CN1119320C - 3－氯－2－羟丙基三甲基氯化铵有机副产物的分离方法 - Google Patents

Abstract

一种3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵中二氯丙醇和环氧氯丙烷的分离方法，在填料塔中用水蒸汽进行连续减压汽提。在汽液比0.5～5.0，真空度为0.060～0.098的条件下，能够使该产品中二氯丙醇的含量降为10ppm以下，环氧氯丙烷的含量降为5ppm以下，同时使产品提浓10%以上。该分离方法克服了共沸蒸馏、减压蒸馏后产品中二氯丙醇含量高和产品易变色的缺点，提高了产品质量，降低了能耗。

Description

3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵有机副产物的分离方法

本发明是关于3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(简称CHPTMA)中有机副产物的分离方法。

CHPTMA是一种重要的带有活性基团的阳离子表面活性剂，可用作油田钻井助剂、相转移催化剂、乳化剂、固色剂、硬水软化剂等，它最大的用途是对淀粉、纤维素等高分子物质进行改性，生成可生物降解的阳离子淀粉或阳离子纤维素，广泛用于造纸工业中的增强剂、助留助滤剂、中性施胶的配套助剂。

以三甲胺、盐酸和环氧氯丙烷为原料合成CHPTMA的方法有两种；有机溶剂法和水溶液法。两种方法都易生成副产物1，3-二氯丙醇。1，3-二氯丙醇是环氧氯丙烷在酸性条件下水解得来的，在CHPTMA与淀粉反应的过程中，微量的二氯丙醇就能与淀粉发生交联作用，严重影响产品质量；另外，1，3-二氯丙醇沸点高，不与水等多种物质共沸，通常的蒸馏方法不易脱除干净。为了解决这一难题，国内外化学工作者做了大量工作，以去除有机副产物，提高CHPTMA的产品质量。例如JP90295952公开了在填料塔中减压水汽蒸馏去除CHPTMA产品中的环氧氯丙烷及二氯丙醇，所用填料为聚乙烯、聚丙烯等合成树脂或磁制填料。具体方法是：塔顶部装满填满料CHPTMA粗反应液从塔顶加入，水蒸汽从塔下部对流通入塔内。反应液加完后，一次性排出釜底液。该工艺为半连续工艺，连续进料，间歇出料。对CHPTMA粗反应液连续水汽蒸馏3次，产品中环氧氯丙烷及二氯丙醇含量才能达到10ppm以下：蒸馏后产品浓度不变，与粗反应液一致。

本发明的目的在于提供一种同时脱除CHPTMA中的1，3-二氯丙醇及环氧氯丙烷并浓缩产品的有效方法-减压水蒸汽汽提法。使用该方法，连续汽提一次，二氯丙醇含量能达到10ppm以下。由于塔釜液连续不断地排出，避免了热敏性物料CHPTMA的分解，塔底产品为无色透明水溶液。

本发明所采用的技术方案是在填料塔中进行，在减压的条件下，CHPTMA粗水溶液和水蒸汽对流接触，同时汽提去除CHPTMA粗水溶液中的环氧氯丙烷和1，3-二氯丙醇，并将产品水溶液浓度浓缩10％(w)或以上。

具体的方法是：将填料装入汽提塔中，塔顶部连接冷凝器，冷凝器下部依次装有汽液分离器、废料罐，并与排气泵相连；塔内减压。塔釜带有夹套，可通油浴或蒸汽加热；其下部连接产品罐。产品罐通过缓冲罐与排气泵连接。由填料塔的上部加入CHPTMA的粗水溶液，质量流量计计量。水蒸汽由塔釜上部通入，通过蒸汽流量计计量，管道阀门控制流量大小。维持塔釜液位不变，成品经塔釜排入产品罐。

在汽提过程中，影响其产品中二氯丙醇含量的主要因素是汽液比和填料高度，塔的填料高度大，则所需汽液比小：塔的填料高度小，则需要汽液比大；适宜的汽液比为0.5～5.0，最好是0.8～3.0。汽液比太小，有机副产物脱除不干净，CHPTMA产品达不到使用要求；汽液比太大，容易引起泛塔，导致CHPTMA粗反应液从塔顶带出，产品收率下降。适宜的真空度为0.060～0.098，最好是0.080～0.095mpa；真空度低于0.060mpa，产品中1，3-二氯丙醇含量明显增高。

影响汽提塔处理量的主要因素是塔径和填料高度。塔径和填料高度越大，每单位时间的粗液处理量是增加的，即汽提塔进料速度可以增大。

本发明所使用的填料要首先保证能被CHPTMA水溶液润湿良好，且对气液分布要均匀，填料可为不锈钢波纹填料，能被水溶液润湿的塑料波纹填料。

按照本发明提供的方法，汽提一次后产品中环氧氯丙烷≤5ppm，1，3-二氯丙醇≤10ppm，脱除彻底，有效地提高了产品的质量。同时，在汽提过程中，产品可以提浓10％，省去了进一步提浓工序，能耗降低；据本发明的方法，塔顶塔底都连续进料、连续出料，CHPTMA在塔内停留时间短，避免了间歇或半连续蒸馏法下的季铵盐水溶液变色的问题。

下面以实施例来进一步说明本发明。实施例中的组成％，都是质量单位。

实施例1

在塔径48mm，填料高度1000mm的填料塔内，填料为6×6的不锈钢波纹填料。CHPTMA粗反应液中含CHPTMA38.4％，环氧氯丙烷0.1％，1，3-二氯丙醇0.9％。粗反应液以2L/h的速度从塔上部进入汽提塔中，水蒸汽从塔底进入，流速3～5Kg/h，操作条件为：汽液比1.5～2.0，真空度是塔顶0.085mpa，塔底0.080mpa；塔顶出料温度36℃～40℃，塔底无夹套，温度为50℃～53℃。每隔1小时取样分析塔釜排出液。釜注中产品浓度40％～43％。其它分析结果见表1。

                表1汽提试验结果序号    汽液化      DCH含量/ppm        ECH/ppmH-1      1.5            50               10H-2      1.5            40               10H-3      1.5            40               10H-4      1.5            40               10H-5      2.0            10               5H-6      2.0            10               4H-7      2.0            10               5H-8      2.0            10               4

实施例2

填料塔内径80mm，填料高度4000mm，真料为不锈钢波纹填料。CHPTMA粗反应液中含CHPTMA40.1％，环氧氯丙烷0.04％，1.3-二氯丙醇1.0％。粗反应液从塔顶进入，流速10L/h。水蒸汽从塔底上部进入，供给速度7～16Kg/h。汽提塔操作条件为：汽液比为0.80～1.5，塔底真空度为0.088～0.093mpa，塔顶真空度为0.090～0.097mpa；塔顶温度为31.0℃～35.0℃，塔底有夹套油浴加热，温度为52.0℃～56.0℃。每隔1小时分析塔釜排出液，其中CHPTMA产品浓度50％～52％。实验结果见表2。

        表2产品中1，3-二氯丙醇含量随汽液比的变化

序号    汽液比        DCH含量/ppm         ECH/ppm

V-1     0.80∶1           30                 5

V-2     0.80∶1           28                 4

V-3     1.0∶1            20                 5

V-4     1.0∶1            16                 4

V-5     1.5∶1            10                 4

V-6     1.5∶1            10                 3

实施例3进料条件为：粗反应液中含CHPTMA58.1％，环氧温氯丙烷0.1％，1，3-二氯丙醇2.5％；粗反应液供给速度10L/h，水蒸汽供给速度21～26Kg/h。塔釜排出液产品浓度68％～71％。实验结果见表3。

表3 1，3-二氯丙醇含量高的粗反应液汽提结果

序号   汽液比      DCH含量(ppm)        ECH(ppm)

R-1    2.0∶1          50                  8

R-2    2.0∶1          43                  6

R-3    2.5∶1          10                  4

R-4    2.5∶1          10                  4

Claims (6)

1.一种3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵中有机副产物的分离方法，包括在汽提塔中连续减压水蒸汽汽提，除去产品中残留的环氧氯丙烷和二氯丙醇，其中所需汽液比0.5～5.0，真空度为0.060～0.098mpa，所得3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵产品中环氧氯丙烷和二氯丙醇的总含量不大于15ppm。

2.如权利要求1所述的方法，所述的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为30％～70％的水溶液。

3.如权利要求1所述的方法，所需汽液比为0.8～3.0。

4.如权利要求1所述的方法，真空度为0.080～0.095mpa。

5.如权利要求1所述的方法，汽提塔所用的填料为波纹填料。

6.如权利要求5所述的方法，所述的波纹填料为塑料或不锈钢波纹填料。