CN101381375B - 磷酸三异丁酯的生产方法 - Google Patents

磷酸三异丁酯的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种化工产品的生产方法,具体地说是一种生产磷酸三异丁酯的方法。按照本发明所提供的设计方案,所述磷酸三异丁酯的生产方法的操作过程如下:a、酯化反应;b、脱醇赶酸;c、中和水洗;d、蒸馏。利用本发明后可以获得高产率、低消耗、高纯度的产品。本发明的主要手段是通过采用催化剂来促使酯化反应加速,降低反应温度,提高产品产率。

Description

磷酸三异丁酯的生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种化工产品的生产方法,具体地说是一种生产磷酸三异丁酯的方 法。
背景技术
[0002] 磷酸三异丁酯主要用作增塑剂、消泡剂、渗透剂,应用于印染、染料、建筑、油田开 采等领域。由于缺少正确的生产方法,导致生产产率低、消耗高,造成生产成本高,产品缺乏 竞争力。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于寻求一种稳定生产磷酸三异丁酯的生产方法,以获得高产率、 低消耗、高纯度的产品。其主要手段是通过采用催化剂来促使酯化反应加速,降低反应温 度,提高产品产率。
[0004] 按照本发明所提供的设计方案,所述磷酸三异丁酯的生产方法的操作过程如下:
[0005] a、酯化反应:反应配比为三氯氧磷:异丁醇=1 :5〜1 :9 ;先将催化剂加入到占异 丁醇总量5〜15%的异丁醇中混和,再同剩余的异丁醇一并投入反应釜中,或将催化剂加 入至三氯氧磷中,在搅拌冷却条件下,滴加三氯氧磷,保持反应温度在15〜60°C之间,滴加 三氯氧磷的时间为1〜6小时,滴加结束,继续搅拌深化反应0. 5〜4小时,并保持温度不 低于5°C ;
[0006] b、脱醇赶酸:在减压条件下,将反应结束后的物料进行加热蒸发,脱除未参与反应 的异丁醇和反应产生的副产品氯化氢,脱醇终点温度最高不能超出异丁醇沸点10°c ;脱醇 真空度维持在-0. 06Mpa以上,脱醇时间为1〜8小时;
[0007] C、中和水洗:在搅拌下,向脱醇后的物料中加入碱性物质中和除去残留在物料中 的氯化氢,以pH值在6〜8为中和终点;然后加入30〜100°C热水洗涤,加入水的量为物 料质量或体积的0. 5〜1. 5倍,静置后分去水层,得到磷酸三异丁酯初产品;
[0008] d、蒸馏:先检测磷酸三异丁酯初产品的PH值是否在6. 5〜7. 5之间,如不符合要 求,则用碱性物质调节PH值到6. 5〜7. 5,然后在减压条件下蒸馏,除去低沸组分后,收集得 到磷酸三异丁酯产品。收集成品温度视系统压力而定,压力高,收集成品温度相对要高,压 力低,收集成品温度相对要低,总的要求是待蒸馏气相出口温度上升稳定后开始收集。
[0009] 所述催化剂包括:路易斯酸(金属氯化物)系列、五氧化二钒、钛酸酯中的一种或 几种物质的组合;催化剂用量与三氯氧磷用量的摩尔质量比如下:三氯氧磷:催化剂=1 : 0. 01 〜1 :0· 1。
[0010] 所述搅拌为机械搅拌或气体搅拌。
[0011] 所述反应在减压或常压或先减压后常压下进行;减压时的真空度 在-0. 06 〜-0. IMPa 之间。
[0012] 脱醇时采用机械或气体搅拌。[0013] 脱醇时,脱醇终点视系统减压后的真空度与馏出物的气相温度及馏出数量而定。
[0014] 脱醇时,蒸馏出的含有氯化氢的异丁醇继续用于酯化反应。
[0015] 中和时使用的碱性物质主要包括:碳酸钠或氢氧化钠或液氨或碳酸氢铵;碱性物 质的状态是固体、溶液或气体。
[0016] 水洗时,加入热水水洗后,应静置0. 2〜2小时。
[0017] 蒸馏时所用的搅拌采用机械或气体搅拌;蒸馏真空度不低于-0. OSMpa0
[0018] 本发明的优点在于:第一,使用催化剂提高了反应速度,缩短了合成时间,降低了 反应温度,确保反应在常温下进行,减少了能源消耗,并且有利于减少副反应产生;第二,先 脱醇赶酸,减少了因水洗导致异丁醇的损失,降低了回收异丁醇的成本;第三,采用水洗,可 除去残留在物料中的盐分及少量有机物杂质,可减少产品在蒸馏时的热分解,使产品纯度 提高。本发明可制得纯度彡99. 0%,水分彡0. 1%,酸值彡0. 05mgK0H/g,色泽彡20APHA的 磷酸三异丁酯。产品产率超过80% (以理论产率计)。
具体实施方式
[0019] 实施例一
[0020] 1.酯化反应:将6kg无水三氯化铝加入到45kg异丁醇中混合后与另外400kg异 丁醇一起投入到10001反应釜中,搅拌并向反应釜夹套内注入冷冻盐水,当反应釜内物料 温度为15°c,开始滴加150kg三氯氧磷,保持反应温度20〜30°C,搅拌速度80rpm,滴加时 间3. 5hr,滴加三氯氧磷结束,继续搅拌深化反应1.证!·,温度30〜10°C。反应时系统真空 度保持在-0. 09Mpa。
[0021] 2.脱醇赶酸:酯化反应结束,将物料转入到10001脱醇釜中,搅拌(搅拌速度为 80rpm),待脱醇系统内的真空度回升稳定、釜内物料温度下降稳定后,再加热进行脱醇,脱 醇系统真空控制在-0. 07〜-0. IMpa之间,最终温度105°C,脱醇时间1. 2hr0
[0022] 3.将脱醇后的物料转入中和釜内,搅拌(搅拌速度为80rpm),并向中和釜夹套内 注入冷水,缓慢加入20%碳酸钠溶液中和,温度不超过80°C,直至物料pH值达7左右,中和 结束。立即向中和物料内加入500kg95°C热水,搅拌洗涤5min,停止搅拌,静置分层Ihr后 分去水层,将物料转入周转釜内待蒸馏。
[0023] 4.蒸馏:先用少量氢氧化钠调节物料的pH值到7,然后将物料转入蒸馏釜中,搅拌 加热,保持系统真空度不低于-0. 090Mpa,当视馏出液由混浊转澄清后,将馏出液切换至另 一接受器中,当出口气相温度上升至150°C稳定后(此时,系统真空度为-0. 099Mpa),收集 成品,得到磷酸三异丁酯234. ^g,产率90. 04%。分析结果:色泽<5APHA(颜色号,下同), 纯度 99. 86 %,酸值 0. 0064mgK0H/g,水分 0. 027 %。
[0024] 实施例二
[0025] 实施例二与实施例一的区别在于在酯化时先将异丁醇750kg(其中回收异丁醇 200kg)投入到15001反应釜中,搅拌冷却到25°C,然后向异丁醇中滴加含5kg五氧化钒的 200kg三氯氧磷,滴加反应温度保持在30〜40°C,滴加异丁醇时间3. 2hr,滴加结束,继续搅 拌深化反应2.证!·,温度在35〜25°C之间,反应时系统真空度不低于-0. 095Mpa ;脱醇真空 度保持在-0. 07〜-0. 094Mpa,时间》ir,最终脱醇温度95°C ;固体纯碱中和,至pH值约等 于6,加入350kg热水洗涤,水温75°C,静置45min,分去水层后,调节物料pH值为7,蒸馏,保持系统真空在-0. 092〜-0. 098Mpa,得到成品32^g,产率93. 85%,产品色泽10APHA,纯 度 99. 81 %,水分 0. 024 %,酸值 0. 0053mgK0H/g。
[0026] 实施例三
[0027] 先将5kg四氯化钛加入到50kg异丁醇中混合均勻,然后边同610kg异丁醇(其中 回收异丁醇210kg)投入到反应釜内,搅拌冷却到25°C,在真空度为-0. 06〜-0. IMpa条件 下,滴加150kg三氯氧磷,滴加时间132min,温度28〜32°C,滴加三氯氧磷结束,继续搅拌, 深化反应120min,温度33〜25°C ;将物料转入脱醇釜中,搅拌,加热脱醇,保持系统真空度 在-0. 07〜-0. IMpa,脱醇时间125min,待脱醇温度上升至85°C,停止加热,待温度上升到 107°C,泄去真空,将物料转入中和釜内,搅拌冷却,加入20%纯碱溶液中和,至W1值为7,中 和结束,加入50°C热水,搅拌5min,静置40min,分去水层,将物料投入蒸馏釜中,加热蒸馏, 蒸馏系统真空保持在-0. 092〜-0. IMpa,收集160°C以上馏分即为磷酸三异丁酯,得到成品 233kg,产率 89. 4%,产品纯度 99. 86%,水分 0. 018%,酸值 0. 0076mgK0H/g,色泽 IOAPHA0 搅拌速度同实施例一。
[0028] 实施例四
[0029] 实施例四与实施例一的区别在于反应时采用常压,酯化温度40〜50°C,滴加三 氯氧磷时间为HOmin ;脱醇赶酸真空度为-0. 070〜-0. IMPa,时间85min,最终脱醇温度 107°C,用25%纯碱溶液中和至pH值6〜7之间,加入约300kg热水水洗,静置分层20min, 分去水层,用少量氢氧化钠调节物料PH值,蒸馏,蒸馏真空度保持在-0. 09〜-0. IMpa, 蒸馏时间200min,得到成品228kg,产率87. 5 %,产品纯度99. 82 %,水分0. 038 %,酸值 0. 011mgK0H/g,色泽 5APHA。
[0030] 实施例五
[0031] 实施例五与实施例三的区别在于反应滴加时采用减压,深化反应时采用常压,滴 加反应温度40〜50°C,深化反应温度50〜25°C,得到产品217kg,产率83.四%。色泽 20APHA,纯度 99. 52%,水分 0. 061%,酸值 0. 048mgK0H/g。
[0032] 实施例六
[0033] 实施例六与实施例一的区别在于反应、脱醇时搅拌方式不同,本实施例采用通氮 搅拌,通氮速度300ml/min,滴加三氯氧磷时间4hr,深化反应时间^r ;脱醇时不搅拌,加 热蒸发,脱醇时间Mir,最终脱醇温度为95°C。蒸馏时不搅拌,蒸馏得到成品23^^,产率 90. 58%。色泽 10APHA,纯度 99. 84%,水分 0. 047%,酸值 0. 046mgK0H/g。
[0034] 实施例七
[0035] 实施例七与实施例一的区别在于反应时所用催化剂为钛酸四丁酯,用量证8,得到 产品 230kg,产率 88.沘%。色泽 15APHA,纯度 99. 58%,水分0. 072%,酸值 0. 048mgK0H/g。
[0036] 实施例八
[0037] 实施例八与实施例三的区别在于反应时加入的催化剂为3kg四氯化钛和3kg钛 酸四丁酯,反应温度控制在30〜40°C,滴加三氯氧磷时间!3hr,深化反应时间!3hr,温度 40〜20°C。脱醇最终温度为85°C,物料转入中和釜内冷却至30°C,通入液氨,中和温度控 制在40°C以下,至pH值为7〜8时,结束通氨,加入90°C热水500kg水洗,静置2hr,分去水 层,最后蒸馏,得到磷酸三异丁酯M^g,产率94%。产品色泽10APHA,纯度99. 78%,水分 0. 059 %,酸值 0. 068mgK0H/go
5[0038] 实施例九
[0039] 实施例九与实施例一的区别主要在于加入的催化剂为2kg三氯化铝和3kg三 氯化铁的混合物,中和所用碱性物质为碳酸氢铵,配制成浓度为25%的水溶液,中和温度 40°C以下,水洗温度50°C,静置时间1.5hr,蒸馏得到成品238kg,产率91. 35 %。产品色泽 25APHA,纯度 99. 55%,水分 0. 07%,酸值 0. 083mgK0H/g。
[0040] 实施例十
[0041] 实施例十与实施例三的区别在于整个生产过程均以通入氮气进行搅拌,滴加三氯 氧磷时间证!·,反应温度30〜40°C,深化反应温度不低于15°C,时间4hr,反应系统真空控 制在-0. 098Mpa以上,通气速度为200ml/min ;脱醇时通气速率维持在100〜150ml/min之 间,真空度保持在-0. 09Mpa以上,脱醇终点温度为115°C,脱醇时间^!r ;中和加入固体纯 碱,当中和到物料PH值为7左右后,加入85°C热水水洗,静置30min,分去水层;最后蒸馏, 蒸馏通气速度维持在300ml/min,真空度保持在-0. 096〜-0. IMpa,收集155°C以上馏份,得 到成品磷酸三异丁酯M2kg,产率92.9%。产品色泽〈5APHA,纯度99. 85 %,水分0. 037 %, 酸值 0. 0053mgK0H/go

Claims (8)

1.磷酸三异丁酯的生产方法,其特征在于所述方法包括如下步骤:a、酯化反应:反应配比为三氯氧磷:异丁醇=1 : 5〜1 : 9 ;先将催化剂加入到占异 丁醇总量5〜15%的异丁醇中混和,再同剩余的异丁醇一并投入反应釜中,或将催化剂加 入至三氯氧磷中,在搅拌冷却条件下,滴加三氯氧磷,保持反应温度在15〜60°C之间,滴加 三氯氧磷的时间为1〜6小时,滴加结束,继续搅拌深化反应0. 5〜4小时,并保持温度不 低于5°C ;所述催化剂为三氯化铝、三氯化铁、五氧化钒、四氯化钛、钛酸四丁酯中的一种或 几种物质的组合;b、脱醇赶酸:在减压条件下,将反应结束后的物料进行加热蒸发,脱除未参与反应的异 丁醇和反应产生的副产品氯化氢,脱醇终点温度最高不能超出异丁醇沸点10°C ;脱醇真空 度维持在-0. 06Mpa以上,脱醇时间为1〜8小时;c、中和水洗:在搅拌下,向脱醇后的物料中加入碱性物质中和除去残留在物料中的氯 化氢,以pH值在6〜8为中和终点;然后加入30〜100°C热水洗涤,加入水的量为物料质 量或体积的0. 5〜1. 5倍,静置后分去水层,得到磷酸三异丁酯初产品;d、蒸馏:先检测磷酸三异丁酯初产品的pH值是否在6. 5〜7. 5之间,如不符合要求,则 用碱性物质调节PH值到6. 5〜7. 5,然后在减压条件下蒸馏,除去低沸组分后,收集得到磷 酸三异丁酯产品。
2.根据权利要求1所述的生产方法,其特征是:所述催化剂用量与三氯氧磷用量的摩 尔质量比如下:三氯氧磷:催化剂=1 : 0. 01〜1 : 0. 1。
3.根据权利要求1所述的生产方法,其特征是:所述搅拌为机械搅拌或气体搅拌。
4.根据权利要求1所述的生产方法,其特征是:所述反应在减压或常压或先减压后常 压下进行;减压时的真空度在-0. 06〜-0. IMPa之间。
5.根据权利要求1所述的生产方法,其特征是:脱醇时采用机械或气体搅拌。
6.根据权利要求1所述的生产方法,其特征是:脱醇时,蒸馏出的含有氯化氢的异丁醇 继续用于酯化反应。
7.根据权利要求1所述的生产方法,其特征是:中和时使用的碱性物质主要包括:碳酸 钠或氢氧化钠或液氨或碳酸氢铵;碱性物质的状态是固体、溶液或气体。
8.根据权利要求1所述的生产方法,其特征是:水洗时,加入热水水洗后,应静置 0. 2〜2小时。
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