一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法及其装置，具体为在吸水剂及催化剂存在下，由乙二醇单丁醚与三氯氧磷反应生成TBEP粗品，TBEP粗品进入洗涤塔多级逆流萃取洗涤，再经分层罐，静置分层，上料层去除皂化及水层后进入蒸馏釜，减压水蒸气脱醇，釜底通入水蒸汽，进行水蒸汽蒸馏0.9‑1.2小时，脱出残余的乙二醇单丁醚，再进行减压脱水、过滤得TBEP成品。本发通过得到的产物中钠离子含量低，使磷酸三（丁氧基乙基）酯纯度高，该方法减少了造成磷酸三（丁氧基乙基）酯降解或损失的概率，提高了收率，同时也减轻了环保的压力，它在不需要苛刻的蒸馏条件即可降低产品中的钠离子含量，因此大大降低生产成本，提高产品品质，增加企业经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工合成
，具体涉及一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法及其装置。
技术介绍
磷酸三（丁氧基乙基）酯（简称TBEP）为阻燃性增塑剂，是一种无色透明液体，其分子式C18H39PO7，它主要用于聚氨酯树脂橡胶、纤维素、聚乙烯醇等的阻燃和增塑，其分子结构式为：。目前合成的方法主要：①缚酸法，FMC 公司的专利US3020303 和EP0091426 描述了磷酸三（烷氧基烷基）酯的生产工艺，生产工艺采用烷氧基烷基醇与碱金属氧化物反应，并经脱水反应生成碱金属的醇盐与三氯氧磷进行反应，生成磷酸三（烷氧基烷基）酯的产品。②中和法提纯：申请号为201510113475.6，一种磷酸三脂生产方法，将三氯氧磷与2- 丁氧基乙醇直接进行酯化反应，产生的HCl 气体经吸收装置回收成浓度为31% 的副产盐酸；酯化反应产物经脱醇工序将2- 丁氧基乙醇脱出回收套用；粗磷酸三酯用10％的液碱或碳酸钠溶液中和至pH 值为8，将中和后的粗酯进行减压蒸馏、过滤得成品。以上合成方法存在以下两方面问题，1）成品纯度：一般TBEP成品纯度在94-97%，杂质为乙二醇丁醚2-4%，磷酸（二丁氧基乙基）酯1-2%，，如需合成高纯度产品，现有工艺对原有产品进行再提纯，纯度可达98.5%，蒸馏条件200-220℃，真空度＜4mmHg，对设备能耗要求很高。2）现有市场上产品工艺收率一般在在87-89%， 10%左右的有机副产物流入工艺废水中，造成环保污染。若进一步提纯，产品收率进一步会降低。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高收率、高纯度的磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法及其装置，产物中钠离子含量低，使磷酸三（丁氧基乙基）酯纯度高，该方法减少了造成磷酸三丁氧基乙酯降解或损失的概率，提高了收率，同时也减轻了环保的压力，它在不需要苛刻的蒸馏条件即可降低产品中的钠离子含量，因此大大降低生产成本，提高产品品质，增加企业经济效益。所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于包括如下步骤：1）酯化合成工序在第一酯化釜投入乙二醇单丁醚、吸水剂及催化剂，在真空保持-0.096mpa以上，打循环使原料冷却至在温度10-15℃，滴加三氯氧磷，加完保温2.5-3.5小时，升温至25-35℃，保温2.5-3.5小时，继续升温到70-80℃，保温4.5-5.5小时，酯化过程真空度一直保持-0.096mpa~-0.1 mpa，将氯化氢副产物经降膜塔及一级填料塔、二级填料塔水吸收，制成20%的盐酸溶液，二级填料塔出来的氯化氢经三级填料塔碱液喷淋；反应液三段保温结束后，进行减压蒸馏脱醇，逐渐升温到140-150℃，真空始终保持在-0.096mpa以上，至无馏分出后，冷却到70-80℃，得到TBEP粗品；2）粗品精制工序将碱液与步骤1）得到的TBEP粗品泵入加入进入洗涤塔混合多级逆流萃取洗涤，TBEP粗品从下往上进，碱液从上往下，控制塔温在60-70℃，碱洗出水水层PH=8，塔顶碱洗后TBEP粗品进入分层罐静置分层，上料层去除皂化及水层后得到料层进入洗涤粗品暂存罐；塔底的碱洗出水水层废水罐处理；洗涤粗品暂存罐中的料层抽至蒸馏釜，水蒸气蒸馏脱醇，釜底通入水蒸汽，进行水蒸汽蒸馏0.9-1.2小时，脱出残余的乙二醇单丁醚，再进行减压脱水，脱水温度最高到130℃，真空控制在-0.096 mpa ~-0.1mpa，冷却物料到60-70℃后关真空，经过滤得TBEP成品。所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于步骤1）中的干燥剂为五氯化磷，三氯氧磷与吸水剂的投料质量比为1:0.01-0.04，优选投料比为1:0.02-0.025。所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于步骤1）中催化剂选自四氯化钛、钛酸丁酯或三氯化铝，乙二醇单丁醚包括回收乙二醇单丁醚和新乙二醇单丁醚：新乙二醇单丁醚，三氯氧磷、回收乙二醇单丁醚、新乙二醇单丁醚及催化剂的投料质量比为1:2.1-2.5:2.1-2.5:0.003-0.02。所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于步骤2）中的碱液与TBEP粗品的投料比为0.8-1.5:3，优选为1：3。所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于步骤2）中所述碱液选自碳酸钠溶液、碳酸氢钠或氨水溶液，其浓度为3%-5%。所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于步骤2）中所述碱液为碳酸钠溶液，TBEP与碳酸钠溶液的投料质量比为3:0.9-1.1，本专利技术中碳酸钠溶液的浓度优选为4.5%。所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于步骤2）中水蒸气蒸馏脱醇的压力为-0.08~-0.09mpa，温度为110-120℃。所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于步骤2）中釜底通入水蒸汽进行减压蒸馏，加入的水蒸汽与蒸馏物的质量比为0.05-0.1：1。所述的磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成装置，其特征在于包括酯化装置及洗涤装置，所述酯化装置包括依次连接形成内循环的酯化釜、酯化循环泵及冷凝器，所述酯化釜顶部连接乙二醇单丁醚储罐、三氯氧磷滴加罐、催化剂储罐及抽真空系统，酯化釜顶部还依次连接降膜塔、一级填料塔、二级填料塔及三级填料塔，降膜塔及三个填料塔分别连接吸收罐、盐酸输送泵及盐酸换热器，并相应形成循环；乙二醇单丁醚、催化剂投入酯化釜中，启动抽真空系统，开真空至-0.096mpa~-0.1 mpa，经酯化循环泵，通过冷凝器将反应物料冷却至10-15℃，由三氯氧磷滴加罐滴加三氯氧磷进行酯化反应,产生的氯化氢气体依次经降膜塔、一级填料塔、二级填料塔及三级填料塔吸收后进入真空系统处理，酯化反应得到的粗品进入蒸馏脱醇装置进行脱醇，得到TBEP粗品；所述洗涤装置包括粗品罐、碱液配料罐、碱液换热器、转盘萃取塔、分层罐、废水罐及洗涤粗品暂存罐，转盘萃取塔底部进口与粗品罐连接，粗品罐连接蒸馏脱醇装置出料口，碱液配料罐通过碱液输送泵依次连接碱液换热器和转盘萃取塔顶部进口，蒸馏脱醇装置的出料口及碱液配料罐上分别设置进料流量计，转盘萃取塔塔顶连接分层罐，分层罐顶部出口连接洗涤粗品暂存罐，分层罐底部出口的废水去环保处理，转盘萃取塔底部出口设置流量计，转盘萃取塔底部出口连接废水罐，产生的废水经废水罐去环保处理，洗涤粗品暂存罐连接蒸馏脱水装置，经脱水、过滤后得到TBEP产品。其反应方程式如下：通过采用上述技术，与现有技术相比，本专利技术的目的在于：1）本专利技术通过加入吸水剂对反应原料进行处理，减少乙二醇单丁醚等原料中的水份，避免了对三氯氧磷的影响；2）本专利技术通过采用外循环装置，加强料液碰撞机会，加快反应速率，另外增加气液接触面，加快氯化氢的移除，减少氯化氢浓度对反应的影响，另外磷酸二酯副产物的减少，洗涤的碱液量也相应的减少，降低了生成的废水量，符合绿色环保要求，且其收率从原有工艺的87-89%提升至94-95%，大大提高了经济效益；3）本专利技术粗品精制工序中充分去除磷酸二酯副产物及原料乙二醇单丁醚在产品中的残留量，通过多级连续萃取洗涤，有效的降低废水量；通过转盘萃取塔的洗涤另外解决了原有产品中钠离子偏高问题，对成品中残留的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于包括如下步骤：1）酯化合成工序在第一酯化釜投入乙二醇单丁醚、吸水剂及催化剂，在真空保持‑0.096mpa以上，打循环使原料冷却至在温度10‑15℃，滴加三氯氧磷，加完保温2.5‑3.5小时，升温至25‑35℃，保温2.5‑3.5小时，继续升温到70‑80℃，保温4.5‑5.5小时，酯化过程真空度一直保持‑0.096mpa~‑0.1 mpa，将氯化氢副产物经降膜塔及一级填料塔、二级填料塔水吸收，制成20%的盐酸溶液，二级填料塔出来的氯化氢经三级填料塔碱液喷淋；反应液三段保温结束后，进行减压蒸馏脱醇，逐渐升温到140‑150℃，真空始终保持在‑0.096mpa以上，至无馏分出后，冷却到70‑80℃，得到TBEP粗品；2）粗品精制工序将碱液与步骤1）得到的TBEP粗品泵入加入进入洗涤塔混合多级逆流萃取洗涤，TBEP粗品从下往上进，碱液从上往下，控制塔温在60‑70℃，碱洗出水水层PH=8，塔顶碱洗后TBEP粗品进入分层罐静置分层，上料层去除皂化及水层后得到料层进入洗涤粗品暂存罐；塔底的碱洗出水水层废水罐处理；洗涤粗品暂存罐中的料层抽至蒸馏釜，水蒸气蒸馏脱醇，釜底通入水蒸汽，进行水蒸汽蒸馏0.9‑1.2小时，脱出残余的乙二醇单丁醚，再进行减压脱水，脱水温度最高到130℃，真空控制在‑0.096 mpa ~‑0.1mpa，冷却物料到60‑70℃后关真空，经过滤得TBEP成品。...

【技术特征摘要】
1.一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于包括如下步骤：1）酯化合成工序在第一酯化釜投入乙二醇单丁醚、吸水剂及催化剂，在真空保持-0.096mpa以上，打循环使原料冷却至在温度10-15℃，滴加三氯氧磷，加完保温2.5-3.5小时，升温至25-35℃，保温2.5-3.5小时，继续升温到70-80℃，保温4.5-5.5小时，酯化过程真空度一直保持-0.096mpa~-0.1 mpa，将氯化氢副产物经降膜塔及一级填料塔、二级填料塔水吸收，制成20%的盐酸溶液，二级填料塔出来的氯化氢经三级填料塔碱液喷淋；反应液三段保温结束后，进行减压蒸馏脱醇，逐渐升温到140-150℃，真空始终保持在-0.096mpa以上，至无馏分出后，冷却到70-80℃，得到TBEP粗品；2）粗品精制工序将碱液与步骤1）得到的TBEP粗品泵入加入进入洗涤塔混合多级逆流萃取洗涤，TBEP粗品从下往上进，碱液从上往下，控制塔温在60-70℃，碱洗出水水层PH=8，塔顶碱洗后TBEP粗品进入分层罐静置分层，上料层去除皂化及水层后得到料层进入洗涤粗品暂存罐；塔底的碱洗出水水层废水罐处理；洗涤粗品暂存罐中的料层抽至蒸馏釜，水蒸气蒸馏脱醇，釜底通入水蒸汽，进行水蒸汽蒸馏0.9-1.2小时，脱出残余的乙二醇单丁醚，再进行减压脱水，脱水温度最高到130℃，真空控制在-0.096 mpa ~-0.1mpa，冷却物料到60-70℃后关真空，经过滤得TBEP成品。2.根据权利要求1所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于步骤1）中的干燥剂为五氯化磷，三氯氧磷与吸水剂的投料质量比为1:0.01-0.04，优选投料比为1:0.02-0.025。3.根据权利要求1所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于步骤1）中催化剂选自四氯化钛、钛酸丁酯或三氯化铝，乙二醇单丁醚包括回收乙二醇单丁醚：新乙二醇单丁醚，三氯氧磷、回收乙二醇单丁醚、新乙二醇单丁醚及催化剂的投料质量比为1:2.1-2.5:2.1-2.5:0.003-0.02。4.根据权利要求1所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于步骤2）中的碱液与TBEP粗品的投料比为0.8-1.5:3，优选为1：3。5.根据权利要求1所述的一种磷酸三（丁氧基乙基）酯的工业化合成方法，其特征在于步骤2）中所述碱液选自碳酸钠溶液、碳酸氢钠或氨水溶液，其浓度为3%-5%。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕云兴，陶光撑，金译平，王轶，
申请(专利权)人：浙江万盛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33