CN102225895A - 一种对苯二甲酰氯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于对苯二甲酰氯的制备领域，提供了一种对苯二甲酰氯的制备方法，包括：在反应罐内加入对苯二甲酸、氯化亚砜和催化剂；打开冷凝器上的冷循环水，打开尾气吸收阀，开始回流反应；反应结束后，在75-100℃的釜液温度下回收氯化亚砜；按照对苯二甲酸投料量的2％-8％将脱色剂加入蒸馏罐中；打开放料阀，将除去反应过剩的氯化亚砜后的粗产品放入已加入脱色剂的蒸馏罐中；在温度80-145℃的釜液温度下使脱色剂与粗产品融合；在高真空温度150-170℃的釜液温度下得到高纯度的对苯二甲酰氯。本发明使得产品收率提高到90％-95％，一次蒸馏后产品含量达99.95％以上，更加节能，产品中心部位颜色由淡红色或淡黄色变为微黄色或纯白色结晶，更好的满足芳纶1414聚合的要求。

Description

一种对苯二甲酰氯的制备方法
技术领域
本发明属于对苯二甲酰氯的制备领域，尤其涉及一种对苯二甲酰氯的制备方法。
背景技术
芳纶1414在军事方面的应用较为广泛，而且美国杜邦长期对我国进行技术封锁，制约了我国在相关领域的应用和开发。芳纶1414有极高的强度，大于28克/旦，是优质钢材的5～6倍，模量是钢材或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢材的2倍，而重量仅为钢材的1/5。芳纶1414涉及的领域广泛，对其原料的要求也很高，而对苯二甲酰氯是其重要的原料之一，所以对苯二甲酰氯的好坏直接影响到聚合出来的芳纶1414的质量。目前制备对苯二甲酰氯的方法比较多，而且都存在收率低，纯度低，以及结晶后中心颜色不纯等缺陷，增加了芳纶1414聚合时的难度，从而加大了生产排废量，影响了芳纶1414的品质。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种对苯二甲酰氯的制备方法，旨在解决制备对苯二甲酰氯的方法比较多，而且都存在收率低，纯度低，以及结晶后中心颜色不纯等缺陷，增加了芳纶1414聚合时的难度，从而加大了生产排废量，影响了芳纶1414的品质。
本发明实施例是这样实现的，一种对苯二甲酰氯的制备方法，所述方法包括：
在反应罐内加入对苯二甲酸、氯化亚砜和催化剂；
打开冷凝器上的冷循环水，打开尾气吸收阀，开始回流反应；
反应结束后，在75-100℃的釜液温度下回收氯化亚砜；
按照对苯二甲酸投料量的2％-8％将脱色剂加入蒸馏罐中；
打开放料阀，将除去反应过剩的氯化亚砜后的粗产品放入已加入脱色剂的蒸馏罐中；
在温度80-145℃的釜液温度下使脱色剂与粗产品融合；
在高真空温度150-170℃的釜液温度下得到高纯度的对苯二甲酰氯。
本发明实施例是一种以对苯二甲酸、氯化亚砜为原料，在催化剂的条件下，在60℃-95℃温度加热回流，反应5-10h蒸馏除去反应过剩的氯化亚砜后加入脱色剂，减压蒸馏出高纯度无色透明的液体(冷却结晶后为纯白色结晶体)，熔点82℃-85℃，达到芳纶1414所需原料的各项聚合指标的对苯二甲酰氯。从而使得产品产率提高到90％-95％，一次蒸馏后产品含量达99.95％以上，更加节能，还解决了产品冷却结晶后中心部位颜色，由之前的淡红色或淡黄色变为微黄色或纯白色结晶，更好的满足芳纶1414聚合的要求。
附图说明
图1是本发明实施例提供的对苯二甲酰氯的制备方法的实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明提供的对苯二甲酰氯的制备方法的实现流程图。现详述如下：
在步骤S101中，在反应罐内加入对苯二甲酸、氯化亚砜和催化剂。
在本步骤中，催化剂可以为N-N-二甲基甲酰胺或苄基三乙基氯化铵。
在步骤S102中，打开冷凝器上的冷循环水，打开尾气吸收阀，开始回流反应。
在本步骤中，回流反应温度为60-95℃，反应时间为5-10h。反应温度优选65-85℃，反应时间优选8-10小时。
在步骤S103中，反应结束后，在75-100℃的釜液温度下微负压回收氯化亚砜，并用于下次反应。
在本步骤中，釜液温度优选85-95℃，负压优选-0.013MPa，回收的氯化亚砜可在反应中循环使用。
在步骤S104中，按照对苯二甲酸投料量的2％-8％将脱色剂加入蒸馏罐中。脱色剂可为硅藻土，保险粉，活性炭，三氯化铁，三氯化铝中的一种或几种的混合物。
在本步骤中，脱色剂为硅藻土，保险粉，活性炭，三氯化铁，三氯化铝中的一种或几种的混合物，优选活性炭；脱色剂的加入量优选对苯二甲酸投料量的3％-5％。
在步骤S105中，打开放料阀，将除去反应过剩的氯化亚砜后的粗产品放入已加入脱色剂的蒸馏罐中。
在本步骤中，将粗产品放入蒸馏罐采用的是高度差。
在步骤S106中，在常压温度80-145℃的釜液温度下使脱色剂充分与粗产品融合。
在本步骤中，混合时釜液温度优选120-140℃
在步骤S107中，在高真空温度150-170℃的釜液温度下得到高纯度的对苯二甲酰氯。
在本步骤中，真空蒸馏出的对苯二甲酰氯的真空度范围-0.098MPa；蒸馏出的对苯二甲酰氯为无色透明液体，结晶后为纯白色晶体，满足对位芳纶聚合所需原料的各项要求。
在本发明实施例中，尾气中的HCl采用一次降膜吸收，SO2采用NaOH溶液吸收。反应生成的HCl和SO2，可以先用水一次降膜吸收，再用NaOH溶液吸收SO2。
本发明实施例的反应过程如下图：
Figure BSA00000479294200041
以下通过对比实验对本发明实施例作进一步的说明。
在以下的对比实例中，实验1对比实验2；实验3对比实验4
表1.原料与试剂的主要来源及规格
  药品名   纯度/等级   生产厂家
  对苯二甲酸   工业级   江苏扬子化工有限公司
  氯化亚砜   工业级   江苏舜天股份有限公司
  苄基三乙基氯化铵   工业级   沭阳县丰泰化学品有限公司
  N-N二甲基甲酰胺   工业级   南京科正化工有限公司
  活性炭   工业级   济南润昌化工有限公司
  氢氧化钠   工业级   扬州天诚化工发展有限公司
表2.主要设备及仪器
Figure BSA00000479294200042
对比实验一：
实验1：将500g对苯二甲酰氯，1250g氯化亚砜，6g苄基三乙基氯化铵加入带冷凝回流和装有尾气吸收装置的三口烧瓶中，其中吸收HCl的水为600ml，吸收SO2的NaOH的含量16％，在100℃的油浴中搅拌约9h，反应物由白色浑浊悬液变为淡黄色液体，蒸馏去反应过剩的氯化亚砜，减压蒸馏，馏分得淡黄色液体，冷却结晶为外白内微红的晶体545g，产品纯度为99.85％，产品收率89.34％。将此545g对苯二甲酰氯二次蒸馏得到无色透明液体，冷却后为纯白色晶体的对苯二甲酰氯525g，产品纯度99.89％，产品收率86.06％。
实验2：将500g对苯二甲酰氯，1250g氯化亚砜，6g苄基三乙基氯化铵加入带冷凝回流和装有尾气吸收装置的三口烧瓶中，其中吸收HCl的水为600ml，吸收SO2的NaOH的含量16％，在100℃的油浴中搅拌约9h，反应物由白色浑浊悬液变为淡黄色液体，蒸馏去反应过剩的氯化亚砜，加入25g脱色剂，使其充分融入反应物后，减压蒸馏，馏分得无色透明液体，冷却结晶为纯白色晶体585g，产品纯度为99.96％，产品收率95.90％。
对比实验二：
实验3：将400g对苯二甲酰氯，1000g氯化亚砜，6gN-N二甲基甲酰胺，加入带冷凝回流和装有尾气吸收装置的三口烧瓶中，其中吸收HCl的水为500ml，吸收SO2的NaOH的含量16％，在100℃的油浴中搅拌约9h，反应物由白色浑浊悬液变为淡黄色液体，蒸馏去反应过剩的氯化亚砜，减压蒸馏，馏分得淡黄色液体，冷却结晶为外白内淡黄的晶体430g，产品纯度为99.90％，产品收率88.11％。
实验4：将400g对苯二甲酰氯，1000g氯化亚砜，6gN-N二甲基甲酰胺，加入带冷凝回流和装有尾气吸收装置的三口烧瓶中，其中吸收HCl的水为500ml，吸收SO2的NaOH的含量16％，在100℃的油浴中搅拌约9h，反应物由白色浑浊悬液变为淡黄色液体，蒸馏去反应过剩的氯化亚砜，加入20g脱色剂，使其充分融入反应物后，减压蒸馏得馏分无色透明液体，冷却结晶为纯白色晶体460g，产品纯度为99.95％，产品收率94.26％。
通过以上对比，充分说明本发明实施例提供的高纯度对苯二甲酰氯的制备方法具有以下优势：
1.生产工艺简单，操作方便
2.生产周期短，14-16小时
3.低能耗，一次蒸馏便可满足芳纶1414所需原料的要求
4.产品收率提高到了90％-95％
5.产品纯度在99.95％以上
6.除去了结晶后中心部位的颜色。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种对苯二甲酰氯的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在反应罐内加入对苯二甲酸、氯化亚砜和催化剂；
打开冷凝器上的冷循环水，打开尾气吸收阀，开始回流反应；
反应结束后，在75-100℃的釜液温度下回收氯化亚砜；
按照对苯二甲酸投料量的2％-8％将脱色剂加入蒸馏罐中；
打开放料阀，将除去反应过剩的氯化亚砜后的粗产品放入已加入脱色剂的蒸馏罐中；
在温度80-145℃的釜液温度下使脱色剂与粗产品融合；
在高真空温度150-170℃的釜液温度下得到高纯度的对苯二甲酰氯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂为N-N-二甲基甲酰胺或苄基三乙基氯化铵。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回流反应温度为60-95℃。反应时间为5-10h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述釜液温度优选85-95℃，负压优选-0.013MPa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱色剂为硅藻土、保险粉、活性炭、三氯化铁、三氯化铝中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，真空蒸馏出的对苯二甲酰氯的真空度范围-0.098MPa。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法产生的尾气中的HCl采用一次降膜吸收，SO2采用NaOH溶液吸收。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，反应生成的所述HCl和SO2，先用水一次降膜吸收，再用NaOH溶液吸收SO2。
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