二氯丙醇的制造方法與環氧氯丙烷的制造方法與流程

本發明涉及一種二氯丙醇的制造方法，尤其涉及一種具有分相器的二氯丙醇的制造方法與環氧氯丙烷的制造方法。

背景技術：

目前二氯丙醇(dichloropropanol)的主要制備方法為丙烯(propene)高溫氯化法，其包含兩個步驟：在高溫下使丙烯氯化生成烯丙氯(allyl chloride)，并使用過量的工業用水，使烯丙氯與氯化劑反應形成二氯丙醇。然而，使用丙烯高溫氯化法會產生大量廢水與其它廢料，因此造成技術和環境上的問題。

因此，發展出一種使用甘油(glycerol)與氯化劑在催化劑的情況下直接反應產生二氯丙醇的方法，此方法不會產生大量廢水與廢料，故為一種較經濟且環保的制造方法。

然而，使用此方法制備二氯丙醇時，會形成二氯丙醇與水的共沸物(azeotrope)，若加入萃取劑(extractant)以分離共沸物而得到二氯丙醇，將提高制造成本，且萃取劑也可能與催化劑形成共沸物而造成催化劑在循環利用上的困難。

技術實現要素：

本發明提供一種二氯丙醇的制造方法與環氧氯丙烷的制造方法，其具有較低的制造成本。

本發明提供一種二氯丙醇的制造方法，包括下列步驟。于至少一個第一反應器中，使甘油與氯化氫水溶液在存在催化劑的環境下進行反應，而產生第一反應產物。使源自于第一反應產物的第一進料進入含第一分相器(decanter)的第一蒸餾塔，而產生第一塔頂產物與第一塔底產物。使第一塔頂產物經冷凝后進入第一分相器，且將第一給水裝置直接連接到第一分相器，而在第一分相器內形成第一水相產物與第一有機相產物。其中，第一有機相 產物包含二氯丙醇。以及，取出第一有機相產物。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，第一反應器包括連續式反應器或批次反應器

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，催化劑包括醋酸或己二酸。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，第一反應產物包括二氯丙醇與一氯丙醇。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還包括使第一水相產物回流至第一蒸餾塔。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，第一水相產物可包括氯化氫水溶液。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，第一有機相產物還可包括一氯丙醇。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，第一塔頂產物中的二氯丙醇的含量可大于第一塔底產物中的二氯丙醇的含量。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，第一進料可為第一反應產物。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括使第一反應產物進入第二蒸餾塔，而產生第二塔頂產物與第二塔底產物，其中第二塔頂產物可作為第一蒸餾塔的第一進料。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括使第二塔底產物回流至第一反應器中。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括使源自于第一塔底產物的第二進料進入第三蒸餾塔，而產生第三塔頂產物與第三塔底產物，其中第三塔底產物中的氯化氫水溶液的濃度可大于第一塔底產物的氯化氫水溶液的濃度。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，其中第二進料可為第一塔底產物。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括使第三塔底產物回流至第一反應器中。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括使源自于第一塔底產物的第三進料進入含第二分相器的第四蒸餾塔，而產生第四塔頂產物與第四塔底產物，其中第四塔底產物可作為第三蒸餾塔的第二進料。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括使第四塔頂產物經冷凝后進入第二分相器，而在第二分相器內形成第二水相產物與第二有機相產物，其中第二有機相產物中可包含二氯丙醇。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還包括將第二給水裝置直接連接到第二分相器。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還包括使第二水相產物回流至第四蒸餾塔。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括使第一塔底產物進入至少一個第二反應器，而產生第二反應產物，其中第二反應產物作為第四蒸餾塔的第三進料。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，其中第二反應器包括連續式反應器或批次反應器。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還包括使源自于第一塔底產物的第四進料進入含側流與第三分相器的第五蒸餾塔，而產生第五塔頂產物、側流產物與第五塔底產物，其中第五塔底產物中的氯化氫水溶液的濃度可大于第一塔底產物的氯化氫水溶液的濃度。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括使第五塔底產物回流至第一反應器中。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括使第五塔頂產物經冷凝后進入第三分相器，而在第三分相器內形成第三水相產物與第三有機相產物，其中第三有機相產物中可包含二氯丙醇。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括將第三給水裝置直接連接到第三分相器。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括使第三水相產物回流至第五蒸餾塔中。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，其中側流 產物包括水。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，還可包括使第一塔底產物進入至少一個第三反應器，而產生第三反應產物，其中第三反應產物作為第五蒸餾塔的第四進料。

依照本發明的一實施例所述，在上述二氯丙醇的制造方法中，其中第三反應器包括連續式反應器或批次反應器。

本發明提供一種環氧氯丙烷的制造方法，包括下列步驟。通過上述的二氯丙醇的制造方法獲得二氯丙醇。將二氯丙醇與氫氧化鈉進行反應，而產生環氧氯丙烷。

基于上述，在本發明所提出的二氯丙醇的制造方法中，通過使用分相器分離共沸物而取出二氯丙醇，可避免額外添加萃取劑而可降低制造成本。另外，由于無需使用萃取劑，因此可避免萃取劑與催化劑可能形成共沸物而造成催化劑難以循環利用的問題。此外，通過給水裝置可直接調整分相器中的氯化氫水溶液濃度，而將經冷凝后的蒸餾塔的塔頂產物有效地進行分相，以順利獲得二氯丙醇。另一方面，由于本發明所提出的環氧氯丙烷的制造方法使用通過上述二氯丙醇的制造方法所制造的環氧氯丙烷，因此也可有效地降低環氧氯丙烷的制造成本。

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1為依據本發明第一實施例的二氯丙醇的制造流程圖；

圖2為依據本發明第一實施例的二氯丙醇的制造裝置的示意圖；

圖3為依據本發明第二實施例的二氯丙醇的制造流程圖；

圖4為依據本發明第二實施例的二氯丙醇的制造裝置的示意圖。

附圖標記說明：

100、109、115：反應器；

102、104、108、112、114：蒸餾塔；

103、113：回流槽；

106、110、118：分相器；

107、111、117：給水裝置；

116：側流；

S100～S122：步驟。

具體實施方式

圖1為依據本發明第一實施例的二氯丙醇的制造流程圖。圖2為依據本發明第一實施例的二氯丙醇的制造裝置的示意圖。

請同時參照圖1及圖2，本實施例的二氯丙醇的制造方法包括以下步驟。首先，進行步驟S100，于至少一個反應器100中，使甘油與氯化氫水溶液在存在催化劑的環境下進行反應，而產生第一反應產物。反應器100包括連續式反應器或批次反應器。在此實施例中，是以一個反應器100為例來進行說明，但本發明并不以此為限，于此技術領域技術人員可依照制程設計來調整反應器100的數量。甘油采用例如是生產生物柴油的副產物或化學合成的甘油。催化劑例如是醋酸或己二酸。第一反應產物包括二氯丙醇與一氯丙醇，其中二氯丙醇為主產物，而一氯丙醇為中間產物。第一反應產物還可包括未反應的氯化氫水溶液、甘油與催化劑。

接著，可選擇性地進行步驟S102，使第一反應產物進入蒸餾塔102，而產生塔頂產物與塔底產物。第一反應產物可在蒸餾塔102中進行反應與分離。蒸餾塔102的塔底產物主要包括未反應的甘油，還可包括少量二氯丙醇、少量一氯丙醇、少量氯化氫水溶液與催化劑。蒸餾塔102的塔底產物可回流至反應器100中繼續循環利用，以增加反應轉化率。蒸餾塔102的塔頂產物包括大量二氯丙醇、大量一氯丙醇、大量氯化氫水溶液、催化劑與少量甘油。蒸餾塔102可具有再沸器(reboiler)，用以加熱蒸餾塔。蒸餾塔102的塔頂可具有冷凝器(condenser)，用以將塔頂產物冷凝為液態。此外，冷凝后的塔頂產物可選擇性地儲存于回流槽(reflux drum)103，且冷凝后的塔頂產物可部分回流至蒸餾塔102中。

接著，進行步驟S104，使源自于第一反應產物的進料進入含分相器106的蒸餾塔104，而產生塔頂產物與塔底產物。源自于第一反應產物的進料可在蒸餾塔102中進行反應與分離。在此實施例中，是以蒸餾塔102的塔頂產物作為蒸餾塔104的進料為例來進行說明。其中，蒸餾塔104中的大量的二 氯丙醇會與水形成沸點較低的共沸物，而形成蒸餾塔104的塔頂產物，因此蒸餾塔104的塔頂產物中的二氯丙醇的含量可大于蒸餾塔104的塔底產物中的二氯丙醇的含量。蒸餾塔104的塔頂產物還可包括一氯丙醇與氯化氫水溶液。蒸餾塔104的塔底產物包括大量氯化氫水溶液與大量催化劑，且還可包括少量二氯丙醇與少量甘油。

在其他實施例中，也可不進行步驟S102。此時，蒸餾塔104的進料可為反應器100的第一反應產物，即反應器100的第一反應產物可直接進入到蒸餾塔104中。

然后，進行步驟S106，使蒸餾塔104的塔頂產物經冷凝后進入分相器106，且將給水裝置107直接連接到分相器106，而在分相器106內形成水相產物與有機相產物。其中，水相產物位于上層，且有機相產物位于下層。分相器106的有機相產物包含二氯丙醇，且還可包括一氯丙醇。由于分相器106可分離蒸餾塔104中的共沸物而取出二氯丙醇，因此不需額外添加萃取劑。此外，由于無需使用萃取劑，因此可避免萃取劑與催化劑可能形成共沸物而造成催化劑難以循環利用的問題。通過給水裝置107可直接調整分相器106中的氯化氫水溶液濃度，而將經冷凝后的蒸餾塔104的塔頂產物有效地進行分相。分相器106的水相產物包括氯化氫水溶液，且水相產物可回流至蒸餾塔104。

接著進行步驟S108，取出分相器106中的有機相產物，而獲得主產物二氯丙醇。

接著，可選擇性進行步驟S109，使蒸餾塔104的塔底產物進入反應器109，而產生第二反應產物。因此，蒸餾塔104的塔底產物中的二氯丙醇與甘油可在反應器109中進一步反應，以增加反應轉化率。第二反應產物包括大量氯化氫水溶液與大量催化劑，且還可包括少量二氯丙醇與少量甘油。反應器109包括連續式反應器或批次反應器。在此實施例中，是以一個反應器109為例來進行說明，但本發明并不以此為限，于此技術領域技術人員可依照制程設計來調整反應器109的數量。

接著，可選擇性進行步驟S110，使源自于蒸餾塔104的塔底產物的進料進入含分相器110的蒸餾塔108，而產生塔頂產物與塔底產物。在此實施例中，是以第二反應產物作為蒸餾塔108的進料為例來進行說明。蒸餾塔108的塔頂產物包括二氯丙醇，且還可包括氯化氫水溶液。蒸餾塔108的塔底產物包 括大量氯化氫水溶液與大量催化劑，且還可包括少量二氯丙醇與少量甘油。

在其他實施例中，也可不進行步驟S109。此時，蒸餾塔108的進料可為蒸餾塔104的塔底產物，即蒸餾塔104的塔底產物可直接進入到蒸餾塔108中。

接著，進行步驟S112，使蒸餾塔108的塔頂產物經冷凝后進入分相器110，而在分相器110內形成水相產物與有機相產物。其中，分相器110的有機相產物中包含二氯丙醇。由于分相器110可分離蒸餾塔108中的共沸物而取出二氯丙醇，可進一步回收在蒸餾塔108的進料中的二氯丙醇，因此可進一步提高主產物回收率。此外，由于無需使用萃取劑，因此可避免萃取劑與催化劑可能形成共沸物而造成催化劑難以循環利用的問題。分相器110的水相產物可回流至蒸餾塔108。分相器110的水相產物可包括水。此外，當分相器110的水相產物包括氯化氫水溶液時，可將給水裝置111直接連接到分相器110，以直接調整分相器110內氯化氫水溶液的濃度，而將經冷凝后的蒸餾塔108的塔頂產物有效地進行分相。

接著，進行步驟S114，取出分相器110的有機相產物，而獲得主產物二氯丙醇。

接著，可選擇性地進行步驟S116，使蒸餾塔108的塔底產物作為進料進入到蒸餾塔112中，而產生塔頂產物與塔底產物。其中，蒸餾塔112的塔頂產物包括大量水，且還可包括少量二氯丙醇。塔底產物包括大量氯化氫水溶液與大量催化劑，還可包括少量甘油。其中，蒸餾塔112的塔底產物中的氯化氫水溶液的濃度可大于所述蒸餾塔104的塔底產物的氯化氫水溶液的濃度，其可歸因于將蒸餾塔112中包括大量水的塔頂產物進行分離，而使蒸餾塔112的塔底產物中的氯化氫水溶液濃度提高。蒸餾塔112的塔底產物可回流至反應器100中進行循環利用。此外，由于蒸餾塔112的塔底產物中的氯化氫水溶液的濃度已被提高，因此在循環利用氯化氫水溶液時，不會產生因氯化氫水溶液的濃度過低，而造成反應速率大幅下降的問題。另外，蒸餾塔112中經冷凝后的塔頂產物可選擇性地儲存于回流槽113，且冷凝后的塔頂產物可部分回流至蒸餾塔112中。

在其他實施例中，也可不進行步驟S109至步驟S114。此時，蒸餾塔112的進料可為蒸餾塔104的塔底產物，即蒸餾塔104的塔底產物可直接進入到 蒸餾塔112中。此外，也可不進行步驟S110至步驟S114，即第二反應產物可直接進入到蒸餾塔112中。

基于上述實施例可知，通過使用分相器106分離共沸物而取出二氯丙醇，可避免額外添加萃取劑而可降低制造成本。此外，由于無需使用萃取劑，因此可避免萃取劑與催化劑可能形成共沸物而造成催化劑難以循環利用的問題。另外，通過給水裝置107可直接調整分相器106中的氯化氫水溶液濃度，而將經冷凝后的蒸餾塔104的塔頂產物有效地進行分相，以順利獲得主產物二氯丙醇。

圖3為依據本發明第二實施例的二氯丙醇的制造流程圖。圖4為依據本發明第二實施例的二氯丙醇的制造裝置的示意圖。

請同時參照圖1至圖4，第二實施例與第一實施例的步驟S100至步驟S108相同，故于此不再贅述，以下就差異處進行說明。圖3與圖4的第二實施例在進行步驟S108之后，可選擇性地進行步驟S117，使蒸餾塔104的塔底產物進入反應器115，而產生第三反應產物。詳言之，蒸餾塔104的塔底產物中的一氯丙醇、氯化氫與甘油可在反應器115中進一步反應而獲得第三反應產物，以增加反應轉化率。第三反應產物包括大量氯化氫水溶液與大量催化劑，且還可包括多量二氯丙醇、少量一氯丙醇與少量甘油。反應器115包括連續式反應器或批次反應器。在此實施例中，是以一個反應器115為例來進行說明，但本發明并不以此為限，于此技術領域技術人員可依照制程設計來調整反應器115的數量。

接著，可進行步驟S118，使源自于蒸餾塔104的塔底產物的進料進入含側流116與分相器118的蒸餾塔114，而產生塔頂產物、側流產物與塔底產物。在此實施例中，是以第三反應產物作為蒸餾塔114的進料為例來進行說明。蒸餾塔114的塔頂產物包括二氯丙醇與水。蒸餾塔114的側流產物包括大量水，且還可包括少量二氯丙醇。蒸餾塔114的塔底產物包括大量氯化氫水溶液與大量催化劑，還可包括少量甘油。其中，蒸餾塔114的塔底產物中的氯化氫水溶液的濃度可大于蒸餾塔104的塔底產物的氯化氫水溶液的濃度，其可歸因于將蒸餾塔114中包含大量水的側流產物進行分離，而使蒸餾塔114的塔底產物的氯化氫水溶液濃度提高。蒸餾塔114的塔底產物可回流至反應器100中進行循環利用。此外，由于蒸餾塔114的塔底產物中的氯化 氫水溶液的濃度已被提高，因此在循環利用氯化氫水溶液時，不會產生因氯化氫水溶液的濃度過低，而造成反應速率大幅下降的問題。

在其他實施例中，也可不進行步驟S117。此時，蒸餾塔114的進料可為蒸餾塔104的塔底產物，即蒸餾塔104的塔底產物可直接進入到蒸餾塔114中。

接著，進行步驟S120，使蒸餾塔114的塔頂產物經冷凝后進入分相器118，而在分相器118內形成水相產物與有機相產物。其中分相器118的有機相產物中包含二氯丙醇。由于分相器118可分離蒸餾塔114中的共沸物而取出二氯丙醇，可進一步回收在蒸餾塔114的進料中的二氯丙醇，因此可進一步提高主產物回收率。此外，由于無需使用萃取劑，因此可避免萃取劑與催化劑可能形成共沸物而造成催化劑難以循環利用的問題。分相器118的水相產物可回流至蒸餾塔114中。分相器118的水相產物可包括水。此外，當水相產物包括氯化氫水溶液時，可將給水裝置117直接連接到分相器118，以直接調整分相器118內氯化氫水溶液的濃度，而將經冷凝后的蒸餾塔114的塔頂產物有效地進行分相。

接著，進行步驟S122，取出分相器118的有機相產物，而獲得主產物二氯丙醇。

基于上述實施例可知，由于第二實施例使用含側流116與分相器118的蒸餾塔114來取代第一實施例中的蒸餾塔108與蒸餾塔112，因此可減少蒸餾塔的數量。

此外，本發明一實施例的環氧氯丙烷的制造方法包括下列步驟。通過上述實施例中的二氯丙醇的制造方法獲得二氯丙醇。接著，將二氯丙醇與氫氧化鈉進行反應，而產生環氧氯丙烷。由于上述實施例的環氧氯丙烷的制造方法是使用通過上述二氯丙醇的制造方法所制造的環氧氯丙烷，因此也可有效地降低環氧氯丙烷的制造成本。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。