[发明专利]一种缩水甘油的工业化生产方法及其装置

说明书

本发明公开了一种缩水甘油的工业化生产方法及其装置。该工业化生产方法，包括如下步骤：将3‑氯‑1，2‑丙二醇与共沸溶剂按一定比例预先在反应釜内混合，然后在真空条件下向体系内连续滴加氢氧化钠的水溶液，保持体系处于沸腾回流状态进行反应，并将体系中的水不断从体系中移出；反应结束后，反应液进一步离心过滤，获得的滤液进入刮膜蒸发装置，在高真空下蒸发得到有机相和重组分；所述重组分从刮膜蒸发器底部排出；所述有机相从刮膜蒸发器顶部蒸出后经冷凝进入缩水甘油精馏精制提纯系统，得到缩水甘油产品。本发明具有简单易操作，易于连续化，原料易得，成本低，安全系数高，绿色环保，产品纯度高和反应收率高等优势。

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种缩水甘油的工业化生产方法及其装置。

背景技术

缩水甘油，又名2，3-环氧-1-丙醇，2，3-环氧丙醇，缩水甘油分子中含有环氧基和羟基两个官能团，它可作为合成表面活性剂、弹性体、塑料、树脂、染料、油漆等的中间体，也可广泛用于各种溶剂的提取和分离，其衍生物是农药、塑料、树脂、医药和助剂等工业原料。

国内外已知用于制备缩水甘油的商业方法包括烯丙醇氧化法以及3-氯-1，2-丙二醇低温脱氯化氢法。其中烯丙醇氧化法采用烯丙醇与双氧水为原料，在催化剂条件下进行环氧化制取缩水甘油，但是该路线所需的烯丙醇由丙烯环氧化成环氧丙烷再异构化得到，导致此路线得到的缩水甘油成本高，且起始原料丙烯为不可再生资源。而以3-氯-1，2-丙二醇为原料的脱氯化氢法，原料3-氯-1，2-丙二醇可由甘油与氯化氢反应制备，甘油是一种可由生物衍生得到的原料，成本低廉，可持续发展高，因此此种路线的缩水甘油工业开发具有越来越重要的绿色发展前景。传统的3-氯-1，2-丙二醇脱氯化氢法以二氯甲烷为溶剂，加入固体氢氧化钠进行反应，将反应所得的粗品过滤除盐后，减压蒸馏得到缩水甘油。此种方法在工业过程中涉及固体物料的加料，难以实现连续化及大规模生产，且反应体系涉及固相，固体的溶解需要时间，导致反应时间长，且缩水甘油在酸、碱或盐类存在条件下易自聚，长的反应时间会严重降低缩水甘油的收率，甚至发生安全事故。

中国专利(申请号：201210548907.2)提供了一种缩水甘油的合成方法，采用二氯甲烷作为溶剂，40％的氢氧化钠溶液和催化剂量的四丁基氯化铵在80℃下与3-氯-1，2-丙二醇反应，反应结束后用无水氯化钙进行脱水干燥。该方法在此温度条件下，大量水和金属离子的存在会导致缩水甘油的显著开环降解，且大量无水氯化钙的脱水操作不具备大规模工业生产的可操作性，生产和处理成本高。韩国专利(KR2004/002093)采用细颗粒的磷酸盐代替氢氧化钠，仍以二氯甲烷为溶剂，所得溶液除盐减压蒸馏得到了缩水甘油。由于反应过程中生成了水，此法在减压蒸馏时粗品中仍含有少量的盐，在蒸馏过程中仍未解决缩水甘油在盐类存在下的开环自聚问题，同时，磷酸盐的加料仍为固体加料，难以在工业上实现连续化。国内专利(CN 106588820A)采用3-氯-1，2-丙二醇与氢氧化钠的95％乙醇溶液进行反应，反应结束后离心过滤去除大部分氯化钠固体，然后粗品经过多次短程薄膜蒸发浓缩，得到缩水甘油。此法虽然规避了缩水甘油在大量水和金属盐类存在条件下的水解问题，但仍存在诸多缺点，首先仍无法规避固体氢氧化钠的投料操作性问题，和其在乙醇中溶解慢的问题，其次由于采用了95％的乙醇作为溶剂，而反应过程中又生成了水，导致溶液的组成(水含量大于5％)位于乙醇与水共沸体系最低共沸点(95.6％乙醇与4.4％的水)与水的组成一侧，采用普通的精馏无法使塔釜的水去除干净，因而最终经过多次薄膜蒸发浓缩后甘油产品中仍含有约1％的水，因此甘油产品中仍存在少许的金属盐类无法去除，这不仅导致蒸发过程中缩水甘油的得率降低，而且对产品的长期稳定存储带来安全风险。国内专利(CN104844463 B)采用3-氯-1，2-丙二醇与甲醇钠的甲醇溶液在塔式反应器中进行反应，反应结束后离心过滤去除大部分氯化钠固体，然后粗品通过间歇精馏装置得到缩水甘油成品。此法虽规避了氢氧化钠投料及溶解问题，但甲醇钠的成本高于氢氧化钠，而且由于反应过程中生成了水，在间歇提纯过程中，甲醇首先蒸出，间歇蒸馏釜内剩下的水和水中溶解的金属盐会导致缩水甘油的开环自聚，降低缩水甘油的得率，并存在安全风险。

发明内容