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一种提高三单体合成用间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸收率与纯度的生产方法技术

技术编号:20854780 阅读:34 留言:0更新日期:2019-04-13 10:44
本发明专利技术提供一种提高三单体合成用间苯二甲酸二甲酯‑5‑磺酸收率与纯度的生产方法,所述生产方法,包括N2气吹扫,加入磺化料,加入部分甲醇,升温升压反应,加入剩余甲醇、催化剂,阶梯升温反应。本发明专利技术降低甲醇单耗,提高产品经济效益;折合每吨三单体消耗甲醇413‑439Kg;甲醇投料量比现有工艺投料量减少20%;吨产品三单体甲醇单耗比现有工艺降低30%以上;间苯二甲酸二甲酯‑5‑磺酸的纯度超过96%,达到96.85‑97.05%,收率超过97%,达到97.18‑97.42%;后续继续生产制备的三单体产品收率超过84%;缩短反应时间;酯化反应操作周期与现有生产工艺对比缩短了2小时。

【技术实现步骤摘要】
一种提高三单体合成用间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸收率与纯度的生产方法
本专利技术属于有机合成
,特别适用于间苯二甲酸为起始原料合成间苯二甲酸二甲酯—5—磺酸钠(俗称:三单体,英文缩写为SIPM)时重要的中间体间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸的合成。
技术介绍
以间苯二甲酸为起始原料合成三单体在国内外已生产几十年,生产工艺基本上分为以下几种:(1)间苯二甲酸先磺化,再经过酯化、中和、精制、干燥得到SIPM,其中使用的磺化剂有SO3、不同浓度的发烟硫酸等;使用的中和剂有Na2CO3、NaOH、亚硫酸钠等;(2)酯化磺化法,间苯二甲酸先与甲醇进行酯化,制取间苯二甲酸二甲酯,然后与间苯二甲酸混合,用三氧化硫(SO3)或发烟硫酸进行磺化,之后将得到的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸及间苯二甲酸-5-磺酸的混合物进行酯化、中和、精制得SIPM;(3)氯磺酸磺化,以氯磺酸为磺化剂进行磺化,经中和、过滤分离后烘干得间苯二甲酸-5一磺酸钠,再经酯化、中和,最后精制得SIPM;综合考虑工艺技术的可行性、生产操作难易程度、产品的质量、收率和效益,发烟硫酸“一锅煮”法具有生产工艺简单,收率高,生产成本低,产品质量稳定,环境污染小等优点,已被行业普遍采用,将得到的苯二甲酸-5-磺酸经过酯化等后续工序生产获得SIPM。其中的酯化工序是生产三单体的重要工序,酯化过程的酯化率、间苯二甲酸单甲酯-5-磺酸(中和工序反应生成苯二甲酸单甲酯-5-磺酸钠)的含量等直接影响最终产物SIPM的质量尤其是皂化值、酸值、色度三个关键指标,因此,三单体行业生产、科研、开发人员一直重视酯化工序的合成工艺进一步的研究。国内通用的工艺是:发烟硫酸“一锅煮”法工艺将制得的磺化产物不经分离,利用剩余硫酸作催化剂直接将间苯二甲酸-5-磺酸与甲醇进行酯化反应合成间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸。现有的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸主要研究成果有:大连理工大学吴宝庆,果学军,韩梅等在《精细石油化工》 1995年第4期发表论文《涤纶染色改性剂SIPM合成方法的改进》中提出了采用液体三氧化硫为磺化剂对间苯二甲酸(IPA)进行磺化、用甲醇直接与磺化液酯化制得SIPM的工艺,酯化率达到98%左右。但该方法在酯化过程中需要补加一定量的浓硫酸为催化剂,且反应时间较长。山东轻工业学院于志军,李天铎,刘耘等《应用化工》 2001年第6期发表论文《间苯二甲酸二甲酯磺酸钠的合成》提出了以三氧化硫磺化间苯二甲酸、甲醇酯化、亚硫酸钠中和合成SIPM的工艺,其中酯化过程使用的甲醇与间苯二甲酸的摩尔比超过3,反应温度65℃.酯化收率超过90%。北京燕山石化研究院吴春红在《光谱实验室》 2001年第4期发表论文《核磁共振技术在SIPM开发生产中的应用》中利用核磁共振氢谱技术建立了SIPM)合成中酯化率的快速测定方法。提出的SIPM合成工艺采用先酯化、磺化、再酯化的工艺进行,测定的酯化率超过95%。该合成工艺及分析方法存在如下问题:(1)采用酯化、磺化、再酯化的工艺合成SIPM,制得的酯化料中杂质数量多、含量高,给后续中和、精制等操作带来麻烦,导致最终产品SIPM不合格;(2)分析结果中酯化率偏差大,初步分析数据偏高,因为分析的酯化物中包括间苯二甲酸单酯-磺酸钠、间苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸单甲酯等化合物;(3)提出的酯化率的计算方法有待于探讨。大连合成纤维研究所张宣在《聚酯工业》2002年01期发表论文《改性剂SIPM生产工艺探讨》提出了使用浓度25%的发烟硫酸为磺化剂与苯二甲酸先制备间苯二甲酸-5-磺酸再与甲醇发生酯化反应、进而生产间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM)的工艺。但达到的酯化率仅93%,酯化反应不充分。陈红,陈学江在《化学与粘合》 2002年第1期发表论文《5-磺酸钠1,3-间苯二甲酸二甲酯的合成研究》中提出了用间苯二酸作原料,发烟硫酸作磺化剂,Hg、HgSO4或CdSO4作催化剂,用甲醇酯化,再用NaOH中和制备SIPM的工艺,其中的酯化操作甲醇用量为间苯二甲酸-5-磺酸的五倍(重量比),需要加入间苯二甲酸-5-磺酸总量50%的浓硫酸为催化剂,反应时间长,酯化率95%。李练武在湖南大学硕士论文《低成本阳离子可染机制的合成及工业放大研究探析》(2002年)中提出了使用浓度30%的发烟硫酸为磺化剂与间苯二甲酸为反应原料先制备间苯二甲酸-5-磺酸、然后酯化、中和制备SIPM的工艺。其中酯化反应中甲醇与间苯二甲酸重量比为1.3。李冰冰在石油大学(华东)硕士论文《1,3-苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的合成及性能研究》(2012年5月)中提出了使用1,3-苯二甲酸、22%的发烟硫酸合成间苯二甲酸-5-磺酸后,再加入浓硫酸为催化剂进行酯化的小试工艺,其中酯化反应温度75℃,回流反应3小时、甲醇与1,3-苯二甲酸-5-磺酸摩尔比为36:1。该方法的不足是:操作繁琐、甲醇用量大、制备周期长等缺陷;中国专利(专利号:201210072769.5;专利名称:用高浓度发烟硫酸制备间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的方法)中提出了间苯二甲酸浓度为60-70%发烟硫酸制备磺化物间苯二甲酸-5-磺酸、再经过酯化、中和、精制等工序制备SIPM的方法。其中酯化操作在50-90℃下酯化反应,甲醇的加入量为间苯二甲酸的重量的1.16-1.40倍;现有的制备间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸工艺主要存在如下问题:(1)甲醇单耗偏高。理论上生产一吨SIPM需要216Kg甲醇,目前三单体行业实际生产中一吨SIPM需要700Kg以上的甲醇。(2)反应时间长,有的工业装置仅仅加甲醇时间就超过8小时,酯化操作周期甚至达到12小时。(3)间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸的收率低,酯化阶段的酯化率低,现有文献报导小试的收率超过98%,但工业化生产中收率偏低,尽管没有数据报道,从但公开文献提供的最终产品三单体的收率数据仅83%左右则不难推算出间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸的收率估计不超过94%。(4)间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸纯度低,混有间苯二甲酸单甲酯-5-磺酸,中和工序反应生成间苯二甲酸单甲酯-5-磺酸钠,直接影响最终产物SIPM的质量尤其是皂化值、酸值、色度三个关键指标。(5)酯化阶段反应温度高。
技术实现思路
针对国内现有间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸生产中存在收率不高、纯度低,反应温度偏高、反应时间长、甲醇用量大,导致最终制得的产品三单体成本高、杂质品种多且含量高,本专利技术对现有工艺进行了深入研究与优化,形成了新的合成工艺。该专利技术主要目的是:1、提高间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸的收率与纯度;2、降低甲醇单耗,提高产品经济效益;3、缩短反应时间;4、降低酯化阶段反应温度。为解决上述技术问题,本专利技术采用的技术方案如下:一种提高三单体合成用间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸收率与纯度的生产方法,包括N2气吹扫,加入磺化料,加入部分甲醇,升温升压反应,加入剩余甲醇、催化剂,阶梯升温反应。具体包括以下步骤:1、N2气吹扫用N2气将酯化釜进行吹扫,至酯化釜压力达0.01-0.05MPa停止N2通入。2、加入磺化料将磺化料计量后加入酯化釜;所述磺化料,以质量含量计,包括间苯二甲酸-5-磺酸77.16-77.69%;间苯二甲酸0.042-0.054%;硫酸14.36-16.11%;SO33本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种提高三单体合成用间苯二甲酸二甲酯‑5‑磺酸收率与纯度的生产方法,其特征在于:所述生产方法,包括N2气吹扫,加入磺化料,加入部分甲醇,升温升压反应,加入剩余甲醇、催化剂,阶梯升温反应。

【技术特征摘要】
1.一种提高三单体合成用间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸收率与纯度的生产方法,其特征在于:所述生产方法,包括N2气吹扫,加入磺化料,加入部分甲醇,升温升压反应,加入剩余甲醇、催化剂,阶梯升温反应。2.根据权利要求1所述的一种提高三单体合成用间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸收率与纯度的生产方法,其特征在于:所述磺化料与甲醇的质量比为:2.2-2.4:1。3.根据权利要求1所述的一种提高三单体合成用间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸收率与纯度的生产方法,其特征在于:所述磺化料,以质量含量计,包括间苯二甲酸-5-磺酸77.16-77.69%;间苯二甲酸0.042-0.054%;硫酸14.36-16.11%;SO33.68-4.06%。4.根据权利要求1所述的一种提高三单体合成用间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸收率与纯度的生产方法,其特征在于:所述N2气吹扫,压力达0.01-0.05MPa;所述加入部分甲醇,甲醇的加入量为总重量的35%-50%。5.根据权利要求1所述的一种提高三单体合成用间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸收率与纯度的生产方法,其特征在于:所述升温升压反应,提高压力达到0.05-0.25MPa,将釜温20-50分钟升至45-49.5℃,维持50-90分钟。6.根据权利要求1所述的一种提高三单体合成用间苯二甲...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨荣华张秀玲汪海李忠浩
申请(专利权)人:泰山医学院
类型:发明
国别省市:山东,37

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