一种制备丙二醇单甲醚的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备丙二醇单甲醚的方法，该方法包括：在醇解反应条件下，将环氧丙烷和甲醇的共沸物送入反应器中与催化剂接触，其中，所述催化剂为含有模板剂的钛硅分子筛。本发明专利技术的方法将含有模板剂的钛硅分子筛用作由环氧丙烷制备丙二醇单甲醚的催化剂，且将环氧丙烷和甲醇的共沸物送入反应器中与催化剂接触，能够在较低的反应温度下，获得高的环氧丙烷转化率和丙二醇单甲醚选择性。本发明专利技术的方法简便易行，只需通过如过滤等固液分离方法即可将分子筛与含有丙二醇单甲醚的液相混合物分离。

【技术实现步骤摘要】
一种制备丙二醇单甲醚的方法
本专利技术涉及一种制备丙二醇单甲醚的方法。
技术介绍
丙二醇醚，特别是丙二醇单甲醚，由于其化学结构上有两个具有强溶解能力的基团——醚键和羟基，前者属憎水性质，可溶解憎水类化合物；后者属亲水性质，可溶解水溶性物质，因此，丙二醇醚是性能优良的通用性溶剂，又称万能溶剂。丙二醇单甲醚有微弱的醚味，但没有强刺激性气味，使其用途更加广泛安全，可用于诸多领域。例如，丙二醇单甲醚可用于苯丙乳液、丙烯酸乳液及其乳胶漆体系，其具有降低成膜温度、促进凝聚成膜，并保证涂膜具有良好状态的特性。除了用于多种高档涂料的溶剂之外，丙二醇单甲醚也用于印刷油墨中控制挥发速度及粘度调节剂，还可用于化学中间体、刹车液配方中作为粘度调节剂。由于丙二醇甲醚可与水以任何比例混溶，故可应用于金属清洗剂配方中作为溶剂，或者用于汽车水箱防冰液中以降低冰点。除此之外，丙二醇单甲醚也可用作有机合成的原料。生产丙二醇醚的方法基本采用环氧丙烷为原料与醇类物质化合得到，但该方法存在反应温度高(100℃以上)、压力大、催化剂活性低(60％-90％)和选择性差(82％-90％)等问题。CN101550069A中公开的一种丙二醇单甲醚的合成方法，采用离子液体为催化剂，但对原料要求严格，如需要无水甲醇，成本高。采用丙烯一步合成丙二醇醚也有研究报道，如USP6239315公开了含钛、钒、铬、锡分子筛作环氧化剂与酸性树酯或酸性分子筛等固体烷基化催化剂组合催化丙烯合成丙二醇醚，但该方法使用的催化剂制备复杂，合成丙二醇醚的反应条件苛刻，温度要控制在零度左右，既耗能又不易实现，同时工艺繁杂，且产品选择性低，无法在实际生产中应用。CN1944365A中同样公开了一种丙二醇醚的合成方法，是一种两步反应的方法，先由丙烯与双氧水发生环氧化反应得到环氧丙烷，然后环氧丙烷再与醇类发生反应而得到丙二醇醚，该方法所用的催化剂是钛硅分子筛或钛硅分子筛与碱类混合物，反应温度和压力要求高，特别是第二个反应器，反应温度甚至高达200℃以及压力高达8.5MPa(或85atm)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的通过丙烯氧化物的再转化来制备丙二醇单甲醚的方法通常需要在高温(如180-220℃)下进行的不足，提供一种制备丙二醇单甲醚的方法，该方法即使在温和的反应温度(如不高于160℃的温度)下，也能够获得较高的环氧丙烷转化率和丙二醇单甲醚选择性。本专利技术的专利技术人在研究过程中意外地发现，在环氧丙烷醇解制备的丙二醇单甲醚的过程中，如果在反应体系中当将共沸组成的环氧丙烷和甲醇或将环氧丙烷和甲醇以共沸的形式通入反应器与含有模板剂的钛硅分子筛催化剂接触反应，能够有效地降低反应温度，同时还能够明显提高环氧丙烷的转化率和丙二醇单甲醚的选择性。在此基础上完成了本专利技术。本专利技术提供了一种制备丙二醇单甲醚的方法，该方法包括：在醇解反应条件下，将环氧丙烷和甲醇的共沸物送入反应器中与催化剂接触，其中，所述催化剂为含有模板剂的钛硅分子筛。在钛硅分子筛的合成过程中，有机模板剂起到非常重要的作用，但是通常情况下，使用前需要将模板剂从分子筛的主体孔道中除去(例如将合成得到的钛硅分子筛进行焙烧)，才能实现分子筛的催化或吸附性能。本专利技术的方法将含有模板剂的钛硅分子筛用作由环氧丙烷制备丙二醇单甲醚的催化剂，且将环氧丙烷和甲醇的共沸物送入反应器中与催化剂接触，能够保证在较低的反应温度下获得高的环氧丙烷转化率和丙二醇单甲醚选择性。另外，本专利技术的方法简便易行，只需通过如过滤的固液分离方法即可将分子筛与含有丙二醇单甲醚的液相混合物分离。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种制备丙二醇单甲醚的方法，该方法包括：在醇解反应条件下，将环氧丙烷和甲醇的共沸物送入反应器中与催化剂接触，其中，所述催化剂为含有模板剂的钛硅分子筛。本专利技术中，所述环氧丙烷与甲醇之间的共沸比例可以根据反应条件的需要进行选择。根据本专利技术的方法，优选所述环氧丙烷和甲醇的共沸物为在温度为25-210℃，压力为0.5-50atm的条件下形成的共沸物；更优选所述环氧丙烷和甲醇的共沸物为在温度为50-180℃，压力为1-40atm的条件下形成的共沸物，进一步优选所述环氧丙烷和甲醇的共沸物为在温度为80-150℃，压力为5-20atm的条件下形成的共沸物。以下为示例性说明，甲醇与环氧丙烷的共沸质量组成及共沸温度和压力等数据如下：0.8atm、28.39℃，环氧丙烷0.9986-甲醇0.0014；1atm、34.47℃，环氧丙烷0.9941-甲醇0.0059；2atm、55.22℃，环氧丙烷0.9765-甲醇0.0235；5atm、87.7℃，环氧丙烷0.9419-甲醇0.0581；10atm、116.77℃，环氧丙烷0.9032-甲醇0.0968；15atm、135.77℃，环氧丙烷0.8740-甲醇0.1260；20atm、150.19℃，环氧丙烷0.8498-甲醇0.1502；30atm、171.86℃，环氧丙烷0.8106-甲醇0.1894；50atm、201.4℃，环氧丙烷0.7526-甲醇0.2474。现有的由环氧丙烷制备丙二醇单甲醚的方法中，为了抑制副产物的生成，往往需要大量使用甲醇。甲醇的用量过大，一方面降低反应的效率，另一方面加重后续的分离纯化的负担，同时还增加产生的废甲醇的量。本专利技术的方法通过使用含有模板剂的钛硅分子筛作为催化剂，同时将环氧丙烷和甲醇的共沸物送入反应器中与催化剂接触，使得按照本专利技术的方法即使降低甲醇的用量，也能获得高的丙二醇单甲醚选择性。本专利技术中，含有模板剂的钛硅分子筛是指含有合成过程中残留的模板剂的钛硅分子筛，也就是：钛硅分子筛在合成之后没有经历脱除模板剂的过程，或者即使钛硅分子筛经历过脱除模板剂的过程，但是模板剂并未全部被脱除。本专利技术对于含有模板剂的钛硅分子筛中的模板剂的含量没有特别限定，可以根据钛硅分子筛的种类以及具体的醇解反应条件进行选择。一般地，所述钛硅分子筛中，模板剂的含量可以为0.1-25重量％。优选地，所述钛硅分子筛中，模板剂的含量为1-20重量％，更优选为5-15重量％。所述模板剂的含量可以采用热失重分析法测定，一般地，可以将热失重分析中在200-800℃之间的重量损失百分数作为模板剂的含量。所述模板剂可以为合成钛硅分子筛的过程中通常使用的各种模板剂，例如：所述模板剂可以为季铵碱、脂肪族胺和脂肪族醇胺中的一种或多种。所述季铵碱可以为各种有机四级铵碱，所述脂肪族胺可以为各种NH3中的至少一个氢被脂肪族烃基(如烷基)取代后形成的化合物，所述脂肪族醇胺可以为各种NH3中的至少一个氢被含羟基的脂肪族基团(如烷基)取代后形成的化合物。具体地，所述碱性模板剂可以为选自通式I表示的季铵碱、通式II表示的脂肪族胺和通式III表示的脂肪族醇胺中的一种或多种。式I中，R1、R2、R3和R4各自为C1-C4的烷基，包括C1-C4的直链烷基和C3-C4的支链烷基，例如：R1、R2、R3和R4各自可以为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基。R5(N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备丙二醇单甲醚的方法，该方法包括：在醇解反应条件下，将环氧丙烷和甲醇的共沸物送入反应器中与催化剂接触，其中，所述催化剂为含有模板剂的钛硅分子筛。

【技术特征摘要】
1.一种制备丙二醇单甲醚的方法，该方法包括：在醇解反应条件下，将环氧丙烷和甲醇的共沸物送入反应器中与催化剂接触，其中，所述催化剂为含有模板剂的钛硅分子筛，所述钛硅分子筛中，模板剂的含量为0.1-25重量％。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述环氧丙烷和甲醇的共沸物为在温度为25-210℃，压力为0.5-50atm的条件下形成的共沸物。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述环氧丙烷和甲醇的共沸物为在温度为50-180℃，压力为1-40atm的条件下形成的共沸物。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述模板剂为季铵碱、脂肪族胺和脂肪族醇胺中的一种或多种。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述钛硅分子筛选自具有MFI结构的钛硅分子筛、具有MEL结构的钛硅分子筛、具有BEA结构的钛硅分子筛、具有MWW结构的钛硅分子筛、具有MOR结构的钛硅分子筛、具有TUN结构的钛硅分子筛和具有二维六方结构的钛硅分子筛。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：史春风，朱斌，林民，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11