CN116143668B - 一种低成本、高收率的异丁烯二磺酸钠生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低成本、高收率的异丁烯二磺酸钠生产工艺，具体包括以下步骤：（1）原料亚硫酸钠水溶液的配制；（2）异丁烯二磺酸钠的制备；（3）异丁烯二磺酸钠的提纯，最终得到高品质异丁烯二磺酸钠晶体。本发明属于化学合成技术领域，该低成本、高收率的异丁烯二磺酸钠生产工艺，能大大提高生产效率，减少能源消耗，同时各步反应原料易得，整个过程不需要添加阻聚剂和有机助剂，工艺简单安全，节能环保，同时，本发明提供了一种异丁烯二磺酸钠的提纯工艺，能够有效的解决产品中亚硫酸钠含量超标、纯度低等问题。整个工艺，产品收率达到95%，纯度99%，可适用于工业化大规模生产。

Description

一种低成本、高收率的异丁烯二磺酸钠生产工艺
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，特别涉及一种低成本、高收率的异丁烯二磺酸钠生产工艺。
背景技术
异丁烯二磺酸钠（又名：2-甲烯基-1,3-丙二磺酸钠）是一种重要的精细化工原料和产品，在金属冶炼、合成纤维、水处理等领域都有广泛的应用。在金属冶炼中作为镀镍工艺的辅助光亮剂，能提高走位及金属的延展性；在水处理应用中，作为一种新型的无磷阻垢剂单体，通过与其他单体聚合，生成具有良好水溶性及阻垢效果的绿色环保的阻垢剂，因其含有强极性磺酸基团，可有效地防止钙凝胶和分散颗粒物，尤其对铁垢有良好的阻垢分散作用，成为目前国内外研究的热点；此外还应用于合成纤维，作为腈纶单体，能改善纤维的染色性能，具有热稳定性好，染色性好等优点；同时在油田钻井、建筑材料中作为添加剂使用。该产品国内外市场前景广阔，研究探讨制备异丁烯二磺酸钠的新技术以提高生产能力，对工农业生产有着重要的现实意义。
目前，对于异丁烯二磺酸钠的合成方法，少量的研究报道是在非均相体系中加入有机溶剂或加入相转移催化剂进行反应，工艺繁琐，需要额外加入助溶剂和催化剂，增加了生产成本；同时在提纯阶段，因为有溶剂和催化剂的存在，需要对溶剂进行回收，在结晶阶段有催化剂和盐存在，造成产品纯度低，收率低等问题，整个工艺繁琐，设备占用多，后处理损失严重，生产成本高。
发明内容
本发明目的在于克服原釜式工艺缺点，提供一种低成本、高收率的异丁烯二磺酸钠生产工艺，为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
本发明提供的一种低成本、高收率的异丁烯二磺酸钠生产工艺，包括如下步骤：S1、原料亚硫酸钠水溶液的配制：首先将相应质量比的亚硫酸钠固体和纯水加入到配料罐中，充分搅拌均匀，制得亚硫酸钠水溶液；S2、在反应罐中加入相应摩尔比的原料3-氯-2-氯甲基丙烯（CCMP），并开启加热，缓慢升温至80℃；S3、异丁烯二磺酸钠的制备：将步骤S1中制得的亚硫酸钠水溶液，滴加到步骤S2的反应罐中，滴加时间0.5~1h，边滴加边搅拌；S4、滴加结束，升温至100℃，保温反应2~3h，即得异丁烯二磺酸钠反应液。
其中，所述亚硫酸钠水溶液浓度为10%~28%，优选20%～22%。
其中，所述的原料3-氯-2-氯甲基丙烯与亚硫酸钠的摩尔比为1：2～2.5，优选1:2~2.2。
其中，所述的3-氯-2-氯甲基丙烯纯度≥98%。
其中，所述的反应时间为0.5~5h，优选2～3h。
其中，所述的反应罐的反应温度为50~120℃，优选90～100℃。
进一步地，它还包括产品的提纯步骤，具体为：将上述反应中所得的异丁烯二磺酸钠反应液，经减压浓缩脱水至浆状，趁热高温离心，除去副产物氯化钠；所得滤液收集至结晶釜，冷却至室温结晶，将含有晶体的混合溶液转至压滤机中进行压滤，得到异丁烯二磺酸钠湿品，压滤母液回收套用；所得湿品放置在60℃真空干燥箱中干燥3h，即得异丁烯二磺酸钠纯品，产品含量大于99%，氯化钠含量低于0.1%，亚硫酸钠含量小于0.1%。
其中，所述的减压浓缩，减压压力为-0.09Mpa，减压温度为60~80℃。
其中，所述的高温离心，温度控制在50-120℃，优选100oC。
其中，所述的高温离心的转速控制在1000-2000r/min，优选1500r/min。
有益效果
本发明仅以水做溶剂，通过对滴加方式和温度的优化，能有效减少原料自聚等问题，降低了生产成本，缩短了反应时间，节约了能耗，提高了单位时间异丁烯二磺酸钠的产率。
通过提纯工艺的优化，提高了产品的品质，对压滤母液进行了回收套用，减少了废水排放；同时对提纯过程中产生的副产物氯化钠进行了回收，可通过简单精制，纯度可达到工业级要求，具有变废为宝的特点。
本发明操作简单，未存在高温高压反应，生产安全，工艺可靠，能够有效减少操作人员数量，降低人力成本。
本发明所占设备少，利于扩大产能，增加效益。
附图说明
图1产品提纯工艺流程图；
图2产品核磁图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本发明方法反应式如下：
实施例1：
在滴加罐中加入509g含量为99％的亚硫酸钠和1935g去离子水（亚硫酸钠与水质量比为1:3.8），搅拌至亚硫酸钠完全溶解；在反应罐中加入250g的3-氯-2-氯甲基丙烯（与亚硫酸钠摩尔比1:2），并开启加热，缓慢升温至80℃；将亚硫酸钠水溶液，滴加到反应罐中，滴加时间1h，边滴加边搅拌；滴加结束，升温至100℃，保温反应3h，得淡黄色反应液。取样经1H-QNMR检测，采用本实施例的方法制得的产品中异丁烯二磺酸钠的含量为18.09％，收率为93.73％。
实施例2：
在滴加罐中加入560g含量为99％的亚硫酸钠和2128g去离子水（亚硫酸钠与水质量比为1:3.8），搅拌至亚硫酸钠完全溶解；在反应罐中加入250g的3-氯-2-氯甲基丙烯（与亚硫酸钠摩尔比1:2.2），并开启加热，缓慢升温至80℃；将亚硫酸钠水溶液，滴加到反应罐中，滴加时间1h，边滴加边搅拌；滴加结束，升温至100℃，保温反应3h，得淡黄色反应液。取样经1H-QNMR检测，采用本实施例的方法制得的产品中异丁烯二磺酸钠的含量为17.03％，收率为96.20％。
实施例3：
在滴加罐中加入535g含量为99％的亚硫酸钠和1873g去离子水（亚硫酸钠与水质量比为1:3.5），搅拌至亚硫酸钠完全溶解；在反应罐中加入250g的3-氯-2-氯甲基丙烯（与亚硫酸钠摩尔比1:2.1），并开启加热，缓慢升温至80℃；将亚硫酸钠水溶液，滴加到反应罐中，滴加时间1h，边滴加边搅拌；滴加结束，升温至100℃，保温反应3h，得淡黄色反应液。取样经1H-QNMR检测，采用本实施例的方法制得的产品中异丁烯二磺酸钠的含量为18.69％，收率为95.56％。
实施例4：
在滴加罐中加入535g含量为99％的亚硫酸钠和1873g去离子水（亚硫酸钠与水质量比为1:3.5），搅拌至亚硫酸钠完全溶解；在反应罐中加入250g的3-氯-2-氯甲基丙烯（与亚硫酸钠摩尔比1:2.1），并开启加热，缓慢升温至80℃；将亚硫酸钠水溶液，滴加到反应罐中，滴加时间0.5h，边滴加边搅拌；滴加结束，升温至90℃，保温反应2h，得淡黄色反应液。取样经1H-QNMR检测，采用本实施例的方法制得的产品中异丁烯二磺酸钠的含量为17.87％，收率为91.34％。
采用图1所示的后处理工艺，分别对上述实施例反应液进行提纯处理。操作为：将收集罐V3中反应液转至蒸馏釜中，升温至65℃，保持真空度-0.06Mpa，进行减压浓缩脱水至浆状，趁热高温离心，设置离心机的转速为1420r/min，除去副产物氯化钠；离心滤液收集至结晶釜，冷却至室温结晶；再将含有晶体的混合溶液转至压滤机中进行压滤，得到异丁烯二磺酸钠湿品，压滤母液回收至蒸馏釜套用；所得湿品放置在75℃真空干燥箱中干燥3h，即得到异丁烯二磺酸钠纯品。纯品采用1H-QNMR和滴定法分别检测异丁烯二磺酸钠、亚硫酸钠和氯化钠的含量，分析结果见表1。
表1纯品1H-QNMR和滴定法分析结果
异丁烯二磺酸钠 亚硫酸钠 氯化钠
实施例1 99.12% 0.08% 0.07%
实施例2 99.36% 0.10% 0.08%
实施例3 98.90% 0.09% 0.08%
实施例4 98.35% 0.12% 0.07%
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低成本、高收率的异丁烯二磺酸钠生产工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、原料亚硫酸钠水溶液的配制：首先将相应质量比的亚硫酸钠固体和纯水加入到配料罐中，充分搅拌均匀，制得亚硫酸钠水溶液；
S2、在反应罐中加入相应摩尔比的原料3-氯-2-氯甲基丙烯（CCMP），并开启加热，缓慢升温至80℃；
S3、异丁烯二磺酸钠的制备：将步骤S1中制得的亚硫酸钠水溶液，滴加到步骤S2的反应罐中，滴加时间0.5~1h，边滴加边搅拌；
S4、滴加结束，升温至100℃，通过反应罐保温反应2~3h，即得异丁烯二磺酸钠反应液；
S5、异丁烯二磺酸钠的提纯：将S4中所得反应液转至蒸馏釜中减压浓缩至浆状，馏出液回收至步骤S1，用于配置亚硫酸钠水溶液；将浆状物趁热高温离心，除去不溶的副产物氯化钠；将离心滤液收集至结晶釜，冷却至室温结晶；再将含有晶体的混合溶液转至压滤机中进行压滤，得到异丁烯二磺酸钠湿品，压滤母液回收至蒸馏釜套用到下一批；最后将湿品放置真空干燥箱，设置干燥温度75℃，真空干燥3h，即得异丁烯二磺酸钠纯品。
2.根据权利要求1所述的一种低成本、高收率的异丁烯二磺酸钠生产工艺，其特征在于：所述的步骤S1，亚硫酸钠与水的质量比为1:3~5。
3.根据权利要求1所述的一种低成本、高收率的异丁烯二磺酸钠生产工艺，其特征在于：所述的步骤S2，原料3-氯-2-氯甲基丙烯与亚硫酸钠的摩尔比为1:2~2.5。
4.根据权利要求1所述的一种低成本、高收率的异丁烯二磺酸钠生产工艺，其特征在于：所述的步骤S5，高温离心，温度控制在50-120℃。
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