一种膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺，包括以下步骤：将顺丁烯二酸二甲酯与亚磷酸二甲酯以摩尔比1:1.02～1.20的比例连续输送进入预混合器中进行充分预混合，停留时间20～40s,随后与甲醇钠催化剂混合通过管道进入管式反应器，进行初步反应；随后由釜式反应器底部进入反应器；物料在管式反应器中的停留时间6～12min；反应温度25‑35℃；物料经过初步管道化反应后，串联依次进入各釜式反应器，并加入甲醇钠催化剂，保证反应速率；物料在串联的釜式反应器中的停留时间0.5～1.0h；反应温度25～35℃；在釜式反应器中得到反应产物膦酸丁二酸四甲酯。本发明专利技术不仅增加了生产效率，而且有效的控制了反应温度，解决了强放热反应难以解决的换热问题，产品质量稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺
本专利技术涉及化工合成领域，具体涉及一种膦酸丁二酸四甲酯和合成工艺，特别涉及一种顺丁烯二酸二甲酯与亚磷酸二甲酯连续化合成膦酸丁二酸四甲酯的加成反应。
技术介绍
膦酸丁二酸四甲酯又名膦酸丁二酸四烷酯，是一种黄色的粘稠液体，可以作为水处理剂PBTCA的重要合成原料和中间体。传统的膦酸丁二酸四甲酯的生产方法多采用顺丁烯二酸二甲酯和亚磷酸二甲酯为原料，在釜式反应器中通过滴加甲醇钠-甲醇溶液，在甲醇钠的催化作用下发生加成反应，反应时间时间大约15小时，反应过程中释放大量的热量，使得反应温度很难平稳控制，产生大量副反应，造成环境污染。为了控制反应温度，前人在工艺和工程两个方面采取了许多措施。但这些措施都未能从根本上解决问题，并存在着各自缺点和弊端。例如，在工业上普遍使用大量溶剂稀释反应混合物。并采取滴加物料的措施，但反应后要蒸馏回收溶剂，增加生产能耗等等。目前还没有相关的使用顺丁烯二酸二甲酯与亚磷酸二甲酯为原料在催化剂甲醇钠的催化作用下连续化生成膦酸丁二酸四甲酯的公开制备方法。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种顺丁烯二酸二甲酯与亚磷酸二甲酯连续化合成膦酸丁二酸四甲酯的方法，减少副反应，缩短反应时间。本专利技术的技术方案是，一种膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺，包括以下步骤：1)将顺丁烯二酸二甲酯与亚磷酸二甲酯以摩尔比1:1.02-1.20的比例连续输送进入预混合器中进行充分预混合，随后与甲醇钠催化剂混合通过管道进入管式反应器，进行初步反应；随后由釜式反应器底部进入反应器；顺丁烯二酸二甲酯流量25-45L/h，亚磷酸二甲酯流量18-35L/h，催化剂体积与原料体积比0.5％-1％；物料在管式反应器中的停留时间6～12min；反应温度25-35℃；2)物料经过初步管道化反应后，串联进入第一釜式反应器，并加入甲醇钠催化剂，保证反应速率；物料在串联的第一釜式反应器中的停留时间为0.5～1.0h；反应温度25～35℃；催化剂体积与原料体积比0.5％-1％；3)串联进入第二釜式反应器，并加入甲醇钠催化剂，保证反应速率；物料在串联的第二釜式反应器中的停留时间为0.5～1.0h；反应温度25～35℃；催化剂体积与原料体积比1％-3％；在釜式反应器中得到反应产物膦酸丁二酸四甲酯。根据本专利技术的膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺合成工艺，优选的是，在步骤1)中物料在管式反应器中的停留时间6～12min。根据本专利技术的膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺合成工艺，优选的是，在步骤2)中物料在串联的釜式反应器中的停留时间0.5～1h。在步骤3)中物料在串联的第二釜式反应器中，停留时间为0.5～1h。根据本专利技术的膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺合成工艺，优选的是，步骤1)，步骤2)中所述的甲醇钠催化剂为甲醇钠的甲醇溶液。进一步地，所述甲醇钠的甲醇溶液中甲醇钠的质量浓度为20-35％。根据本专利技术的膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺合成工艺，优选的是，步骤2)所述釜式反应器中设有搅拌器。搅拌速度优选为60r-180r/min。根据本专利技术的膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺合成工艺，优选的是，所述管式反应器内设有换热盘管，所述盘管为钢管螺旋结构，盘管内经过工业冷冻水；釜式反应器内部设有换热夹层，通入工业冷冻水进行换热。为及时移去反应放热量，管式反应器内设特殊换热盘管，盘管为不锈钢钢管螺旋结构，盘管内经过工业冷冻水，温度-5-4℃，带走反应产生的热量；釜式反应器内部设有换热夹层，可通入工业冷冻水温度-5-4℃进行换热，此外可根据反应放热情况增加外置换热装置，控制反应器在25-35℃下反应，提高反应选择率，由原来的90-93％提升至97-99％。根据本专利技术的膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺合成工艺，优选的是，步骤1)所述顺丁烯二酸二甲酯和亚磷酸二甲酯在预混合器中的停留时间为10-50s。根据本专利技术的膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺合成工艺，优选的是，步骤1)所述催化剂的流量为0.2-0.8L/h；步骤2)所述催化剂在第一釜式反应器中的流量是0.2-0.8L/h；催化剂在第二釜式反应器中的流量是0.4-2.4L/h。针对现有技术的缺点，为了实现顺丁烯二酸二甲酯与亚磷酸二甲酯连续化合成膦酸丁二酸四甲酯，并且有效的控制反应温度，避免副反应的产生，同时减少反应生产时间，增加生产效率，本专利技术提供了一种连续化合成膦酸丁二酸四甲酯的工艺，采用多个不同反应器形式串联，反应物料分级进行反应，由于提高了反应器的换热面积额，减少了反应时间，同时控制反应温度，减少了反应副产物产生，产品质量稳定。提高了生产效率，简化了操作生产，抑制了开停车的环境污染。本专利技术的有益效果：与传统的生产工艺相比，膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成不仅增加了生产效率，而且有效的控制了反应温度，解决了强放热反应难以解决的换热问题，避免了顺丁烯二酸二甲酯在高温条件下自身发生加成反应，产品质量稳定。产品收率由原来的80％-85％提升至93-98％，选择性由90％-93％提升至97％-99％。同时减少了反应停留时间，总反应时间由原来的15h减少至2-4h，提高了单位时间的产能。降低了生产成本，减小环境污染、适合进行工业化生产。附图说明图1是本专利技术结构示意图。图中，1.预混合器，2.管式反应器，3.第一釜式反应器，4.第二釜式反应器.具体实施方式实施例1将顺丁烯二酸二甲酯按照45L/h的流量、亚磷酸二甲酯按照36L/h的流量通过预混合器进行预混合，摩尔比为1:1.20，预混合器停留时间约20s，进入管式反应器，随后将催化剂甲醇钠溶液按照0.2L/h的流量加入到管式反应器进行反应，管式反应器反应温度25℃，停留时间6min，顺丁烯二酸二甲酯转化率约47％，膦酸丁二酸四甲酯浓度为41％(wt)，随后原料料液进入釜式反应器1，补充加入甲醇钠溶液催化剂，流量为0.2L/h，停留时间约为0.5h，反应温度为25℃，顺丁烯二酸二甲酯转化率为97％，膦酸丁二酸四甲酯浓度为89.5％(wt)，随后料液进入釜式反应器2，补充加入甲醇钠溶液催化剂，流量2.4L/h，停留时间约0.5h，反应温度为25℃，顺丁烯二酸二甲酯转化率99％，膦酸丁二酸四甲酯浓度为93％(wt)，选择性为99％，原料中顺丁烯二酸二甲酯完全转化。实施例2将顺丁烯二酸二甲酯按照45L/h的流量、亚磷酸二甲酯按照31L/h的流量通过预混合器进行预混合，摩尔比为1:1.02,停留时间约25s，进入管式反应器，随后将催化剂甲醇钠溶液按照0.8L/h的流量加入到管式反应器进行反应，管式反应器反应温度35℃，停留时间7min，顺丁烯二酸二甲酯转化率约75％，膦酸丁二酸四甲酯浓度为65.9％(wt)，随后原料料液进入釜式反应器1，补充加入甲醇钠溶液催化剂，流量为0.8L/h，停留时间约为0.5h，反应温度为35℃，顺丁烯二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺，其特征在于：包括以下步骤：/n1)将顺丁烯二酸二甲酯与亚磷酸二甲酯以摩尔比1:1.02～1.20的比例连续输送进入预混合器中进行充分预混合，停留时间20～40s,随后与甲醇钠催化剂混合通过管道进入管式反应器，进行初步反应；随后由釜式反应器底部进入反应器；顺丁烯二酸二甲酯流量25-45L/h，亚磷酸二甲酯流量18-36L/h，催化剂体积与原料体积比0.5％-1％；物料在管式反应器中的停留时间6～12min；反应温度25-35℃；/n2)物料经过初步管道化反应后，串联进入第一釜式反应器，并加入甲醇钠催化剂，保证反应速率；物料在串联的第一釜式反应器中的停留时间为0.5～1.0h；反应温度25～35℃；催化剂体积与原料体积比0.5％-1％；/n3)串联进入第二釜式反应器，并加入甲醇钠催化剂，保证反应速率；物料在串联的第二釜式反应器中的停留时间为0.5～1.0h；反应温度25～35℃；催化剂体积与原料体积比1％-3％；在釜式反应器中得到反应产物膦酸丁二酸四甲酯。/n

【技术特征摘要】
1.一种膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)将顺丁烯二酸二甲酯与亚磷酸二甲酯以摩尔比1:1.02～1.20的比例连续输送进入预混合器中进行充分预混合，停留时间20～40s,随后与甲醇钠催化剂混合通过管道进入管式反应器，进行初步反应；随后由釜式反应器底部进入反应器；顺丁烯二酸二甲酯流量25-45L/h，亚磷酸二甲酯流量18-36L/h，催化剂体积与原料体积比0.5％-1％；物料在管式反应器中的停留时间6～12min；反应温度25-35℃；
2)物料经过初步管道化反应后，串联进入第一釜式反应器，并加入甲醇钠催化剂，保证反应速率；物料在串联的第一釜式反应器中的停留时间为0.5～1.0h；反应温度25～35℃；催化剂体积与原料体积比0.5％-1％；
3)串联进入第二釜式反应器，并加入甲醇钠催化剂，保证反应速率；物料在串联的第二釜式反应器中的停留时间为0.5～1.0h；反应温度25～35℃；催化剂体积与原料体积比1％-3％；在釜式反应器中得到反应产物膦酸丁二酸四甲酯。


2.根据权利要求1所述的膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺合成工艺，其特征在于：在步骤1)中物料在管式反应器中的停留时间6～12min。


3.根据权利要求1所述的膦酸丁二酸四甲酯的连续化合成工艺合成工艺，其特征在于：在步骤2)中物料在串联的釜式反应器中的停留...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵基钢，祝孟亮，袁向前，丛梅，董志林，朱灵子，陈维珉，
申请(专利权)人：华东理工大学，河北隆科水处理股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31