精製丙酮的方法
2023-10-23 19:09:27 1
專利名稱：精製丙酮的方法
本申請是基於俄羅斯專利申請99121965，並通過其要求優先權的美國非臨時申請，因此在此引入該俄羅斯專利申請作為參考。
在從異丙基苯得到丙酮的已知的方法(美國專利4,626,600)中，用空氣氧化異丙基苯得到中間體氫過氧化異丙基苯，接著用硫酸分解該過氧化物得到含有許多雜質的粗丙酮-苯酚混合物。如在美國專利4,626,600中描述了該方法。粗丙酮-苯酚混合物接著進行精餾以分離含丙酮、水、異丙基苯、乙醛和α-甲基苯乙烯的低沸點的「粗丙酮餾分」，及含有苯酚和高沸點化合物如苯乙酮和樹脂類的「粗苯酚餾分」。粗丙酮餾分通過精餾和/或化學處理進行進一步的精製產出商業級的丙酮。
已知上述的「粗丙酮餾分」含有少量的脂肪族醛類、烯烴和羰基雜質，具體地說，是乙醛、丙醛、異丁基醛、異亞丙基丙酮、雙丙酮醇和羥基丙酮，它們是上述氫過氧化異丙基苯分解階段形成的副產物。僅使用通常的蒸餾技術不能有效地精製粗丙酮餾分，因為精製的產品中殘留有醛類和烯烴雜質，降低了產品的純度和質量。因此，要獲得不含有丙酮醛類的高質量的產品，必須通過如下的方法改進該精製方法。
美國專利4,620,901描述了一種萃取蒸餾的特殊技術，使用二甲基甲醯胺作為選擇性的溶劑以除去醛類使其達到較低的水平。但該方法很複雜，因為事實是其需要昂貴的蒸餾設備，而且得到的丙酮質量因含有作為雜質的痕量溶劑而不令人滿意，致使其不能被大多數最終用戶使用。
同樣在美國專利5,567,853中描述了一種方法，其需要通過使丙酮餾分與含有鹼金屬化合物的乙二醇溶液反應的複雜的萃取蒸餾技術。但該方法使用昂貴的只有通過使用另外的蒸餾塔才可再生的溶劑，而且該方法生產的商業丙酮的純度僅為98.3％w/w，其不適合要求高質量丙酮用戶的使用，例如，在聚碳酸酯塑料的生產中。
許多已知的含有鹼金屬氫氧化物的化學處理方法(見，例如美國專利4,722,769和4,340,447)可進行低沸點醛類的醛醇縮合，使其轉化為高沸點的醛醇衍生物，其隨後用通常的蒸餾方法從丙酮中除去。該技術的問題是形成的醛醇衍生物在蒸餾塔釜中熱不穩定並分解，分解出的低沸點醛類升至塔頂汙染丙酮。在美國專利4,340,447描述的方法中，使用配有側線蒸餾的特殊蒸餾方法以避免上述問題。該方法複雜而且要幹涉過程的控制，並且在某些情況下，得到的丙酮含有醛，因此不適合在聚碳酸酯生產中的最終使用。
本發明的一個目的是設計一種精製丙酮的方法，以產出高質量的產品。
本發明提供了一種通過使用氧化劑氧化在粗丙酮餾分中的雜質，從丙酮中去除醛類和烯烴雜質的可靠、簡單和經濟的方法，所加入的氧化劑量，要使在生產高質量不含醛的商業級的丙酮中，不能對丙酮本身產生不利的影響。
發明綜述在本發明的方法中，從異丙基苯-苯酚生產工藝中得到的粗丙酮，其含有丙酮、水、醛類、異丙基苯和α-甲基苯乙烯，被送入到由兩個精餾塔組成的精製丙酮的裝置中。在第一個精餾塔中，大多數丙酮的包括各種醛汙染物的低沸點雜質被蒸發並作為塔頂餾出物除去。所有的殘餘組分包括丙酮從塔底移出並進入到第二精餾塔。在第二精餾塔中，丙酮經過精製除去水和其它高沸點的雜質以蒸餾物的形式移出，同時水、異丙基苯、α-甲基苯乙烯和其它高沸點的組分從塔釜中移出。在本發明的方法中，鹼性試劑和氧化劑可分別或一起加入到一個或兩個精餾塔的進料中。實際上鹼性試劑和氧化劑可在過程中的任何部位加入在第二塔或上遊，但在第二精餾塔前的某個部位加入兩種試劑效率會更高。
優選丙酮精製方法在如下條件下完成，第一塔的進料中鹼與氧化劑的比例為1∶0.01-1∶100，其中氧化劑以每1000ml第一塔進料中含有0.05-50g的量進料。氧化劑優選以0.1-20％水溶液的形式送入塔中。發明詳述使用的氧化劑可以是過氧化氫或其它的無機氧化劑，包括如KMnO4等的無機過氧化物。
在許多情況下，鹼和氧化劑在蒸餾前混合。
本發明的區別特徵在於用由氧化劑和鹼性試劑組成的雙組分混合物進行粗丙酮餾分蒸餾期間的特殊化學處理。化學處理中使用的兩種試劑可以分別或混合加入到其中之一或兩個精餾塔中，在不同的部位將其加入塔中以優化氧化反應並除去在高質量商業級丙酮生產中的醛雜質，而過氧化沒有對丙酮質量產生負面的影響。在一個最優選的實施方式中，氧化劑和鹼性試劑兩者都加入到兩個精餾塔中。鹼性試劑和氧化劑可以在進料進入塔前加入到其中或加入到塔的貯液槽中的液體中。使用的氧化劑為過氧化氫、過氧化鈉、高錳酸鉀和高錳酸鈉。使用的鹼性試劑為鹼金屬氫氧化物和碳酸鹽。這些試劑可以預先混合在一起或在蒸餾塔內進行混合。
與已知的方法相比，本發明方法的實質在於，當氧化劑和鹼性試劑的組合進料以選擇的比例出現時，可達到優化地去除醛類和不飽和雜質，而不產生對丙酮有害的副反應。本發明中，精餾塔中的鹼性試劑和氧化劑的比例應保持在鹼與氧化劑的重量比為1∶0.1-1∶100的範圍。氧化劑優選以0.1-20％w/w水溶液形式，且以每1000ml粗丙酮餾分進料中含有0.05-50g的量進料。氧化劑可以加入到一個和/或兩個塔的進料中，而且也可加入到至少一個精餾塔的塔頂和/或塔底部。化學氧化處理可將低沸點化合物、不飽和及羰基類雜質轉化為其高沸點的衍生物，該衍生物可溶於水而且對於熱分解穩定。這些高沸點的衍生物進入到第二精餾塔的塔釜中，且在蒸餾期間極易與塔底餾出物一起從丙酮中移出而不會被再轉化為醛類。
「高錳酸鹽實驗」(高錳酸鹽時間實驗，使用一種高錳酸鉀溶液的氧化試驗)是廣泛使用的測定商業級乙醛中總醛類和其它還原性雜質的分析方法。該方法要求在丙酮樣品中加入少量的高錳酸鉀，測定顏色消散所需的時間。較長的顏色消散時間(高錳酸鹽時間)表明樣品中的還原性物質含量較低和丙酮的質量更高。市場上出售的大多數丙酮的最少的高錳酸鹽時間必須為2小時，但如果生產工廠超負荷和在超過其設計能力下運轉時，很難達到上述指標。結果，典型的高錳酸鹽時間為0.5-3小時，對應於在商業級丙酮中的醛含量超過50ppm。如果時間超過5小時，醛含量低於10ppm，則認為丙酮的質量是優異的。
除高錳酸鹽時間外，對商業級丙酮而言，還有其它表明質量的重要指標，包括含水量和雙丙酮醇的含量，其必須分別控制在小於0.3％w/w和30ppm。需指出的重要一點是當使用本發明提供的方法去除醛類雜質時，這些質量指標沒有脫出上述範圍。
以下的實施例和表格是為了說明而不是限制本發明。在本文本中參考的專利文獻在此引入作為參考。
具有上述組成的粗丙酮餾分在49-50℃的溫度下送入第一精餾塔，該塔具有20-30塊理論塔板的效率。20％的NaOH水溶液以3.3g/1000ml粗丙酮進料的加入量進入所述塔的塔釜中。第一塔塔頂的溫度通過採用高回流比保持在55-56℃的溫度，同時少量的塔頂餾分以氣相的形式，以進料物流重量的1-2％的量移出，汽相物中含有大部分的低沸點的雜質，包括乙醛，其冷凝後作為副產物移出。釜的溫度保持在75-80℃，佔進料物流重量98-99％的塔底餾分含有丙酮、異丙基苯、α-甲基苯乙烯、水和各種雜質，送入第二精餾塔進行進一步的處理。第二精餾塔具有45-55塊理論塔板的效率，在500mmHg柱的塔頂壓力和44-45℃的塔頂汽相溫度下操作。丙酮從塔頂以汽相的形式移出，完全冷凝後一部分液體以最終產品的形式抽出，另一部分以回流比1∶2.0-2.5的回流形式返回塔頂。通過高錳酸鹽時間試驗確認獲得的商業級丙酮的質量，得到的高錳酸鹽時間為2.5小時。從第二精餾塔來的兩相塔底產物含有進料物流中的組分水、異丙基苯和α-甲基苯乙烯，同時有痕量羰基類、醛醇縮合產品、苯酚和NaOH殘餘物。
表1
表權利要求
1.一種精製丙酮的方法，其包括通過將粗丙酮-苯酚混合物加入到第一精餾塔蒸餾所述的混合物，以分離低沸點雜質，從第一塔的塔底移出混合物的殘餘組分，並將所述的殘餘組分加入到第二精餾塔以分離高沸點雜質，其中鹼性試劑和氧化劑二者都加入到第二塔的混合物中或上遊的任一點。
2.根據權利要求1的方法，其中在第一塔進料中鹼與氧化劑的比例為1∶0.01-1∶100，其中氧化劑以每立升第一塔進料為0.05-50g的量進料。
3.根據權利要求1的精製丙酮的方法，其中氧化劑加入到兩個精餾塔之一或兩個精餾塔的進料中。
4.根據權利要求1的精製丙酮的方法，其中氧化劑加入到至少一個塔的塔頂和/或較低的部位。
5.根據權利要求1的精製丙酮的方法，其中氧化劑以0.1-20％的水溶液形式加入。
6.根據權利要求1的精製丙酮的方法，其中使用過氧化氫作為氧化劑。
7.根據權利要求1的精製丙酮的方法，其中使用如KMnO4的無機氧化劑作為氧化劑。
8.根據權利要求1的精製丙酮的方法，其中使用無機過氧化化合物，如過碳酸鹽作為氧化劑。
9.根據權利要求1的精製丙酮的方法，其中鹼性試劑和氧化劑在加入之前先將其進行混合。
10.一種從氧化異丙基苯得到的粗丙酮-苯酚混合物中精製丙酮的方法，包括在混合物中加入鹼性試劑和氧化劑以從所述的混合物中除去醛雜質。
全文摘要
描述了一種從氧化異丙基苯得到的粗丙酮－苯酚混合物中精製丙酮的方法。在該方法中,在混合物中加入鹼性試劑和氧化劑兩者,以助於在精製中除去醛雜質。
文檔編號C07C27/12GK1379751SQ00814508
公開日2002年11月13日 申請日期2000年10月10日 優先權日1999年10月22日
發明者J·W·福爾默, V·J·阿里斯託維奇, Y·V·阿里斯託維奇, A·J·索科洛夫 申請人:通用電氣公司