[发明专利]一种连续制备三羟甲基丙烷的方法

说明书

一种连续制备三羟甲基丙烷的方法，以甲醛、丁醛的混合物为原料，无水乙醇作溶剂，以氢氧化钠水溶液为化剂，使所述混合物与催化剂在毛细管中流动、混合，并在毛细管内形成反应混合物，该反应混合物通过羟醛缩合和歧化反应在毛细管中生成包含三羟甲基丙烷的产物，其中，使反应混合物温度控制为25～75℃，以及增加毛细管长度和/或体积或减少反应混合物流量使反应停留时间为2～25min。本发明缩短了三羟甲基丙烷的合成反应时间(现有技术为4～6h)，收率由75％左右提高到90％。

技术领域

本发明涉及连续制备三羟甲基丙烷，具体涉及在毛细管中连续制备三羟甲基丙烷的方法。

背景技术

三羟甲基丙烷(简称TMP)是一种含α-甲基的新戊基结构的多元醇，由于其分子结构的特殊性而具有独特的物理化学特性，广泛应用于表面活性剂、涂料、高级润滑油、印刷油墨、高级航空润滑脂、增塑剂、玻璃钢。在涂料生产中，用TMP制得的醇酸树脂的性能优于甘油、新戊二醇、季戊四醇等所制得的树脂。随着我国汽车、家电、船舶、交通等工业的发展，对高档涂料的需求量已大大增加。

目前我国三羟甲基丙烷的产量很少，且质量有待提高，缺口较大，大部分依赖进口。TMP的合成通常以碱性溶液为催化剂，由甲醛与丁醛通过羟醛缩合反应和歧化反应生成。

第一步：甲醛与丁醛的羟醛缩合反应

第二步：2,2-二羟甲基丁醛与甲醛之间的康尼查罗歧化反应

现有技术中合成TMP的方法是在釜式反应器中间歇进行，以缓慢滴加的方式反应4～6小时，较长的生产周期限制了其产量。因此，需要高效、连续地生产TMP的新工艺。

发明内容

为了克服釜式反应器中制备TMP反应温度不易控制、反应时间长、收率低等缺陷，本发明提供了一种利用微反应技术连续制备TMP的方法，不仅可以迅速高效地制备TMP，而且工艺操作简单，过程便于调控。

本发明具体方法如下：

以无水乙醇做溶剂，将甲醛与正丁醛按摩尔比3～6:1混合配制原料，其中，甲醛的摩尔浓度为1.5～12mol/L，正丁醛摩尔浓度为0.5～2mol/L，备用；配制摩尔浓度为0.5～2mol/L的氢氧化钠水溶液，备用；将甲醛与正丁醛的混合原料与氢氧化钠水溶液通过HPLC泵一定流量输入至直径为0.8毫米的毛细管中，所述流量使反应混合物中氢氧化钠与正丁醛的摩尔比为1:1。在毛细管中，甲醛与正丁醛的混合原料与氢氧化钠水溶液首先在各自预热管道内分别预热到25～75℃，优选预热至45～55℃；之后进入毛细管中混合并反应，反应混合物温度控制在25～75℃范围内，并且所述流量使反应混合物在毛细管中的停留时间为2～25分钟，在优选或替代实施方式中，反应混合物在毛细管中的停留时间为5～10分钟，从而连续制备三羟甲基丙烷，在冰水控温区采用-5～5℃的冷流体，如冷盐水换热以终止反应。

用甲酸将得到的反应产物的pH值调至7左右，减压蒸馏去除乙醇、水、未反应的甲醛和正丁醛等，大量白色固体析出时停止蒸馏，加入适量无水乙醇作溶剂，抽滤脱盐，将滤液继续减压蒸馏，脱除溶剂，获得粗品。将上述粗品溶于适量无水乙醇中，冷却重结晶得白色流动产物，经抽滤、干燥，即得白色粉末状产物。

由于正丁醛难溶于水，所以本发明在配制甲醛和正丁醛的混合溶液时，以无水乙醇作为溶剂，确保甲醛和正丁醛混合均匀，同时无水乙醇也不参与反应，

该反应混合物通过羟醛缩合和歧化反应在毛细管中生成包含三羟甲基丙烷的产物。

本发明与现有技术相比，可将合成三羟甲基丙烷的反应过程时间由原来的6小时缩短在30分钟之内，收率由75％提高到90％，实现了TMP的连续制备。

附图说明