CN101284805A

CN101284805A - 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产方法

Info

Publication number: CN101284805A
Application number: CNA2008100162551A
Authority: CN
Inventors: 魏光波; 禹东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2008-10-15

Abstract

本发明涉及一种化学物质的合成方法，具体说是2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸的生产方法。包括如下步骤：A)先将150－180重量份的丙烯腈加入反应器，再取30－50重量份浓度为95％－100％的硫酸，边搅拌边加入到反应器中，待硫酸加入量达到总量的15％－25％时开始通入异丁烯，控制反应温度在10－40℃之间，将产生的浆状产物冷至室温，经离心机分离干燥后得到2－丙烯酰胺基－2－甲基丙磺酸粗产品。本发明在反应时加入有机磺化物不仅抑制了副反应的发生，而且产物结晶粒度较大，极易离心分离，便于实现工业化生产；纯度及收率高。

Description

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产方法

技术领域

本发明涉及一种化学物质的合成方法，具体说是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产方法。

背景技术

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(英文缩写AMPS)分子中具有碳碳双键、羧基和磺酸基团，赋予了其优异的独特性能。碳碳双键可以使分子自身或与其他分子均聚和共聚，形成高聚物；羧基使分子具有优良的吸附性和络合性；磺酸集团使分子具有优良的水溶性和耐盐性，并且有极好的稳定性；而且2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸是目前仅有可制得高分子量聚合物的酰胺基磺酸单体，也是国际上广泛应用的腈纶生产用的第三单体。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸及其共聚物或者均聚物对水解，温度及两价阳离子的稳定性，使它在某些领域的应用已成为不可替代的单体及聚合物。如该单体及聚合物在油田三采、超深油井的建造等领域正在取代丙烯酰胺及其聚合物的应用。现在，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在水泥外添剂、水处理剂、胶黏剂、保水剂、填充剂等工业生产中已经得到广泛的应用；此外，经各国学者的多年研究，高纯度的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在人造纤维及高分子量电解质领域应用的重要性也越异明显。

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸合成最早见于美国杜邦公司的专利2983712(1961)，该专利是用氯代烷同脂肪族伯胺以及氨基磺酸盐为反应来合成生产。后来英国和美国也有专利报导了类似的合成生产方法。但是，该类生产方法由于成本过高不适合于工业生产。美国Lubrizol公司专利3606707(1970)提出用SO₃与醋酸的混合物同溶在醋酸与二氯甲烷中的异丁烯先反应，然后再加入水、丙烯腈及硫酸继续反应的两步法制取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的方法。美国与德国的有关文献资料都报导了用发烟硫酸同丙烯腈和异丁烯反应制备2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的方法。这些所报导的方法均得到了纯度较高的单体。近几年，Robert E Quinn等人的专利6448347(2002)提出合理的连续反应合成生产2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的工艺，产品不经分离、重结晶，直接用于有丙烯腈存在的聚合。川上伦弘的专利03-077859(1991)及Prashant Purushottam Barve等人也提出了类似的流程，以提高反应效果。连续法生产高纯度2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产工艺技术虽然非常简化，可以提高产品产量，但在工业生产中使用的设备在设计制造方面存在比较大的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯度高、收率高、便于实现工业化生产的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产方法，其特征在于包括如下步骤：

A)先将150-180重量份的丙烯腈加入反应器，再取30-50重量份浓度为95％-100％的硫酸，边搅拌边加入到反应器中，待硫酸加入量达到总量的15％-25％时开始通入异丁烯，异丁烯与硫酸加入量的摩尔比控制在1∶1，控制反应温度在10-40℃之间，在反应器中产生浆状产物；

B)将上述步骤生成的浆状产物冷至室温，经离心机分离干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗产品。

将上述步骤B)得到的粗产品溶于含水5-10％醋酸溶液中进行重结晶，再经离心分离干燥后得到高纯度的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。

上述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产方法，所述硫酸中预先混合有重量份数为2％-30％有机磺化物。

上述有机磺化物是对羟基苯磺酸。

本发明在反应时加入有机磺化物不仅抑制了副反应的发生，而且产物结晶粒度较大，极易离心分离，便于实现工业化生产；目标产品纯度及收率高，且产品的色度号APHA可以达到5。本发明得到的高纯度目标产物可以满足2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸各应用领域的使用要求。

具体实施方式：

实施例1

在设有夹套恒温装置、搅拌器、温度计及液体、气体加料分布器的0.5立方米不锈钢反应器中，放入150公斤无水丙烯腈，边搅拌边加入预先配制好的浓度为100％的硫酸30公斤，在硫酸加入量达到6公斤时，开始通入异丁烯，控制硫酸和异丁烯的摩尔比为1∶1，异丁烯的通入18公斤时结束反应。反应过程温度控制在10℃，反应温度可由加入的硫酸及异丁烯的数量以及速度来控制，或者用冷水通过夹套来控制，整个反应过程保持恒温状态。反应产物经离心干燥后溶解于含水5％的醋酸溶液，进行重结晶后最终得到白色粉状产品40.3公斤，收率为63.6％，纯度为98.1％。

实施例2

在设有夹套恒温装置、搅拌器、温度计及液体、气体加料分布器的0.5立方米不锈钢反应器中，放入180公斤无水丙烯腈，边搅拌边加入预先配制好的浓度为100％的硫酸50公斤，在硫酸加入量达到6公斤时，开始通入异丁烯，控制硫酸和异丁烯的摩尔比为1∶1。反应过程温度控制在40℃，反应温度可由加入的硫酸及异丁烯的数量以及速度来控制，或者用冷水通过夹套来控制，整个反应过程保持恒温状态。反应产物经离心干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗产品。

实施例3

同实施例1，重复反应过程，在重结晶过程采用含水15％及8％的醋酸溶液，最终分别得到白色粉状产品41.1、43.8公斤，收率分别64.8％、69.1％。

实施例4

同实施例1，反应过程所使用的硫酸中分别先加入0.5公斤、3公斤、10公斤的对羟基苯磺酸，再按照实施例1的操作方法进行，最后用含水5％醋酸重结晶后最终分别得到干燥白色粉状产物50.7、53.2、47.5公斤，对应的纯度分别为99.1％、99.4％、98.9％。

实施例5

同实施例4的反应过程，反应产物经离心干燥后用含水15％的醋酸进行重结晶，最终分别得到47.8、51.6、43.5公斤的白色粉状产物，对应的纯度分别为99.0％、99.1％、98.2％。

实施例6

同实施例5的反应过程，在重结晶过程改用含水8％的醋酸溶液进行，得到的白色粉状产物分别为52.3、56.1、47.6公斤，纯度分别为99.4％、99.8％、99.0％

实施例7

同实施例1的反应器，将实施例1的原料丙烯腈由无水换成含水0.5％，重复实施例1的生产过程，最终得到的白色粉状产物为38.8公斤，纯度98.4％。

实施例8

同实施例1的反应器，用含水0.5％的丙烯腈及加入3公斤对羟基苯磺酸的硫酸及异丁烯完成反应过程，用含水8％的醋酸完成重结晶过程，其它步骤同实施例1。最后得到白色粉状产物54.4公斤，纯度为99.05％。

实施例9

在设有夹套装置、搅拌器、温度计及液体、气体加料分布器的1.0立方米不锈钢反应器中，用含水0.5％的丙烯腈250公斤及预先加入3公斤对羟基苯磺酸的100％硫酸45公斤及25公斤异丁烯完成反应过程，用含水8％的醋酸完成重结晶过程，其它过程同实施例1，最后干燥得到白色产物83.5公斤，纯度为99.68％。

Claims

1、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产方法，其特征在于包括如下步骤：

B)将上述步骤生成的浆状产物冷至室温，经离心机分离干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的粗产品。

2、根据权利要求1所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产方法，其特征在于：将步骤B)得到的粗产品溶于含水5-10％醋酸溶液中进行重结晶，再经离心分离干燥后得到高纯度的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。

3、根据权利要求1或2所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产方法，其特征在于：所述硫酸中预先混合有重量份数为2％-30％有机磺化物。

4、根据权利要求3所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生产方法，其特征在于：所述的有机磺化物是对羟基苯磺酸。