CN104072372A - 一种邻苯二甲酸二辛酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种邻苯二甲酸二辛酯的制备方法,包括以下步骤:将原料苯酐和过量的异辛醇加入反应釜中,加入浓硫酸作催化剂,反应釜内温度控制在0~150℃,反应16-20小时,反应完毕后用碱溶液中和催化剂和未反应的苯酐,静置分层,再用清水洗涤几次。含醇废水收集后用回收塔回收醇类,供循环使用。将分层后的下层酯层加热,减压冲醇(使用超重力床回收异辛醇供循环使用)。加入活性炭脱色后,经板框压滤机压滤,即得邻苯二甲酸二辛酯成品。本发明用过量的醇作为带水剂,使酯化反应逐渐进行到底,简化了工艺过程,且产品质量好。相对于精馏塔蒸馏的工艺,本工艺使用超重力床回收异辛醇,有效的降低了能耗,具有较好的环保意义。
Description
技术领域
本发明涉及有机化合物制备方法领域,具体是涉及一种邻苯二甲酸二辛酯的制备方法。
背景技术
邻苯二甲酸二辛酯(DOP)是目前使用最广泛的增塑剂,约占我国增塑剂总量45%,是重要的通用型增塑剂,任何增塑剂都是以它为基准来加以比较的,技术经济上占有绝对优势,不溶于水,溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。是塑料、合成橡胶、人造革等的常用增塑剂。目前,市场上邻苯二甲酸二辛酯类增塑剂在生产过程中,传统的工业生产所采用的生产方法,工艺比较复杂,反应不彻底,有浪费原材料,生产成本高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种邻苯二甲酸二辛酯的制备方法,以简化工艺,节约原料,增强环保,同时使得产品的纯度能够一次性的达到要求成为可能。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种邻苯二甲酸二辛酯的制备方法,包括以下步骤:
(1)、酯化工序
向反应釜中先投入备好的异辛醇,然后开风机投苯酐,同时开搅拌,以摩尔份数计,异辛醇∶苯酐=2.5∶1;加入浓硫酸,其用量以重量百分比计,为原料异辛醇用量的0.2%~1%,本发明为了使酯化反应逐渐进行到底,故采用过量的醇作为带水剂;之后搅拌,反应釜内温度控制在100~250℃,反应约16-20小时;
(2)中和工序
在反应釜中加入碱液,其浓度以质量分数计为4%~6%,其用量以重量百分比计,为原料苯酣用量的2%~4%;此时温度控制在60~90℃,搅拌速度控制在每分钟50~70转,中和结束时控制酸值=0.05mgKOH/g,经中和、洗涤后,减压蒸馏,得到邻苯二甲酸二辛酯粗品;
(3)、脱醇工序
在真空下脱醇,要求系统真空大于620mmHg柱,温度控制在80~140℃,减压脱醇至无分流为止;加入吸附剂和助滤剂,吸附剂成分为SiO2、AL2O3、Fe2O3、MgO等,助滤剂(硅藻土)成分为SiO2、AL2O3、Fe2O3、CaO、MgO;压滤,即得邻苯二甲酸二辛酯合格成品;该工序的主要目的是通过吸附剂和助滤剂的吸附,脱色作用,保证产品DOP的色泽和体积电阻率两项指标,同时除去DOP中残存的微量催化剂和其他机械杂质。最后得到高质量的DOP。
(4)、异辛醇回收工序
将废水加热不断维持共沸状态,使异辛醇水蒸气经冷凝后分层,上层异辛醇不断分离出系统外,而下层水不断回流塔内继续蒸馏直到无异辛醇馏出为止,所述回收采用超重力床回收。
其中:
上述的方法,其所述试剂浓硫酸的用量,以重量百分比计,优选为原料异辛醇用量的0.2%~0.5%。
上述的方法,其所述酯化反应工序中,所述反应釜内温度优选控制在130~230℃。
上述的方法,其所述中和工序中,所述碱液,其浓度以质量分数计优选为4.5~5.5%,其用量以重量百分比计,优选为原料苯酣用量的3%,所述此时温度最好控制在70~75℃,所述搅拌速度最好控制在每分钟60转。
另外,上述的方法,在各级酯化釜的底部都通入高纯度的氮气(氧含量<10mg/kg)。
本发明具有如下的显著的进步和有益的效果:
本发明用过量的醇作为带水剂,使酯化反应逐渐进行到底,简化了工艺过程,且产品质量好。相对于精馏塔蒸馏的工艺,本工艺使用超重力床回收异辛醇,有效的降低了能耗,具有较好的环保意义;同时使得产品的纯度能够一次性的达到要求成为可能。
本发明的化学反应过程如下:
酯化反应,分二步进行
(1)单酯的生成:在130~150℃时苯酐很快的溶解于异辛醇中并相互反应形成邻苯二甲酸单异辛酯。(此反应不需要催化剂即可顺利进行且反应是不可逆的)
(2)双酯的生成:在180~230℃下单酯在催化剂硫酸的作用下,与异辛醇反应生成双酯和水。
此步反应是可逆反应,且进行很慢(平衡常数Kp=2~4)。等当量的单酯与醇反应平衡时,双酯产率为66%,为提高双酯产率必须使醇过量,并尽可能除去反应生成的水。
附图说明
图1是制备一种邻苯二甲酸二辛酯的工艺流程图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的技术方案,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
本实施例所用的异辛醇和苯酐的纯度均=99%。
一种邻苯二甲酸二辛酯的制备方法,包括以下步骤:
一、酯化工序
1、原料配比
苯酐 异辛醇 硫酸 活性碳 回收醇
a、1600kg 2400kg 9kg 5kg 875kg
b、1600kg 1700kg 9kg 5kg /
2、备料,检查设备,开始
a、先投入备好的异辛醇,然后开风机投苯酐,同时开搅拌,再投活性炭,硫酸,最后盖好手孔盖。
b、升温反应:先打开冷凝器的冷却水,打开脱水罐放空阀,以便随时排除体系内不凝性气体。然后打开夹套,盘管进汽阀通蒸汽慢慢升温,控制蒸汽在3.9MPa。当液温升至130℃以上时,开始沸腾(升温约需20分钟)。在不冲料的情况下,酯化反应在此沸腾状态下进行,在气相温度94℃左右,异辛醇-水共沸物经酯化塔进行冷凝器,经分层器分层后,异辛醇流入酯化塔顶部,与汽化的共沸物进行质量交换后,经塔底流入酯化釜底,重新参与酯化反应。分层后的水流入脱水罐,当液温达到150~180℃时,开回流阀门,由于酯化反应过程中不断脱水,到一定时间后,蒸出物的水量逐渐减少,液相温度逐渐上升,当液温达到220~230℃时,反应平稳,出水甚少,反应四小时开始每隔30分钟取一次样,滴定酯化液酸度。当酸度达到2mgKOH/g以下时,反应完毕。停止蒸汽加热关回流阀门,开夹套冷却水,当液温降至80℃左右时通知中和工序进行打料。
为了防止反应混合物在高温下长期停留而着色,并强化酯化过程,在各级酯化釜的底部都通入高纯度的氮气(氧含量<10mg/kg)。
c、酯化反应操作要点:升温平稳,不能充料。
二、中和工序
1、配料:称取约48kg纯碱加入1500L配碱槽,然后升温到50~60℃,此时碱液浓度约3~4%,测比重在1.03左右。
2、操作:碱液通过打碱泵打入高位计量槽,中和釜内物料要控制70±2℃(冬天高2℃)然后开搅拌,同时打开半圈碱液阀门加碱中和,加碱液时间控制在20分钟,加完碱后搅拌10分钟,停搅拌静止45分钟后,放废碱液,同时通过中控取样,控制酸值=0.05mgKOH/g。
中和反应控制条件:
(1)碱液浓度和碱液用量
碱浓度以4%(比重1.03,25℃)左右为宜,碱用量以为苯酐量的3%为宜。
(2)中和温度
从理论上讲,酸,碱中和与反应温度关系不大,但由于温度越低,粘度大,不利反应,也不分层,引起乳化,70~75℃为宜。
(3)搅拌
搅拌速度为60转/分。
(4)酯化终点酸度
若酯化终点超过2mgKOH/g,说明酯化反应进行的不完全,有单酯的存在,此时中和,不但需要增加碱的用量,而且单酯与碱液反应生成钠盐溶于水,将分层的水淌出。
(5)酯的浓度
若酯的浓度大(说明含醇少)粗酯与碱液的比重差异很少,则很易发生乳化现象,造成分层困难,在正常情况下,粗酯的比重应在0.95左右
三、脱醇工序
1、开车前的准备工作,烘脱醇塔,开夹套及盘管蒸汽阀门开系统真空,开启冷凝器的冷却水,放净中性酯贮槽中所带酸度碱液,当第一预热器温度达80℃,第二预热器温度达120℃时,塔中135℃,塔底140℃时即可进料。要求系统真空大于620mmHg柱。
2、操作要点:
a、当第一预热器温度达80℃,第二预热器温度达120℃,塔顶温度达135℃,塔中达135~140℃,塔底140~145℃时,即可进料,进料流量控制在1200~1600L/hr,同时开活蒸汽,并控制在450~500mmHg,连续进料过程中要特别注意水、电、汽和塔釜温度。
b、蒸馏粗酯罐接满时应及时倒罐,先关闭接蒸馏酯罐上的真空阀门,然后打开备用罐上的真空阀门,待真空度稳定后打开备用罐上的物料阀门,关好原受罐上物料阀门,然后将已满蒸馏粗酯罐上的放空阀门打开,将物料打入压滤贮罐。
c、停车、洗塔:洗塔前应将塔内物料放净,关出料阀门,从预热器放净口加水和液碱,要将塔装满(通过去头罐可看出)。然后夹套通蒸汽,塔内通活蒸汽,煮塔2~3小时停汽将洗塔放出,再用自来水冲洗至干净。
d、临时停车,因停水、停电等原因造成临时停车时,应立即关闭进料阀和活蒸汽,夹套蒸汽阀门,保持系统真空,待恢复正常后再进料。
e、脱醇进料应尽可能保持连续进料,不要开开停停,以免影响产品质量和消耗。
四、三废处理
1.废水中回收异辛醇工序:
异辛醇在水中溶解度为8%左右,在废碱液中占4%左右,利用异辛醇与水能形成,共沸点93℃,在共沸物组成异辛醇占57.5%,水占42.5%下,所以将废水加热不断维持共沸状态,使异辛醇水蒸气经冷凝后分层,上层异辛醇不断分离出系统外,而下层水不断回流塔内继续蒸馏直到无异辛醇馏出为止。过滤工序不用一般的活性炭,而用特殊的吸附剂和助滤剂。吸附剂成分为SiO2、AL2O3、Fe2O3、MgO等,助滤剂(硅藻土)成分为SiO2、AL2O3、Fe2O3、CaO、MgO等。该工序的主要目的是通过吸附剂和助滤剂的吸附,脱色作用,保证产品DOP的色泽和体积电阻率两项指标,同时除去DOP中残存的微量催化剂和其他机械杂质。最后得到高质量的DOP。DOP的收率以苯酐或以辛醇为99.3%。
2.中间层的回收处理:
酯中和后凡在分水时发现有酯水相混而难以分层的称中间层,中间层含有水,单酯钠盐和酯,不得直接排入沟内,应予以单独收集,定期集中处理:处理前将中间层吸入中和釜内,静置过夜,分去下层水液,取样测定酸值是否达到0.05mgKOH/g以下,如酸值偏高应予加纯碱,盐混合液中和之,并按中和操作要求予以操作处理,分去水层后进行脱醇、压滤,即酯成品。真空缓冲罐内回收物,应集中存放做单独回收处理备用。
3.残留酯的回收:
从板框压滤机框板内换出的废渣中仍含有较高的酯,如不加以回收将增大酯的损耗,使原料单耗增高,因此将含酯废渣投入不锈钢离心机内的滤布内(一次投入废渣不超过20kg)进行离心甩干、回收,每次操作约2小时左右,回收所得残酯交中和岗位处理。
Claims (6)
1.一种邻苯二甲酸二辛酯的制备方法,其特在征于:所述制备方法包括以下步骤:
(1)、酯化工序
向反应釜中先投入备好的异辛醇,然后开风机投苯酐,同时开搅拌,以摩尔份数计,异辛醇∶苯酐=2.5∶1;加入浓硫酸,其用量以重量百分比计,为原料异辛醇用量的0.2%~1%;之后搅拌,反应釜内温度控制100~250℃,反应约16-20小时;
(2)、中和工序
在反应釜中加入碱液,其浓度以质量分数计为4%~6%,其用量以重量百分比计,为原料苯酣用量的2%~4%;此时温度控制在60~90℃,搅拌速度控制在每分钟50~70转,中和结束时控制酸值=0.05mgKOH/g,经中和、洗涤后,减压蒸馏,得到邻苯二甲酸二辛酯粗品;
(3)、脱醇工序
在真空下脱醇,要求系统真空大于620mmHg柱,温度控制在80~140℃,减压脱醇至无分流为止;加入吸附剂和助滤剂,吸附剂成分为SiO2、AL2O3、Fe2O3、MgO等,助滤剂(硅藻土)成分为SiO2、AL2O3、Fe2O3、CaO、MgO;压滤,即得邻苯二甲酸二辛酯合格成品;
(4)、异辛醇回收工序
将废水加热不断维持共沸状态,使异辛醇水蒸气经冷凝后分层,上层异辛醇不断分离出系统外,而下层水不断回流塔内继续蒸馏直到无异辛醇馏出为止,所述回收采用超重力床回收。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述试剂浓硫酸的用量,以重量百分比计,为原料异辛醇用量的0.2%~0.5%。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述酯化反应工序,反应釜内温度控制在130~230℃。
4.根据权利要求1~3任一所述的方法,其特征在于:所述中和工序,所述碱液,其浓度以质量分数计为4.5~5.5%,其用量以重量百分比计,为原料苯酣用量的3%,所述此时温度控制在70~75℃,所述搅拌速度控制在每分钟60转。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述原料异辛醇为过量。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:在各级酯化釜的底部都通入高纯度的氮气(氧含量<10mg/kg)。
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