＊胡 衛(wèi)

（息烽開磷瑞陽(yáng)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(yáng)新材料有限公司 貴州 551109）

利用結(jié)晶沉降法對(duì)單季戊四醇與雙季戊四醇進(jìn)行了工業(yè)分離實(shí)驗(yàn)，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(dá)到98級(jí)，雙季戊四醇可以達(dá)到90級(jí)。采用結(jié)晶沉降分離法得到的產(chǎn)品質(zhì)量好，能達(dá)到工業(yè)上的要求。

單季戊四醇；雙季戊四醇；結(jié)晶；沉降；工業(yè)分離

前言

單季戊四醇（簡(jiǎn)稱PE）分子式為C5H12O4和雙季戊四醇（簡(jiǎn)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(yīng)。由于季戊四醇的縮合反應(yīng)是同時(shí)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(zhì)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(shí)生產(chǎn)高品質(zhì)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(zhǎng)、成本高、收率低、分離困難等缺點(diǎn)，難以滿足大批量生產(chǎn)和生產(chǎn)高品質(zhì)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(jiǎn)單、成本低、分離效果好、雙季收率高，所得結(jié)果對(duì)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(dǎo)意義。

本文對(duì)單季戊四醇與雙季戊四醇的結(jié)晶沉降分離法進(jìn)行研究，利用單季戊四醇和雙季戊四醇的結(jié)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(guò)結(jié)晶、沉降分離、溶解、過(guò)濾分離等方法對(duì)單季戊四醇和雙季戊四醇進(jìn)行分離，能實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)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(zhì)

①單季戊四醇的物理性質(zhì)

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

②雙季戊四醇的物理性質(zhì)

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

③單、雙季戊四醇的水溶性對(duì)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(yīng)式如下：

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

但往往的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中還會(huì)附產(chǎn)生少量的雙季戊四醇和縮醛物。反應(yīng)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(guò)適當(dāng)提濃后降溫結(jié)晶，使得單季戊四醇、雙季戊四醇、縮醛物大量結(jié)晶出來(lái)，然后通過(guò)過(guò)濾進(jìn)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(guò)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(jié)晶顆粒存在較大差異，單季戊四醇的結(jié)晶顆粒較大（約為250-300μm），雙季戊四醇的結(jié)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(guò)降溫結(jié)晶，得到的結(jié)晶液再經(jīng)過(guò)沉降槽進(jìn)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(huì)下沉，而雙季戊四醇通過(guò)調(diào)節(jié)攪拌的旋轉(zhuǎn)會(huì)上浮。在沉降槽底部用刮板機(jī)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(dá)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(guò)溢流口溢流出來(lái)，再經(jīng)過(guò)板框過(guò)濾，所得濾餅雙季戊四醇含量可達(dá)20-24%，再經(jīng)過(guò)加水溶解過(guò)濾（溫度控制40-50℃）可去除大量的單季戊四醇，用過(guò)濾得到的濾餅制取的雙季戊四醇含量可達(dá)90%以上。

(3)分析方法

通過(guò)液相色譜儀分析單季戊四醇和雙季戊四醇的含量。

2.結(jié)果與討論

(1)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

①降溫速率對(duì)單季結(jié)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(shí)再進(jìn)行降溫，結(jié)果見圖2。

圖2 ：降溫速率對(duì)單季結(jié)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(jié)晶顆粒粒徑較大，主要是因?yàn)榭刂七@樣的降溫速率使得結(jié)晶顆粒成型較好；考慮到產(chǎn)品質(zhì)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(zhuǎn)速對(duì)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(jìn)行沉降分離，結(jié)果見圖3。

圖3 攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)沉降分離的影響

由圖3可知，隨著攪拌轉(zhuǎn)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(jí)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(guò)于低的話則需要將攪拌轉(zhuǎn)速提高，這樣會(huì)導(dǎo)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(zhuǎn)速較為適中。

(3)甲酸鈉含量對(duì)沉降分離效果的影響

使用鈉法生產(chǎn)季戊四醇的過(guò)程中，生產(chǎn)季戊四醇的同時(shí)還會(huì)副產(chǎn)甲酸鈉。而甲酸鈉的溶解度遠(yuǎn)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(guò)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(huì)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(jìn)入沉降分離槽以后，會(huì)對(duì)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(huì)越大，密度越大單季戊四醇下沉的阻力也會(huì)越大。從而懸浮物中單季戊四醇的濃度就會(huì)升高，雙季戊四醇的濃度就會(huì)降低。這樣就會(huì)導(dǎo)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(jié)論

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，考察了降溫速率、沉降攪拌頻率對(duì)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(dá)到98級(jí)季戊四醇，雙季產(chǎn)品可以達(dá)到90級(jí)雙季戊四醇。采用結(jié)晶沉降分離法得到的產(chǎn)品質(zhì)量好，能達(dá)到工業(yè)上的要求。

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

((責(zé)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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