CN105646203A - 一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,采用溶胶凝胶技术制备出TiO2复合光催化剂,代替传统浓硫酸催化剂,具有高效的催化活性,提高了催化效果,使水杨酸和甲醇的酯化反应较传统浓硫酸催化法,反应效率提高30%以上、反应时间缩短,可大幅度提高水杨酸甲酯生产效率,且不易产生污染物,极高提升环保性能。
Description
技术领域
本发明涉及水杨酸甲酯制备工艺,特别涉及一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺。
背景技术
水杨酸甲酯是无色至淡黄色透明液体,具有如冬青油那样的香味,可用作溶剂和中间体,如水杨酸甲酯与氨水反应生成水杨酰胺,用于解热止痛药乙基水杨胺的生产,水杨酰胺本身也是一种解热镇痛药,可用于制造杀虫剂、杀菌剂、香料、涂料、化妆品油墨及纤维助染剂等。
现有技术中,大多采取以水杨酸和甲醇于硫酸催化剂作用下酯化、精制而成,合成物的催化效果、产品分离、提纯是本领域的技术难点,影响加工效率和产品质量,同时还存在回收利用度差、具有一定污染性等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷,提供一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,该种催化剂可大幅度提高水杨酸甲酯生产效率,且不易产生污染物,极高提升环保性能。
本发明是通过以下技术方案予以实现的。
一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,制备步骤如下:
A、制备催化剂:
a)将钛酸四丙酯与四氯化钛放入反应釜内进行混合搅拌,搅拌速率为55r-80r/min,搅拌过程中滴加浓硫酸,反应完成后,得A溶液;
b)将乙醇、乙二醇、丙三醇与丁二醇以2:5:7:3(以质量比计)的比例进行混合,混合结束后,得混合醇溶液;
c)将二氧化钛前驱体和镧系硝酸盐混合,二氧化钛前驱体和镧系硝酸盐的摩尔比为7:20~35,搅拌下缓慢加入到混合醇溶液中,镧系硝酸盐和醇的摩尔比为5:2~15,用pH为1的氢氧化钠溶液和蒸馏水经过6-8次洗涤至清洗液为中性,配成B溶液;
d)将B溶液放置与反应釜内搅拌,搅拌速率为77-90r/min,将A溶液缓缓滴入到B溶液中,得到均匀透明的溶液,继续搅拌1-3h直到形成稳定均匀半透明的溶胶;
e)将溶胶在空气中静置陈化,放入60-80℃真空干燥箱中干燥10-14h,得到干凝胶,研磨成粉末;
f)将研磨后的凝胶粉末放入马弗炉在氮气保护下400-600℃进行高温焙烧1-3h即可得催化剂成品;
B、水杨酸甲酯合成
a)将水杨酸和甲醇加至反应釜中,控制温度为30-50℃,搅拌混合20-40min,搅拌速率为150-300r/min,所述水杨酸和甲醇的质量比为7-15:2-10;
b)在反应釜中投入步骤Af)制得的催化剂,控制温度为90-100℃,搅拌速率为120-230r/min,搅拌反应2-3h,制得反应液,所述固体复合催化剂质量为水杨酸和甲醇总质量1-1.3%;
C、产品提取与纯化
取反应液过滤,回收固体复合催化剂,剩余液体降温至15-30℃,随后分液取油层;用碳酸钠溶液洗涤至油层pH为8-9,再将油层加入水中洗涤,分液取油层;将再次分页取得的油层投入蒸馏塔,收集温度在96-109℃,压力在1.45-2.1kPa时的馏分,即得水杨酸甲酯粗品;取水杨酸甲酯粗品加入活性炭加热脱色25-40min,控制温度为50-60℃,随后过滤去活性炭,即得水杨酸甲酯精品。
上述一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,钛酸四丙酯:四氯化钛:浓硫酸的体积比为22—35:40-50:15-20。
上述一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,所述浓硫酸的浓度为10mol/L。
上述一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,镧系硝酸盐为硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐中的一种或两种。
上述一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,A溶液与B溶液的质量比为15—18:25—35。
本发明所述一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,采用溶胶凝胶技术制备出TiO2复合光催化剂,代替传统浓硫酸催化剂,具有高效的催化活性,提高了催化效果,使水杨酸和甲醇的酯化反应较传统浓硫酸催化法,反应效率提高30%以上、反应时间缩短,可大幅度提高水杨酸甲酯生产效率,且不易产生污染物,极高提升环保性能。
本发明工艺简单,制备方便,进一步改进水杨酸甲酯生产过程中的工艺条件及步骤,利用催化剂提高吸附效果,有效的实现对目标污染物选择性识别、吸附并催化降解的目的,提高了对目标物质的有效降解的效率,具有较强的选择性吸附有机污染物的特点。大大提升绿色环保性能的同时,也大幅度提高生产效率。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
实施例1
一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,制备步骤如下:
A、制备催化剂:
a)将钛酸四丙酯与四氯化钛放入反应釜内进行混合搅拌,搅拌速率为55rr/min,搅拌过程中滴加浓硫酸,钛酸四丙酯:四氯化钛:浓硫酸的体积比为22:40:15;反应完成后,得A溶液;
b)将乙醇、乙二醇、丙三醇与丁二醇以2:5:7:3(以质量比计)的比例进行混合,混合时间为12min,混合结束后,得混合醇溶液;
c)制备镧系硝酸盐混合物,将硝酸镨、硝酸钕以2:5的质量比进行混合,混合时间为20min,混合速率为45r/min,混合完成后得硝酸盐混合物;
d)将二氧化钛前驱体和镧系硝酸盐混合物进行混合,二氧化钛前驱体和镧系硝酸盐混合物的摩尔比为7:20,搅拌下缓慢加入到混合醇溶液中,镧系硝酸盐混合物和醇的摩尔比为5:2,用pH为1的氢氧化钠溶液和蒸馏水经过6次洗涤至清洗液为中性,配成B溶液;
e)将B溶液放置与反应釜内搅拌,搅拌速率为77r/min,将A溶液缓缓滴入到B溶液中,A溶液与B溶液的质量比为15:25,得到均匀透明的溶液,继续搅拌1h直到形成稳定均匀半透明的溶胶;
f)将溶胶在空气中静置陈化,放入60℃真空干燥箱中干燥10h,得到干凝胶,研磨成粉末;
g)将研磨后的凝胶粉末放入马弗炉在氮气保护下400℃进行高温焙烧1h即可得催化剂成品。
B、水杨酸甲酯合成
c)将水杨酸和甲醇加至反应釜中,控制温度为30℃,搅拌混合20min,搅拌速率为150r/min,所述水杨酸和甲醇的质量比为7:2;
d)在反应釜中投入步骤Af)制得的催化剂,控制温度为90℃,搅拌速率为120r/min,搅拌反应2h,制得反应液,所述固体复合催化剂质量为水杨酸和甲醇总质量1%;
C、产品提取与纯化
取反应液过滤,回收固体复合催化剂,剩余液体降温至15℃,随后分液取油层;用碳酸钠溶液洗涤至油层pH为8,再将油层加入水中洗涤,分液取油层;将再次分页取得的油层投入蒸馏塔,收集温度在96℃,压力在1.45kPa时的馏分,即得水杨酸甲酯粗品;取水杨酸甲酯粗品加入活性炭加热脱色25min,控制温度为50℃,随后过滤去活性炭,即得水杨酸甲酯精品。
实施例2
一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,制备步骤如下:
A、制备催化剂:
a)将钛酸四丙酯与四氯化钛放入反应釜内进行混合搅拌,搅拌速率为80r/min,搅拌过程中滴加浓硫酸,钛酸四丙酯:四氯化钛:浓硫酸的体积比为35:50:20;反应完成后,得A溶液;
b)将乙醇、乙二醇、丙三醇与丁二醇以2:5:7:3(以质量比计)的比例进行混合,混合时间为45min,混合结束后,得混合醇溶液;
c)制备镧系硝酸盐混合物,将硝酸镨、硝酸钕以2:5的质量比进行混合,混合时间为20min,混合速率为45r/min,混合完成后得硝酸盐混合物;
d)将二氧化钛前驱体和镧系硝酸盐混合物进行混合,二氧化钛前驱体和镧系硝酸盐混合物的摩尔比为7:35,搅拌下缓慢加入到混合醇溶液中,镧系硝酸盐混合物和醇的摩尔比为5:15,用pH为1的氢氧化钠溶液和蒸馏水经过8次洗涤至清洗液为中性,配成B溶液;
e)将B溶液放置与反应釜内搅拌,搅拌速率为90r/min,将A溶液缓缓滴入到B溶液中,A溶液与B溶液的质量比为18:35,得到均匀透明的溶液,继续搅拌3h直到形成稳定均匀半透明的溶胶;
f)将溶胶在空气中静置陈化,放入80℃真空干燥箱中干燥14h,得到干凝胶,研磨成粉末;
g)将研磨后的凝胶粉末放入马弗炉在氮气保护下600℃进行高温焙烧3h即可得成品。
B、水杨酸甲酯合成
e)将水杨酸和甲醇加至反应釜中,控制温度为50℃,搅拌混合40min,搅拌速率为300r/min,所述水杨酸和甲醇的质量比为15:10;
f)在反应釜中投入步骤Af)制得的催化剂,控制温度为100℃,搅拌速率为230r/min,搅拌反应3h,制得反应液,所述固体复合催化剂质量为水杨酸和甲醇总质量1.3%;
C、产品提取与纯化
取反应液过滤,回收固体复合催化剂,剩余液体降温至30℃,随后分液取油层;用碳酸钠溶液洗涤至油层pH为9,再将油层加入水中洗涤,分液取油层;将再次分页取得的油层投入蒸馏塔,收集温度在109℃,压力在2.1kPa时的馏分,即得水杨酸甲酯粗品;取水杨酸甲酯粗品加入活性炭加热脱色40min,控制温度为60℃,随后过滤去活性炭,即得水杨酸甲酯精品。
实施例3
一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,制备步骤如下:
A、制备催化剂:
a)将钛酸四丙酯与四氯化钛放入反应釜内进行混合搅拌,搅拌速率为55r-80r/min,搅拌过程中滴加浓硫酸,钛酸四丙酯:四氯化钛:浓硫酸的体积比为25:45:18;反应完成后,得A溶液;
b)将乙醇、乙二醇、丙三醇与丁二醇以2:5:7:3(以质量比计)的比例进行混合,混合时间为33min,混合结束后,得混合醇溶液;
c)制备镧系硝酸盐混合物,将硝酸镨、硝酸钕以2:5的质量比进行混合,混合时间为20min,混合速率为45r/min,混合完成后得硝酸盐混合物;
d)将二氧化钛前驱体和镧系硝酸盐混合物进行混合,二氧化钛前驱体和镧系硝酸盐混合物的摩尔比为7:27,搅拌下缓慢加入到混合醇溶液中,镧系硝酸盐混合物和醇的摩尔比为5:7,用pH为1的氢氧化钠溶液和蒸馏水经过7次洗涤至清洗液为中性,配成B溶液;
e)将B溶液放置与反应釜内搅拌,搅拌速率为85r/min,将A溶液缓缓滴入到B溶液中,A溶液与B溶液的质量比为17:29,得到均匀透明的溶液,继续搅拌2.5h直到形成稳定均匀半透明的溶胶;
f)将溶胶在空气中静置陈化,放入75℃真空干燥箱中干燥12h,得到干凝胶,研磨成粉末;
g)将研磨后的凝胶粉末放入马弗炉在氮气保护下500℃进行高温焙烧1.5h即可得成品。
B、水杨酸甲酯合成
g)将水杨酸和甲醇加至反应釜中,控制温度为45℃,搅拌混合25min,搅拌速率为225r/min,所述水杨酸和甲醇的质量比为8:5;
h)在反应釜中投入步骤Af)制得的催化剂,控制温度为95℃,搅拌速率为185r/min,搅拌反应2.5h,制得反应液,所述固体复合催化剂质量为水杨酸和甲醇总质量1.1%;
C、产品提取与纯化
取反应液过滤,回收固体复合催化剂,剩余液体降温至27℃,随后分液取油层;用碳酸钠溶液洗涤至油层pH为8.5,再将油层加入水中洗涤,分液取油层;将再次分页取得的油层投入蒸馏塔,收集温度在98℃,压力在1.65kPa时的馏分,即得水杨酸甲酯粗品;取水杨酸甲酯粗品加入活性炭加热脱色33min,控制温度为48℃,随后过滤去活性炭,即得水杨酸甲酯精品。
本发明所述一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,采用溶胶凝胶技术制备出TiO2复合光催化剂,代替传统浓硫酸催化剂,具有高效的催化活性,提高了催化效果,使水杨酸和甲醇的酯化反应较传统浓硫酸催化法,反应效率提高30%以上、反应时间缩短,可大幅度提高水杨酸甲酯生产效率,且不易产生污染物,极高提升环保性能。
本发明工艺简单,制备方便,进一步改进水杨酸甲酯生产过程中的工艺条件及步骤,利用催化剂提高吸附效果,有效的实现对目标污染物选择性识别、吸附并催化降解的目的,提高了对目标物质的有效降解的效率,具有较强的选择性吸附有机污染物的特点。大大提升绿色环保性能的同时,也大幅度提高生产效率。
Claims (5)
1.一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,制备步骤如下:
A、制备催化剂:
将钛酸四丙酯与四氯化钛放入反应釜内进行混合搅拌,搅拌速率为55r-80r/min,搅拌过程中滴加浓硫酸,反应完成后,得A溶液;
将乙醇、乙二醇、丙三醇与丁二醇以2:5:7:3(以质量比计)的比例进行混合,混合结束后,得混合醇溶液;
将二氧化钛前驱体和镧系硝酸盐混合,二氧化钛前驱体和镧系硝酸盐的摩尔比为7:20~35,搅拌下缓慢加入到混合醇溶液中,镧系硝酸盐和醇的摩尔比为5:2~15,用pH为1的氢氧化钠溶液和蒸馏水经过6-8次洗涤至清洗液为中性,配成B溶液;
将B溶液放置与反应釜内搅拌,搅拌速率为77-90r/min,将A溶液缓缓滴入到B溶液中,得到均匀透明的溶液,继续搅拌1-3h直到形成稳定均匀半透明的溶胶;
将溶胶在空气中静置陈化,放入60-80℃真空干燥箱中干燥10-14h,得到干凝胶,研磨成粉末;
将研磨后的凝胶粉末放入马弗炉在氮气保护下400-600℃进行高温焙烧1-3h即可得催化剂成品;
B、水杨酸甲酯合成
将水杨酸和甲醇加至反应釜中,控制温度为30-50℃,搅拌混合20-40min,搅拌速率为150-300r/min,所述水杨酸和甲醇的质量比为7-15:2-10;
在反应釜中投入步骤Af)制得的催化剂,控制温度为90-100℃,搅拌速率为120-230r/min,搅拌反应2-3h,制得反应液,所述固体复合催化剂质量为水杨酸和甲醇总质量1-1.3%;
C、产品提取与纯化
取反应液过滤,回收固体复合催化剂,剩余液体降温至15-30℃,随后分液取油层;用碳酸钠溶液洗涤至油层pH为8-9,再将油层加入水中洗涤,分液取油层;将再次分页取得的油层投入蒸馏塔,收集温度在96-109℃,压力在1.45-2.1kPa时的馏分,即得水杨酸甲酯粗品;取水杨酸甲酯粗品加入活性炭加热脱色25-40min,控制温度为50-60℃,随后过滤去活性炭,即得水杨酸甲酯精品。
2.如权利要求1所述的一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,钛酸四丙酯:四氯化钛:浓硫酸的体积比为22—35:40-50:15-20。
3.如权利要求1所述的一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,所述浓硫酸的浓度为10mol/L。
4.如权利要求1所述的一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,镧系硝酸盐为硝酸镨、硝酸钕、硝酸钐中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的一种绿色环保的水杨酸甲酯制备工艺,其特征在于,A溶液与B溶液的质量比为15—18:25—35。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |