CN103992250B - 一种制备间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的工艺 - Google Patents

Abstract

一种制备间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的工艺，由磺化釜（A）、酯化釜（B）、萃取釜（C）、反萃釜（D）、脱色吸杂釜（E）、过滤器（F）、中间结晶釜（G）、离心脱水机（H）、热溶釜（J）、精滤器（K）、终端结晶釜（L）、二次脱水机（M）、干燥机（N）为工艺设备，以间苯二甲酸（1）和发烟硫酸（2）为主要原料，在各个工序的工艺过程中，按照工艺要求向相关设备中依次加入甲醇（4）、去离子水（7），纯碱溶液（10）、活性炭（12）、双氧水（13）、压缩空气（14）、去离子水（7）和活性炭（12），在各个工序工艺过程的特定温度，时间和工艺条件下，制成间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠成品（27）。制成品的纯度高、质量好、成本低，收率高，减轻了环境污染，经济社会效益良好。

Description

一种制备间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的工艺

技术领域

本发明涉及化工产品生产工艺，尤其涉及从三单体的生产废水中提取有用化学物质的技术。

背景技术

间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠俗称三单体，主要用于合成阳离子可染聚酯的第三单体，使聚酯纤维对阳离子染料具有良好的亲和性能，可以进行常压染色，色泽鲜艳，色谱齐全，色牢度高，具有良好的抗静电性、吸湿性、抗起球性和透气性，做成衣服穿着舒服。生产方式为先将间苯二甲酸进行磺化，再经甲醇酯化、纯碱或火碱中和、提纯等工序，制成产品。由于在生产进程中采用三氧化硫进行磺化时反应剧烈，生成杂质多，须用低浓度的发烟硫酸进行磺化，磺化过程中多余的硫酸会生成大量硫酸钠，中和过程中排出的废水中含有大量的有机物和硫酸钠，会对环境造成污染，回收治理比较困难。

发明内容

本发明的目的，就是提供一种高纯度、高收率的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的生产工艺，使制成的产品与过量的硫酸进行分离，节省中和用的纯碱，降低生产成本，提高成品质量，减少对环境的污染，扩大应用范围，提高经济社会效益。

本发明的任务是这样完成的：研究一种制备间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的工艺，由磺化釜、酯化釜、萃取釜、反萃釜、脱色吸杂釜、过滤器、中间结晶釜、离心脱水机、热溶釜、精滤器、终端结晶釜、二次脱水机、干燥机为工艺设备，通过管道连接组成生产线，经过磺化工序、酯化工序、萃取及反萃工序、脱色除杂及过滤工序、中间结晶及脱水工序、热溶及精滤工序、终端结晶脱水及干燥工序的各个工艺过程，按照各个工序的工艺要求，依次在磺化工序向工艺设备中加入主要原料间苯二甲酸和发烟硫酸；在酯化工序向工艺设备中加入甲醇；在萃取及反萃工序向工艺设备中加入萃取剂、去离子水、纯碱溶液，萃取剂为磷酸三丁酯、十二烷基胺、N235中的一种，或其中任意两种的组合；在脱色除杂及过滤工序向工艺设备中加入活性炭、双氧水；在热溶及精滤工序向工艺设备中加入去离子水和活性炭；在各个工序工艺过程的特定温度、时间和工艺条件下，制成间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠成品。

磺化工序的工艺过程为：以磺化釜为工艺设备，以间苯二甲酸和发烟硫酸为主要原料，按照间苯二甲酸以质量比计100～125份、发烟硫酸以质量比计85～110份的比例备好原料，先向磺化釜内投入发烟硫酸，再快速向釜中投入间苯二甲酸，投入一半时开启搅拌，投料完毕，关闭加料口，釜内温度由110℃升至150℃，3小时后升温至175～185℃，保温6个小时，取样检验合格后，形成磺化料进入酯化工序。酯化工序的工艺过程为：以酯化釜为工艺设备，按照质量比与间苯二甲酸11：1的比例准备甲醇，先开启蒸汽加热阀，蒸汽压力≤0.2MPa，将酯化釜内温度加热至80℃，关闭蒸汽加热阀，开启真空阀，将釜内残余甲醇抽吸干净，开启搅拌器，将温度在170～180℃的磺化料输入酯化釜，关闭真空阀，开启冷却水进行降温，当磺化料温度降至95～120℃时，滴加甲醇加入量的20%,在75℃～95℃温度中滴完全部剩余甲醇，将釜内反应温度控制在65～75℃，进行保温个小时后，制成酯化料，进入萃取及反萃工序。萃取及反萃工序的工艺过程为：以萃取釜、反萃釜为工艺设备，先将酯化料加入萃取釜内，以质量比计按照酯化料的2～3倍的比例加入萃取剂，再加入去离子水进行稀释，将酯化料的浓度按质量比计控制在10～20%，萃取温度为30～35℃，萃取搅拌时间5～10分钟，然后静置15～20分钟，排出萃余水，留下萃取相进入反萃釜，向釜内的萃取相中加入20～30%浓度的纯碱溶液，加入量按质量比计为酯化料的15～20%，pH值控制在6～7，反萃温度为30～35℃，反萃搅拌时间5～10分钟，再静置20～30分钟，形成反萃液，萃取剂留置釜内，输出反萃液，进入脱色除杂及过滤工序。萃取剂为磷酸三丁酯、十二烷基胺、N235中的一种，或其中任意两种的组合。脱色除杂及过滤工序的工艺过程为：以脱色吸杂釜和过滤器为工艺设备，先将反萃液加入脱色吸杂釜中，再向釜中加入活性炭和双氧水，按质量比计，活性炭加入量为反萃液的2～5%、双氧水加入量为反萃液的0.01～0.05%，釜内温度控制在30～35℃，搅拌10～15分钟后，开启压缩空气阀门放入压缩空气，使釜内压力保持在0.2～0.3MPa,然后打开釜底阀门，将形成的脱色反萃液输入过滤器，滤出固体杂质另行处理，留下的除杂滤液进入中间结晶及脱水工序。中间结晶及脱水工序的工艺过程为：以中间结晶釜和离心脱水机为工艺设备，先将除杂滤液加入中间结晶釜中进行搅拌，混合均匀，搅拌速度20～30转/分钟，结晶时间4～5个小时，结晶终点温度10～20℃，然后将形成的中间结晶溶液输入离心脱水机进行固液分离，排出的一次母液输回萃取釜重复利用，分离出的脱水晶体进入热溶及精滤工序。热溶及精滤工序的工艺过程为：以热溶釜和精滤器为工艺设备，先将脱水晶体加入热溶釜中，再加入活性炭和去离子水进行搅拌，按质量比计，活性炭加入量为脱水晶体的1～5%，去离子水加入量为脱水晶体的80～120%，热溶温度80～85℃，搅拌速度85转/分钟，均匀热溶后向釜内输入压缩空气，形成热溶液输入精滤器，将活性炭吸附的固体杂质分离出来，排出处理，形成的精滤液进入终端结晶脱水及干燥工序。终端结晶脱水及干燥工序的工艺过程为：以终端结晶釜、二次脱水机、干燥机为工艺设备，先将精滤液输入终端结晶釜中，进行搅拌，搅拌速度20～30转/分钟，结晶终点温度28～32℃，结晶完成后，再将形成的终端结晶液输入二次脱水机内进行脱水，将分离后的二次母液输回终端结晶釜重复利用，然后将分离出的终端脱水晶体输入干燥机内进行烘干，烘干温度160℃，烘干过程中形成的尾气排入袋式除尘器进行回收处理，烘干的结晶体输出干燥机，即为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠成品。间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠成品的质量指标为：总酸值≤0.2mgKOH/g；皂化值377.5～378.8mgKOH/g；硫酸根含量≤50ppm，铁离子含量≤5ppm，氯离子含量≤5ppm，以16%的乙二醇溶液测试透过率≥95%，色度≤10，净含量≥99.8%。，间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠主要用作涤纶、胶片的生产添加剂，作为阳离子改性聚酯CDP的第三单体，尤其对阳离子染料具有良好的亲合性，其染色的纤维色泽鲜艳，色谱齐全，改性的纤维具有毛型感，适于羊毛混纺，适用于各季服装面料。本发明与传统的生产方法相比，收率高、含量高，采用的萃取剂对磺酸基具有高选择性，和传统生产方法与硫酸完全中和生成相应的钠盐不同，能将过量硫酸有效地进行分离，节省中和所用的纯碱达到50%以上，效益好，成本低。

按照上述方案进行实施、试验，证明本发明工艺路线合理，工艺设备配套协调，生产线连接紧凑，工艺方案切实可行，方便有效，制备的产品纯度高，质量好，成本低，收率高，明显减轻了环境污染，有利于环境保护，具有良好的经济社会效益，较好地达到了预定目的。

附图说明

附图为本发明的工艺流程图。

图中，1—间苯二甲酸，2—发烟硫酸，3—磺化料，4—甲醇，5—酯化液，6—萃取剂，7—去离子水，8—萃余水，9—萃取相，10—纯碱溶液，11—反萃液，12—活性炭，13—双氧水，14—压缩空气，15—脱色含杂液，16—固体杂质，17—除杂滤液，18—结晶液，19—一次母液，20—脱水晶体，21—热溶液，22—精滤液，23—终端结晶液，24—二次母液，25—终端脱水晶体，26—尾气，27—间苯二甲酸二甲酯-5-横酸钠成品；A—磺化釜，B—酯化釜，C—萃取釜，D—反萃釜，E—脱色吸杂釜，F—过滤器，G—中间结晶釜，H—离心脱水机，J—热溶釜，K—精滤器，L—终端结晶釜，M—二次脱水机，N—干燥机，R—袋式除尘器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式加以说明。

参阅图1，制备间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的工艺，是由磺化釜A、酯化釜B、萃取釜C、反萃釜D、脱色吸杂釜E、过滤器F、中间结晶釜G、离心脱水机H、热溶釜J、精滤器K、终端结晶釜L、二次脱水机M、干燥机N为工艺设备，通过管道连接组成生产线，以间苯二甲酸1和发烟硫酸2为主要原料，经过磺化工序、酯化工序、萃取及反萃工序、脱色除杂及过滤工序、中间结晶及脱水工序、热溶及精滤工序、终端结晶脱水及干燥工序的各个工艺过程，按照各个工序的工艺要求，依次在磺化工序向工艺设备中加入主要原料间苯二甲酸1和发烟硫酸2；在酯化工序向工艺设备中加入甲醇4；在萃取及反萃工序向工艺设备中加入萃取剂6、去离子水7、纯碱溶液10，萃取剂6为磷酸三丁酯、十二烷基胺、N235中的一种，或其中任意两种的组合；在脱色除杂及过滤工序向工艺设备中加入活性炭12、双氧水13；在热溶及精滤工序向工艺设备中加入去离子水7和活性炭12；在各个工序工艺过程的特定温度、时间和工艺条件下，制成间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠成品27。磺化工序的工艺过程为：以磺化釜A为工艺设备，以间苯二甲酸1和发烟硫酸2为主要原料，按照间苯二甲酸1以质量比计100～125份、发烟硫酸2以质量比计85～110份的比例备好原料，先向磺化釜A内投入发烟硫酸2，再快速向釜中投入间苯二甲酸1，投入一半时开启搅拌，投料完毕，关闭加料口，釜内温度由110℃升至150℃，3小时后升温至175～185℃，保温6个小时，取样检验合格后，形成磺化料3进入酯化工序。酯化工序的工艺过程为：以酯化釜B为工艺设备，按照质量比与间苯二甲酸11：1的比例准备甲醇4，先开启蒸汽加热阀，蒸汽压力≤0.2MPa，将酯化釜B内温度加热至80℃，关闭蒸汽加热阀，开启真空阀，将釜内残余甲醇4抽吸干净，开启搅拌器，将温度在170～180℃的磺化料3输入酯化釜B，关闭真空阀，开启冷却水进行降温，当磺化料3温度降至95～120℃，时，滴加甲醇4加入量的20%,在75℃～95℃温度中滴完全部剩余甲醇4，将釜内反应温度控制在65～75℃，进行保温3个小时后，制成酯化料5，进入萃取及反萃工序。萃取及反萃工序的工艺过程为：以萃取釜C、反萃釜D为工艺设备，先将酯化料5加入萃取釜C内，以质量比计按照酯化料5的2～3倍的比例加入萃取剂6，再加入去离子水7进行稀释，将酯化料5的浓度按质量比计控制在10～20%，萃取温度为30～35℃，萃取搅拌时间5～10分钟，然后静置15～20分钟，排出萃余水8，留下萃取相9进入反萃釜D，向釜内的萃取相9中加入20～30%浓度的纯碱溶液10，加入量按质量比计为酯化料5的15～20%，pH值控制在6～7，反萃温度为30～35℃，反萃搅拌时间5～10分钟，再静置20～30分钟，形成反萃液11，萃取剂6留置釜内，输出反萃液11，进入脱色除杂及过滤工序。萃取剂6为磷酸三丁酯、十二烷基胺、N235中的一种，或其中任意两种的组合。脱色除杂及过滤工序的工艺过程为：以脱色吸杂釜E和过滤器F为工艺设备，先将反萃液11加入脱色吸杂釜E中，再向釜中加入活性炭12和双氧水13，按质量比计，活性炭12加入量为反萃液11的2～5%、双氧水13加入量为反萃液11的0.01～0.05%，釜内温度控制在30～35℃，搅拌10～15分钟后，开启压缩空气阀门放入压缩空气14，使釜内压力保持在0.2～0.3MPa,然后打开釜底阀门，将形成的脱色反萃液15输入过滤器F，滤出固体杂质16另行处理，留下的除杂滤液17进入中间结晶及脱水工序。中间结晶及脱水工序的工艺过程为：以中间结晶釜G和离心脱水机H为工艺设备，先将除杂滤液17加入中间结晶釜G中进行搅拌，混合均匀，搅拌速度20～30转/分钟，结晶时间4～5个小时，结晶终点温度10～20℃，然后将形成的中间结晶溶液18输入离心脱水机H进行固液分离，排出的一次母液19输回萃取釜C重复利用，分离出的脱水晶体20进入热溶及精滤工序。热溶及精滤工序的工艺过程为：以热溶釜J和精滤器K为工艺设备，先将脱水晶体20加入热溶釜J中，再加入活性炭12和去离子水7进行搅拌，按质量比计，活性炭12加入量为脱水晶体20的1～5%，去离子水7加入量为脱水晶体20的80～120%，热溶温度80～85℃，搅拌速度85转/分钟，均匀热溶后向釜内输入压缩空气13，形成热溶液21输入精滤器K，将活性炭12吸附的固体杂质16分离出来，排出处理，形成的精滤液22进入终端结晶脱水及干燥工序。终端结晶脱水及干燥工序的工艺过程为：以终端结晶釜L、二次脱水机M、干燥机N为工艺设备，先将精滤液22输入终端结晶釜L中，进行搅拌，搅拌速度20～30转/分钟，结晶终点温度28～32℃，结晶完成后，再将形成的终端结晶液23输入二次脱水机M内进行脱水，将分离后的二次母液24输回终端结晶釜G重复利用，然后将分离出的终端脱水晶体25输入干燥机N内进行烘干，烘干温度160℃，烘干过程中形成的尾气26排入袋式除尘器R进行回收处理，烘干的结晶体输出干燥机N，即为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠成品27。间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠成品27的质量指标为：总酸值≤0.2mgKOH/g；皂化值377.5～378.8mgKOH/g；硫酸根含量≤50ppm，铁离子含量≤5ppm，氯离子含量≤5ppm，以16%的乙二醇溶液测试透过率≥95%，色度≤10，净含量≥99.8%。，间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠主要用作涤纶、胶片的生产添加剂，作为阳离子改性聚酯CDP的第三单体，尤其对阳离子染料具有良好的亲合性，其染色的纤维色泽鲜艳，色谱齐全，改性的纤维具有毛型感，适于羊毛混纺，适用于各季服装面料。本发明与传统的生产方法相比，收率高、含量高，采用的萃取剂对磺酸基具有高选择性，和传统生产方法与硫酸完全中和生成相应的钠盐不同，能将过量硫酸有效地进行分离，节省中和所用的纯碱达到50%以上，效益好，成本低。

本发明的工艺路线合理，工艺设备配套协调，生产线连接紧凑，工艺方案切实可行，制备的产品纯度高，质量好，成本低，收率高，有利于环境保护，具有良好的经济社会效益。

Claims (1)

1.一种制备间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的工艺，其特征在于是由磺化釜（A）、酯化釜(B)、萃取釜（C）、反萃釜（D）、脱色吸杂釜（E）、过滤器（F）、中间结晶釜（G）、离心脱水机（H）、热溶釜（J）、精滤器（K）、终端结晶釜（L）、二次脱水机（M）、干燥机（N）为工艺设备，通过管道连接组成生产线，经过磺化工序、酯化工序、萃取及反萃工序、脱色除杂及过滤工序、中间结晶及脱水工序、热溶及精滤工序、终端结晶脱水及干燥工序的各个工艺过程，制成间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠成品（27）；磺化工序的工艺过程为：以磺化釜（A）为工艺设备，以间苯二甲酸（1）和发烟硫酸（2）为主要原料，按照间苯二甲酸（1）以质量比计100～125份、发烟硫酸（2）以质量比计85～110份的比例备好原料，先向磺化釜（A）内投入发烟硫酸（2），再快速向釜中投入间苯二甲酸（1），投入一半时开启搅拌，投料完毕，关闭加料口，釜内温度由110℃升至150℃，3小时后升温至175～185℃，保温6个小时，取样检验合格后，形成磺化料（3）进入酯化工序；酯化工序的工艺过程为：以酯化釜（B）为工艺设备，按照质量比与间苯二甲酸（1）1：1的比例准备甲醇（4），先开启蒸汽加热阀，蒸汽压力≤0.2MPa，将酯化釜（B）内温度加热至80℃，关闭蒸汽加热阀，开启真空阀，将釜内残余甲醇（4）抽吸干净，开启搅拌器，将温度在170～180℃的磺化料（3）输入酯化釜（B），关闭真空阀，开启冷却水进行降温，当磺化料（3）温度降至95～120℃时，滴加甲醇（4）加入量的20%,在75℃～95℃温度中滴完全部剩余甲醇（4），将釜内反应温度控制在65～75℃，进行保温3个小时后，制成酯化料（5），进入萃取及反萃工序；萃取及反萃工序的工艺过程为：以萃取釜（C）、反萃釜（D）为工艺设备，先将酯化料（5）加入萃取釜（C）内，以质量比计按照酯化料（5）的2～3倍的比例加入萃取剂（6）；萃取剂（6）为磷酸三丁酯、十二烷基胺、N235中的一种，或其中任意两种的组合；再加入去离子水（7）进行稀释，将酯化料（5）的浓度按质量比计控制在10～20%，萃取温度为30～35℃，萃取搅拌时间5～10分钟，然后静置15～20分钟，排出萃余水（8），留下萃取相（9）进入反萃釜（D），向釜内的萃取相（9）中加入20～30%浓度的纯碱溶液（10），加入量按质量比计为酯化料（5）的15～20%，pH值控制在6～7，反萃温度为30～35℃，反萃搅拌时间5～10分钟，再静置20～30分钟，形成反萃液（11），萃取剂（6）留置釜内，输出反萃液（11），进入脱色除杂及过滤工序；脱色除杂及过滤工序的工艺过程为：以脱色吸杂釜（E）和过滤器（F）为工艺设备，先将反萃液（11）加入脱色吸杂釜（E）中，再向釜中加入活性炭（12）和双氧水（13），按质量比计，活性炭（12）加入量为反萃液（11）的2～5%、双氧水（13）加入量为反萃液（11）的0.01～0.05%，釜内温度控制在30～35℃，搅拌10～15分钟后，开启压缩空气阀门放入压缩空气（14），使釜内压力保持在0.2～0.3MPa,然后打开釜底阀门，将形成的脱色反萃液（15）输入过滤器（F），滤出固体杂质（16）另行处理，留下的除杂滤液（17）进入中间结晶及脱水工序；中间结晶及脱水工序的工艺过程为：以中间结晶釜（G）和离心脱水机（H）为工艺设备，先将除杂滤液（17）加入中间结晶釜（G）中进行搅拌，混合均匀，搅拌速度20～30转/分钟，结晶时间4～5个小时，结晶终点温度10～20℃，然后将形成的中间结晶溶液（18）输入离心脱水机（H）进行固液分离，排出的一次母液（19）输回萃取釜（C）重复利用，分离出的脱水晶体（20）进入热溶及精滤工序；热溶及精滤工序的工艺过程为：以热溶釜（J）和精滤器（K）为工艺设备，先将脱水晶体（20）加入热溶釜（J）中，再加入活性炭（12）和去离子水（7）进行搅拌，按质量比计，活性炭（12）加入量为脱水晶体（20）的1～5%，去离子水（7）加入量为脱水晶体（20）的80～120%，热溶温度80～85℃，搅拌速度85转/分钟，均匀热溶后向釜内输入压缩空气（13），形成热溶液（21）输入精滤器（K），将活性炭（12）吸附的固体杂质（16）分离出来，排出处理，形成的精滤液（22）进入终端结晶脱水及干燥工序；终端结晶脱水及干燥工序的工艺过程为：以终端结晶釜（L）、二次脱水机（M）、干燥机（N）为工艺设备，先将精滤液（22）输入终端结晶釜（L）中，进行搅拌，搅拌速度20～30转/分钟，结晶终点温度28～32℃，结晶完成后，再将形成的终端结晶液（23）输入二次脱水机（M）内进行脱水，将分离后的二次母液（24）输回终端结晶釜（G）重复利用，然后将分离出的终端脱水晶体（25）输入干燥机（N）内进行烘干，烘干温度160℃，烘干过程中形成的尾气（26）排入袋式除尘器（R）进行回收处理，烘干的结晶体输出干燥机（N），即为间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠成品（27）。