CN102351744A

CN102351744A - 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸连续法合成工艺

Info

Publication number: CN102351744A
Application number: CN2011102466074A
Authority: CN
Inventors: 隋奎江; 李志军
Original assignee: WEIFANG QUANXIN CHEMICALS CO Ltd
Current assignee: WEIFANG QUANXIN CHEMICALS CO Ltd
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明公开了一种2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸连续法合成工艺，将丙烯腈与发烟硫酸在10～12℃下连续地混合均匀后，在通入汽化后的异丁烯状态下，在20～45℃下经过一级反应、二级反应，之后经过熟化、离心、干燥连续生产得到所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸产品，独特的一二两级反应及熟化流程设计保证了物料的反应完全程度，提高了产品收率和质量稳定性，大大缩短了反应周期。本发明流程设计科学、合理，易行，产品收率达到96%以上，液相检测纯度达到96%以上。

Description

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸连续法合成工艺

技术领域

本发明涉及化工合成工艺技术领域，尤其涉及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的合成工艺。

背景技术

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(2-Acrylamido-2-Methyl Propane Sulfonic Acid,AMPS)是一种丙烯酰胺系阴离子单体，性状为白色结晶固体，熔点185℃(分解)。其结构式为:

Figure 2011102466074100002DEST_PATH_IMAGE002

从其结构可以看出，它含有强阴离子性，水溶性的磺酸基团，屏蔽的酰胺基团及不饱和双键，使其具有优良的性能。磺酸基团使其具有染色亲和性，导电性，离子交换性和对二价阳离子很好的耐受力；酰胺基团使其有很好的水解稳定性，抗酸，抗碱及热稳定性；而活泼的双键又使其具有加成，聚合性能。因此，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸已经广泛用于纺织(纺丝，染色)，塑料，造纸，涂料，污水处理及石油开采等工业生产中，制造出了性能优良的抗静电剂，染色剂，分散剂，吸水剂，絮疑剂，泡沫稳定剂，特种涂料，油田化学剂等，是一种极具发展潜力的有机化合物。

2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的合成最早见于美国杜邦公司专利2983712（1961），该专利是利用丙烯酰氯同脂肪族伯醇以及磺酸为主要原料进行反应合成。随后，英国、美国、荷兰等也有该产品的相关专利报道，但是大都收率较低，纯度不高，且操作条件苛刻，不适合工业化大生产。后来美国Lubrizol公司提出了在发烟硫酸、丙烯腈溶液中通入异丁烯合成2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的方法，该方法反应条件温和，原料易得，成本低，收率较高，已成为现在工业生产中普遍采用的工艺。不过此工艺路线为间歇法生产，每一步的反应温度、条件都不相同，这就需要繁琐的工艺操作，劳动强度大，操控复杂，所产产品收率不高，质量稳定性差。

近几年，Robert E.Quinn等人专利US6448347（2002），Barve等人的专利US6504050（2003）都提到了连续法合成2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸工艺，以及川上伦弘的专利03-077859（1991）等也提出了类似的流程，但是由于其在流程的设计以及原料的加入方式上都存在一定的局限性，合成产品没有达到较为理想的收率和纯度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高收率、高纯度、流程科学合理的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸连续法合成工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸连续法合成工艺，将丙烯腈与发烟硫酸在10～12℃下连续地混合均匀后，在通入汽化后的异丁烯状态下，在20～45℃下经过一级反应、二级反应，之后经过熟化、过滤、干燥连续生产得到所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸产品。

作为优选的技术方案，所述丙烯腈纯度≥98.5%；所述发烟硫酸中SO₃的质量含量为2%～3%；所述异丁烯的纯度>99.75%，所述一级反应与二级反应通入的异丁烯的质量比为(1.6～2.0):1，所述一级反应与二级反应时的搅拌转速为100～150r/min。

作为优选的技术方案，所述丙烯腈含水量为0.02%～1.5%，最优含水为0.2%～0.3%。

作为优选的技术方案，所述丙烯腈、所述发烟硫酸、所述异丁烯摩尔比为(8～10):1:(0.9～1.2)。

作为优选的技术方案，所述丙烯腈、所述发烟硫酸、所述异丁烯摩尔比为(9～10):1:(1～1.2)。

连续法合成工艺，所有的原料都是恒速、稳定的进入反应体系，而且每一步骤的温度都是恒定的，物料的配比恒定，反应稳定性强，有效避免了频繁的手工操作以及温度的升降对反应带来的不利影响。

由于采用了上述技术方案，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸连续法合成工艺，将丙烯腈与发烟硫酸在10～12℃下连续地混合均匀后，在通入汽化后的异丁烯状态下，在20～45℃下经过一级反应、二级反应，之后经过熟化、过滤、干燥连续生产得到所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸产品，独特的一二两级反应及熟化流程设计保证了物料的反应完全程度，提高了产品收率和质量稳定性，大大缩短了反应周期。本发明流程设计科学、合理，易行，产品收率达到96%以上，液相检测纯度达到96%以上。

附图说明

附图是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例一：

将含水0.2%的丙烯腈由计量泵以 420g/h的流速通过流量计加入到带搅拌装置的四口玻璃容器中，同时发烟硫酸，其中游离SO₃含量为3%，由计量泵以76g/h流速通过流量计加入到同一个容器中混合，用冰水浴控制混合容器内温度为11±1 ℃，混合液经混合器中部溢流口流入至带搅拌桨的一级反应器中，同时将纯度为99.76%的异丁烯汽化后以32 g/h的流速加入一级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃，混合液经一级反应器中部的溢流口流入到带搅拌桨的二级反应器中，同时将纯度为99.76%的异丁烯汽化后以16 g/h的流速加入到二级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃。反应所得白色浆液由二级反应器中部的溢流口进入3000 mL底部开口的带搅拌桨的三口玻璃容器中熟化保温反应30min，连续3小时收集得到产品浆液1632g，经离心、干燥后得到白色结晶粉末状产品476.2 g，以发烟硫酸计，液相色谱法检测分析后，产品纯度为98.2%，产品合成收率为98.1%。

所述一级反应器和二级反应器为1000 mL四口溢流瓶。

实施例二：

将含水0.2%的丙烯腈由计量泵以 420g/h的流速通过流量计加入到带搅拌装置的四口玻璃容器中，同时发烟硫酸，其中游离SO₃含量为2.0%，由计量泵以76 g/h流速通过流量计加入到同一个容器中混合，用冰水浴控制混合容器内温度为11±1 ℃。混合液经混合器中部溢流口流入至带搅拌桨的一级反应器中，同时将纯度为99.8%的异丁烯汽化后以32 g/h的流速加入一级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃。混合液经一级反应器中部的溢流口流入到带搅拌桨的二级反应器中，同时将纯度为99.8%的异丁烯汽化后以16 g/h的流速加入到二级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃。反应所得白色浆液由二级反应器中部的溢流口进入3000 mL底部开口的带搅拌桨的三口玻璃容器中熟化保温反应30min，连续3小时后，经离心、干燥后得到白色结晶粉末状产品474.6 g，以发烟硫酸计，液相色谱法检测分析后，产品纯度为98.5%，产品合成收率为98.0%。

所述一级反应器和二级反应器为1000 mL四口溢流瓶。

实施例三：

将含水0.2%的丙烯腈由计量泵以378g/h的流速通过流量计加入到带搅拌装置的四口玻璃容器中，同时发烟硫酸，其中游离SO₃含量为3%，由计量泵以68.4 g/h流速通过流量计加入到同一个容器中混合，用冰水浴控制混合容器内温度为11±1 ℃。混合液经混合器中部溢流口流入至带搅拌桨的一级反应器中，同时将纯度为99.78%的异丁烯汽化后以28.8g/h的流速加入一级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃。混合液经一级反应器中部的溢流口流入到带搅拌桨的二级反应器中，同时将纯度为99.78%的异丁烯汽化后以14.4 g/h的流速加入到二级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃。反应所得白色浆液由二级反应器中部的溢流口进入3000 mL底部开口的带搅拌桨的三口玻璃容器中熟化保温反应30min，连续3小时收集得到产品浆液1468.8g，经离心、干燥后得到白色结晶粉末状产品427.7 g，以发烟硫酸计，液相色谱法检测分析后，产品纯度为96.8%，产品合成收率为97.9%。

所述一级反应器和二级反应器为1000 mL四口溢流瓶。

实施例四：

将含水0.2%的丙烯腈由计量泵以 450g/h的流速通过流量计加入到带搅拌装置的四口玻璃容器中，同时发烟硫酸，其中游离SO₃含量为3%，由计量泵以76g/h流速通过流量计加入到同一个容器中混合，用冰水浴控制混合容器内温度为11±1 ℃。混合液经混合器中部溢流口流入至带搅拌桨的一级反应器中，同时将纯度为99.85%的异丁烯汽化后以32 g/h的流速加入一级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃。混合液经一级反应器中部的溢流口流入到带搅拌桨的二级反应器中，同时将纯度为99.85%的异丁烯汽化后以16 g/h的流速加入到二级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃。反应所得白色浆液由二级反应器中部的溢流口进入3000 mL底部开口的带搅拌桨的三口玻璃容器中熟化保温反应30min，连续3小时候后得到白色结晶粉末状产品474.7 g，以发烟硫酸计，液相色谱法检测分析后，产品纯度为96.5%，产品合成收率为97.8%。

所述一级反应器和二级反应器为1000 mL四口溢流瓶。

实施例五：

将含水0.2%的丙烯腈由计量泵以 403g/h的流速通过流量计加入到带搅拌装置的四口玻璃容器中，同时发烟硫酸，其中游离SO₃含量为3%，由计量泵以76 g/h流速通过流量计加入到同一个容器中混合，用冰水浴控制混合容器内温度为11±1 ℃。混合液经混合器中部溢流口流入至带搅拌桨的一级反应器中，同时将纯度为99.9%的异丁烯汽化后以32 g/h的流速加入一级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃。混合液经一级反应器中部的溢流口流入到带搅拌桨的二级反应器中，同时将纯度为99.9%的异丁烯汽化后以16 g/h的流速加入到二级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃。反应所得白色浆液由二级反应器中部的溢流口进入3000 mL底部开口的带搅拌桨的三口玻璃容器中熟化保温反应30min，连续3小时候后得到白色结晶粉末状产品469.9 g，以发烟硫酸计，液相色谱法检测分析后，产品纯度为97.2%，产品合成收率为96.8%。

所述一级反应器和二级反应器为1000 mL四口溢流瓶。

实施例六：

将含水0.2%的丙烯腈由计量泵以 420g/h的流速通过流量计加入到带搅拌装置的四口玻璃容器中，同时发烟硫酸，其中游离SO₃含量为3%，由计量泵以76 g/h流速通过流量计加入到同一个容器中混合，用冰水浴控制混合容器内温度为11±1 ℃。混合液经混合器中部溢流口流入至带搅拌桨的一级反应器中，同时将纯度为99.8%的异丁烯汽化后以30 g/h的流速加入一级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃。混合液经一级反应器中部的溢流口流入到带搅拌桨的二级反应器中，同时将纯度为99.8%的异丁烯汽化后以18 g/h的流速加入到二级反应器中，用水浴控制反应器内温度为39±1 ℃。反应所得白色浆液由二级反应器中部的溢流口进入3000 mL底部开口的带搅拌桨的三口玻璃容器中熟化保温反应30min，连续小时后，经离心、干燥后得到白色结晶粉末状产品475.2 g，以发烟硫酸计，液相色谱法检测分析后，产品纯度为98.1%，产品合成收率为97.9%。

所述一级反应器和二级反应器为1000 mL四口溢流瓶。

实施例七：

将含水0.2%的丙烯腈由计量泵以 420g/h的流速通过流量计加入到带搅拌装置的四口玻璃容器中，同时含烟硫酸，其中游离SO₃含量为3%，由计量泵以76 g/h流速通过流量计加入到同一个容器中混合，用冰水浴控制混合容器内温度为11±1 ℃。混合液经混合器中部溢流口流入至带搅拌桨的一级反应器中，同时将纯度为99.9%的异丁烯汽化后以32 g/h的流速加入一级反应器中，用水浴控制反应器内温度为35 ℃。混合液经一级反应器中部的溢流口流入到带搅拌桨的二级反应器中，同时将纯度为99.9%的异丁烯汽化后以16 g/h的流速加入到二级反应器中，用水浴控制反应器内温度为35 ℃。反应所得白色浆液由二级反应器中部的溢流口进入3000 mL底部开口的带搅拌桨的三口玻璃容器中熟化保温反应30min，连续3小时候后得到白色结晶粉末状产品471.3 g，以发烟硫酸计，液相色谱法检测分析后，产品纯度为97.5%，产品合成收率为97.1%。

所述一级反应器和二级反应器为1000 mL四口溢流瓶。

实施例八：

将含水0.2%的丙烯腈由计量泵以 420 g/h的流速通过流量计加入到带搅拌装置的四口玻璃容器中，同时发烟硫酸，其中游离SO₃含量为3%，由计量泵以76 g/h流速通过流量计加入到同一个容器中混合，用冰水浴控制混合容器内温度为11±1 ℃。混合液经混合器中部溢流口流入至带搅拌桨的一级反应器中，同时将纯度为99.77%的异丁烯汽化后以32 g/h的流速加入一级反应器中，用水浴控制反应器内温度为45 ℃。混合液经一级反应器中部的溢流口流入到带搅拌桨的二级反应器中，同时将纯度为99.77%的异丁烯汽化后以16 g/h的流速加入到二级反应器中，用水浴控制反应器内温度为45℃。反应所得白色浆液由二级反应器中部的溢流口进入3000 mL底部开口的带搅拌桨的三口玻璃容器中熟化保温反应30 min，连续3小时候后得到白色结晶粉末状产品476.7 g，以发烟硫酸计，液相色谱法检测分析后，产品纯度为97.9%，产品合成收率为98.2%。

所述一级反应器和二级反应器为1000 mL四口溢流瓶。

实施例九：

将含水0.02%的丙烯腈由计量泵以 390g/h的流速通过流量计加入到带搅拌装置的四口玻璃容器中，同时发烟硫酸，其中游离SO₃含量为2%，由计量泵以73 g/h流速通过流量计加入到同一个容器中混合，用冰水浴控制混合容器内温度为10 ℃。混合液经混合器中部溢流口流入至带搅拌桨的一级反应器中，同时将纯度为99.86%的异丁烯汽化后以32 g/h的流速加入一级反应器中，用水浴控制反应器内温度为20 ℃。混合液经一级反应器中部的溢流口流入到带搅拌桨的二级反应器中，同时将纯度为99.86%的异丁烯汽化后以16 g/h的流速加入到二级反应器中，用水浴控制反应器内温度为20 ℃。反应所得白色浆液由二级反应器中部的溢流口进入3000 mL底部开口的带搅拌桨的三口玻璃容器中熟化保温反应30min，连续3小时，经离心、干燥后得到白色结晶粉末状产品450.8 g。以发烟硫酸计液相色谱法检测分析后，产品纯度为97.2%，产品合成收率为96.9%。

所述一级反应器和二级反应器为1000 mL四口溢流瓶。

实施例十：

将含水1.5%的丙烯腈由计量泵以 423 g/h的流速通过流量计加入到带搅拌装置的四口玻璃容器中，同时发烟硫酸，其中游离SO₃含量为3%，由计量泵以76.2 g/h流速通过流量计加入到同一个容器中混合，用冰水浴控制混合容器内温度为12℃。混合液经混合器中部溢流口流入至带搅拌桨的一级反应器中，同时将纯度为99.95%的异丁烯汽化后以32 g/h的流速加入一级反应器中，用水浴控制反应器内温度为45 ℃。混合液经一级反应器中部的溢流口流入到带搅拌桨的二级反应器中，同时将纯度为99.95%的异丁烯汽化后以16 g/h的流速加入到二级反应器中，用水浴控制反应器内温度为45 ℃。反应所得白色浆液由二级反应器中部的溢流口进入3000 mL底部开口的带搅拌桨的三口玻璃容器中熟化保温反应30 min，连续3小时，经离心、干燥后得到白色结晶粉末状产品477.4 g，以发烟硫酸计，液相色谱法检测分析后，产品纯度为97.5%，产品合成收率为98.1%。

所述一级反应器和二级反应器为1000 mL四口溢流瓶。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定

。

一切从本发明的构思出发，不经过创造性劳动所作出的结构变换均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸连续法合成工艺，其特征在于：将丙烯腈与发烟硫酸在10～12℃下连续地混合均匀后，在通入汽化后的异丁烯状态下，在20～45℃下经过一级反应、二级反应，之后经过熟化、过滤、干燥连续生产得到所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸产品。

2.如权利要求1所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸连续法合成工艺，其特征在于：所述丙烯腈纯度≥98.5%；所述发烟硫酸中SO₃的质量含量为2%～3%；所述异丁烯的纯度＞99.75%，所述一级反应与二级反应通入的异丁烯的质量比为(1.6～2.0):1。

3.如权利要求2所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸连续法合成工艺，其特征在于：所述丙烯腈含水量为0.02%～1.5%。

4.如权利要求2所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸连续法合成工艺，其特征在于：所述丙烯腈、所述发烟硫酸、所述异丁烯摩尔比为(8～10):1:(0.9～1.2)。

5.如权利要求4所述的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸连续法合成工艺，其特征在于：所述丙烯腈、所述发烟硫酸、所述异丁烯摩尔比为(9～10):1:(1～1.2)。