CN105130850A - 一种纯化硫酸二甲酯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种纯化硫酸二甲酯的方法，取一定量的粗品硫酸二甲酯置于反应容器内，搅拌降温，当体系温度不高于28℃时，向其中投入碱性物质发生中和反应，维持温度不高于28℃继续搅拌，滤除体系的固体物质即得纯化的硫酸二甲酯成品。本发明方法通过纯碱或碳酸氢钠等碱性物质的加入，不但有效地降低了硫酸二甲酯酸度、提高了酯含量，而且还有效地降低了体系中铁离子含量；当粗品颜色较深时通过纯碱或碳酸氢钠的加入还能明显降低硫酸二甲酯色度，而且该纯化方法硫酸二甲酯收率可达98％以上，较蒸馏纯化方式的96％左右的收率提高了约2个百分点。

Description

一种纯化硫酸二甲酯的方法

技术领域

本发明涉及一种纯化硫酸二甲酯的方法。

背景技术

硫酸二甲酯是一种无色或微黄色、略有葱头气味的油状可燃性有机液体，其沸点188℃(分解)、相对分子质量126.13。硫酸二甲酯为一种性能优异的甲基化剂，被广泛应用于医药、农药、染料、日用化工、香料及生物化学等领域。虽然由于其毒性较强，科研人员与化工业界也一直在试图寻求到一种更为“安全、绿色”的甲基化剂对其进行替代，其中碳酸二甲酯以其“绿色”、无毒的优点被寄予了厚望与广泛关注，但由于碳酸二甲酯的反应活性远不及硫酸二甲酯优异、同时由于其成本较高，因而始终无法实现对硫酸二甲酯的全面替代。因此，硫酸二甲酯在可以预见的未来，毫无疑问仍将作为一种主要的甲基化剂被广泛使用。而且在中国，迎着其被从2015年版剧毒化学品管理目录中剔除春风，硫酸二甲酯定将以其活性优良、成本低廉的优势而获得长期广泛的应用。

传统的硫酸二甲酯纯化方法皆为真空加热蒸馏法，该方法由于硫酸二甲酯沸点较高(188℃)且与沸点温度下开始分解的特性，因而需要完好的真空系统作为保证，同时，硫酸二甲酯还具有较高的比热容与气化潜热，因此蒸馏过程需要消耗较高的热量。从效率上来说，采用3000L的搪瓷釜进行真空蒸馏，蒸馏得2.4吨硫酸二甲酯粗品需耗时约10小时。由此可见，传统的蒸馏纯化的方法，其效率是比较低的。

发明内容

本发明根据硫酸二甲酯的生产工艺及主要杂质性质的特点，采用中和纯化的方法对杂质予以去除。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种纯化硫酸二甲酯的方法，取一定量的粗品硫酸二甲酯置于反应容器内，搅拌降温，当体系温度不高于28℃时，向其中投入碱性物质发生中和反应，维持温度不高于28℃继续搅拌，滤除体系的固体物质即得纯化的硫酸二甲酯成品。

优选地，加入碱性物质后的搅拌时间为80～130min。

优选地，所述粗品硫酸二甲酯的酸度≤2.0％，主要是由于控制粗品的酸度处于较低水平是为了避免原料SO₃等的浪费，同时亦可以降低中和反应后体系中水分的含量。

优选地，所述碱性物质占粗品硫酸二甲酯的质量分数为0.5％～3％。

优选地，所述碱性物质为碳酸钠、碳酸氢钠、氧化钙中的其中一种，本方案中碱性物质碱性强度适中，反应后不生成影响产品质量的杂质的物质，碱性物质的投入量根据粗品硫酸二甲酯酸度变化而正比例变化。

纯化过程中所涉主要反应如下：

以碳酸氢钠为碱性物质纯化试剂

CH₃OSO₃H+NaHCO₃→CH₃OSO₃Na+CO₂+H₂O

SO₃+2NaHCO₃→Na₂SO₄+CO₂+H₂O

H₂SO₄+2NaHCO₃→Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂

以纯碱为碱性物质纯化试剂

2CH₃OSO₃H+Na₂CO₃→2CH₃OSO₃Na+CO₂+H₂O

SO₃+Na₂CO₃→Na₂SO₄+CO₂

H₂SO₄+Na₂CO₃→Na₂SO₄+H₂O+CO₂

以氧化钙为碱性物质纯化试剂

2CH₃OSO₃H+CaO→(CH₃OSO₃)₂Ca+H₂O

SO₃+CaO→CaSO₄

H₂SO₄+CaO→CaSO₄+H₂O

为了降低硫酸二甲酯中水分含量以提高其稳定性，可向中和得到的纯化硫酸二甲酯成品中投入1.5％左右的分子筛等干燥剂进行干燥，然后滤除干燥剂。

而且在实际试验过程中，我们欣喜地发现，通过纯碱或碳酸氢钠等的加入，不但有效地降低了硫酸二甲酯酸度、提高了酯含量，而且还有效地降低了体系中铁离子含量；当粗品颜色较深时通过纯碱或碳酸氢钠的加入还能明显降低硫酸二甲酯色度。

本发明的纯化方法硫酸二甲酯收率可达98％以上，较蒸馏纯化方式的96％左右的收率提高了约2个百分点，降低了资源浪费与环保压力，免除了蒸馏纯化方式对真空系统的高要求，从而减少了对纯化系统进行维修维护的频次，降低了设备要求。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

量取酸度为1.7％、铁离子含量为98.75ppm的硫酸二甲酯粗品150毫升(重量约150×1.33＝199.5g)，投入500毫升三口烧瓶中，将三口烧瓶置于低温恒温反应浴内(设定恒温浴温度为20℃)开动搅拌，冷却降温。当体系温度降至220C时向其中投入经称量的纯碱2.8g，维持体系温度在22～15℃搅拌反应2h，过滤得硫酸二甲酯产物，取样测得酸度为0.23％、铁离子含量10.84ppm、酯质量含量99.18％。

实施例2

称取酸度为1.8％、铁离子含量为106.63ppm的硫酸二甲酯粗品218.7g于500毫升三口烧瓶中并将三口烧瓶置于空气中(室温温度约12℃)，开动搅拌，当体系温度降至15℃时向其中投入经称量的纯碱4.8g并令反应体系自然升降温(该反应热效应较小，小批量时无显著温度变化)，搅拌反应95min，过滤得硫酸二甲酯产物，取样测得酸度为0.34％、铁离子含量11.38ppm、酯质量含量98.84％。

实施例3

称取酸度为1.55％、铁离子含量为94.61ppm的硫酸二甲酯粗品221.3g于500毫升三口烧瓶中并将三口烧瓶置于低温恒温浴内(设定恒温浴温度为22℃)，开动搅拌，当体系温度降至28℃时向其中投入经称量的氧化钙1.8g。继续搅拌反应125min，过滤得硫酸二甲酯产物，取样测得酸度为0.26％、铁离子含量13.36ppm、酯质量含量99.05％。

实施例4

计量酸度为1.62％、铁离子含量为86.21ppm的硫酸二甲酯粗品435kg，投入500L的配冷冻盐水的搪瓷反应釜内，开动搅拌，冷却降温。当体系温度降至25℃时向其中投入经称量的纯碱5.6kg，维持体系温度在25～18℃搅拌反应2h，离心分离得硫酸二甲酯产物419.5kg，取样测得酸度为0.30％、铁离子含量8.20ppm、酯质量含量98.93％。

实施例5

计量酸度为1.58％、铁离子含量为97.62ppm的硫酸二甲酯粗品435kg，投入500L的配冷冻盐水的搪瓷反应釜内，开动搅拌，冷却降温。当体系温度降至28℃时向其中投入经称量的碳酸氢钠8.5kg，维持体系温度在28～20℃搅拌反应1.5h，离心分离得硫酸二甲酯产物420kg，取样测得酸度为0.25％、铁离子含量6.81ppm、酯质量含量99.12％。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种纯化硫酸二甲酯的方法，其特征在于，取一定量的粗品硫酸二甲酯置于反应容器内，搅拌降温，当体系温度不高于28℃时，向其中投入碱性物质发生中和反应，维持温度不高于28℃继续搅拌，滤除体系的固体物质即得纯化的硫酸二甲酯成品。

2.如权利要求1所述的一种纯化硫酸二甲酯的方法，其特征在于，加入碱性物质后的搅拌时间为80～130min。

3.如权利要求1所述的一种纯化硫酸二甲酯的方法，其特征在于，所述粗品硫酸二甲酯的酸度≤2.0％。

4.如权利要求1所述的一种纯化硫酸二甲酯的方法，其特征在于，所述碱性物质占粗品硫酸二甲酯的质量分数为0.5％～3％。

5.如权利要求1所述的一种纯化硫酸二甲酯的方法，其特征在于，所述碱性物质为碳酸钠、碳酸氢钠、氧化钙中的其中一种。