CN107501047A - 一种制备高纯度丙烯醇的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备高纯度丙烯醇的方法,通过甘油甲酸介入法制备丙烯醇,然后用碱或碳酸盐将甲酸完全中和,蒸馏得到丙烯醇水溶液,用盐析的方法使丙烯醇水溶液分层,分成水相和有机相,分离有机相得到高纯度的丙烯醇。本发明为甘油的利用提供一种工业化的途径,有利于生物柴油副产物甘油的更好利用;通过本发明方法制得高纯度丙烯醇,有利于丙烯醇的进一步应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备高纯度丙烯醇的方法,属于有机合成技术领域。
背景技术
近年来,随着石油资源的日益匮乏和人们环保意识的增强,作为绿色环保可再生能源的生物柴油备受青睐。每生产10 ton生物柴油就会产生1 ton甘油,生物柴油的发展势必会造成甘油的过剩,因此将廉价甘油转化为其他高附加值的化学品是非常必要的,将甘油转化为丙烯醇引起很多研究者的关注。
丙烯醇(Allyl Alcohol),简称为AAL,分子式:CH2=CHCH2OH,分子量:58.08。用于丙烯化合物的制备,树脂、塑料的合成,分析上用于显微分析及测定汞等。丙烯醇作为聚合反应的单体,广泛用作增塑剂、交联剂等,也用作透镜材料及涂料的制造单体。制造缩水甘油、烯丙基缩水甘油醚,甘油烯丙基醚,烯丙胺等化工产品,是医药、香料化妆品及农业化学品的重要中间体,也用于涂料和玻璃纤维工业。
通过甘油甲酸介入法制备丙烯醇的产物主要是甘油、甲酸、丙烯醇、水。甲酸沸点是100.8℃,丙烯醇沸点是96.9℃,与水非常接近,并且丙烯醇与水能形成70%丙烯醇的恒沸物,因此通过普通的精馏得不到高于70%的丙烯醇。
中国专利CN 102432435 A使用萃取剂将丙烯醇水溶中大部分的丙烯醇萃取出来,萃取相挥去溶剂得到高醇度的丙烯醇,溶剂回收后继续作为萃取剂使用,萃余相进行恒沸蒸馏,蒸出的恒沸组分循坏回去作为萃取原料。中国CN 86104244A和美国专利US 4743707提出醋酸丙烯酯水解法制备丙烯醇,得到丙烯醇水溶液,将钾盐加入丙烯醇水溶液中,析出丙烯醇相和水相,水相浓缩后回收盐。
发明内容
本发明旨在提供一种制备高纯度丙烯醇的方法,为甘油的利用提供一种工业化的途径,有利于生物柴油副产物甘油的更好利用。
本发明提供了一种制备高纯度丙烯醇的方法,包括以下步骤:
(1)将甘油和甲酸按照摩尔比1:1.8加入蒸馏装置中,通N2,防止甘油氧化,反应温度为240℃,收集馏分直到没有馏分蒸出,停止反应;
(2)向馏分中加入碱或碳酸盐将甲酸完全转化为甲酸盐;
所述碱或碳酸盐与甲酸的物质的量比为0.23:1~0.46:1;
(3)将得到的混合物在110~180℃下蒸馏,得到丙烯醇水溶液;
(4)向丙烯醇水溶液中盐,丙烯醇水溶液中盐的质量分数为10%~70%;,放入摇床中混匀1~2 h,然后静置10~24 h,溶液出现相分离,分离出有机相,即得到纯度为80.00%~99.99%的丙烯醇。
在上述方法中,所述碱或碳酸盐为氢氧化钙、碳酸钙、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸钾中的一种;优选氢氧化钙或碳酸钙。
所述丙烯醇水溶液的质量分数是70.0~73.0%。
上述方法中,加入丙烯醇溶液中的盐为氯化钠、碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸钾、三聚磷酸、聚磷酸钾、焦磷酸钾、甲酸钾中的一种或两种的混合;所述盐采用的是无结合水的盐。
进一步地,加入丙烯醇水溶液中的盐为以下两种盐的混合:
碳酸钾与磷酸氢二钾混合,二者的质量比为7:1~1:1;
三聚磷酸钾与磷酸氢二钾混合,二者的质量比为7:1~1:1。
所述盐优选焦磷酸钾、磷酸钾或碳酸钾中的一种。
本发明的有益效果:
(1)本发明为过量甘油高附加值工业化利用提供一条途径;
(2)本发明产物主要是丙烯醇和水,产物相对简单,有利于工业化;
(3)通过本发明方法制得高纯度丙烯醇,有利于丙烯醇的进一步应用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明,但不局限于以下实施例。
实施例1:
在连接有进气管,温度计和滴液漏斗的100 mL三口烧瓶中,依次加入甘油(0.2 mol,18.4 g)和甲酸(0.36 mol,16.5 g),通N2保护,磁力搅拌,加热到240 ℃,恒定反应温度,当没有馏分蒸馏出,停止反应。馏分主要是甘油、甲酸、丙烯醇和水,馏分中加入6.17 g氢氧化钙,将甲酸全部转化为甲酸钙,混合物120℃充分蒸馏,直到没有馏分蒸馏出,得到70.2%丙烯醇水溶液(9.08 g),向丙烯醇水溶液中加入碳酸钾(3.18 g),加入后丙烯醇水溶液中碳酸钾的质量分数为25.94%,在室温下充分搅拌2 h,然后静置24 h,均相丙烯醇溶液出现有机层和水层,分离出有机层得到纯度为98.8%丙烯醇;水相中含有的盐,蒸馏分离后循环使用。
实施例2
在连接有进气管,温度计和滴液漏斗的100 mL三口烧瓶中,依次加入甘油(0.2 mol,18.4 g)和甲酸(0.36 mol,16.5 g),通N2保护,磁力搅拌,加热到240 ℃,恒定反应温度,当没有馏分蒸馏出,停止反应。馏分主要是甘油,甲酸,丙烯醇,水,馏分中加入8.34 g碳酸钙,将甲酸全部转化为甲酸钙,混合物130℃充分蒸馏,至到没有馏分蒸馏出,得到70.2%丙烯醇水溶液(9.08 g),向70.2%丙烯醇水溶液中加入磷酸氢二钾(7.26 g),在室温下充分搅拌2h,然后静置12 h,均相的丙烯醇溶液出现有机层和水层,分离出有机层得到纯度为98.0%丙烯醇;水相中含有的盐,蒸馏分离后循环使用。
实施例3
在连接有进气管,温度计和滴液漏斗的100 mL三口烧瓶中,依次加入甘油(0.2 mol,18.4 g)和甲酸(0.36 mol,16.5 g),通N2保护,磁力搅拌,加热到240 ℃,恒定反应温度,当没有馏分蒸馏出,停止反应。馏分主要是甘油,甲酸,丙烯醇,水,馏分中加入9.30 g氢氧化钙,将甲酸全部转化为甲酸钙,混合物120℃充分蒸馏,至到没有馏分蒸馏出,得到70.2%丙烯醇水溶液,向70.2%丙烯醇水溶液中加入磷酸氢二钾(1.36 g)和碳酸钾(2.72 g),在室温下充分搅拌2 h,然后静置24 h,均相的丙烯醇溶液出现有机层和水层,分离出有机层得到纯度为99.80%丙烯醇,水相中含有的盐,蒸馏分离后循环使用。
实施例4
在连接有进气管,温度计和滴液漏斗的100 mL三口烧瓶中,依次加入甘油(0.2 mol,18.4 g)和甲酸(0.36 mol,16.5 g),通N2保护,磁力搅拌,加热到240 ℃,恒定反应温度,当没有馏分蒸馏出,停止反应。馏分主要是甘油,甲酸,丙烯醇,水,馏分中加入10.1 g碳酸钙,将甲酸全部转化为甲酸钙,混合物130℃充分蒸馏,至到没有馏分蒸馏出,得到70.2%丙烯醇水溶液(9.08 g),向70.2%丙烯醇水溶液中加入磷酸氢二钾(2.27 g)和碳酸钾(2.72 g),在室温下充分搅拌2 h,然后静置24 h,均相的丙烯醇溶液出现有机层和水层,分离出有机层得到纯度为99.99%丙烯醇,水相中含有的盐,蒸馏分离后循环使用。
实施例5
在连接有进气管,温度计和滴液漏斗的100 mL三口烧瓶中,依次加入甘油(0.2 mol,18.4 g)和甲酸(0.36 mol,16.5 g),通N2保护,磁力搅拌,加热到240 ℃,恒定反应温度,当没有馏分蒸馏出,停止反应。馏分主要是甘油,甲酸,丙烯醇,水,馏分中加入15.90 g碳酸钠,将甲酸全部转化为甲酸钙,混合物130℃充分蒸馏,至到没有馏分蒸馏出,得到70.2%丙烯醇水溶液(9.08 g),向70.2%丙烯醇水溶液中加入三聚磷酸钾(5.45 g),在室温下充分搅拌2 h,然后静置24 h,均相的丙烯醇溶液出现有机层和水层,分离出有机层得到纯度为97.60%丙烯醇,水相中含有的盐,蒸馏分离后循环使用。
实施例6
在连接有进气管,温度计和滴液漏斗的100 mL三口烧瓶中,依次加入甘油(0.2 mol,18.4 g)和甲酸(0.36 mol,16.5 g),通N2保护,磁力搅拌,加热到240 ℃,恒定反应温度,当没有馏分蒸馏出,停止反应。馏分主要是甘油,甲酸,丙烯醇,水,馏分中加入18.42 g碳酸钾,将甲酸全部转化为甲酸钙,混合物120℃充分蒸馏,至到没有馏分蒸馏出,得到70.2%丙烯醇水溶液(9.08 g),向70.2%丙烯醇水溶液中加入磷酸钾(6.35 g),在室温下充分搅拌2h,然后静置12h,均相的丙烯醇溶液出现有机层和水层,分离出有机层得到纯度为99.52%丙烯醇,水相中含有的盐,蒸馏分离后循环使用。
实施例7
在连接有进气管,温度计和滴液漏斗的100 mL三口烧瓶中,依次加入甘油(0.2 mol,18.4 g)和甲酸(0.36 mol,16.5 g),通N2保护,磁力搅拌,加热到240 ℃,恒定反应温度,当没有馏分蒸馏出,停止反应。馏分主要是甘油,甲酸,丙烯醇,水,馏分中加入4.06 g氢氧化钠,将甲酸全部转化为甲酸钙,混合物130℃充分蒸馏,至到没有馏分蒸馏出,得到70.2%丙烯醇水溶液(9.08 g),向70.2%丙烯醇水溶液中加入焦磷酸钾(6.35 g),在室温下充分搅拌2 h,然后静置24 h,均相的丙烯醇溶液出现有机层和水层,分离出有机层得到纯度为99.95%丙烯醇,水相中含有的盐,蒸馏分离后循环使用。
Claims (5)
1.一种制备高纯度丙烯醇的方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将甘油和甲酸按照摩尔比1:1.8加入蒸馏装置中,通N2,防止甘油氧化,反应温度为240℃,收集馏分直到没有馏分蒸出,停止反应;
(2)向馏分中加入碱或碳酸盐将甲酸完全转化为甲酸盐;
所述碱或碳酸盐与甲酸的物质的量比为0.23:1~0.46:1;
(3)将得到的混合物在110~180℃下蒸馏,得到丙烯醇水溶液;
(4)向丙烯醇水溶液中加入盐,丙烯醇水溶液中盐的质量分数为10%~70%;将混合溶液放入摇床中混匀1~2 h,然后静置10~24 h,溶液出现相分离,分离出有机相,即得到纯度为80.00%~99.99%的丙烯醇。
2.根据权利要求1所述的制备高纯度丙烯醇的方法,其特征在于:所述碱或碳酸盐为氢氧化钙、碳酸钙、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸钾中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备高纯度丙烯醇的方法,其特征在于:所述丙烯醇水溶液的质量分数是70.0~73.0%。
4.根据权利要求1所述的制备高纯度丙烯醇的方法,其特征在于:加入丙烯醇水溶液中的盐为氯化钠、碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸钾、三聚磷酸、焦磷酸钾、甲酸钾中的一种或两种;所述盐采用的是无结合水的盐。
5.根据权利要求4所述的制备高纯度丙烯醇的方法,其特征在于:加入丙烯醇水溶液中的盐为以下两种盐的混合:
碳酸钾与磷酸氢二钾混合,二者的质量比为7:1~1:1;
三聚磷酸钾与磷酸氢二钾混合,二者的质量比为7:1~1:1。
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