乙酐、粗制乙酐的精制法以及使用了乙酐的聚氧化14丁二醇的制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN01104047.5

申请日:

20010216

公开号:

CN1164646C

公开日:

20040901

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:

IPC分类号:

C08G65/20,C07C53/12,C07C51/16

主分类号:

C08G65/20,C07C53/12,C07C51/16

申请人:

大赛璐化学工业株式会社

发明人:

西冈政司,前田良辅,福井敏文,山下充

地址:

日本大阪

优先权:

039180/2000,039977/2000,146694/2000

专利代理机构:

深圳市顺天达专利商标代理有限公司

代理人:

高占元

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内容摘要

本发明公开了一种乙酐、粗制乙酐的精制法以及使用了乙酐的聚氧化1,4-丁二醇的制造方法,所述的聚氧化1,4-丁二醇是在乙酐以及氧催化剂的存在下使四氢呋喃开环聚合生成的;所使用的乙酐的双烯酮浓度为10ppm以下;所述粗制乙酐的精制法是将粗制乙酐蒸馏后用含有臭氧的气体处理。用本发明可以得到双烯酮含有率小的精制乙酐,使用这样的乙酐,可以制造出色泽优美的聚氧化1,4-丁二醇等的制品。本发明的精制乙酐在加热时不会产生着色等的品质问题。

权利要求书

1、一种聚氧化1,4-丁二醇的制造方法,其特征在于,所述的聚氧化1,4-丁二醇是在乙酐以及氧催化剂的存在下使四氢呋喃开环聚合生成的;所使用的乙酐的双烯酮浓度为10ppm以下。 2、根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所使用的乙酐的双烯酮浓度为2ppm以下。 3、一种聚氧化1,4-丁二醇的制造方法,其特征在于,使用双烯酮浓度10ppm以下的乙酐,在氧催化剂的存在下使四氢呋喃开环聚合、生成聚氧化1,4-丁二醇二酯,使聚氧化1,4-丁二醇二酯在碱催化剂存在下产生反应生成聚氧化1,4-丁二醇。 4、一种聚氧化1,4-丁二醇的制造方法,其特征在于,将含有双烯酮的乙酐进行臭氧处理,使用经过臭氧处理的双烯酮浓度在10ppm以下的乙酐,在乙酐以及氧催化剂的存在下使四氢呋喃开环聚合产生聚氧化1,4-丁二醇。 5、一种聚氧化1,4-丁二醇的制造方法,其特征在于,将粗制乙酐蒸馏后用含有臭氧的气体处理得到精制乙酐,采用此精制乙酐并在氧催化剂存在下,使四氢呋喃开环聚合产生聚氧化1,4-丁二醇。

说明书



本发明涉及有关乙酐、粗制乙酐的精制法以及使用了乙酐的聚 氧化1,4-丁二醇的制造方法。

乙酐广泛使用于醋酸纤维素的原料、医药、农药(防腐等)、染 料、洗脸料、甜味调料(阿斯巴特等)、可塑剂(柠檬酸三丁等)、 高分子领域(聚氧化1,4-丁二醇、聚缩醛、液晶聚合物等)。尤其、 聚氧化1,4-丁二醇(以下简称为PTMG)是长纤维、弹性体、人造 皮革等上使用的聚氨酯、聚醚酯、聚醚氨(酯)氨化物的主要原料、 界面活性剂、高压流体等上使用的工业性有用的聚合物,近年来, 以弹性体领域为中心,工程用素材、医用高分子材料等也很引人注 目。

PTMG的制造方法有各种各样,但是,通常、在乙酐与固体氧化 催化剂的存在下使四氢呋喃(以下简称THF)开环聚合,生成聚氧 化1,4-丁二醇二酯(以下简称PTMGAC),接着在碱催化剂存在下加 水分解或与低级碱、酯交换产生PTMG的方法就为人所知了(例如参 照特开平4-30628号公报等)。

然而,根据上述方法生成的过去的PTMG、其品质的重要指标色 相的评定结果,例如,APHA值并不一定良好,会产生容易生成有几 分着色的PTMG的问题。

本发明针对了以上问题,其目的就是提供能够生产出色泽优美 的高品质的PTMG的制造方法。

其次,本发明的目的还在于这是精制的乙酐,不会产生因加热 而产生的着色的品质问题,并提供使用于色泽优美高品质的PTMG的 原料等上的乙酐。

本发明者为了达到上述目的,对PTMG的品质产生影响的种种 原因进行了深刻研究,发现乙酐中含有的双烯酮对产品的品质有重 大的影响,于是完成了本发明。

也就是说,本发明的制造方法是在乙酐和氧催化剂的存在下使 THF开环聚合生成PTMG的制造方法;是以使用双烯酮浓度10ppm以 下的乙酐进行上述的开环聚合产生PTMG为特征的。

在这种情况下,如果在双烯酮浓度2ppm(检验界限)以下使用 基本不含双烯酮的乙酐,可以生成色泽更优美的PTMG。

本发明的PTMG是在蒸馏了粗制乙酐后用含有臭氧气体处理了的 精制乙酐以及在氧化催化剂存在下使THF开环聚合而生成的。

本发明的、被精制了的乙酐,不会因加热等造成品质问题(作 为本发明的PTMG的原料使用),是例如,蒸馏后用臭氧处理的方法 精制而成的乙酐;其次、本发明精制乙酐是在使臭氧化中间体以及 溶解臭氧适量存在的状态下生成的。

下面对本发明的实施形态进行详细的说明。本发明的PTMG的制 造方法,与前述基本相同,在乙酐以及氧催化剂存在下使THF开环 聚合而产生PTMG,其次,在碱催化剂存在下加水分解或与低级碱、 酯交换产生PTMG。

这种情况下,首先,使THF开环聚合时使用的乙酐须使用双烯 酮浓度10ppm以下的乙酐。

对于这样的乙酐的制造方法没有特定的限制,但是对于粗制乙 酐可以使用经过臭氧处理后蒸馏的方法得到精制乙酐。根据此精制 处理可能会得到双烯酮浓度5ppm左右的精制乙酐。

作为粗制乙酐的制造方法虽然没有特别的限定,但是,例如热 分解醋酸生成双烯酮,醋酸中使此双烯酮吸收反应,取得乙酐的方 法(双烯酮法)或者、醋酸甲醇(酯)或二甲醚中使一氧化炭素反 应取得乙酐的方法等,采用这些方法取得的乙酐则适用。

另一方面,对于上述方法取得的粗制乙酐,如果采用首先进行 蒸馏、其次进行臭氧处理的精制工程,就有可能得到双烯酮浓度2ppm (检验界限)以下基本不含双烯酮的精制乙酐。下面对这种情况的 乙酐精制法进行说明。

首先,蒸馏粗制乙酐,一次精制时使用的蒸馏塔、对其形式没 有特别的限制、可以自由地选择。一般情况下,可以从滑轮塔盘、 阀盖塔盘、浮阀塔盘等的板式塔、槽鞍、球环、滑动充填等的填料 塔中选择一个或二个使用。

板式塔的场合下,塔盘数在20~80个左右,填料塔的场合下希 望使用有与此相当的充填高度的填料塔。精制的乙酐从蒸馏塔的中 部引入,但是,引入位置必须在产品乙酐的回收位置的上方,希望 选择蒸馏塔中部以上的部位。从原料引入层下方希望选择蒸馏塔中 部以下的部位用蒸气或液体回收产品乙酐。

对于蒸馏塔的操作压力没有特别的限定,但是压力过高的情况 下,因为塔内温度的上升会引起不希望有的反应;相反,压力过低 时会伴随塔顶上的蒸气凝聚产生困难。因此,最好的操作压力是塔 顶上为100mmHg~常压的范围内。

塔顶蒸气的凝聚液体的一部分作为回流液体会返回塔顶,但是 对于回收液流量的回流液流量之比,也就是说回流比是由原料液体 的组成、可以取得的产品质量等决定的。通常为0.5~1000左右, 最好从1~100左右的范围内选择。

其次,使用上述的蒸馏塔将一次精制的粗制乙酐经臭氧处理二 次精制时,对于使用的含有臭氧的气体没有特别限制。工业上,一 般情况下可以采用将空气或氧作为原料,通过无声放电产生臭氧的 方式。通常,空气原料的情况下,臭氧的浓度为5~25g/Nm3、理 想的是10~20g/Nm3。与乙酐接触的臭氧的比例如果考虑通过蒸 馏一次精制的乙酐中含有的不饱和化合物量、臭氧自身的分解反应 等,为使反应完全完成,稍微加入过剩的臭氧是最好。实际使用时 有必要考虑气体的接触效率和精制率等,有必要通过实验适当地决 定。通常,臭氧使用率为50~300g-O3/T,最好是90~270g- O3/T。

对于臭氧处理的反应器的形式,如果臭氧与乙酐的接触能很好 地进行则没有特别的限定,实际使用最好是气泡塔方式或搅拌槽方 式。而且,接触时间在几十秒~几十分钟的范围内设定适当的时间 则可以。反应温度在室温附近为适当,最好是20~30℃左右。温 度过低反应速度慢,温度过高臭氧自身容易分解因此不理想。

采用以上的精制法,可以得到双烯酮浓度2ppm(检验界限) 以下的精制乙酐。

另一方面,对于在进行前述的使THF开环聚合时使用的氧催化 剂没有特别的限定,可以使用众所周知的催化剂。例如超强氧化阳 离子交换树脂、漂白土、沸石等固体氧催化剂。虽然可以使用类似 高氯酸的液体酸,但是这种情况下开环聚合后中和酸或分离酸的工 程变得复杂,因此工业上不利。使用了固体催化剂的情况下,催化 剂的分离可以很简单,因此最好。固体氧催化剂可以使用悬浊床、 固定床的任何一个,在固定床流通反应使用的话,不需要另外进行催 化剂的分离操作,因此最好。

使THF开环聚合时的反应条件根据作为目的的PTMG的分子量或 使用的氧催化剂的种类有所不同,通常反应液中的氧催化剂的浓度 为0.1~50重量%、乙酐的浓度0.1~30重量%左右。

反应温度通常在0.5~10小时的范围内选择。得到的聚合反应 液含有PTMGAC和未反应原料等,因此,通常在常压或减压下馏去未 反应的THF和乙酐。

采用以上的方法可以从THF生产出PTMGAC。其次,从PTMGAC 生产PTMG通常是在碱催化剂存在下加水分解末端酯基或从醇解代替 羧基来取得。

首先,对在碱催化剂存在下加水分解生产PTMG的情况进行说 明。这个碱加水分解是在有机溶剂的存在下添加碱水溶液并加热, 用末端酯代替羧基的方法。作为有机溶剂,可以使用苯、甲苯、二 甲苯等芳香族碳氢化合物、n-丁醇等的脂肪族醇、异丙醚等的脂 肪族醚等与水分液的化合物。

碱催化剂,可以使用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等的碱金 属或碱土族金属的氢氧化物。

这些氢氧化物通常作为水溶液使用。此水溶液通常使用1~50重 量%的浓度。

此水溶液的添加量根据相对于使用的PTMGAC相对应的水的重量 而有所不同,但是通常相对于PTMGAC的水的重量是0.1~10倍,同 时,PTMGAC、水以及碱的全重量中占有的碱浓度在0.01~40重量% 的范围内。碱加水分解温度根据碱浓度和使用的碱的种类也有所不 同,但是通常在50~150℃的范围内进行。而且,碱加水分解的时 间根据碱浓度和使用的碱的种类以及加水分解温度也有所不同,但 是通常在0.1~20小时的范围内进行。

碱加水分解完成后的含有水的反应粗液体,例如,从用离心分 离器使有机层与水层分离、回收的有机层,象使用薄膜蒸发器滞留 时间短的蒸发器,蒸发有机溶液以及水,得到制品PTMG。

下面,对从PTMGAC、在碱催化剂的存在下从醇解用氢氧基代替 末端酯生产PTMG的方法进行说明。

醇解是使用甲醇等的脂肪族醇,将副生的羧酸酯通过反应蒸馏 与醇共沸,边萃取边生成出PTMG的方法。这种醇采用甲醇以外还用 乙醇或二丁醇等,其中,甲醇价格方面、反应性方面以及由反应生 成的酯与原料醇的分离性方面来说是最好的。

碱催化剂使用碱土族金属或者碱金属和碱土族金属的醇酶。碱 土族金属最好是氧化镁、氧化钙、氧化锶。这种催化剂通常采用粉 末状的,但是也可以用打锭了的形状,根据反应方式或催化剂的分 离方法适当地选择则可以。

催化剂的使用量通常是反应粗液的催化浓度为0.1~10重量%, 最好是使用0.5~3重量%的催化剂。催化剂为粉末状时,由于与反 应粗液的催化单位重量相当的接触表面积大因此催化剂的浓度低也 可以,但是打锭成型了的催化剂的场合时催化单位重量相当的接触 表面积小,所以催化剂浓度最好高点。

另一方面,醇解的催化剂,使用了碱金属或碱土族金属的醇酶 场合时催化剂的浓度根据催化剂的种类有所不同,但在0.01~3重 量%范围内使用。并且,通常从容易处理的角度来看应该采用醇溶液 的形态。

醇解的反应温度虽然没有特别的限定,但是通常在常压下、30~ 120℃温度下进行。反应温度在常压下超过120℃的醇进行反应的 场合时,最终产品的色泽变得很差,因此这种场合时最好将蒸馏塔 的釜的反应温度定为120℃并在减压下进行反应。相反,反应温度 过低时,为完全反应而花费过多的时间则不好。再且,使用甲醇或 乙醇等低沸点的醇时提高蒸馏塔的釜的反应温度,而且为了缩短完 全反应所需的时间,也可以在加压下进行反应。

醇解用间歇方式进行也可以,用连续方式进行也可以,但用间 歇方式进行时,装备了回流装置的间歇蒸馏塔的釜上挤入催化剂、 PTMGAC以及醇进行反应蒸馏,将釜上生成的羧酸酯与醇共沸馏出后 塔顶温度达到醇沸点时进行反应,使醇解完成。

用连续方式进行时,为了取得反应完成,将催化剂、PTMGAC以 及醇在连续蒸馏塔里连续地反应、用与原料醇共沸混合物的形式将 从连续蒸馏塔的塔顶生成的羧酸酯连续地抽取,从釜里连续地抽取 未反应醇、生成的PTMG以及催化剂。这种场合的蒸馏塔根据其种类 或填充剂、蒸馏方式(连续蒸馏和间歇蒸馏)有所不同,但从理论 层数来看使用20~100层的蒸馏塔最好。

使用理论层数低的蒸馏塔,与原料醇生成的羧酸酯的共沸混合 物与原料醇的分离将会变得困难。通常,与原料醇生成的羧酸酯的 共沸混合物为了烧去处分,与原料醇生成的羧酸酯的共沸混合物与 原料醇的分离困难的话,原料醇的使用量增加,因此不好。相反使 用理论层数高的蒸馏塔,为了原料醇生成的羧酸酯的共沸混合物与 原料醇的分离,由于叠积了所需以上的层数,则设备费提高,而且 成本费用也增加了。

醇解的反应时间(滞留时间)由催化剂浓度、反应温度以及原 料醇与PTMGAC的摩尔比等来决定,通常在1~10小时的范围内进行。 反应时间过长,尽管反应结束但还有多余的滞留时间,因此PTMG的 生产量将会下降。相反,反应时间过短,用PTMGAC的醇解生产PTMG 的反应则还没完成。此外,PTMG中的酯残基会对由PTMG生产的聚 氨基甲酸(乙)酯等的产品质量有害,因此,必须使由PTMGAC生产 PTMG的反应完全完成。

用于醇解的PTMGAC与醇的摩尔比根据PTMGAC的数平均分子量 和分散度有所不同,但是,通常相对于PTMGAC的醇的摩尔比从3~ 100的范围内选择。因此,相对于PTMGAC的醇的摩尔比低的话,醇 解将会变得非常慢,反应时间拉长,则会担心反应完成不了,因此 不好。相反,相对于PTMGAC的醇的摩尔比高的话,醇解中必要的能 量成本或醇解后燃烧的醇的量会增加因此能量成本将会增加则不 好。

在碱土族金属氧化物催化剂存在下,用PTMGAC的醇解生成的蒸 馏塔的残液在反应粗液中存在不溶的催化剂时,通常用过滤分离或 离心分离将催化剂分离除去,为了循环回收未反应的醇,使用薄膜 蒸发器等滞留时间短的(急骤)蒸发装置进行急骤蒸发。

薄膜蒸发器残留的粗PTMG中含有在反应粗液里溶解了的催化剂 成分,因此为了除去这些催化成分或齐聚物将水和粗PTMG加入搅拌 槽,边加热边搅拌数小时。搅拌洗净完成后用离心分离器分液后将 水层和有机层分液、回收有机层,使用象薄膜蒸发器那样滞留时间 短的蒸发器蒸发有机溶剂和水得到PTMG。

根据以上的制造方法,特别是开始时使THF开环聚合生产PTMGAC 的工程中使用的乙酐由于使用了双烯酮浓度10ppm以下、最好是2ppm 以下的精制乙酐因此可以得到色泽优美的PTMG。

其次对上述的、色泽优美的PTMG的制造中使用的、实施80~120 ℃5小时以上加热处理后硫酸着色实验值10APHA以下的乙酐进行详 细的说明。

如上所述,乙酐的工业性的制造方法,热分解醋酸,得到烯酮, 醋酸中吸收反应烯酮得到乙酐的烯酮法(瓦科尔法),醋酸甲酯中使 一氧化碳素反应得到乙酐的哈露工法等已经被大家所知,过去醋酸 的热分解的烯酮法只是一般性的。

烯酮法中,将热分解醋酸得到的烯酮放入醋酸使其吸收反应得 到的粗制乙酐中混入了不少不饱和化合物等不纯物。

而且,乙酐是以醋酸为原料的,从醋酸纤维素制造工程中排除 的醋酸水溶液回收的醋酸被使用时,这个浓缩醋酸中含有从醋酸纤 维素产生的不完全被除去的不纯物,生产出来的粗制的乙酐也受到 这些影响。

粗制乙酐,如上所述的,由于含有低沸点以及高沸点的不饱和 化合物等不纯物,因此通常通过蒸馏进行低沸脱以及高沸脱。

然而,用蒸馏进行精制需要很大的热能,而且与乙酐中沸点接 近的、共沸的就很难分离。为了解决这样通过蒸馏进行精制的问题, 特开平4-34537号揭示了,通过烯酮炉得到的粗制乙酐也就是乙 酐(AA)与醋酸(AC)的混合物(AA/AC≈80/20)通过臭氧处理的 精制法。根据臭氧处理粗制乙酐,不饱和化合物等的不纯物通过被 臭氧化、臭氧化中间体的生成物被分解。此外,被臭氧处理的粗制 乙酐中不饱和化合物等的不纯物通过被臭氧化、臭氧化中间体的生 成被分解了的分解生成物存在外还存在分解前的臭氧化中间体而且 未反应的臭氧作为溶解臭氧存在。然而,处理后的乙酐是在醋酸纤 维素制造工程中使用中而得到的,但是由于其纯度低,用某种方法 可以得到更高纯度的乙酐。

因此,特开平6-25071号中揭示了臭氧处理后蒸馏的粗制乙 酐的精制法。用此方法,不饱和化合物等的不纯物被臭氧化生成分 解生成物,再者臭氧化中间体以及溶解臭氧通过蒸馏被除去,高纯 度地精制乙酐。

然而,在用臭氧处理后蒸馏的方法精制的乙酐中也存在不饱和 化合物等不纯物,而且,经过加热发现了着色等品质问题。此外, 将臭氧处理后用蒸馏的方法精制的乙酐作为有机药品的乙酰化剂等 使用时,例如,聚氧四甲基(PTMG)的制造时,由于与硫酸等酸共 同使用、进行加热等,PTMG等最终产品稍微着色,引起最终产品的 品质降低。

本发明的乙酐如上述经臭氧处理后蒸馏精制,例如蒸馏后臭氧 处理的方法精制,再者,乙酐中使臭氧化中间体以及溶解臭氧适量 存在的状态下(控制加热乙酐的着色)精制更好。

本发明的乙酐,例如、对于用前述的烯酮法制造的粗制乙酐, 蒸馏后实施臭氧处理这样两个阶段的精制处理后生成出来,此外, 例如、上述的精制处理后再加上实施加热处理生成出来。用以上的 制造方法,在精制乙酐中使臭氧化中间体以及溶解臭氧存在的状态 下可以调整臭氧化中间体以及溶解臭氧的量。

原料粗制乙酐在乙酐的制造工程中有多少浓度的粗制乙酐都可 以。但是,由于从反应工程得到的粗制乙酐中的不纯物增多、后述 的臭氧含有气体的消费量增多,因此选择粗制乙酐中含有的例如双 烯酮等的二重结合成分量变得更少的反应条件制造粗制乙酐最好。

对于粗制乙酐,蒸馏后进行臭氧处理的方法与前述得到的双烯 酮浓度2ppm以下(检验界限)以下的精制乙酐的方法基本相同则 行。此时与乙酐接触的臭氧使反应完成后残留的溶解臭氧浓度为10~ 100ppm、理想是10~60ppm、更好是10~50ppm。用此精制法, 以进行80~120℃、5小时以上的加热处理后的硫酸着色实验值在 10APHA以下为条件可以得到的本发明的乙酐。

蒸馏后、将臭氧处理后的精制乙酐再进行加热处理时的加热处 理条件设定在80~120℃、5~20小时的范围内则行。

这样,蒸馏粗制乙酐一次精制后,如上述设定的经过臭氧含有 气体处理进行二次精制,此外,上述的精制处理后再进行加热处理 后精制,则可以生成本发明的乙酐。

如上所得到的本发明的乙酐,通常、纯度可达到95%以上、理 想的可达到99%以上,含有溶解臭氧以及臭氧处理时不饱和化合物 被臭氧氧化而生成的臭氧化中间体,溶解臭氧以及臭氧化中间体的 合计含有率以臭氧换算为15~200ppm,其中臭氧化中间体的含有率 为5~200ppm,臭氧化中间体的含有率与一次精制的蒸馏条件的变 化有关。也就是说因不饱和化合物的除去量以及臭氧处理方法而变 化。

以上,作为得到本发明的乙酐,对于将粗制乙酐蒸馏后臭氧处 理的精制方法进行了表述,不只是这种精制方法,只要是能达到本 发明的在80~120℃、经5小时以上的加热处理后的硫酸着色试验 值在10APHA以下的条件,无论是以什么样的精制法得到的乙酐都是 可以的。

本发明的乙酐,例如即使加热也能抑制新的不饱和化合物的产 生,所以,不会产生色相的恶化,能够保持安定的品质。所以,本 发明的乙酐除了作为上述的PTMG制品中使用的乙酐以外也可用于醋 酸纤维素的原料、医药、农药(防腐等)、染料、洗脸料、甜味调料 (阿斯巴特等)、可塑剂(柠檬酸三丁等)、高分子领域(聚氧化1, 4-丁二醇聚缩醛、液晶聚合物等),特别适合用于聚氧化1,4-丁二 醇聚缩醛、液晶聚合物。不只是上述制品,还适用于其它用途,例 如,可用于必须进行加热处理的用途。本发明的乙酐,在80~120 ℃、经5小时以上希望是6小时以上、理想的是10小时、最好是60 小时以上的加热处理后的硫酸着色试验值为10APHA以下。硫酸着色 试验(以下简称硫着试验)在试样30ml中加入硫酸0.3ml在25℃ 条件下经过5分钟后用APHA来表示它的着色状态。表示硫着试验的 着色状态的APHA值低的乙酐就是品质良好的乙酐。

实施例

以下,列举实施例,参考例以及比较例说明本发明,本发明并 不因此而受到限定。

首先,PTMG的制造中使用的制品乙酐,使精制方法如下述实验 No.1~No.3有所不同,得到各种制品乙酐。

[实验No.1(精制方法:蒸馏+臭氧处理)]

将通过烯酮炉经醋酸热分解得到的烯酮在醋酸中吸收得到粗制 乙酐,将此粗制乙酐,顺次通过操作压力各自降到常压下的低脱沸 塔和高脱沸塔,进行一次精制处理,接着,对经过一次精制处理的 粗制乙酐使用图1所示的实验装置进行臭氧处理。

图1中1表示臭氧发生器、2表示填料塔。将空气作为原料用 臭氧发生器使臭氧发生,将从此臭氧发生器1中出来的臭氧化空气 (臭氧与空气的混合气体),在装填了内径5mm×高5mm的拉西环的 填料塔2中,从其下面部分引入。此时的臭氧化空气量为42NL/H、 臭氧浓度为19.0g/Nm3、臭氧流入量为38.3mol/H。另一方面,如前 所述,将用蒸馏进行一次精制处理的粗制乙酐从填料塔2的上部加 入,使其与臭氧对流接触,进行臭氧处理。经臭氧处理的制品乙酐 从填料塔2的下部抽出并回收。此时的乙酐的加入流量为6006g/H、 臭氧使用率为134.3g-O3/T。而且,粗制乙酐的双烯酮浓度为 76ppm。得到的制品乙酐中的双烯酮浓度为检验界限(2ppm)以下。浓 度的分析用气体色谱法(管柱;DB-1(毛细管柱)化验仪器;FID)。

作为参考,填料塔2中的臭氧流入量

一次精制处理了的粗制乙酐的加入流量为6279g/H、臭氧流 入量为27.4mol/H,此时臭氧使用率变为93.6g-O3/T,其它与 上述实验相同,测定制品乙酐中双烯酮的浓度。双烯酮浓度在检验 界限(2ppm)以下。

如实验NO.1结果所示,臭氧使用率超过90g-O3/T,双烯酮 浓度在检验界限(2ppm)以下。

[实验No.2(精制方法:臭氧处理+蒸馏)]

图1的装置中,将臭氧浓度为20g/Nm3的臭氧化空气用150NL/H 的速度从填料塔2的下部引入。另一方面从填料塔2的上部以6000g /H加入粗制乙酐,与臭氧对流接触进行臭氧处理。将从填料塔2 的下部抽出的、臭氧处理后的乙酐从拥有30层滑动塔盘的蒸馏塔(内 径40mm、玻璃制)的上面往下数第13层用400g/H连续地引入,用 回流比200、塔顶压力1个气压进行运转。被浓缩了的低沸物处于 塔顶的凝缩液2g/H、精制了的乙酐从上面往下数第27层用蒸气 侧馏分以392g/H的比例连续地抽出。而且,从塔底以6g/H 的比例连续地抽出含有高沸物的乙酐。从第27层抽出的精制乙酐双 烯酮浓度为7ppm。

从实验No.1、实验No.2等清楚明白,先进行臭氧处理,接着 通过低脱沸塔与高脱沸塔进行蒸馏处理的精制法精制处理的场合时 的制品乙酐中的双烯酮浓度最小也有5ppm。因此,采用先进行蒸 馏处理接着进行臭氧处理的精制法双烯酮的含有率在检验界限以 下,可以生产出更高品质的制品乙酐。

[实验No.3(精制方法:蒸馏)]

将粗制乙酐从有30层的滑轮支架的蒸留塔(内径40mm,玻璃 制)的从上数第十三层以400g/H连续导入,以回流比200,塔顶压 力1个气压进行运转。被浓缩了的低沸物处于塔顶的凝缩液2g/H、 精制了的乙酐从上数起第27层用蒸气侧馏分以392g/H的比例连续 地抽出。从塔底以6g/H的比例连续地抽出含有高沸物的乙酐。从 第27层抽出的精制乙酐双烯酮浓度为98ppm。

下面,对上述使用上述实验No.1得到的制品乙酐制造PTMG的 实施例1、使用了实验No.2得到的制品乙酐制造PTMG的实施例2、 使用了实验No.3得到的制品乙酐制造PTMG的实施例3作为比较例 1进行说明。

实施例1

将2000份重量的THF、332份重量的实验NO.1得到的双烯酮浓 度检验界限以下的乙酐、以100份重量的800℃温度下烧成的氧化 锆·二氧化硅粉末作为催化剂,用带搅拌器的反应器在40℃温度8 小时使其反应。反应结束后,过滤催化剂,从无色的聚合液在减压 下馏去未反应的THF以及乙酐,得到PTMGAC。接着,将1000份重 量的此PTMGAC以及1000份重量的甲醇、1份重量的氢氧化钙的混 合物加入到有20层理论层数、具备有蒸馏塔的反应器内,搅拌下沸 腾加热6小时,从蒸馏塔的塔顶使甲醇/醋酸甲酯共沸混合物边馏出 边进行酯交换。

反应液冷却后、用装有1μm过滤器的加压过滤器过滤,除去氢 氧化钙,得到1910份重量的无色透明的滤液。将此滤液通过30℃ 的充填了磺酸型的强酸性阳离子交换树脂的吸附塔,除去溶解的氢 氧化钙。

处理液用蒸发器在常压下,除去甲醇的大部分后,10torr的减 压下,热媒温度250℃下用薄膜蒸发器连续地处理,得到870份重 量的实质性地不含有甲醇的TPMG。对得到的PTMG的色相评价结果 如表1所示。

实施例2

使THF开环聚合时的乙酐,除使用实验No.2得到的双烯酮浓度 7ppm的乙酐以外,用与实施例1相同的方法制造出PTMG。对得到的 PTMG的色相评价结果如表1所示。

比较例1

使THF开环聚合时的乙酐,除使用实验No.3得到的双烯酮浓度 98ppm的乙酐以外,用与实施例1相同的方法制造出PTMG。对得到 的PTMG的色相评价结果如表1所示。

【表1】 使用乙酐的双烯酮     浓度   色相评价结果     实施例1     ND     ◎     实施例2     7ppm     ○     比较例1     98ppm     ×

◎:无色透明    ○:稍稍着色    ×:着色

如表所示,使THF开环聚合时使用的乙酐,如果双烯酮浓度在 10ppm以下,与使用了比这双烯酮浓度更高的乙酐制造的PTMG相比, 色相大幅向上,再且,如果使用双烯酮浓度在检验界限以下或完全 不含双烯酮的乙酐,就可得到无色透明的高品质的PTMG。

下面对本发明的、实施了80~120℃、5小时以上的加热处理 后的硫酸着色试验值在10APHA以下的乙酐的实施例进行说明。

实施例3

通过烯酮炉热分解醋酸得到的烯酮在醋酸中吸收,得到粗制乙 酐,将此粗制乙酐,顺次通过操作压力各自降到常压下的低脱沸塔 和高脱沸塔,进行一次精制处理。接着,对一次精制处理的乙酐使 用图1所示的实验装置进行臭氧处理。

将空气作为原料用臭氧发生器使臭氧发生,将从此臭氧发生器 1中出来的臭氧化空气(臭氧与空气的混合气体),在装填了内径5mm ×高5mm的拉西环的填料塔2中,从其下面部分导入。此时的臭氧 化空气量为42NL/H、臭氧浓度为19.0g/Nm3、臭氧流入量为 16.6mmol/H。

另一方面,如前所述,将用蒸馏进行一次精制处理的粗制乙酐 从填料塔2的上部加入,使其与臭氧对流接触,进行臭氧处理。经 臭氧处理的制品乙酐从填料塔2的下部抽出并回收。此时的乙酐的 加入流量为6006g/H、臭氧使用率为133g-O3/T。

这样得到的精制乙酐的纯度为99.5%、溶解臭氧和臭氧化中间 体的合计含有率用臭氧换算为92ppm、其中臭氧化中间体的含有率 为69ppm。

溶解臭氧和臭氧化中间体的合计含有率的测定用KI法按下述的 顺序进行。

①试料10g中加入纯水100g使其加水分解,放置20分钟。

②样品10cc中添加0.2NKI水溶液30cc。

③添加2N硫酸水溶液5cc。

④用冷库(5℃)冷却20分钟以上。

⑤滴入硫代硫酸钠。

通过以上的测定,用溶解臭氧和臭氧化中间体的臭氧换算求得 合计含有率。

另一方面,溶解臭氧和臭氧化中间体混合存在的乙酐中的臭氧 含有率的测定,通过添加所定量的双烯酮,此双烯酮的残留数量用 气体色谱法分析测定来进行(以下称DK法)。也就是说,添加双烯 酮,根据溶解臭氧被氧化,与溶解臭氧等量的双烯酮消失。因此, 从双烯酮的添加量,减去测定了的双烯酮的残留数量,也就可以求 得与溶解臭氧的反应中消失的双烯酮的量,这个量可以作为溶解臭 氧量,此外,用前述的KI法求得的溶解臭氧和臭氧化中间体的合计 含有率,减去用DK法求得的溶解臭氧的含有率,就是臭氧化中间体 的含有率。

此外,一起进行作为不饱和物的双烯酮浓度的测定,其浓度, 在粗制乙酐中76ppm、得到的制品乙酐中的双烯酮浓度在检验界限 (2ppm)以下。

上述得到的精制乙酐,用下述的方法进行硫酸着色试验(硫着 试验)。也就是说,样品30ml中加入0.3ml硫酸,用经过25℃,5 分钟后的APHA表示其着色状态。

其次,上述得到的精制乙酐,经过110℃,6小时的加热处理后, 与上述的方法相同,进行

硫着试验。此外,加热处理后的精制乙酐的硫着试验,用10小 时、30小时、60小时的试验时间再进行试验。

将以上乙酐的各测定值归纳一起,用表1表示。

实施例4

如实施例3的乙酐的制造工程中,除臭氧处理时导入填料塔2 的臭氧化空气量为120NL/H以外,用与实施例3相同的方法制造乙 酐。

得到的精制乙酐的纯度为99.5%、溶解臭氧和臭氧化中间体的 合计含有率用臭氧换算为124ppm,臭氧化中间体的含有率为 112ppm。此外,双烯酮浓度为检验界限(2ppm)以下。

上述得到精制乙酐以及将乙酐经过110℃、6小时的加热处理后 的乙酐,用与实施例3相同的方法进行硫着试验。

将以上乙酐的各测定值归纳一起,用表1表示。

参考例1

与实施例3相同,通过双烯酮炉热分解醋酸得到的双烯酮在醋 酸中吸收,得到粗制乙酐,将此粗制乙酐,首先进行臭氧处理,其 次进行蒸馏,得到制品乙酐。臭氧处理,在图1的装置中,将双烯 酮浓度为20g/Nm3的臭氧化空气以150NL/H的速度从填料塔2的下部 引入。另一方面,从填料塔2的上部以6000g/H加入粗制乙酐,使 其与臭氧对流接触进行处理。

接着,将从填料塔2的下部抽出处理后的乙酐,从拥有30层导 轮支架的蒸馏塔(内径40mm玻璃制)的上面在第14层用500g/H连 续地导入,回流比5、塔顶压力1个气压进行运转。浓缩了的低沸 物从塔顶中的凝缩液100g/H、精制的乙酐从上第26层用蒸气侧馏 分、396g/H的比例连续地抽出。而且,从塔底用6g/H的比例将含 有高沸物的乙酐连续地抽出。

得到的精制乙酐的纯度为99.6%、溶解臭氧和臭氧化中间体的 合计含有率用臭氧换算为33ppm,其中溶解臭氧的含有率为检验界 限(10ppm)以下。此外,双烯酮浓度为8ppm。

上述得到精制乙酐以及将乙酐经过110℃、6小时的加热处理后 的乙酐,用与实施例3相同的方法进行硫着试验。

将以上乙酐的各测定值归纳一起,用表2表示。

参考例2

将与前述相同得到的粗制乙酐,从拥有30层滑轮支架的蒸馏塔 (内径40mm,玻璃制)的从上面数起第14层用500g/H连续地引入, 回流比5、塔顶压力100Torr进行运转。浓缩了的低沸物从塔顶中 的凝缩液100g/H、精制的乙酐从上第26层用蒸气侧馏分、394g/H 的比例连续地抽出。

得到的精制乙酐的纯度为99.6%、溶解臭氧和臭氧化中间体的 合计含有率用臭氧换算为60ppm,其中溶解臭氧的含有率为检验界 限(10ppm)以下。此外,双烯酮浓度为3ppm。

上述所得精制乙酐以及将乙酐经过110℃、6小时的加热处理后 的乙酐,用与实施例3相同的方法进行硫着试验。

将以上乙酐的各测定值归纳一起,用表2表示。

参考例3

与实施例3相同,通过烯酮炉热分解醋酸得到的双烯酮在醋酸 中吸收,得到粗制乙酐,将此粗制乙酐进行臭氧处理。臭氧处理在 图1的装置中进行,将双烯酮浓度为21g/Nm3的臭氧化空气以75NL/H 的速度边起泡边使其接触1小时进行处理。得到的精制乙酐的纯度 为85.5%、溶解臭氧和臭氧化中间体的合计含有率用臭氧换算为 150ppm,其中溶解臭氧的含有率为27ppm,臭氧化中间体的含有率 为123ppm。

上述所得精制乙酐以及将乙酐经过110℃、6小时的加热处理后 的乙酐,用与实施例3相同的方法进行硫着试验。

将以上乙酐的各测定值归纳一起,用表2表示。

【表2】   实施例3   实施例4   参考例1   参考例2   参考例3 纯度(%)     99.5     99.5    99.6     99.6    85.5 溶解臭氧+臭氧化中间 体量(ppm)     92     124    33     60    150 溶解臭氧量(ppm)     23     12    未检验     未检验    27 臭氧化中间体量(ppm)     69     112    33     60    123 双烯酮浓度(ppm)     未检验     未检验    8     3    - 外观     无着色     无着色    无着色     无着色    无着色 硫着试验结果(APHA)     10以下     10以下    10以下     10以下    10以下 加热处理 (110℃、6小时)后 外观     无着色     无着色    有着色(浅    黄色)     有着色(浅     黄色)    有着色(黄    色~茶色) 硫着试验结果(APHA)     10以下     10以下    20     20    60 硫着试验(APHA)   10小时后     10以下     10以下    20     20    -- ”30小时后     10以下     10以下    20     20    -- ”60小时后     10以下     10以下    30     30    --

从表2可以清楚的看到,本发明的乙酐(实施例3、4)经加热 处理后无着色,加热处理后的硫着试验(试验时间5分钟)的APHA 是较低的值。而且,硫着试验的试验时间定为10小时、30小时、60 小时时APHA也是较低的值。而参考例1~3的乙酐,加热处理后着 色,加热处理后的硫着试验(试验时间5分钟)的APHA显示较高的 值,而且,参考例1、2的乙酐,将硫着试验的试验时间定为60小 时时,显示出比试验时间5分钟的场合时更高的值。

综上所述,用本发明可以得到双烯酮含有率小的精制乙酐,而 且,使用这样双烯酮浓度小的乙酐,可以制造出色泽优美的PTMG等 的制品。

此外,由于本发明的精制乙酐,在加热时不会产生着色等的品 质问题。这样的本发明乙酐,由于是高纯度且色相等品质稳定,因 此,可以在聚缩醛、液晶聚合物,还有有机药品的乙酰化剂方面广 泛地使用。

图1为显示进行粗制乙酐的臭氧处理时使用的装置的构造的模 式图。图中1表示臭氧发生器;2表示填料塔。

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本发明公开了一种乙酐、粗制乙酐的精制法以及使用了乙酐的聚氧化1,4-丁二醇的制造方法,所述的聚氧化1,4-丁二醇是在乙酐以及氧催化剂的存在下使四氢呋喃开环聚合生成的;所使用的乙酐的双烯酮浓度为10ppm以下;所述粗制乙酐的精制法是将粗制乙酐蒸馏后用含有臭氧的气体处理。用本发明可以得到双烯酮含有率小的精制乙酐,使用这样的乙酐,可以制造出色泽优美的聚氧化1,4-丁二醇等的制品。本发明的精制乙酐在加热时。

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