CN102993028B - 二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法，它包括低温原料回收、中温除盐提浓、高温除盐提浓和降温离心除盐的提纯步骤，同时还可包括活性炭脱色步骤和低温冷冻除盐步骤，通过本发明方法提纯得到的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液的色泽浅，杂质少，纯度高，胺盐及氯离子的含量较现有的提纯方法大大降低。

Description

二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法

技术领域

本发明涉及一种化合物的提纯方法，具体涉及一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法。

背景技术

二甲基二烯丙基氯化铵单体（(CH₂= CH- CH₂) ₂N⁺(CH₃)₂ CL^-）是一种用途比较广泛的阳离子单体，其水溶液为无色透明液体，主要用于合成含有机阳离子的水溶性聚合物，可以改善聚合物的水溶性、溶液流变性，增加吸附能力和杀菌能力等，其共聚物在水处理、石油开采、纺织印染、日用化工等领域有着广泛的用途。

目前二甲基二烯丙基氯化铵单体多采用一步法制备，即以二甲胺（2(CH₃)₂NH）、氯丙烯（CH₂=CH-CH₂CL）、碱（NaOH）为原料合成得到，其反应方程式如下所示：

按照上述方法制备得到的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液中含有大量副产物，如氯化钠、烯醇、叔胺盐、季胺盐等以及未反应完全的原料二甲胺和氯丙烯，因此需要对合成得到的单体溶液进行提纯。

现有的提纯方法是在合成反应完成后直接就在同一反应釜内将溶液快速升温到95℃～100℃之间，在真空度-0.06～-0.08MPa的条件下，真空浓缩3—4小时后降温过滤除盐，即得成品。该提纯方法存在以下两个缺点：（1）合成反应完成后在溶液中存在5—10%没有反应的二甲胺和氯丙烯，由于没有除去，升温后它们会发生其它副反应，生成烯丙醇类、醚类物质，增加了体系杂质的种类和含量，同时也造成了原料二甲胺和氯丙烯的损耗浪费；（2）真空浓缩后直接降温，分离除盐，就得单体，实际上这样得到的单体里还存在部份的其它副产物如叔胺盐、季胺盐以及氯化钠没有除去，导致最终得到的产品杂质多、纯度低，色泽较深，单体的活性较差，产量和质量都不稳定。因此用现有的提纯方法得到的产品杂质多，纯度低，色泽深，胺盐和氯离子的含量高，二甲基二烯丙基氯化铵单体的质量差、产量低。

发明内容

本发明的目的就在于针对现有技术的不足，提供一种新的对用一步法制得的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液进行提纯的方法，用本方法提纯得到的成品二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液中胺盐和氯离子的含量低、杂质少，纯度高、色泽浅。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种对以二甲胺、氯丙烯、碱为原料一步合成反应得到的二甲基二烯丙基氯化铵单体进行提纯的方法，依次包括下述提纯步骤：

（1）低温原料回收：将一步法合成反应完后的原溶液放入回流冷却器中，开启回流冷却器，控制真空度-0.03～-0.05MPa，温度升至45℃，将二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质从原溶液中蒸发冷凝提取出来，余下溶液为溶液A；控制原溶液的蒸发时间1-1.5小时，原溶液的蒸发率为5～6%。

（2）中温除盐提浓：控制溶液A的真空度-0.06～-0.08MPa，温度升高至90℃～100℃，得到除去伯胺盐、仲胺盐类物质的溶液B；控制溶液A的蒸发时间为1.5-2小时，溶液A的蒸发率为10～15%。

（3）高温除盐提浓：控制溶液B的真空度-0.03～-0.06MPa，温度升高至105℃～110℃，得到除去季胺盐类物质的溶液C；控制溶液B的蒸发时间为0.5-1小时，溶液B的蒸发率为8～12%。

（4）降温离心除盐：将溶液C降至室温，氯化钠结晶析出，离心分离除去氯化钠得到提纯后的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液。

提纯后的单体溶液中仍存在少量的盐类物质，单体溶液仍带有一定颜色，为了减轻单体溶液颜色，因此本发明提纯方法还可包括脱色步骤：将提纯后的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液用活性碳吸附脱色。

同时由于仍有部分季胺盐残存于单体溶液中，单体溶液仍带有一点淡黄色，可以将得到的单体溶液用低温冷冻方法除去残留的季胺盐，减轻单体溶液的颜色。因此还包括低温冷冻除盐步骤：将提纯后的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液的温度降低至0℃～5℃，冷冻3-4小时除去残留的季胺盐。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明根据反应原料二甲胺、氯丙烯以及反应副产物烯醇、醚类物质的沸点低于45℃的原理，首先将溶液升温至45℃，将未反应的原料二甲胺和氯丙烯以及副产物烯醇、醚类物质从溶液中蒸发除去，避免了二甲胺和氯丙烯在后续溶液温度升高后发生副反应产生更多的副产物增加溶液中杂质的种类和含量，给后面的提纯工作增加更多的困难，也避免了低沸点的副产物烯醇、醚类物质在后续中高温过程中发生反应生成更复杂的醛类、酯类物质，使单体溶液更易提纯，同时用回流冷却器回流得到的原料还可以回收利用，提高了原料的利用率，降低了产品的生产成本，减少了对环境的污染。

本发明采用真空低压蒸发浓缩来分步提纯二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液，根据单体溶液中杂质沸点的不同分为3个升温除杂阶段，首先低温原料回收将沸点较低的二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质从原溶液中蒸发回流冷凝提取出来防止后续溶液温度升高副反应的发生，然后继续升温将沸点较高的伯胺盐、仲胺盐类物质蒸发除去，最后升至高温将沸点最高的季胺盐类物质除去，通过3个缓慢的升温阶段分步除去不同沸点范围的杂质，杂质去除率高，最终提纯后的溶液中只剩较少的季胺盐类物质，因此用本发明方法提纯得到的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液的色泽浅，杂质少，纯度高，胺盐及氯离子的含量较现有的提纯方法大大降低。同时本发明根据不同沸点的杂质在溶液中的含量，合理控制每个升温除杂阶段的蒸发时间，既保证了在每个温度范围内的杂质能被有效蒸发除去，也提高了生产效率。

具体实施方式

为了更加清楚的理解本发明的目的、技术方案及有益效果，下面对本发明做进一步的说明，但并不将本发明的保护范围限定在以下实施例中。

一、以二甲胺、氯丙烯、碱为原料，用一步合成反应法制备二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液

向2500L搪瓷夹套反应釜中投入氯丙烯720Kg，夹套通入冷冻水，在搅拌的状况下，将二甲胺按配方由高位计量桶缓慢的滴加入反应釜内，温度控制在15-20℃之间，滴加完成后，搅拌反应2-3小时；然后再滴加碱溶液，将温度控制在20-25℃之间，滴加完成后，温度控制在30-35℃之间继续反应3-4小时，得到二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液，将制得的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液以每组300Kg为单位分为N1、N2、N3、N4、N5五组分别进行提纯。

二、提纯二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液

（一）用现有提纯方法提纯N1单体溶液：

将300Kg N1单体溶液放入搪瓷夹套反应釜中，直接将蒸汽通过夹套内加热升温，同时开启真空，物料温度在1小时左右升到90-100℃之间，将真空度控制在-0.06MPa至-0.08MPa之间。在此条件下，真空抽提2-3小时，然后降温到40-50℃放料，离心分离除盐，再活性碳吸附脱色板框压滤，即得提纯后的成品N1。

抽样分析：外观呈淡黄色，略有氨味，氯根离子含量5.2%，产量236 Kg，二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质回收为零。

（二）用本发明方法提纯N2单体溶液：

将300Kg N2单体溶液放入回流冷却器中，开启回流冷却器，控制真空度-0.03～-0.05MPa，温度45℃，蒸发回流时间1小时，得到溶液A，原溶液蒸发率5%，二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质的蒸发回流冷却量2.5Kg，；将溶液A转入搪瓷夹套反应釜中，开启真空，控制釜内真空度-0.06～-0.08MPa，同时将蒸汽通过夹套内加热升温至90℃停止，蒸发1.5小时，得到溶液B，溶液A的蒸发率10%；然后调整釜内真空度为-0.03～-0.06MPa，继续在夹套内通蒸汽将溶液B的温度升至105℃，蒸发时间0.5小时，得到溶液C，溶液B的蒸发率8%；最后将溶液C降至室温，氯化钠结晶析出，用离心分离机除去氯化钠后再经活性碳吸附脱色，板框压滤分离，再将分离液抽入冷冻罐内，控制温度0℃，冷冻3小时，即得提纯后的成品N2。

抽样分析：外观无色无味透明液体，氯根离子含量0.55%，产量244Kg，回收二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质共2.5Kg。

（三）用本发明方法提纯N3单体溶液：

将300Kg N3单体溶液放入回流冷却器中，开启回流冷却器，控制真空度-0.03～-0.05MPa，温度45℃，蒸发回流时间1.5小时，得到溶液A，原溶液蒸发率6%，二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质的蒸发回流冷却量2.8 Kg，；将溶液A转入搪瓷夹套反应釜中，开启真空，控制釜内真空度-0.06～-0.08MPa，同时将蒸汽通过夹套内加热升温至100℃停止，蒸发2小时，得到溶液B，溶液A的蒸发率15%；然后调整釜内真空度为-0.03～-0.06MPa，继续在夹套内通蒸汽将溶液B的温度升至110℃，蒸发时间1小时，得到溶液C，溶液B的蒸发率12%；最后将溶液C降至室温，氯化钠结晶析出，用离心分离机除去氯化钠后再经活性碳吸附脱色，板框压滤分离，再将分离液抽入冷冻罐内，控制温度5℃，冷冻4小时，即得提纯后的成品N3。

抽样分析：外观无色无味透明液体，氯根离子含量0.48%，产量238Kg，回收二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质共2.8Kg。

（四）用本发明方法提纯N4单体溶液：

将300Kg N4单体溶液放入回流冷却器中，开启回流冷却器，控制真空度-0.03～-0.05MPa，温度45℃，蒸发回流时间1.2小时，得到溶液A，原溶液蒸发率5.3%，二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质的蒸发回流冷却量2.6Kg，；将溶液A转入搪瓷夹套反应釜中，开启真空，控制釜内真空度-0.06～-0.08MPa，同时将蒸汽通过夹套内加热升温至95℃停止，蒸发1.8小时，得到溶液B，溶液A的蒸发率12%；然后调整釜内真空度为-0.03～-0.06MPa，继续在夹套内通蒸汽将溶液B的温度升至108℃，蒸发时间0.7小时，得到溶液C，溶液B的蒸发率9.5%；最后将溶液C降至室温，氯化钠结晶析出，用离心分离机除去氯化钠后抽入冷冻罐内，控制温度3℃，冷冻3.5小时，即得提纯后的成品N4。

抽样分析：外观略带黄色，无味，氯根离子含量0.68%，产量242Kg，回收二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质共2.6Kg。

（五）用本发明方法提纯N5单体溶液：

将300Kg N5单体溶液放入回流冷却器中，开启回流冷却器，控制真空度-0.03～-0.05MPa，温度45℃，蒸发回流时间1小时，得到溶液A，原溶液蒸发率5%，二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质的蒸发回流冷却量2.5Kg，；将溶液A转入搪瓷夹套反应釜中，开启真空，控制釜内真空度-0.06～-0.08MPa，同时将蒸汽通过夹套内加热升温至98℃停止，蒸发1.8小时，得到溶液B，溶液A的蒸发率13%；然后调整釜内真空度为-0.03～-0.06MPa，继续在夹套内通蒸汽将溶液B的温度升至110℃，蒸发时间0.8小时，得到溶液C，溶液B的蒸发率10%；最后将溶液C降至室温，氯化钠结晶析出，用离心分离机除去氯化钠后再经活性碳吸附脱色，板框压滤分离，即得提纯后的成品N5。

抽样分析：外观无色无味透明液体，氯根离子含量0.71%，产量240Kg，回收二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质共2.5Kg。

三、结果分析

五组实验对比结果见下表所示：

因此，用本发明方法提纯得到的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液的色泽浅，杂质少，纯度高，胺盐及氯离子的含量较现有的提纯方法大大降低。

Claims (9)

1.一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法，所述的二甲基二烯丙基氯化铵单体是以二甲胺、氯丙烯、碱为原料一步合成反应得到，其特征在于：其提纯步骤首先通过低温原料回收步骤将一步合成反应后的原溶液的真空度控制在-0.03～-0.05MPa，温度升高至45℃，将二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质从原溶液中蒸发冷凝提取出来回收利用，余下溶液为溶液A；然后通过中温除盐提浓步骤将溶液A的真空度控制在-0.06～-0.08MPa，温度升高至90℃～100℃，蒸发除去伯胺盐、仲胺盐类物质，得到溶液B；再通过高温除盐提浓步骤将溶液B的真空度控制在-0.03～-0.06MPa，温度继续升高至105℃～110℃，蒸发除去季胺盐类物质，得到溶液C；最后通过降温离心除盐步骤将溶液C的温度降低至室温，氯化钠结晶析出，离心分离除去氯化钠得到提纯后的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液。

2.根据权利要求1所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法，其特征在于：所述的低温原料回收步骤中将一步法合成反应完后的原溶液放入回流冷却器中，通过回流冷却器将二甲胺、氯丙烯、烯醇、醚类物质从原溶液中蒸发冷凝提取出来。

3.根据权利要求1所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法，其特征在于：所述的低温原料回收步骤中控制原溶液的蒸发时间为1-1.5小时，原溶液的蒸发率为5～6%。

4.根据权利要求1所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法，其特征在于：所述的中温除盐提浓步骤中控制溶液A蒸发时间为1.5-2小时，溶液A的蒸发率为10～15%。

5.根据权利要求1所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法，其特征在于：所述的高温除盐提浓步骤中控制溶液B蒸发时间为0.5-1小时，溶液B的蒸发率为8～12%。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法，其特征在于：还包括脱色步骤：将提纯后的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液用活性碳吸附脱色。

7.根据权利要求6所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法，其特征在于：还包括低温冷冻除盐步骤：将提纯后的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液的温度降低至0℃～5℃，冷冻时间3-4小时。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法，其特征在于：还包括低温冷冻除盐步骤：将提纯后的二甲基二烯丙基氯化铵单体溶液的温度降低至0℃～5℃，冷冻时间3-4小时。

9.根据权利要求2所述的一种二甲基二烯丙基氯化铵单体的提纯方法，其特征在于：所述的低温原料回收步骤中控制原溶液的蒸发时间为1-1.5小时，原溶液的蒸发率为5～6%。