[发明专利]用于生产三氧杂环己烷的方法

说明书

本发明涉及用于生产环状缩醛的方法，其包括：i)制备液体反应混合物，其包含：a)甲醛来源,b)疏质子化合物，和c)催化剂；和ii)将甲醛来源转化成环状缩醛。

本申请是申请日为2012年11月23日、申请号为201280057571.8、 发明名称为“用于生产三氧杂环己烷的方法”的发明专利申请的分案 申请。

本发明涉及用于生产环状缩醛的方法，其包括制备包含甲醛来源、 疏质子化合物和催化剂的液体反应混合物和将反应混合物中的甲醛来 源转化成环状缩醛。此外，本发明涉及液体反应混合物。

1,3,5-三氧杂环己烷(后文的“三氧杂环己烷”)为甲醛的环状三聚 体。三氧杂环己烷主要用作初始物料用于制备聚甲醛(POM)，其是具 有就机械、化学和温度稳定性而言希望和特别的特性的高性能聚合物。 聚甲醛聚合物可作为均聚物和共聚物获得。

随着聚甲醛市场的增长，在三氧杂环己烷生产者方面，希望扩展 其生产能力，以便基于竞争满足三氧杂环己烷的需求。用于生产三氧 杂环己烷的主要技术方法为在作为催化剂的浓硫酸的存在下转化甲醛 水溶液。现有技术中已知的用于生产三氧杂环己烷的方法是复杂的， 并且包括提取步骤，其需要繁重的溶剂回收步骤。此外，现有技术中 已知的方法耗时并且耗能，并且导致甲醛来源至希望的环状缩醛的低 转化程度(液体反应混合物中小于10％的最终转化率)。此外，由该方 法形成的副产物的量是高的。

技术上，用于在液体系统中生产三氧杂环己烷的方法一般为在硫 酸或其它均相或非均相催化剂的存在下转化甲醛水溶液。然而，所述 技术方法具有各种缺点。

在反应条件下确实发生了若干副反应，例如甲醛歧化成甲酸和甲 醇(Cannizzaro反应)。形成的酸和甲醇可以进一步反应成甲酸甲酯。 此外，环状缩醛(特别是三氧杂环己烷)的处理流程和分离非常耗时和 耗能，复杂并且高成本。典型的用于生产三氧杂环己烷的方法使用甲 醛水溶液开始，所述甲醛水溶液通过如下浓缩：在第一步中蒸馏以便 除去水的体积。其后，浓缩甲醛溶液进料至反应器并且在催化剂的存 在下转化成三氧杂环己烷。通过蒸馏从反应混合物中分离三氧杂环己 烷。然而，因为三氧杂环己烷与含水介质中包含的水形成共沸物，需 要其后的提取步骤和进一步的用于除去提取溶剂的蒸馏步骤。该方法 的特征是就蒸发水而言高耗能，所述水是通过原料物流引入至工艺中 的。

存在各种用于通过气相三聚由甲醛制备三氧杂环己烷的提议。美 国专利5,508,448公开了用于在气相中由甲醛制备三氧杂环己烷的方 法，该方法包括在气相中使甲醛与包括半水合磷酸氢氧钒(vanadyl hydrogenphosphate hemihydrate)的固体催化剂接触。

然而，气相方法一般导致甲醛来源转化成环状缩醛的低转化率。 此外，气体反应要求昂贵的反应设备，例如耐压容器，并且尤其是， 反应难以控制。

因此，现有技术中已知的用于生产三氧杂环己烷的方法要求若干 昂贵的分离步骤，并且较不有效。

本发明的目标是提供用于生产环状缩醛的方法，所述方法较有效， 导致较高的最终转化率，并且产生具有较少副产物的环状缩醛。此外， 本发明的目标是提供用于在液体系统中生产环状缩醛的方法，其中能 耗降低并且环状缩醛的分离较不复杂。

已经令人惊奇地发现与现有技术中公开的方法相关的方法可以通 过在疏质子化合物的存在下形成三氧杂环己烷和其它源自甲醛的环状 缩醛而克服。此外，已经发现甲醛来源转化成环状缩醛(例如三氧杂环 己烷)的转化率可以显著增加。

因此，第一实施方案中，本发明涉及用于生产环状缩醛的方法， 其包括：

i)制备液体反应混合物，其包含：

a)甲醛来源，

b)疏质子化合物，和

c)催化剂；和

ii)将甲醛来源转化成环状缩醛。