CN107162946A - 连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法 - Google Patents

连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法 Download PDF

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    • C07C319/28Separation; Purification

Abstract

本发明公开了一种连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法,其是以巯基乙酸和异辛醇为原料,在装有固体超强酸催化剂填料的反应精馏塔内进行酯化,并连通精制塔进行提纯,从而连续合成巯基乙酸异辛酯。本发明具有反应转化率高、反应速度快、设备简单、能耗低的特点,可实现巯基乙酸异辛酯的连续化生产。

Description

连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法
技术领域
[0001]本发明属于精细化工产品技术领域,具体涉及一种连续反应精馏合成巯基乙酸异 辛酯的工艺。
背景技术
[0002]疏基乙酸异辛酯(TGB)是当今精细化工中的重要产品之一,在制备PVC塑料制品中 充当着热稳定剂的重要位置,以及在PVC树脂聚合和双合成中分别作为阻支链剂、催化 剂。随着有机锡热稳定剂市场需求量的急速膨胀,巯基乙酸异辛酯供不应求,对于其生产的 工艺优化越来越重要。
[0003]巯基乙酸异辛酯可采用先酯化再巯基化的技术路线来合成,即先合成氯乙酸异辛 酯,然后经过>成盐、水解、还原得到产品。该法反应步骤多、操作复杂。目前巯基乙酸异辛酯 的工^化生产是以疏基乙酸和异辛醇为原料,在酸性催化剂的催化作用下发生酯化反应, 再进行f 3馈分1¾ fee纯。如庄志扬等米用颗粒状活性炭固载对甲苯擴酸作催化剂对醋化过程 进行了研宄,确定了合适的进料比、反应温度和反应时间;曾湘晖等以对甲苯擴酸为催化 剂,以苯为带水剂,对酯化反应进行研宄。酯化反应是一个典型的可逆反应,为了提高反应 的单程转化率,CN 204211675U公开了一种采用分步反应工艺流程,通过管路的流量控制进 行配比,选择精馈方式出料处理,以提高酯化的转化率。CN 202621150U公开了一种适用于 巯基乙酸异辛酯合成的酯化釜结构,使物料间混合更加均匀,提高了反应效率和产品质量。 [0004]为了提高巯基乙酸的转化率,进料中异辛醇与疏基乙酸的摩尔比会大大高于化学 反应计量比。另外,酯化反应会生成水,尽管大部分的水可以在酯化单元被移除,但仍然有 部分生成的水会残留在巯基乙酸异辛酯的粗品种。因此巯基乙酸异辛酯粗品中会存在大量 的异辛醇以及少量水,这就给后续分离带来很大困难。CN 204246861U公开了一种疏基乙酸 异辛醋连续化精馏系统,包括精馏系统和真空系统,可根据产品纯度要求适当调节回流比, 提高蒸馏效率。CN 20262〇750U介绍了通过设置内循环喷淋装置,以降低巯基乙酸异辛酯中 杂质的含量。
[0005]从上述内容可以看出,目前工业上大多采用间歇酯化反应釜生产巯基乙酸异辛 酯,其工艺存在反应时间长、能耗高、副产物多、效率低等缺点。反应精馈是将反应和精镏耦 合在一个塔设备中,将反应生成的产物及时移出反应体系,以打破化学平衡的限制,显著提 高反应的转化率和产品收率,同时又可利用反应热供产品分离,达到节能的目的。因此,本 发明将反应精馏技术应用于巯基乙酸异辛酯的合成上,可在提高反应速率、减少设备投入 和降低能耗的同时,实现巯基乙酸异辛酯的连续化生产。
发明内容
[0006]本发明的目的在于提供一种连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法,其具有反 应转化率高、反应速度快、设备简单、能耗低的特点,实现了巯基乙酸和异辛醇连续酯化反 应生产巯基乙酸异辛酯。
[0007]为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案: 一种连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法,其是以巯基乙酸和异辛醇为原料,在 装有固体超强酸催化剂填料的反应精馏塔内进行酯化,并连通精制塔进行提纯,从而连续 合成巯基乙酸异辛酯;其具体包括如下步骤: 1) 采用单股混合进料,将巯基乙酸和异辛醇从反应精馏塔内固体超强酸催化剂填料的 上端连续进料,在固体超强酸催化剂填料的下端加入阻聚剂,经酯化反应后从塔釜连续采 出合成的巯基乙酸异辛酯粗品,并从塔顶采出水; 2) 将所彳[基乙酸异辛酯粗品送入精制塔进行提纯,从塔侧线采出巯基乙酸异辛酯成 品,塔底采出高沸物,并将精制塔塔顶采出的异辛醇溶液返回到反应精馏塔异辛醇的进料 端进行循环使用。
[0008]所述反应精馏塔包括反应段、提馏段和精馏段;其中,反应段的理论板数为10〜15 块,提馏段的理论板数为10〜15块,精馏段的理论板数为20〜25块。
[0009]所述精制塔包括精馏段、提馏段和产品提纯段;其中,精馏段的理论板数为8~15 块,提馏段的理论板数为5〜10块,产品提纯段的理论板数为3块。
[0010]反应精镏塔和精制塔采用减压操作,反应精馏塔的操作压力为4〇〜60kPa,精制塔 的的操作压力为5〜20kPa。
[0011]反应精馏塔的塔顶回流比为2〜4,精制塔的塔顶回流比为1.5〜3。
[0012]异辛醇与巯基乙酸的进料摩尔比为3〜5:1。
[0013]阻聚剂的加入量为加入的异辛醇与巯基乙酸总重量的1L2%。
[0014]本发明的优点和积极效果在于: (1)本发明将巯基乙酸和异辛醇连续进入反应精馏塔,实现了连续反应精馏。
[0015] (2)在巯基乙酸和异辛醇的酯化反应的过程中将反应产生的水和巯基乙酸异辛酯 粗品分别从塔顶和塔釜排出,促进了反应向酯化方向进行,使得反应转化率高,反应时间 短,副产物少;将反应和精馏结合在一起,设备简单,能耗低。
[0016] (3)精制塔塔顶采出的异辛醇溶液返回到反应精馏塔进料侧异辛醇原料罐,充分 利用原料,避免资源浪费,同时减少了废水排放。
[0017] (4)本发明在实现巯基乙酸异辛酯连续化生产,提高产品收率以及节约能源上具 有较大贡献。
附图说明
[0018]图1为本发明连续反应精馈合成巯基乙酸异辛酯的工艺流程示意图。其中,①是反 应精馏塔的反应段、②是反应精馏塔的提馏段、③是反应精馏塔的精馏段,④是精制塔的精 馏段、⑤是精制塔的提馏段、⑥是精制塔的产品提纯段。
具体实施方式
[0019]如图1所示,连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的工艺流程为: 1)采用单股混合进料,将异辛醇(过量)和巯基乙酸按摩尔比3~5:1从装有固体超强酸 催化剂填料的反应精馏塔的①反应段上端连续进料,在①反应段下端加入阻聚剂,阻聚剂 的加入量为加入的异辛醇与巯基乙酸总重量的1%〜2%;巯基乙酸和异辛醇在①反应段酯化 生成巯基乙fe异辛酯后,从②提馏段底部连续采出合成的巯基乙酸异辛酯粗品,从③精馏 段顶部采出水; 2)将所得巯基乙酸异辛酯粗品送入精制塔的④精馏段进行提纯,从⑤提馏段塔侧线采 出巯基乙酸异辛酯成品,从⑥产品提纯段底部采出高沸物,并将精制塔塔顶采出的异辛醇 溶液返回到反应精馏塔异辛醇的进料端进行循环使用。
[0020]其中,①反应段的理论板数为10〜15块,②提馏段的理论板数为10〜15块,③精馏段 的理论板数为20〜25块。④精馏段的理论板数为8〜15块,⑤提馏段的理论板数为5〜1〇块,⑥ 产品提纯段的理论板数为3块。
[0021]反应精馏塔和精制塔采用减压操作,反应精馏塔的操作压力为40〜60kPa,精制塔 的的操作压力为5〜20kPa。
[0022]反应精馏塔的塔顶回流比为2〜4,精制塔的塔顶回流比为1.5〜3。
[0023]所用固体超强酸催化剂填料可以是s〇427MxOy (1\^0、11、2广311等)型固体超强酸、 杂多酸固体超强酸、负载金属氧化物的固体超强酸或沸石固体超强酸。
[0024]为了使本发明所述的内容更加便于理解,下面结合具体实施方式对本发明所述的 技术方案做进一步的说明,但是本发明不仅限于此。
[0025]实施例1 将巯基乙酸和异辛醇按摩尔比1:4从反应精馈塔的反应段上端进料,进料速率为 100kg/h,从反应段下端加入阻聚剂,加入速率为lkg/h,进行酯化反应。反应精馏塔内反应 段的填料为固体超强酸,反应段的理论塔板数为15,提馏段的理论塔板数为10,精馏段理论 塔板数为20,回流比为3,操作压力为50kPa。塔顶采出水的速率为2.87kg/h,塔釜采出巯基 乙酸异辛酯粗品的速率为98.13kg/h。
[0026]将反应精馏塔塔釜采出的巯基乙酸异辛酯粗品进入精制塔进行提纯,精制塔精馏 段的理论板数是8块、精制塔提馏段的理论板数是5块、精制塔产品提纯段的理论板数是3 块,回流比为2,操作压力为10 kPa。精制塔塔顶采出的异辛醇溶液返回到反应精馈塔上异 辛醇进料管线,塔底采出高沸物。精制塔侧线采出巯基乙酸异辛酯成品,采出速率为31.2 kg/h,巯基乙酸异辛酯的纯度为99.5%。巯基乙酸的转化率为97.6%。
[0027] 实施例2 将巯基乙酸和异辛醇按摩尔比1:3从反应精馏塔的反应段上端进料,进料速率为 100kg/h,从反应段下端加入阻聚剂,加入速率为lkg/h,进行酯化反应。反应精馏塔内反应 段的填料为固体超强酸,反应段的理论塔板数为10,提馏段的理论塔板数为15,精馏段的理 论塔板数为22,回流比为2,操作压力为40kPa。塔顶采出水的速率为3.5kg/h,塔釜连续采出 巯基乙酸异辛酯粗品的速率为97.5kg/h。
[0028]将反应精馏塔塔釜采出的巯基乙酸异辛酯粗品进入精制塔进行提纯。精制塔精馏 段的理论板数是12块、提馏段的理论板数是8块、产品提纯段的理论板数是3块,回流比为3, 操作压力为5 kPa。精制塔塔顶采出的异辛醇溶液返回到反应精馈塔上异辛醇进料管线,塔 底采出高沸物。精制塔侧线采出巯基乙酸异辛酯成品,采出速率为36 • 2 kg/h,巯基乙酸异 辛酯的纯度为99.6%。巯基乙酸的转化率为93 • 8%。
[0029] 实施例3 将巯基乙酸和异辛醇按摩尔比1 : 5从反应精馏塔的反应段上端进料,进料速率为 lOOkg/h,从反应段下端加入阻聚剂,加入速率为lkg/h,进行酯化反应。反应精馏塔内反应 段的填料为固体超强酸催化剂填料,反应段的理论塔板数为12,提馏段的理论塔板数为15, 精馏段的理论塔板数为25,回流比为4,操作压力为6〇kPa。塔顶采出水的速率为3.lkg/h,塔 釜连续采出巯基乙酸异辛酯粗品的速率为97.9kg/h。
[0030]将反应精馏塔塔釜采出的巯基乙酸异辛酯粗品进入精制塔进行提纯。精制塔精镏 段的理论板数是15块、提馏段的理论板数是1 〇块、产品提纯段的理论板数是3块,回流比为 1.5,操作压力为20 kPa。精制塔塔顶采出的异辛醇溶液返回到反应精馏塔上异辛醇进料管 线,塔底采出高沸物。精制塔侧线采出巯基乙酸异辛酯成品,采出速率为33.9 kg/h,巯基乙 酸异辛酯的纯度为99.5%。巯基乙酸的转化率为95.4%。
[0031]以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与 修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

  1. 、1 •一种连续反应精馈合成巯基乙酸异辛酯的方法,其特征在于:以巯基乙酸和异辛醇 为原料,在装有固体超强酸催化剂填料的反应精馏塔内进行酯化,并连通精制塔进行提纯, 从而连续合成巯基乙酸异辛酯。
  2. 2.根据权利要求1所述的连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法,其特征在于:包括 如下步骤: 1) 采用单股混合进料,将巯基乙酸和异辛醇从反应精馏塔内固体超强酸催化剂填料的 上端连续进料,在固体超强酸催化剂填料的下端加入阻聚剂,经酯化反应后从塔釜连续采 出合成的巯基乙酸异辛酯粗品; 2) 将所得巯基乙酸异辛酯粗品送入精制塔进行提纯,从塔侧线采出巯基乙酸异辛酯成 品,并将精制塔塔顶采出的异辛醇溶液返回到反应精馈塔异辛醇的进料端进行循环使用。
  3. 3. 根据权利要求2所述的连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法,其特征在于:所述 反应精馈塔包括反应段、提馏段和精馏段;其中,反应段的理论板数为10〜15块,提馏段的理 论板数为10〜15块,精馏段的理论板数为20〜25块。
  4. 4. 根据权利要求2所述的连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法,其特征在于:所述 精制塔包括精馏段、提馏段和产品提纯段;其中,精馏段的理论板数为8〜15块,提馏段的理 论板数为5〜10块,产品提纯段的理论板数为3块。
  5. 5. 根据权利要求2所述的连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法,其特征在于:反应 精馏塔和精制塔采用减压操作,反应精馏塔的操作压力为40〜60kPa,精制塔的的操作压力 为5〜20kPa。
  6. 6.根据权利要求2所述的连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法,其特征在于:反应 精馏塔的塔顶回流比为2〜4,精制塔的塔顶回流比为1.5〜3。
  7. 7. 根据权利要求2所述的连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法,其特征在于:异辛 醇与巯基乙酸的进料摩尔比为3〜5:1。
  8. 8. 根据权利要求2所述的连续反应精馏合成巯基乙酸异辛酯的方法,其特征在于:阻聚 剂的加入量为加入的异辛醇与巯基乙酸总重量的1%〜2%。
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