流動連通，使得來自一個階段的輸出可以立即被供料 至后續(xù)階段的輸入中。此外，來自任意二醇生產(chǎn)階段的二醇產(chǎn)物可以與二醇熱解反應(yīng)器流 動連通，如將在下面更詳細(xì)地描述的那樣。
[0165] II?二醇熱解
[0166] 據(jù)觀察，（如在上文提到的專利申請WO2012/054616SynthesisofMethylene MalonatesSubstantiallyFreeofImpurities和WO2012/054633Synthesisof MethyleneMalonatesUsingRapidRecoveryinthePresenceofaHeatTransfer Agent中所描述的）在使用多聚甲醛和DEM的Knoevenagel反應(yīng)中，在8. 4分鐘時在GC跡 線中注意到顯著量的材料。據(jù)推測，所述峰是由于反應(yīng)產(chǎn)物（低聚種類）中雙（羥甲基） 丙二酸二乙酯的存在。為了確認(rèn)這種猜測，商業(yè)可購買的雙（羥甲基）丙二酸二乙酯的樣 品被溶解在乙酸乙酯中，并獲得GC/MS。商用產(chǎn)品的GC跡線表明在GC本身中形成少量的亞 甲基丙二酸二乙酯（DEMM)。參見圖4和圖5。之后，在真空下（100mmHg)在230°C下進(jìn)行 了實(shí)驗(yàn)室嘗試裂解少量（15g)的商用的雙（羥甲基）丙二酸二乙酯。要進(jìn)行熱解的材料是 固體，并在49-5rc熔融。使用熱風(fēng)槍來熔融樣品，并確保在裂解過程中它保持在液體狀態(tài)。 也可使用加熱膠帶或封套的加料漏斗。反應(yīng)產(chǎn)物得到10. 6g的裂化材料，其中33重量％被 確定為DEMM。因此，該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了可以通過雙（羥甲基）丙二酸酯的熱分解來獲得DEMM。 參見圖6。以間歇工藝進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)。然后努力進(jìn)行來制備可縮放的用于二醇熱解的連續(xù)工 -H- 〇
[0167] 實(shí)施例9 :用于熱解橾作的實(shí)驗(yàn)宰規(guī)樽的管式反應(yīng)器
[0168] 在示例性實(shí)施方案中，連續(xù)的熱解操作包括具有以12XIV2英寸柱的形式裝填的 催化劑的管式反應(yīng)器。示例性催化劑是作為ZSM-5的商用可購買的沸石。將柱溫保持在約 180C-200C的溫度。在柱末端處的熱y適配器提供了反應(yīng)產(chǎn)物的第一分離。較少的揮發(fā)性 材料掉落（例如，未反應(yīng)的二醇/重質(zhì)物質(zhì)（heavies))而更多的揮發(fā)性物質(zhì)（例如，DEMM、 DEM、其它輕質(zhì)物質(zhì)（lights))被支撐至熱冷凝器用于進(jìn)一步分離反應(yīng)產(chǎn)物。熱冷凝器用于 從所需單體種類分離出更多揮發(fā)性種類。產(chǎn)物流還攜帶具有類似沸點(diǎn)及其它雜質(zhì)的化合 物。此產(chǎn)物流然后經(jīng)過進(jìn)一步純化的措施，例如分餾。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在連續(xù)工藝 中，可利用多種反應(yīng)器設(shè)計(jì)來收集所需的產(chǎn)物流。在此示例性實(shí)施方案中，粗產(chǎn)物可以被收 集并儲存用于進(jìn)一步下游加工。在其它示例性實(shí)施方案中，熱解操作可以與單體純化工藝 連續(xù)流動連通。
[0169] 在此示例性實(shí)施方案中，所述二醇優(yōu)選被預(yù)加熱至約50-100C，優(yōu)選約70-85C。如 果供料線也被加熱和或絕熱以防止二醇凍結(jié)，則其是有益的。在此示例性實(shí)施方案中，在大 氣壓力下完成熱解操作。在此示例性實(shí)施方案中，某些聚合抑制劑可以在熱解操作中存在 以防止單體的過早聚合。例如，可以使用液相穩(wěn)定劑（例如，MSA)、蒸汽相穩(wěn)定劑（例如， TFA)和自由基穩(wěn)定劑（例如，MeHQ)。上文所參考和通過參考并入本文中的專利申請更充分 地解釋了這樣的抑制劑的選擇和功能。在某些示例性實(shí)施方案中，可以將抑制劑與二醇一 起引入至所述熱解反應(yīng)器中。在示例性實(shí)施方案中，抑制劑包在熱解操作之前被立即添加 至二醇。在其它示例性實(shí)施方案中，可以將抑制劑包添加至在產(chǎn)物流中收集的粗產(chǎn)物中。在 某些其它示例性實(shí)施方案中，在任意進(jìn)一步純化操作之前可以將抑制劑包添加至粗產(chǎn)物。
[0170] 實(shí)施例10 :用于熱解橾作的試驗(yàn)件設(shè)備規(guī)樽的管式反應(yīng)器
[0171] 在示例性實(shí)施方案中，使用實(shí)施例9的實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)器中的放大版本以連續(xù)工藝進(jìn) 行熱解操作。在示例性實(shí)施方案中，使催化劑柱容納在具有標(biāo)稱1. 5英寸的實(shí)際直徑和約 30英寸的高度、容納約400g的ZSM-5沸石的反應(yīng)器管中。使用設(shè)定至200-230C之間的加 熱溫度的循環(huán)熱油加熱反應(yīng)器。將二醇加熱器設(shè)定至約80-90C，并且將二醇進(jìn)料線加熱至 約 50-60C。
[0172] 在示例性實(shí)施方案中，將管式反應(yīng)器的壁加熱并保持在約180-250C。需要合適的 熱傳遞以確保所需要的反應(yīng)溫度保持在催化劑柱中。在示例性實(shí)施方案中，在大氣壓下發(fā) 生熱解。在其它示例性實(shí)施方案中，可以在真空條件下或加壓條件下進(jìn)行熱解。
[0173] 如在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的反應(yīng)器中那樣，使用多種裝置（例如拆卸冷凝器、熱冷凝器、冷 凝器等）將來自熱解反應(yīng)器的產(chǎn)物分成多個流。在示例性實(shí)施方案中，將包含粗單體種類 和其它封閉的鍋爐或雜質(zhì)的產(chǎn)物流收集用于進(jìn)一步的下游處理。所述下游處理可以包括多 種蒸餾或其它分離技術(shù)和階段以得到所需的分離的單體種類。
[0174] 在示例性實(shí)施方案中，粗單體產(chǎn)物流可與下游的純化操作流動連通。
[0175] 所述催化劑柱直徑可以是1/2英寸、1英寸、3英寸、4英寸或能夠提供所需反應(yīng)溫 度的任意尺寸。在某些示例性實(shí)施方案中，所述熱解反應(yīng)器可以包括多個催化劑柱。在某 些示例性實(shí)施方案中，可以用單一的二醇進(jìn)料線供料至所述多個柱。在其它示例性實(shí)施方 案中，可以用多個二醇進(jìn)料線供料至所述多個柱。本領(lǐng)域技術(shù)人員會確定，為了得到所需的 結(jié)果，多種反應(yīng)器設(shè)計(jì)是可能的。
[0176] 據(jù)認(rèn)為，當(dāng)反應(yīng)溫度為約180C和220C之間時會發(fā)生有效的二醇熱解。在理論反 應(yīng)中，二醇將會分離或"裂解"，對于每摩爾所形成的單體釋放出一摩爾的甲醛和一摩爾的 水。需要最佳反應(yīng)條件，從而減少不需要的副產(chǎn)物，并將單體產(chǎn)率最大化。如本領(lǐng)域技術(shù)人 員會容易理解的，反應(yīng)條件包括溫度、催化劑載量、催化劑形狀（例如圓柱體、珠粒）、入口 二醇溫度、進(jìn)料速率、反應(yīng)壓力和反應(yīng)設(shè)備（例如，冷凝器，收集瓶）中多種裝置的溫度。
[0177] 實(shí)施例11 :間歇工藝、反應(yīng)物的滴加
[0178] 組裝裝備有250mL圓底燒瓶、加料漏斗、機(jī)械攪拌器、冷凝器、接收燒瓶和真空的 短路徑蒸餾裝置。用銅沸石（2g)裝填250mL圓底燒瓶。用油浴加熱內(nèi)容物至200°C。施加 真空（100mmHg)。將中間體雙（輕甲基）丙二酸二乙酯（30g，0. 136mol)逐滴地緩慢加入到 銅沸石上。在此添加完畢后，冷卻裝置至25°C并用隊(duì)回填裝置。經(jīng)無水Na2SO4 (Ig)干餾。所 需的反應(yīng)產(chǎn)物是亞甲基丙二酸二乙酯（DEMM)。在示例性實(shí)施方案中，收率為20. 5g(88% )。 參見圖2。
[0179] 實(shí)施例12 :間歇工藝，一鍋法
[0180] 組裝裝備有250mL圓底燒瓶、機(jī)械攪拌器、冷凝器、接收燒瓶和真空的短路徑蒸餾 裝置。用銅沸石（2g)和雙（羥甲基）丙二酸二乙酯（30g，0. 136mol)裝填250mL圓底燒瓶。 施加真空（100mmHg)。用油浴加熱內(nèi)容物至200°C。在將反應(yīng)燒瓶降低放入油浴中之前預(yù) 熱油浴至200°C。在熱解完成之后，冷卻裝置至25°C并用隊(duì)回填裝置。經(jīng)無水Na2SO4 (Ig) 干餾。所需的反應(yīng)產(chǎn)物是DEMM。在示例性實(shí)施方案中，收率為19g(81%)。參見圖3。
[0181] 實(shí)施例13:商用二醇的熱解
[0182] 在示例性實(shí)施方案中，使用商業(yè)可購買的雙（羥甲基）丙二酸二乙酯，而不是在實(shí) 驗(yàn)室中從DEM合成二醇。雙（羥甲基）丙二酸二乙酯經(jīng)過本發(fā)明所公開的某些熱解工藝， 并且純化反應(yīng)產(chǎn)物以得到所需的單體。在其它示例性實(shí)施方案中，商業(yè)可購買的其它丙二 酸二烷基酯的二醇經(jīng)過根據(jù)本文所公開的某些方法的熱解以得到所需的單體種類。在其它 示例性實(shí)施方案中，首先合成其它丙二酸二烷基酯的二醇，然后經(jīng)過本文所公開的某些熱 解方法，以得到所需的單體種類。
[0183] 實(shí)施例14:催化劑漿料
[0184] 在再一個示例性實(shí)施方案中，合適的催化劑可以被承載于二醇漿料中并與熱表面 接觸，或以其他方式暴露于足夠的熱以實(shí)現(xiàn)二醇熱解反應(yīng)。
[0185]III.產(chǎn)物清理
[0186] 來自熱解操作的反應(yīng)產(chǎn)物可以通過多種方法進(jìn)行純化。在示例性實(shí)施方案中，采 用多種分離技術(shù)。例如，可以采用一系列的冷凝和/或蒸餾步驟來從雜質(zhì)和副反應(yīng)產(chǎn)物分 離所需的單體種類。在示例性實(shí)施方案中，可以使用熱冷凝器、冷凝器、減壓蒸餾裝置、簡單 蒸餾裝置和/或分餾裝置。在一些示例性實(shí)施方案中，根據(jù)合理的工程化原理，可以在大氣 壓力下，在真空下或在升高的壓力下使用分離技術(shù)。同樣地，根據(jù)合理的工程化原理，可以 在室溫下、在降低的溫度或在升高的溫度下使用分離技術(shù)。
[0187]IV.設(shè)備設(shè)計(jì)：模塊單元
[0188] 本發(fā)明的示例性實(shí)施方案包括用于生產(chǎn)亞甲基丙二酸酯單體的設(shè)備?？梢杂媚K 單元設(shè)計(jì)所述設(shè)備，其中一個或多個模塊單元是二醇生產(chǎn)單元、二醇純化單元、單體生產(chǎn)單 元、單體純化單元或它們的組合。每個單元可以是用于與其相關(guān)的所需的工藝所自包含的。 可選地，一個或多個的模塊單元可以是流動連通的，以使來自一種工藝的出口以連續(xù)方式 進(jìn)料至另一種工藝的入口。
[0189] 示例性設(shè)備包括至少一個二醇生產(chǎn)單元、至少一個二醇純化單元和至少一個單體 生產(chǎn)單元。
[0190] 另一個示例性設(shè)備包括至少一個二醇生產(chǎn)單元、至少一個二醇純化單元、至少一 個單體生產(chǎn)單元和至少一個單體純化單元。
[0191] 另一個示例性設(shè)備包括至少一個單體生產(chǎn)單元和至少一個單體純化單元。
[0192] 另一個示例性設(shè)備包括至少一個二醇生產(chǎn)單元、任選地至少一個二醇純化單元、 至少一個單體生產(chǎn)單元和任選地至少一個單體純化單元。
[0193] 示例性二醇生產(chǎn)單元包括能夠在反應(yīng)催化劑的存在下使丙二酸二烷基酯和甲醛 來源反應(yīng)的二醇反應(yīng)器裝置。
[0194] 示例性二醇純化單元包括離子交換柱和分離裝置，例如刮膜蒸發(fā)器、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、 或垂直的或水平的薄膜蒸發(fā)器。
[0195] 示例性單體生產(chǎn)單元包括至少一個催化劑柱和用于保持所述至少一個催化劑柱 的溫度的加熱裝置。
[0196] 另一個示例性單體生產(chǎn)單元包括多個催化劑柱和用于保持所述多個催化劑柱的 溫度的至少一個加熱裝置。
[0197] 等效方案
[0198] 本領(lǐng)域技術(shù)人員僅使用常規(guī)實(shí)驗(yàn)就會認(rèn)識到或能夠確定本文所述的本發(fā)明的具 體實(shí)施方案的很多等效方案。本發(fā)明意圖包含這樣的等效方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制造亞甲基丙二酸酯單體的方法，其包括： (a) 在合適的催化劑的存在下，將雙（羥甲基）丙二酸二烷基酯組合物反應(yīng)來形成亞甲 基丙二酸酯單體；及 (b) 分離所述亞甲基丙二酸酯單體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造亞甲基丙二酸酯單體的方法，其中作為連續(xù)工藝進(jìn)行所 述反應(yīng)步驟（a)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造亞甲基丙二酸酯單體的方法，其中作為間歇工藝進(jìn)行所 述反應(yīng)步驟（a)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造亞甲基丙二酸酯單體的方法，其中在大氣壓力下進(jìn)行所 述反應(yīng)步驟（a)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造亞甲基丙二酸酯單體的方法，其中每種烷基可以相同或 不同，并且是具有1至16個碳原子之間的直鏈烴基或支鏈烴基。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造亞甲基丙二酸酯單體的方法，其中通過下面的方法制備 所述雙（羥甲基）丙二酸二烷基酯組合物： (i)在催化劑的存在下，將甲醛來源與丙二酸二烷基酯反應(yīng)以形成包含雙（羥甲基）丙 二酸二烷基酯的組合物的反應(yīng)產(chǎn)物。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造亞甲基丙二酸酯單體的方法，其中作為連續(xù)工藝進(jìn)行所 述反應(yīng)步驟（i)。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造亞甲基丙二酸酯單體的方法，其中不添加溶劑來進(jìn)行所 述反應(yīng)步驟（i)。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造亞甲基丙二酸酯單體的方法