一種鄰苯二甲酸二甲酯的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鄰苯二甲酸二甲酯的制備方法，包括以下步驟：將原料苯酐和過量的甲醇加入反應(yīng)釜中，加入濃硫酸作催化劑，反應(yīng)釜內(nèi)溫度控制在0～150℃，反應(yīng)16-20小時(shí)，反應(yīng)完畢后用堿溶液中和催化劑和未反應(yīng)的苯酐，靜置分層，再用清水洗滌幾次。含醇廢水收集后用回收塔回收醇類，供循環(huán)使用。將分層后的下層酯層加熱，減壓沖醇(使用超重力床回收甲醇供循環(huán)使用)。加入活性炭脫色后，經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾，即得鄰苯二甲酸二甲酯成品。本發(fā)明用過量的醇作為帶水劑，使酯化反應(yīng)逐漸進(jìn)行到底，簡化了工藝過程，且產(chǎn)品質(zhì)量好。相對于精餾塔蒸餾的工藝，本工藝使用超重力床回收甲醇，有效的降低了能耗，具有較好的環(huán)保意義。
【專利說明】一種鄰苯二甲酸二甲酯的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)化合物制備方法領(lǐng)域，具體是涉及一種鄰苯二甲酸二甲酯的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鄰苯二甲酸二甲酯是一種對多種樹脂都有很強(qiáng)溶解力的增塑劑，能與多種纖維素樹脂、橡膠、乙烯基樹脂相溶，有良好的成膜性、粘著性和防水性。目前，市場上鄰苯二甲酸二甲酯類增塑劑的使用量非常大，但是在生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)所采用的生產(chǎn)方法，工藝比較復(fù)雜，反應(yīng)不徹底，有浪費(fèi)原材料，生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鄰苯二甲酸二甲酯的制備方法，以簡化工藝，節(jié)約原料，增強(qiáng)環(huán)保，同時(shí)使得產(chǎn)品的純度能夠一次性的達(dá)到要求成為可倉泛。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]一種鄰苯二甲酸二甲酯的制備方法，包括以下步驟:
[0006](I)、酯化工序
[0007]向反應(yīng)釜中先投入備好的甲醇，然后開風(fēng)機(jī)投苯酐，同時(shí)開攪拌，以摩爾份數(shù)計(jì)，甲醇:苯酐=1.5: I ;加入濃硫酸，其用量以重量百分比計(jì)，為原料甲醇用量的0.2%~1%，本發(fā)明為了使酯化反應(yīng)逐漸進(jìn)行到底，故采用過量的醇作為帶水劑；之后攪拌，反應(yīng)釜內(nèi)溫度控制在O~150°C，反應(yīng)約16-20小時(shí)；
[0008](2)中和工序
[0009]在反應(yīng)釜中加入堿液，其濃度以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為4%~6%，其用量以重量百分比計(jì)，為原料苯酣用量的2%~4%;此時(shí)溫度控制在60~90°C，攪拌速度控制在每分鐘50~70轉(zhuǎn)，中和結(jié)束時(shí)控制酸值=0.05mgK0H/g,經(jīng)中和、洗滌后，減壓蒸餾，得到鄰苯二甲酸二甲酯粗品；
[0010](3)、脫醇工序
[0011]在真空下脫醇，要求系統(tǒng)真空大于620mmHg柱，溫度控制在80~140°C，減壓脫醇至無分流為止，加入活性炭，其用量以重量百分比計(jì)，為原料甲醇與苯酣之和的0.2%~1% ;壓濾，即得鄰苯二甲酸二甲酯合格成品；
[0012](4)、甲醇回收工序
[0013]將廢水加熱不斷維持共沸狀態(tài)，使甲醇水蒸氣經(jīng)冷凝后分層，上層甲醇不斷分離出系統(tǒng)外，而下層水不斷回流塔內(nèi)繼續(xù)蒸餾直到無甲醇餾出為止，所述回收采用超重力床回收。
[0014]其中:
[0015]上述的方法，其所述試劑濃硫酸的用量，以重量百分比計(jì)，優(yōu)選為原料甲醇用量的0.2%~0.5%。
[0016]上述的方法，其所述活性炭的用量，以重量百分比計(jì)，優(yōu)選為原料甲醇與苯酣之和的 0.3%~0.6%。
[0017]上述的方法，其所述酯化反應(yīng)工序，反應(yīng)釜內(nèi)溫度優(yōu)選控制在100~150°C。
[0018]上述的方法，其所述中和工序，所述堿液，其濃度以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)優(yōu)選為4.5~
5.5%，其用量以重量百分比計(jì)，優(yōu)選為原料苯酣用量的3%，所述此時(shí)溫度最好控制在70~75°C，所述攪拌速度最好控制在每分鐘60轉(zhuǎn)。
[0019]本發(fā)明具有如下的顯著的進(jìn)步和有益的效果:
[0020]本發(fā)明用過量的醇作為帶水劑，使酯化反應(yīng)逐漸進(jìn)行到底，簡化了工藝過程，且產(chǎn)品質(zhì)量好。相對于精餾塔蒸餾的工藝，本工藝使用超重力床回收甲醇，有效的降低了能耗，具有較好的環(huán)保意義；同時(shí)使得產(chǎn)品的純度能夠一次性的達(dá)到要求成為可能。
[0021]本發(fā)明的化學(xué)反應(yīng)過程如下:
[0022]酯化反應(yīng)，分二步進(jìn)行
[0023](I)單酯的生成:在115°C時(shí)苯酐很快的溶解于甲醇中并相互反應(yīng)形成鄰苯二甲酸單甲酯。(此反應(yīng)不需要催化劑即可順利進(jìn)行且反應(yīng)是不可逆的)
[0024](2)雙酯的生成:在145~150°C下單酯在催化劑硫酸的作用下，與甲醇反應(yīng)生成雙酯和水。
[0025]此步反應(yīng)是可逆反應(yīng)，且進(jìn)行很慢(平衡常數(shù)Kp = 2~4)。等當(dāng)量的單酯與醇反應(yīng)平衡時(shí)，雙酯產(chǎn)率為66%，為提高雙酯產(chǎn)率必須使醇過量，并盡可能除去反應(yīng)生成的水。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是制備一種鄰苯二甲酸二甲酯的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0028]本實(shí)施例所用的甲醇和苯酐的純度均=99%。
[0029]一種鄰苯二甲酸二甲酯的制備方法，包括以下步驟:
[0030]一、酯化工序
[0031]1、原料配比
[0032]苯酐甲醇硫酸活性碳回收醇
[0033]a、1600kg 2400kg 9kg 5kg /
[0034]b、1600kg 1700kg 9kg 5kg 875kg
[0035]2、備料，檢查設(shè)備，開始
[0036]a、先投入備好的甲醇，然后開風(fēng)機(jī)投苯酐，同時(shí)開攪拌，再投活性炭，硫酸，最后蓋好手孔蓋。
[0037]b、升溫反應(yīng):先打開冷凝器的冷卻水，打開脫水罐放空閥，以便隨時(shí)排除體系內(nèi)不凝性氣體。然后打開夾套，盤管進(jìn)汽閥通蒸汽慢慢升溫，先控制汽在2kg/cm2。當(dāng)液溫升至IlO0C以上時(shí)，開始沸騰(升溫約需20分鐘)。在不沖料的情況下，酯化反應(yīng)在此沸騰狀態(tài)下進(jìn)行，在氣相溫度94°C左右，甲醇-水共沸物經(jīng)酯化塔進(jìn)行冷凝器，經(jīng)分層器分層后，甲醇流入酯化塔頂部，與汽化的共沸物進(jìn)行質(zhì)量交換后，經(jīng)塔底流入酯化釜底，重新參與酯化反應(yīng)。分層后的水流入脫水罐，當(dāng)液溫達(dá)到125°C時(shí)，開回流閥門，由于酯化反應(yīng)過程中不斷脫水，到一定時(shí)間后，蒸出物的水量逐漸減少，液相溫度逐漸上升，當(dāng)液溫達(dá)到145~150°C時(shí)，反應(yīng)平穩(wěn)，出水甚少，反應(yīng)四小時(shí)開始每隔30分鐘取一次樣，滴定酯化液酸度。當(dāng)酸度達(dá)到2mgKOH/g以下時(shí)，反應(yīng)完畢。停止蒸汽加熱關(guān)回流閥門，開夾套冷卻水，當(dāng)液溫降至80°C左右時(shí)通知中和工序進(jìn)行打料。
[0038]C、酯化反應(yīng)操作要點(diǎn):升溫平穩(wěn)，不能充料。
[0039]二、中和工序
[0040]1、配料:稱取約48kg純堿加入1500L配堿槽，然后升溫到50~60°C，此時(shí)堿液濃度約3~4%，測比重在1.03左右。
[0041]2、操作:堿液通過打堿泵打入高位計(jì)量槽，中和釜內(nèi)物料要控制70±2°C (冬天高2V )然后開攪拌，同時(shí)打開半圈堿液閥門加堿中和，加堿液時(shí)間控制在20分鐘，加完堿后攪拌10分鐘，停攪拌靜止45分鐘后，放廢堿液，同時(shí)通過中控取樣，控制酸值=0.05mgK0H/ g°
[0042]中和反應(yīng)控制條件:
[0043](I)堿液濃度和堿液用量
[0044]堿濃度以4% (比重1.03，25°C )左右為宜，堿用量以為苯酐量的3%為宜。
[0045](2)中和溫度
[0046]從理論上講，酸，堿中和與反應(yīng)溫度關(guān)系不大，但由于溫度越低，粘度大，不利反應(yīng)，也不分層，引起乳化，70~75°C為宜。
[0047](3)攪拌
[0048]攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分。
[0049](4)酯化終點(diǎn)酸度
[0050]若酯化終點(diǎn)超過2mgK0H/g，說明酯化反應(yīng)進(jìn)行的不完全，有單酯的存在，此時(shí)中和，不但需要增加堿的用量，而且單酯與堿液反應(yīng)生成鈉鹽溶于水，將分層的水淌出。
[0051](5)酯的濃度
[0052]若酯的濃度大(說明含醇少)粗酯與堿液的比重差異很少，則很易發(fā)生乳化現(xiàn)象，造成分層困難，在正常情況下，粗酯的比重應(yīng)在0.95左右
[0053]三、脫醇工序
[0054]1、開車前的準(zhǔn)備工作，烘脫醇塔，開夾套及盤管蒸汽閥門開系統(tǒng)真空，開啟冷凝器的冷卻水，放凈中性酯貯槽中所帶酸度堿液，當(dāng)?shù)谝活A(yù)熱器溫度達(dá)80°C，第二預(yù)熱器溫度達(dá)120°C時(shí)，塔中135°C，塔底140°C時(shí)即可進(jìn)料。要求系統(tǒng)真空大于620mmHg柱。
[0055]2、操作要點(diǎn):
[0056]a、當(dāng)?shù)谝活A(yù)熱器溫度達(dá)80°C，第二預(yù)熱器溫度達(dá)120°C，塔頂溫度達(dá)135°C，塔中達(dá)135~140°C，塔底140~145°C時(shí)，即可進(jìn)料，進(jìn)料流量控制在1200~1600L/hr，同時(shí)開活蒸汽，并控制在450~500mmHg，連續(xù)進(jìn)料過程中要特別注意水、電、汽和塔釜溫度。
[0057]b、蒸餾粗酯罐接滿時(shí)應(yīng)及時(shí)倒罐，先關(guān)閉接蒸餾酯罐上的真空閥門，然后打開備用罐上的真空閥門，待真空度穩(wěn)定后打開備用罐上的物料閥門，關(guān)好原受罐上物料閥門，然后將已滿蒸餾粗酯罐上的放空閥門打開，將物料打入壓濾貯罐。
[0058]c、停車、洗塔:洗塔前應(yīng)將塔內(nèi)物料放凈，關(guān)出料閥門，從預(yù)熱器放凈口加水和液堿，要將塔裝滿(通過去頭罐可看出)。然后夾套通蒸汽，塔內(nèi)通活蒸汽，煮塔2~3小時(shí)停汽將洗塔放出，再用自來水沖洗至干凈。
[0059]d、臨時(shí)停車，因停水、停電等原因造成臨時(shí)停車時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉進(jìn)料閥和活蒸汽，夾套蒸汽閥門，保持系統(tǒng)真空，待恢復(fù)正常后再進(jìn)料。
[0060]e、脫醇進(jìn)料應(yīng)盡可能保持連續(xù)進(jìn)料，不要開開停停，以免影響產(chǎn)品質(zhì)量和消耗。
[0061]四、三廢處理
[0062]1.廢水中回收甲醇工序:
[0063]甲醇在水中溶解度為8%左右，在廢堿液中占4%左右，利用甲醇與水能形成，共沸點(diǎn)93°C，在共沸物組成甲醇占57.5%，水占42.5%下，所以將廢水加熱不斷維持共沸狀態(tài)，使甲醇水蒸氣經(jīng)冷凝后分層，上層甲醇不斷分離出系統(tǒng)外，而下層水不斷回流塔內(nèi)繼續(xù)蒸餾直到無甲醇餾出為止。
[0064]2.中間層的回收處理:
[0065]酯中和后凡在分水時(shí)發(fā)現(xiàn)有酯水相混而難以分層的稱中間層，中間層含有水，單酯鈉鹽和酯，不得直接排入溝內(nèi)，應(yīng)予以單獨(dú)收集，定期集中處理:處理前將中間層吸入中和釜內(nèi)，靜置過夜，分去下層水液，取樣測定酸值是否達(dá)到0.05mgK0H/g以下，如酸值偏高應(yīng)予加純堿，鹽混合液中和之，并按中和操作要求予以操作處理，分去水層后進(jìn)行脫醇、壓濾，即酯成品。真空緩沖罐內(nèi)回收物，應(yīng)集中存放做單獨(dú)回收處理備用。
[0066]3.活性炭中殘留酯的回收:
[0067]從板框壓濾機(jī)框板內(nèi)換出的炭渣中仍含有較高的酯，如不加以回收將增大酯的損耗，使原料單耗增高，因此將含酯炭渣投入不銹鋼離心機(jī)內(nèi)的濾布內(nèi)(一次投入炭渣不超過20kg)進(jìn)行離心甩干、回收，每次操作約2小時(shí)左右，回收所得殘酯交中和崗位處理。
【權(quán)利要求】
1.一種鄰苯二甲酸二甲酯的制備方法，其特在征于:所述制備方法包括以下步驟: (1)、酯化工序 向反應(yīng)釜中先投入備好的甲醇，然后開風(fēng)機(jī)投苯酐，同時(shí)開攪拌，以摩爾份數(shù)計(jì)，甲醇:苯酐=1.5: I ;加入濃硫酸，其用量以重量百分比計(jì)，為原料甲醇用量的0.2%~1%;之后攪拌，反應(yīng)釜內(nèi)溫度控制在O~150°C，反應(yīng)約16-20小時(shí)； (2)中和工序 在反應(yīng)釜中加入堿液，其濃度以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為4%~6%，其用量以重量百分比計(jì)，為原料苯酣用量的2%~4% ;此時(shí)溫度控制在60~90°C，攪拌速度控制在每分鐘50~70轉(zhuǎn)，中和結(jié)束時(shí)控制酸值=0.05mgK0H/g，經(jīng)中和、洗滌后，減壓蒸餾，得到鄰苯二甲酸二甲酷粗品； (3)、脫醇工序 在真空下脫醇，要求系統(tǒng)真空大于620mmHg柱，溫度控制在80~140°C，減壓脫醇至無分流為止，加入活性炭，其用量以重量百分比計(jì)，為原料甲醇與苯酣之和的0.2%~1% ;壓濾，即得鄰苯二甲酸二甲酯合格成品； (4)、甲醇回收工序 將廢水加熱不斷維持共沸狀態(tài)，使甲醇水蒸氣經(jīng)冷凝后分層，上層甲醇不斷分離出系統(tǒng)外，而下層水不斷回流塔內(nèi)繼續(xù)蒸餾直到無甲醇餾出為止，所述回收采用超重力床回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述試劑濃硫酸的用量，以重量百分比計(jì)，為原料甲醇用量的0.2%~0.5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述活性炭的用量，以重量百分比計(jì)，為原料甲醇與苯酣之和的0.3%~0.6%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述酯化反應(yīng)工序中，所述反應(yīng)釜內(nèi)溫度控制在100~150。。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一所述的方法，其特征在于:所述中和工序中，所述堿液，其濃度以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為4.5~5.5%，其用量以重量百分比計(jì)，為原料苯酣用量的3%，所述此時(shí)溫度控制在70~75°C，所述攪拌速度控制在每分鐘60轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述原料甲醇為過量。
【文檔編號】C07C67/08GK104072371SQ201310109685
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】池銀萍 申請人:池銀萍