一种催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺，使用溶液A溶解三氧化硫制备三氧化硫溶液，使用溶液B和环氧乙烷混合制备环氧乙烷溶液，在三氧化硫溶液中加入催化剂并混匀得到混合液C，将环氧乙烷溶液和混合液C预冷后通入一组微通道反应器进行实时反应，得到含有硫酸乙烯酯粗品的混合液，然后再经过后处理工艺，得到硫酸乙烯酯粗品。使用本工艺，反应选择性好，并且微通道反应由于其快速混合，及时移热，能精确控制反应能级，极大减低安全风险，有效避免副反应发生。实现一步法合成，原子经济效益提升显著，是典型的低碳绿色化学反应。显著降低反应时间，生产效率大幅提升。生产效率大幅提升。生产效率大幅提升。

【技术实现步骤摘要】
一种催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺


[0001]本专利技术涉及化合物合成的
，尤其涉及一种催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺。

技术介绍

[0002]目前硫酸乙烯酯(DTD)有多种合成方法，包括酰化法、取代法、加成法、二氧六环合成法、氧化法等。各种反应方法都有优缺点，如酰化法的优点是原料廉价易得，缺点是反应收得率低，原料硫酰氯或硫酰氟是危化品，腐蚀性强。
[0003]氧化法是目前电解液添加剂企业主要的合成方法，起始原料为乙二醇，与二氯亚砜反应生成中间体亚硫酸乙烯酯，再经过氧化形成DTD。氧化法主要有五条反应路线，其中以次氯酸钠为氧化剂，在三氯化钌水溶液催化下得到硫酸乙烯酯(线路1)为目前较常用的方法。
[0004]路线一：
[0005][0006]由于DTD发展时间较短，工艺还未成熟。从成本方面看，线路1使用的贵金属催化剂三氯化钌价格昂贵，难以回收利用；从产品指标看，产品种钠、氯离子指标易超出标准，影响产品应用效果；从废料情况看，使用过量次氯酸钠强氧化剂三废量大，产生大量含盐废水，对环境产生较大影响。
[0007]在1962年DOW(陶氏)发表专利：US3045027A提出采用三氧化硫与环氧乙烷反应合成DTD。但由于反应原料性质极其活泼，此工艺在釜式反应存在较大安全风险。因此，急需开发一种安全可靠、转化率高、纯度高、适合大规模工业化生产的制备工艺。

技术实现思路

[0008]基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种处理效果好的催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺，该催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺能高效连续合成DTD，。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺，使用溶液A溶解三氧化硫制备三氧化硫溶液，使用溶液B和环氧乙烷混合制备环氧乙烷溶液，在三氧化硫溶液中加入催化剂并混匀得到混合液C，将环氧乙烷溶液和混合液C预冷后通入一组微通道反应器进行实时反应，得到含有硫酸乙烯酯粗品的混合液，然后再经过后处理工艺，
得到硫酸乙烯酯粗品。
[0010]本专利技术工艺所述的反应方程式如下：
[0011][0012]作为上述技术方案的优选，本专利技术提供的催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺进一步包括下列技术特征的部分或全部：
[0013]作为上述技术方案的改进，所述三氧化硫和环氧乙烷的质量比1：0.5
‑
1.5；所述溶液A为二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳中的至少一种或多种混合，三氧化硫溶液中溶剂为溶液质量分数的10～60％；所述溶液B为三氯甲烷、四氯化碳中的至少一种或2种混合；环氧乙烷溶液中溶剂为溶液质量分数的0～80％。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述一组微通道反应器中每个微通道反应器中的反应停留时间为5～20s，反应压力为200～1000Kpa。
[0015]作为上述技术方案的改进，所述催化剂为无水吡啶、三乙胺或N，N
‑
二甲基酰胺中的至少一种，催化剂添加量为添加量为0.3～3％；三氧化硫溶液和混合液C经过预冷过程后温度下降为
‑
20℃～20℃。
[0016]作为上述技术方案的改进，所述使用溶液A溶解三氧化硫制备三氧化硫溶液，使用溶液B和环氧乙烷混合制备环氧乙烷溶液的过程使用混合器进行混合过程。
[0017]作为上述技术方案的改进，所述混合器选自管式在线混合器或微通道在线混合器，其中，在线混合器优选静态混合器，混合后预冷温度控制在
‑
20℃～40℃之间。
[0018]作为上述技术方案的改进，所述管式反应器的反应模块材质为碳化硅、玻璃、不锈钢或陶瓷，采用隔膜泵驱动连续进料。
[0019]作为上述技术方案的改进，所述后处理工艺包括离心、蒸馏、萃取、结晶和过滤。
[0020]作为上述技术方案的改进，所述后处理工艺包括离心、蒸馏、萃取、结晶和过滤；其中萃取所用到的溶剂为乙醇、甲醇、水、二氧六环、二氯甲烷、二氯乙烷、乙醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二氧戊环中的一种或多种，或者多种溶剂进行组合萃取。
[0021]作为上述技术方案的改进，所述连续化合成硫酸乙烯酯粗品的设备为，两组混合器并行接入一组微通道反应器；所述一组微通道反应器由至少n个微通道反应器串联而成，其中n＝3
‑
15。所述连续化合成硫酸乙烯酯粗品的设备包括三氧化硫进料系统和环氧乙烷进料系统。其中三氧化硫进料系统采用不锈钢恒温中间罐，温度30
‑
40℃，密封材料选用内衬四氟或哈氏合金。环氧乙烷进料系统采用高压低温冷却中间罐，其中压力范围在0.1Mpa
‑
2.0Mpa，温度0
‑
30℃。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下有益效果：采用吡啶、三甲胺、三乙胺、N，N
‑
二甲基酰胺进行催化，与三氧化硫形成络合物，削弱三氧化硫氧化性，降低反应活性，减少二氧六环产生，从而提高收率。
[0023](1)反应选择性好，微通道转化率＞90％，气相纯度＞99.9％。
[0024](2)微通道反应由于其快速混合，及时移热，能精确控制反应能级，极大减低安全风险，有效避免副反应发生。
[0025](3)简化反应步骤，实现一步法合成，原子经济效益提升显著，是典型的低碳绿色化学反应。
[0026](4)显著降低反应时间，由传统工艺5小时最低降低至5秒，生产效率大幅提升。
[0027]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0029]图1是本专利技术催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺图；
[0030]图2是本专利技术实施例1的产物红外谱图；
[0031]图3是本专利技术实施例1的产物气相检测图谱；
[0032]图4是本专利技术实施例2的产物气相检测图谱；
[0033]图5是本专利技术实施例3的产物气相检测图谱；
[0034]图6是本专利技术实施例4的产物气相检测图谱；
[0035]图7是本专利技术实施例5的产物气相检测图谱；。
具体实施方式
[0036]下面详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
[0037]实施案例1：
[0038]使用溶剂A溶解三氧化硫制备200Kg 30％三氧化硫溶液(质量分数)，使用溶剂B环氧乙烷混合制备60Kg 60％环氧乙烷溶液，将三氧化硫溶液和环氧乙烷溶液、吡啶溶液预冷至20℃后，三氧化硫溶液质量流速维持在20Kg/mi n：环氧乙烷溶液的质量流速维持在6Kg/mi n；吡啶溶液质量流速维持本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺，其特征在于，包含如下步骤：使用溶液A溶解三氧化硫制备三氧化硫溶液，使用溶液B和环氧乙烷混合制备环氧乙烷溶液，在三氧化硫溶液中加入催化剂并混匀得到混合液C，将环氧乙烷溶液和混合液C预冷后通入一组微通道反应器进行实时反应，得到含有硫酸乙烯酯粗品的混合液，然后再经过后处理工艺，得到硫酸乙烯酯粗品。2.如权利要求1所述的催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺，其特征在于：所述三氧化硫和环氧乙烷的质量比1：0.5
‑
1.5；所述溶液A为二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯化碳中的至少一种或多种混合，三氧化硫溶液中溶剂为溶液质量分数的10～60％；所述溶液B为三氯甲烷、四氯化碳中的至少一种或2种混合；环氧乙烷溶液中溶剂为溶液质量分数的0～80％。3.如权利要求1所述的催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺，其特征在于：所述一组微通道反应器中每个微通道反应器中的反应停留时间为5～20s，反应压力为200～1000Kpa。4.如权利要求1所述的催化合成硫酸乙烯酯粗品工艺，其特征在于：所述催化剂为无水吡啶、三甲胺、三乙胺或N，N
‑
二甲基酰胺中的至少一种，催化剂添加量为添加量为0.3～3％；三氧化硫溶液和混合液C经过预冷过程后温度下降为
‑
20℃～20℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：任凡，王亮，宋文超，戴荣明，梁立春，杨瀚石，崔显淼，盛哲哲，李东旭，
申请(专利权)人：武汉奥克特种化学有限公司，
类型：发明
国别省市：