовать этап очистки, включающий обработку углем и/или ионный обмен. Обработку углем главным образом применяют для обесцвечивания, а ионный обмен главным образом применяют для удаления форматов и других примесей, таких как пентаэритритола моноформат. Для отделения чистых кристаллов монопентаэритритола можно использовать ленточный фильтр в промышленном масштабе, но центрифуга является возможной альтернативой. Полученные кристаллы монопентаэритритола высокой чистоты подходящим образом высушивают на конечном этапе процесса. Монопентаэритритол в соответствии с изобретением определяется как монопентаэритритол, который имеет чистоту 99 вес.%, предпочтительно 99,3-99,9 вес.%. В соответствии с одним воплощением изобретения молярное отношение формальдегид:ацетальдегид составляет примерно 5-7:1, а монопентаэритритол высокой чистоты кристаллизуют при температуре примерно 55-90 С. Если молярное отношение формальдегид:ацетальдегид составляет 6:1, монопентаэритритол высокой чистоты кристаллизуют при температуре примерно 60-80 С. В соответствии с другим воплощением изобретения молярное отношение формальдегид:ацетальдегид составляет примерно 7-9:1, а монопентаэритритол высокой чистоты кристаллизуют при температуре примерно 40-70 С. Если молярное отношение формальдегид:ацетальдегид составляет 9:1, монопентаэритритол высокой чистоты кристаллизуют при температуре примерно 45-60 С. Давление при выпаривании превышает атмосферное давление, а выпариваемую смесь охлаждают до температуры примерно 25-50 С, предпочтительно 30-40 С, до экстрагирования кристаллов пентаэритритола. Изобретение разъяснено более подробно в вариантах воплощения, приведенных в примерах 1-8-1 014784 ниже, где в примерах 1-2 показано молярное отношение между формальдегидом и ацетальдегидом 5,0:1,0, в примерах 3-5 показано молярное отношение между формальдегидом и ацетальдегидом 6,0:1,0, а в примерах 6-8 молярное отношение между формальдегидом и ацетальдегидом 9,0:1,0. Пример 1. Пентаэритритол был получен в реакции между формальдегидом и ацетальдегидом в молярном отношении 5,0:1,0. 3,08 вес.ч. ацетальдегида добавляли в водный раствор, содержащий 10,51 вес.ч. формальдегида и 7,47 вес.ч. водного раствора, содержащего 45% гидроксид натрия. Молярное отношение вода:ацетальдегид составило 66:1. Реакция была экзотермической, и температуре позволяли повыситься до 50 С. Реакционную смесь нейтрализовали муравьиной кислотой до рН 5,7. Выход пентаэритритола был около 90%, подсчитанный по ацетальдегиду, который соответствовал 8,58 вес.ч. пентаэритритола. Реакционную смесь упаривали до ее содержания 62 вес.%, а затем охлаждали до 35 С. Кристаллы пентаэритритола, образовавшиеся таким образом, отделяли. Оставшийся от процесса раствор обрабатывали отдельно, чтобы экстрагировать дополнительный пентаэритритол и формат натрия. Кристаллы пентаэритритола растворяли в прозрачном и теплом растворе в маточной жидкости на основе воды, содержащей 45 вес.% пентаэритритола. Раствор очищали с помощью обработки активированным углем и последующего ионного обмена. Далее раствор охлаждали до 84 С и осаждали кристаллы монопентаэритритола. Кристаллы отделяли и после высушивания получали 2,15 вес.ч. монопентаэритритола с чистотой 99,5%. Это соответствовало 25% от общего количества полученного пентаэритритола. Чистоту измеряли с помощью газовой хроматографии. Оставшееся количество пентаэритритола, составляющее 6,43 вес.ч., перерабатывали в технический пентаэритритол. Пример 2. Повторяли процесс по примеру 1 с тем отличием, что кристаллы пентаэритритола растворяли в прозрачном и теплом растворе в маточной жидкости на основе воды, содержащей 55% пентаэритритола по весу, и тем что раствор после этапа очистки охлаждали до 90 С. Таким образом, был получен чистый монопентаэритритол в количестве, соответствующем 40% от общего количества полученного пентаэритритола. Пример 3. Пентаэритритол был получен в реакции между формальдегидом и ацетальдегидом в молярном отношении 6,0:1,0. 3,08 вес.ч. ацетальдегида добавляли в водный раствор, содержащий 12,61 вес.ч. формальдегида и 7,47 вес.ч. водного раствора, содержащего 45% гидроксид натрия. Молярное отношение вода:ацетальдегид составило 64:1. Реакция была экзотермической, и температуре позволяли повыситься до 50 С. Реакционную смесь нейтрализовали муравьиной кислотой до рН 5,7. Выход пентаэритритола был около 92%, подсчитанный по ацетальдегиду, который соответствовал 8,76 вес.ч. пентаэритритола. Реакционную смесь упаривали до ее содержания 62 вес.%, а затем охлаждали до 35 С. Кристаллы пентаэритритола, образовавшиеся таким образом, отделяли. Оставшийся от процесса раствор обрабатывали отдельно, чтобы экстрагировать дополнительный пентаэритритол и формат натрия. Кристаллы пентаэритритола растворяли в прозрачном и теплом растворе в маточной жидкости на основе воды, содержащей 45 вес.% пентаэритритола. Раствор очищали с помощью обработки активированным углем и последующего ионного обмена. Далее раствор охлаждали до 70 С и осаждали кристаллы монопентаэритритола и после высушивания получали 5,43 вес.ч. монопентаэритритола с чистотой 99,6%. Это соответствовало 62% от общего количества полученного пентаэритритола. Оставшееся количество пентаэритритола, составляющее 3,43 вес.ч., перерабатывали в технический пентаэритритол. Пример 4. Повторяли способ по примеру 3 с тем отличием, что кристаллы пентаэритритола растворяли в прозрачном и теплом растворе в маточной жидкости на основе воды, содержащей 55 вес.% пентаэритритола, и что раствор после этапа очистки охлаждали до 78 С. Таким образом, был получен чистый монопентаэритритол в количестве, соответствующем 66% от общего количества полученного пентаэритритола. Пример 5. Повторяли способ по примеру 3 с тем отличием, что кристаллы пентаэритритола растворяли в прозрачном и теплом растворе в маточной жидкости на основе воды, содержащей 35 вес.% пентаэритритола, и что раствор после этапа очистки охлаждали до 62 С. Таким образом, был получен чистый монопентаэритритол в количестве, соответствующем 55% от общего количества полученного пентаэритритола. Пример 6. Пентаэритритол был получен в реакции между формальдегидом и ацетальдегидом в молярном отношении 9,0:1,0. 3,08 вес.ч. ацетальдегида добавляли в водный раствор, содержащий 18,92 вес.ч. формальдегида и 7,47 вес.ч. водного раствора, содержащего 45% гидроксид натрия. Молярное отношение вода:ацетальдегид составило 59:1. Реакция была экзотермической, и температуре позволяли повыситься до 50 С. Реакционную смесь нейтрализовали муравьиной кислотой до рН 5,7. Выход пентаэритритола был около 93%, подсчитанный по ацетальдегиду, который соответствовал 8,86 вес.ч. пентаэритритола. Реакционную смесь упаривали до содержания 62 вес.%, а затем охлаждали до 35 С. Кристаллы пентаэритритола, образовавшиеся таким образом, отделяли. Оставшийся от процесса раствор обрабаты-2 014784 вали отдельно, чтобы экстрагировать дополнительный пентаэритритол и формат натрия. Кристаллы пентаэритритола растворяли в прозрачном и теплом растворе в маточной жидкости на основе воды, содержащей 45 вес.% пентаэритритола. Раствор очищали с помощью обработки активированным углем и последующего ионного обмена. Далее раствор охлаждали до 54 С и осаждали кристаллы монопентаэритритола и после высушивания получали 7,44 вес.ч. монопентаэритритола с чистотой 99,7%. Это соответствовало 84% от общего количества полученного пентаэритритола. Оставшееся количество пентаэритритола, составляющее 1,42 вес.ч., перерабатывали в технический пентаэритритол. Пример 7. Повторяли способ по примеру 6 с тем отличием, что кристаллы пентаэритритола растворяли в прозрачном и теплом растворе в маточной жидкости на основе воды, содержащей 35 вес.% пентаэритритола, и что раствор после этапа очистки охлаждали до 46 С. Таким образом, был получен чистый монопентаэритритол в количестве, соответствующем 80% от общего количества полученного пентаэритритола. Пример 8. Повторяли способ по примеру 6 с тем отличием, что кристаллы пентаэритритола растворяли в прозрачном и теплом растворе в маточной жидкости на основе воды, содержащей 55 вес.% пентаэритритола, и что раствор после этапа очистки охлаждали до 60 С. Таким образом, был получен чистый монопентаэритритол в количестве, соответствующем 86% от общего количества полученного пентаэритритола. Температура кристаллизации зависит от количества растворителя, но также и от молярного отношения между формальдегидом и ацетальдегидом, так как молярное отношение определяет состав растворяемого пентаэритритола. В общем, температура кристаллизации является наивысшей при самом низком молярном отношении, и для каждого молярного отношения температура кристаллизации является наивысшей при самом низком содержании растворителя. При каждом молярном отношении температура кристаллизации и сухость могут быть комбинированы для получения монопентаэритритола высокой чистоты. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ производства монопентаэритритола высокой чистоты, в котором формальдегид реагирует с ацетальдегидом в водном растворе в присутствии сильно щелочного гидроксида, предпочтительно гидроксида щелочного металла или гидроксида щелочно-земельного металла, в молярном отношении формальдегид:ацетальдегид 5-10:1, после чего реакционную смесь нейтрализуют, характеризующийся тем,что полученную реакционную смесь упаривают до ее содержания 50-70 вес.% и затем охлаждают полученные таким образом кристаллы пентаэритритола, отделяют предпочтительно посредством ленточного фильтра или центрифуги и растворяют в водосодержащей маточной жидкости, содержащей 35-55 вес.% пентаэритритола, этот раствор обрабатывают на этапе очистки, при этом монопентаэритритол высокой чистоты кристаллизуют при температуре 40-90 С, предпочтительно 45-80 С, и отделяют от остающейся маточной жидкости, которая обрабатывается и рециркулирует на вышеуказанном этапе. 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что гидроксидом является гидроксид натрия. 3. Способ по п.1 или 2, характеризующийся тем, что этап очистки включает обработку углем и/или ионный обмен. 4. Способ по любому из пп.1-3, характеризующийся тем, что кристаллы монопентаэритритола на последнем этапе отделяют посредством ленточного фильтра. 5. Способ по любому из пп.1-4, характеризующийся тем, что полученные кристаллы монопентаэритритола высушивают. 6. Способ по любому из пп.1-5, характеризующийся тем, что молярное отношение формальдегид:ацетальдегид составляет примерно 5-7:1, и монопентаэритритол высокой чистоты кристаллизуют при температуре около 55-90 С. 7. Способ по п.6, характеризующийся тем, что молярное отношение формальдегид:ацетальдегид составляет примерно 6:1, и монопентаэритритол высокой чистоты кристаллизуют при температуре около 60-80 С. 8. Способ по любому из пп.1-5, характеризующийся тем, что молярное отношение формальдегид:ацетальдегид составляет примерно 7-9:1, и монопентаэритритол высокой чистоты кристаллизуют при температуре около 40-70 С. 9. Способ по п.8, характеризующийся тем, что молярное отношение формальдегид:ацетальдегид составляет примерно 9:1, и монопентаэритритол высокой чистоты кристаллизуют при температуре примерно 45-60 С. 10. Способ по любому из пп.1-9, характеризующийся тем, что упариваемую реакционную смесь охлаждают до температуры примерно 25-50C, предпочтительно примерно 30-40 С, чтобы экстрагировать кристаллы пентаэритритола. 11. Способ по любому из пп.1-10, характеризующийся тем, что давление при упаривании превышает атмосферное давление. Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2