高純度單、雙季戊四醇的工業(yè)分離方法

＊胡 衛(wèi)

（息烽開磷瑞陽新材料有限公司 貴州 551109）

高純度單、雙季戊四醇的工業(yè)分離方法

＊胡 衛(wèi)

（息烽開磷瑞陽新材料有限公司 貴州 551109）

利用結晶沉降法對單季戊四醇與雙季戊四醇進行了工業(yè)分離實驗，研究確定分離單季戊四醇與雙季戊四醇的最優(yōu)條件為：降溫速率8-10℃/h，沉降攪拌頻率17-23r/min。其單季戊四醇可以達到98級，雙季戊四醇可以達到90級。采用結晶沉降分離法得到的產(chǎn)品質量好，能達到工業(yè)上的要求。

單季戊四醇；雙季戊四醇；結晶；沉降；工業(yè)分離

前言

單季戊四醇（簡稱PE）分子式為C5H12O4和雙季戊四醇（簡稱DPE）分子式為C10H22O7，都是重要的化工中間體。單季戊四醇和雙季戊四醇分子中的羥基能發(fā)生硝化、酯化、鹵化、醚化及氧化等反應。由于季戊四醇的縮合反應是同時生產(chǎn)大量的單季戊四醇和少量的雙季戊四醇，且單季戊四醇和雙季戊四醇的性質較為相似，造成了單季戊四醇和雙季戊四醇的分離困難，很難規(guī)?；瑫r生產(chǎn)高品質單季戊四醇和雙季戊四醇。目前人們已經(jīng)開發(fā)了很多種在單季戊四醇和雙季戊四醇的混合溶液中分離出雙季戊四醇的生產(chǎn)工藝，但是這些生產(chǎn)工藝還存在生產(chǎn)工藝流程長、成本高、收率低、分離困難等缺點，難以滿足大批量生產(chǎn)和生產(chǎn)高品質雙季戊四醇。為了解決上述問題，本文研究了一種新的單季戊四醇和雙季戊四醇的分離方法，該分離方法操作簡單、成本低、分離效果好、雙季收率高，所得結果對單季戊四醇和雙季戊四醇的工業(yè)生產(chǎn)具有較大的指導意義。

本文對單季戊四醇與雙季戊四醇的結晶沉降分離法進行研究，利用單季戊四醇和雙季戊四醇的結晶顆粒形狀大小的差異及單季戊四醇和雙季戊四醇在不同溫度的水中溶解度的差異，通過結晶、沉降分離、溶解、過濾分離等方法對單季戊四醇和雙季戊四醇進行分離，能實現(xiàn)高品質的單季戊四醇和雙季戊四醇的規(guī)?；a(chǎn)。

1.高純度單、雙季戊四醇的提取

(1)單、雙季戊四醇的物理性質

①單季戊四醇的物理性質

單季戊四醇結構式為C(CH2OH)4，分子量136．15，相對密度1．396，性狀為白色粉末結晶，水溶性為1g/18mL(15℃)。

②雙季戊四醇的物理性質

雙季戊四醇結構式為(CH2OH)3CCH2-O-CH2C(CH2OH)3，分子量254．28，相對密度1．356，水溶性為1g/345ml (15℃)。

③單、雙季戊四醇的水溶性對比

圖1

(2)單、雙季戊四醇的制備與提取

①單、雙季戊四醇的工業(yè)制備

由4摩爾的甲醛和1摩爾的乙醛在1摩爾的氫氧化鈉作用下生成1摩爾季戊四醇和1摩爾的甲酸鈉。反應式如下：

4HCHO+CH3CHO=C(CH2OH)4+HCOONa

但往往的實際生產(chǎn)過程中還會附產(chǎn)生少量的雙季戊四醇和縮醛物。反應所得到的含有單季戊四醇、雙季戊四醇、甲酸鈉、縮醛物的混合溶液經(jīng)過適當提濃后降溫結晶，使得單季戊四醇、雙季戊四醇、縮醛物大量結晶出來，然后通過過濾進行固液分離就能有效的除去混合物中的甲酸鈉組分。剩下的含有單季戊四醇、雙季戊四醇、縮醛物的混合物經(jīng)過加水溶解和加酸、加熱水解后能有效除去混合物中的縮醛物組分。最后就得到了含有大量單季戊四醇和少量雙季戊四醇的混合物。

②高純度單季戊四醇的提取

單季戊四醇和雙季戊四醇的結晶顆粒存在較大差異，單季戊四醇的結晶顆粒較大（約為250-300μm），雙季戊四醇的結晶顆粒較小（約為20-60μm）。將含有大量單季戊四醇和少量雙季戊四醇的混合物溶解后經(jīng)過降溫結晶，得到的結晶液再經(jīng)過沉降槽進行沉降，由于單季戊四醇和雙季戊四醇的顆粒度差異，大量的單季戊四醇會下沉，而雙季戊四醇通過調(diào)節(jié)攪拌的旋轉會上浮。在沉降槽底部用刮板機將底部的單季戊四醇輸送出去用于制備高純度的單季戊四醇，用沉降物制取的單季戊四醇含量可以達到98%以上。

③高純度雙季戊四醇的提取

沉降分離槽上部懸浮的雙季戊四醇通過溢流口溢流出來，再經(jīng)過板框過濾，所得濾餅雙季戊四醇含量可達20-24%，再經(jīng)過加水溶解過濾（溫度控制40-50℃）可去除大量的單季戊四醇，用過濾得到的濾餅制取的雙季戊四醇含量可達90%以上。

(3)分析方法

通過液相色譜儀分析單季戊四醇和雙季戊四醇的含量。

2.結果與討論

(1)單因素實驗結果與分析

①降溫速率對單季結晶顆粒的影響

將含有90%單季戊四醇和9%雙季戊四醇的水溶液升溫至99℃并恒溫1小時再進行降溫，結果見圖2。

圖2 ：降溫速率對單季結晶顆粒的影響

由圖2可知，降溫速率控制在11℃/h以內(nèi)可使得單季戊四醇的結晶顆粒粒徑較大，主要是因為控制這樣的降溫速率使得結晶顆粒成型較好；考慮到產(chǎn)品質量、沉降分離的效果以及生產(chǎn)的高效性，降溫速率適宜選8-10℃/h。

(2)沉降分離槽攪拌轉速對單、雙季分離的影響

將含有90%單季戊四醇和9%雙季戊四醇的水溶液降溫到45℃再進行沉降分離，結果見圖3。

圖3 攪拌轉速對沉降分離的影響

由圖3可知，隨著攪拌轉速的增加，懸浮物中雙季的含量逐漸減小，沉降物中雙季的含量逐漸減小。懸浮物用于制取雙季，沉降物用于制取單季；固懸浮物中雙季含量越高越好，沉降物中的雙季含量越低越好。若制取的單季為98級季戊四醇，則要求單季中的雙季含量小于1%，但如果單季中雙季含量過于低的話則需要將攪拌轉速提高，這樣會導致懸浮物中的雙季含量偏低，便不利于高純度雙季的制取。綜上所述，選擇17-23r/min的轉速較為適中。

(3)甲酸鈉含量對沉降分離效果的影響

使用鈉法生產(chǎn)季戊四醇的過程中，生產(chǎn)季戊四醇的同時還會副產(chǎn)甲酸鈉。而甲酸鈉的溶解度遠大于季戊四醇，在甲酸鈉與單季戊四醇、雙季戊四醇的分離過程中，很難做到分離徹底。分離后一般在含單季戊四醇和雙季戊四醇的組分中還會有一定的水份，此部分水中溶解的甲酸鈉比季戊四醇還要多。這部分甲酸鈉進入沉降分離槽以后，會對沉降分離槽內(nèi)混合液體的密度產(chǎn)生一定的影響。

沉降分離槽內(nèi)混合溶液中甲酸鈉的含量越高，混合液的密度就會越大，密度越大單季戊四醇下沉的阻力也會越大。從而懸浮物中單季戊四醇的濃度就會升高，雙季戊四醇的濃度就會降低。這樣就會導致單季戊四醇的收率下降，雙季戊四醇的制取難度增大。

3.結論

通過單因素實驗，考察了降溫速率、沉降攪拌頻率對高純度單季戊四醇和雙季戊四醇的制取的影響，確定最優(yōu)條件為：降溫速率8-10℃/h，沉降攪拌頻率17-23r/min。其單季產(chǎn)品可以達到98級季戊四醇，雙季產(chǎn)品可以達到90級雙季戊四醇。采用結晶沉降分離法得到的產(chǎn)品質量好，能達到工業(yè)上的要求。

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胡衛(wèi)（1985～），男，息烽開磷瑞陽新材料有限公司，研究方向：精細化工。

((責任編：宋小蒙)

Industrial Separation Method of High Purity of Monopentaerythritol and Dipentaerythritol

Hu Wei

（Xifeng Kailin Ruiyang New materials Co., LTD, Guizhou, 551109）

The industrial separation experiments of monopentaerythritol and dipentaerythritol were carried out by the crystallization sedimentation method. The optimum conditions for separation of monopentaerythritol and dipentaerythritol were determined as follows∶ cooling rate 8-10℃/h, sedimentation stirring frequency 17-23r / min. Monopentaerythritol can reach 98 level, dipentaerythritol can reach 90 level. The quatity of the products obtained by the method of crystallization sedimentation separation is good and can reach the requirements of industry.

Monopentaerythritol；dipentaerythritol；crystallization；sedimentation；industrial separation

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