一种四丙基氢氧化铵的制备方法及其制备的季铵碱水溶液技术

本申请公开了一种四丙基氢氧化铵的制备方法及其制备的季铵碱水溶液，涉及分子筛季铵碱模板剂生产技术领域。四丙基氢氧化铵的制备方法，包括以下步骤：S1季铵化：取三正丙胺与溴丙烷，以乙腈为反应溶剂，加入镍钛催化剂，搅拌，回流反应，制得季铵化合物；S2成碱：将季铵化合物通过离子交换法或电解法，制得季铵碱水溶液；所述步骤S1中三正丙胺、溴丙烷与乙腈的物质的量之比为1：（1

【技术实现步骤摘要】
一种四丙基氢氧化铵的制备方法及其制备的季铵碱水溶液


[0001]本申请涉及分子筛季铵碱模板剂生产
，尤其涉及一种四丙基氢氧化铵的制备方法及其制备的季铵碱水溶液。

技术介绍

[0002]环氧丙烷是生产聚醚、丙二醇、聚氨酯、非离子型表面活性剂、油田破乳剂等化工产品的重要原料，在精细化工领域被广泛应用。氯醇法制环氧丙烷工艺面临严重的环保问题，随着社会对环保要求越来越高，人们逐渐放弃氯醇法制环氧丙烷的合成工艺，逐渐选用以双氧水为氧化剂的HPPO工艺。HPPO工艺的核心是TS
‑
1分子筛催化剂，TS
‑
1分子筛一般用四丙基氢氧化铵作模板剂合成得到。
[0003]目前常用的四丙基氢氧化铵生产工艺是以三丙胺与溴丙烷反应生成四丙基溴化铵，再通过离子交换或电解等方法制得四丙基氢氧化铵。
[0004]针对上述相关技术，专利技术人认为，在三丙胺与溴丙烷反应的过程中，三丙胺与溴丙烷之间反应活性不高，反应收率较低，要达到80％以上收率需反应超过50小时，增加了四丙基氢氧化铵生产工艺的能耗。

技术实现思路

[0005]为了降低四丙基氢氧化铵的能耗，本申请提供一种四丙基氢氧化铵的制备方法及其制备的季铵碱水溶液。
[0006]第一方面，本申请提供一种四丙基氢氧化铵的制备方法，采用如下的技术方案：
[0007]一种四丙基氢氧化铵的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1季铵化：取三正丙胺与溴丙烷，以乙腈为反应溶剂，加入镍钛催化剂，搅拌，加热至回流反应8
‑
20h，形成季铵盐，回收产物，制得季铵化合物；
[0009]S2成碱：将季铵化合物通过离子交换法或电解法，制得季铵碱水溶液；
[0010]所述步骤S1中三正丙胺、溴丙烷与乙腈的物质的量之比为1：(1
‑
1.1)：(3
‑
8)；所述步骤S1中三正丙胺与镍钛催化剂的质量比为100：(1
‑
5)；所述镍钛催化剂主要由包括以下重量份的原料制得：可溶性镍盐8
‑
15份，纳米氧化钛50份。
[0011]通过采用上述技术方案，在步骤S1中，用乙腈作反应溶剂，乙腈是一种极性的非质子化溶剂，在回流的高温状态下，对镍离子、钛离子具有一定的溶解能力，对镍离子、钛离子具有一定的活化作用；而镍钛催化剂中含有镍离子和钛离子，经乙腈高温活化后，对溴丙烷与三正丙胺之间的季铵化反应具有显著的催化作用，加快季铵化反应的进行，提高反应转化率，显著缩短季铵化反应的反应时间，降低四丙基氢氧化铵产品的生产能耗。
[0012]优选的，所述步骤S1中三正丙胺、溴丙烷与乙腈的物质的量之比为1：(1.02
‑
1.04)：(3.5
‑
5)；所述步骤S1中三正丙胺与镍钛催化剂的质量比为100：(2.5
‑
3.5)。
[0013]通过采用上述技术方案，使用更优的原料投料配比，有助于提高反应收率，有助于降低四丙基氢氧化铵的生产成本。
[0014]优选的，所述步骤S1回流反应时间为12
‑
20h。
[0015]通过采用上述技术方案，选用更佳的回流反应时间，有助于提高反应收率，有助于降低四丙基氢氧化铵的生产成本。
[0016]优选的，所述步骤S1回流反应完成后，降温至不高于35℃，一次过滤，用乙腈洗涤一次滤饼；将一次滤饼加入不少于4倍三正丙胺重量的水中，搅拌不少于30min，二次过滤，用水洗二次滤饼，取二次滤液，制得季铵化合物。
[0017]通过采用上述技术方案，步骤S1回流反应完成后，四丙基溴化铵从乙腈中析出，通过一次过滤，四丙基溴化铵和镍钛催化剂在滤饼中，乙腈和未反应的原料在一次母液中，便于回收乙腈和未反应的原料；将一次滤饼加水溶解，四丙基溴化铵溶解在水中，通过二次过滤，四丙基溴化铵在二次母液中，镍钛催化剂在二次滤饼中，实现对四丙基溴化铵的回收；而二次母液可以直接进行下一步的离子交换或电解，生成四丙基氢氧化铵；二次滤饼的镍钛催化剂可以回收重复利用，有助于降低生产成本。
[0018]优选的，所述步骤S1还包括以下步骤：将二次滤饼烘干，完成镍钛催化剂的回收。
[0019]通过采用上述技术方案，对镍钛催化剂进行回收利用，有助于减少物料浪费，有助于降低生产成本。
[0020]优选的，所述镍钛催化剂的制备方法包括以下步骤：取可溶性镍盐，加水配置成4
‑
8％的镍盐水溶液，加入纳米氧化钛，混合均匀，浸渍不少于120min，烘干，于250
‑
350℃焙烧不少于2h，制得镍钛催化剂；所述可溶性镍盐为氯化镍；所述氯化镍与纳米氧化钛的重量比为(10
‑
12)：50。
[0021]通过采用上述技术方案，用纳米氧化钛作载体，将氯化镍溶解在水中，再浸渍到纳米氧化钛表面，通过焙烧，镍离子以氧化镍或镍单质形式附着在纳米氧化钛表面，一方面有利于发挥镍离子与钛离子的协同作用，更好地催化季铵化反应的进行；另一方面，有利于通过二次过滤分离四丙基溴化铵和镍钛催化剂，便于更好地回收产物。
[0022]优选的，所述纳米氧化钛的比表面积不小于120
㎡
/g。
[0023]通过采用上述技术方案，使用高比表面积地纳米氧化钛，有助于镍离子更好地分散在纳米氧化钛表面，也有助于溴丙烷更好地与镍钛催化剂作用，有助于加快反应速率，提高反应收率，降低成本。
[0024]优选的，所述步骤S2用电解槽通过电解法进行成碱，所述电解槽包括依次相邻的阳极室、过渡室、原料室和阴极室；所述阳极室中安装有阳极板，所述阴极室中安装有阴极板，所述阳极板与阴极板通过电源连接；所述阳极室与过渡室之间通过第一阳离子膜连通，所述过渡室与原料室之间通过阴离子膜连通，所述原料室与阴极室之间通过第二阳离子膜连通；所述步骤S2包括以下步骤：取季铵化合物水溶液，加入原料室中，启动电源，四丙基铵阳离子通过第二阳离子膜进入阴极室，四丙基铵阳离子与阴极室产生的氢氧根离子结合，形成四丙基氢氧化铵，制得季铵碱水溶液。
[0025]通过采用上述技术方案，成碱步骤用电解法，有助于提高季铵碱水溶液的产品纯度，有利于减少杂质；有助于提高下游分子筛产品的比表面积，有助于提高下游分子筛产品的催化性能。
[0026]第二方面，本申请提供一种季铵碱水溶液，采用如下的技术方案：
[0027]一种季铵碱水溶液，由上述的四丙基氢氧化铵的制备方法制得。
[0028]通过采用上述技术方案，使用本申请公开的方法制备季铵碱水溶液，有助于减少能耗，有助于提高产品纯度。
[0029]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
[0030]1.本申请通过在三丙胺与溴丙烷进行季铵化反应的过程中，用乙腈作反应溶剂，加入含镍离子和钛离子的镍钛催化剂，乙腈、镍离子、纳米氧化钛，这三者共同作用，显著提高溴丙烷与三丙胺之间的反应活性，提高反应收率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四丙基氢氧化铵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1季铵化：取三正丙胺与溴丙烷，以乙腈为反应溶剂，加入镍钛催化剂，搅拌，加热至回流反应8
‑
20h，形成季铵盐，回收产物，制得季铵化合物；S2成碱：将季铵化合物通过离子交换法或电解法，制得季铵碱水溶液；所述步骤S1中三正丙胺、溴丙烷与乙腈的物质的量之比为1：（1
‑
1.1）：（3
‑
8）；所述步骤S1中三正丙胺与镍钛催化剂的质量比为100：（1
‑
5）；所述镍钛催化剂主要由包括以下重量份的原料制得：可溶性镍盐8
‑
15份，纳米氧化钛50份。2.根据权利要求1所述的一种四丙基氢氧化铵的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中三正丙胺、溴丙烷与乙腈的物质的量之比为1：（1.02
‑
1.04）：（3.5
‑
5）；所述步骤S1中三正丙胺与镍钛催化剂的质量比为100：（2.5
‑
3.5）。3.根据权利要求1所述的一种四丙基氢氧化铵的制备方法，其特征在于：所述步骤S1回流反应时间为12
‑
20h。4.根据权利要求1所述的一种四丙基氢氧化铵的制备方法，其特征在于：所述步骤S1回流反应完成后，降温至不高于35℃，一次过滤，用乙腈洗涤一次滤饼；将一次滤饼加入不少于4倍三正丙胺重量的水中，搅拌不少于30min，二次过滤，用水洗二次滤饼，取二次滤液，制得季铵化合物。5.根据权利要求4所述的一种四丙基氢氧化铵的制备方法，其特征在于，所述步骤S1还包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：项飞勇，吴尖平，黄小东，
申请(专利权)人：肯特催化材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：