一种连续反应精馏制备丙二醇甲醚醋酸酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种连续反应精馏制备丙二醇甲醚醋酸酯的方法，以丙二醇甲醚和乙酸为原料，在连续的多个反应精馏塔中催化酯化制备丙二醇甲醚醋酸酯，在反应精馏塔中加入带水剂排出反应后的水，经连续反应后，最后反应精馏塔采出的丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物进入蒸馏塔中进行蒸馏，蒸馏物为丙二醇甲醚醋酸酯。本发明专利技术具有反应速度快，反应转化率高，设备简单，能耗低，制备过程无环境污染的特点；采用多塔连续反应精馏装置，分多次带水，降低对体系温度的影响，提高丙二醇甲醚醋酸酯的单程转化率，连续进出料，连续反应，容易工业放大，实现大规模生产；采用离子液体作为催化剂，离子液体催化剂具有易分离、可重复使用、传质阻力低等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于催化酯化制备丙二醇甲醚醋酸酯的
，具体涉及一种连续反应精馏制备丙二醇甲醚醋酸酯的方法。
技术介绍
丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)，是一种高级溶剂，其分子中既有醚键，又有羰基，羰基又形成了酯的结构，同时又含有烷基。在同一分子中既有非极性部分，又有极性部分，这两部分的官能团既相互制约排斥，又各自起到其固有的作用。因此，对非极性物质和极性物质都有一定的溶解能力。主要用于油墨、油漆、墨水、纺织染料、纺织油剂的溶剂，也可用于液晶显示器生产中的清洗剂。目前丙二醇甲醚醋酸酯的合成方法主要有直接酯化法、酯交换法或由环氧丙烷与醋酸甲酯一步合成法。直接酯化法是目前技术比较成熟的工业化方法。传统方法生产PMA通常使用无机酸作为催化剂，如专利说明书CN1515537A中记载了用盐酸、硫酸、磷酸等作为催化剂，但这一类催化剂最终会中和无法重复使用，且不易分离。而专利说明书CN101993360A中记载了一种强酸阳树酯催化剂来进行酯化反应，而这一类非均相催化剂具有易失活，操作损失高以及传质阻力高等缺点。本专利技术采用离子液体作为催化剂，离子液体既具有液体酸流动性好、反应活性位密度高和酸强度分布均匀等特点，同时兼有固体酸无挥发和低腐蚀性的特点，已经在酸催化反应中表现出催化活性高、产物易分离、可循环利用、环境友好等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种连续反应精馏制备丙二醇甲醚醋酸酯的方法，具有反应速度快，反应转化率高，在不增加能耗的基础上降低设备成本，制备过程无环境污染的特点。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种连续反应精馏制备丙二醇甲醚醋酸酯的方法，该方法包括下述步骤：以丙二醇甲醚和乙酸为原将，将丙二醇甲醚、乙酸和催化剂按比例进入预反应釜中，在加热条件下进行初步反应；预反应釜中的反应液进入由多个反应精馏塔组成的连续反应阶段中，其中，反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、乙酸和催化剂的混合物，预反应釜后的反应液或前一反应精馏塔的塔底采出混合物，与带水剂分别同时进入反应精馏塔；由于从塔顶带水剂在将水取走，因此在反应精馏塔中合成的反应向生成丙二醇甲醚醋酸酯的方向进行；制备丙二醇甲醚醋酸酯需用到带水剂，及时移除反应产生的水，而带水剂用量少，达不到反应效果；带水剂用量多，则会影响反应温度；经多个反应精馏塔组成的连续反应后，最后反应精馏塔采出的丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物进入蒸馏塔中进行蒸馏，蒸馏物为丙二醇甲醚醋酸酯，蒸馏底物为催化剂可重复使用。以上所述技术方案的一个实施例中，所述预反应釜中的丙二醇甲醚与乙酸的摩尔比重为1：2～2：1。以上所述技术方案的一个实施例中所述预反应釜中的催化剂含量为总重量的1％～10％，催化剂为离子液体，包含咪唑类离子液体、吡咯类离子液体、季铵盐类离子液体或季鏻盐类离子液体中的一种或多种组合。以上所述技术方案的一个实施例中，初步反应的时间为0～5小时。以上所述技术方案的一个实施例中，精馏塔内装填的为填料或塔板，其操作压力为常压，回流比为0.5～3。以上所述技术方案的一个实施例中，连续反应阶段中的反应精馏塔的数量为2～5个，优选为3个。以上所述技术方案的一个实施例中，每个反应精馏塔的带水剂含量为总重量的5％-50％，带水剂为苯、甲苯、环己烷或石油醚。本专利技术的技术方案的优点和技术效果是：在乙酸与丙二醇甲醚反应生成丙二醇甲醚醋酸酯的过程中将反应生成的水分离排出，促进反应向生成丙二醇甲醚醋酸酯的方向进行，使乙酸可以转化完全；此外，排放的水中几乎不含原料和产物，节省了能耗及设备投资，降低了综合成本。附图说明图1是本专利技术实施例1中连续反应精馏制备丙二醇甲醚醋酸酯的流程示意图。图中：1为预反应釜，2、3、4都为反应精馏塔，5为蒸馏塔。具体实施方式以下结合附图与实施例来进一步阐述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围并不限于下列实施例。实施例1以摩尔比为1：1.5的丙二醇甲醚和乙酸为原料，与吡咯类离子液体催化剂混合后进入预反应釜中，催化剂占混合物总重量的3％，在预反应釜中回流2小时；反应液与带水剂苯同时进入第一反应精馏塔中，第一反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出丙二醇甲醚、乙酸、丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物；将上述混合物与带水剂苯同时进入第二反应精馏塔中，第二反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出少量的丙二醇甲醚、少量的乙酸、丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物；将上述混合物与带水剂苯同时进入第三反应精馏塔中，第三反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物，经过三个反应精馏塔后原料丙二醇甲醚和乙酸可完全转化。其中，进入每个反应精馏塔的苯的重量为塔内反应液总重量的10％，第三反应精馏塔采出的丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物进入蒸馏塔中进行蒸馏，塔顶排出的蒸馏物为丙二醇甲醚醋酸酯，经冷却后得到液体的丙二醇甲醚醋酸酯，蒸馏底物为催化剂，并可重复使用。实施例2以摩尔比为1：2的丙二醇甲醚和乙酸为原料，与咪唑类离子液体催化剂混合后进入预反应釜中，催化剂占混合物总重量的1％，在预反应釜中回流2小时；反应液与带水剂环己烷同时进入第一反应精馏塔中，第一反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出丙二醇甲醚、乙酸、丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物；将上述混合物与带水剂环己烷同时进入第二反应精馏塔中，第二反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物，经过二个反应精馏塔后原料丙二醇甲醚和乙酸可完全转化。其中，进入每个反应精馏塔的环己烷的重量为塔内反应液总重量的5％，第二反应精馏塔采出的丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物进入蒸馏塔中进行蒸馏，从蒸馏塔顶排出的蒸馏物为丙二醇甲醚醋酸酯，经冷却后得到液体的丙二醇甲醚醋酸酯，蒸馏底物为催化剂，并可重复使用。实施例3以摩尔比为1：1的丙二醇甲醚和乙酸为原料，与季铵盐离子液体催化剂混合后进入预反应釜中，催化剂占混合物总重量的5％，在预反应釜中回流1小时；反应液与带水剂甲苯同时进入第一反应精馏塔中，第一反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出丙二醇甲醚、乙酸、丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物；将上述混合物与带水剂甲苯同时进入第二反应精馏塔中，第二反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出少量的丙二醇甲醚、少量的乙酸、丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物；将上述混合物与带水剂甲苯同时进入第二反应精馏塔中，第二反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出丙二醇甲醚、乙酸、丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物；将上述混合物与带水剂甲苯同时进入第三反应精馏塔中，第三反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出少量的丙二醇甲醚、少量的乙酸、丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物；将上述混合物与带水剂甲苯同时进入第四反应精馏塔中，第四反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物，经过四个反应精馏塔后原料丙二醇甲醚和乙酸可完全转化。其中，进入每个反应精馏塔的甲苯的重量为塔内反应液总重量的15％，第四反应精馏塔采出的丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物进入蒸馏塔中进行蒸馏，塔顶排出的蒸馏物为丙二醇甲醚醋酸酯，经冷却后得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续反应精馏制备丙二醇甲醚醋酸酯的方法，该方法包括下述步骤：丙二醇甲醚、乙酸和催化剂按比例进入预反应釜中，在加热条件下进行初步反应；预反应釜中的反应液进入由多个反应精馏塔组成的连续反应阶段中，其中，反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、乙酸和催化剂的混合物，预反应釜后的反应液或前一反应精馏塔的塔底采出混合物，与带水剂分别同时进入反应精馏塔；经多个反应精馏塔组成的连续反应后，最后反应精馏塔采出的丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物进入蒸馏塔中进行蒸馏，蒸馏物为丙二醇甲醚醋酸酯，蒸馏底物为催化剂可重复使用。

【技术特征摘要】
1.一种连续反应精馏制备丙二醇甲醚醋酸酯的方法，该方法包括下述步骤：丙二醇甲醚、乙酸和催化剂按比例进入预反应釜中，在加热条件下进行初步反应；预反应釜中的反应液进入由多个反应精馏塔组成的连续反应阶段中，其中，反应精馏塔的塔顶排放带水剂和水的共沸物，塔底采出丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、乙酸和催化剂的混合物，预反应釜后的反应液或前一反应精馏塔的塔底采出混合物，与带水剂分别同时进入反应精馏塔；经多个反应精馏塔组成的连续反应后，最后反应精馏塔采出的丙二醇甲醚醋酸酯和催化剂的混合物进入蒸馏塔中进行蒸馏，蒸馏物为丙二醇甲醚醋酸酯，蒸馏底物为催化剂可重复使用。2.根据权利要求1所述的连续反应精馏制备丙二醇甲醚醋酸酯的方法，其特征在于，所述预反应釜中的丙二醇甲醚与乙酸的摩尔比重为1：2～2：1。3.根据权利要求1所述的连续反应精馏制备丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：云志，史海建，仲佳伟，桂霞，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32