CN101238091B - 对苯二甲酸二（2-乙基己酯）的制备 - Google Patents

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Abstract

公开了通过在高温高压下酯化对苯二甲酸与2-乙基己醇同时从反应混合物中除去反应水制备对苯二甲酸二(2-乙基己酯)的方法。

Description

对苯二甲酸二(2-乙基己酯)的制备
发明领域
本发明涉及自对苯二甲酸(TPA)制备对苯二甲酸二(2-乙基己酯)。更具体而言，本发明涉及通过在高温高压下用2-乙基己醇(EH)酯化TPA同时自反应混合物中除去反应水制备对苯二甲酸二(2-乙基己酯)的方法。 
发明背景 
对苯二甲酸二(2-乙基己酯)，也称对苯二甲酸二辛酯或DOTP，在多种聚合物材料如聚氯乙烯中用作增塑剂。DOTP可通过对苯二甲酸二甲酯(DMT)和EH在钛酸酯催化下的酯交换反应制备。TPA与EH在DMT酯交换所用相似条件下的直接酯化的反应速率慢并有零星的起泡问题。US-2002028963-A1公开了一种酯化方法，其中水通过与醇共沸蒸馏除去。JP-60004151-A(JP-03004052-B)公开了TPA与EH在高压和高温下的反应。JP-2001031794-A公开了通过使C9-C18一元醇中至少之一和2-乙基己醇与对苯二甲酸反应制备对苯二甲酸酯。反应过程中形成的水被除去，醇被分离出并再循环到***中。最后，US-5,532,495公开了包括自反应混合物中除去水和部分醇反应物的多步酯化法。 
发明概述 
我们已开发出通过TPA与EH在高压和高温下酯化同时在酯化过程中除去反应水和一些EH制备对苯二甲酸二(2-乙基己酯)的方法。本发明因此提供了制备对苯二甲酸二(2-乙基己酯)的方法，所述方法包括在钛催化剂存在下使TPA与EH在反应区中接触，反应区中总压 保持在100-400kPa(1-4巴表压)，温度保持在180-270℃，EH∶TPA摩尔比保持在2∶1-2.5∶1，惰性气体流经反应区中的TPA/EH反应混合物以使水和EH的混合物在对苯二甲酸二(2-乙基己酯)的制备过程中从反应区除去。我们的新方法以良好的反应速率提供所需的二酯产物，TPA反应物转化率高，无可见的泡沫问题。 
发明详述 
本发明的酯化方法在包含压力容器的反应区中进行，同时保持EH∶TPA摩尔比在2∶1-2.5∶1。反应区中的压力和温度分别保持在100-400kPa(1-4巴表压(barg))和180-270℃。优选的压力和温度范围分别为200-350kPa(2-3.5barg)和180-260℃。 
本发明的重要特点在于在酯化过程中随同EH一起除去反应水。维持EH∶TPA摩尔比在2∶1-2.5∶1需要在过程中向反应容器中加入EH。可将自反应区移除的EH/水混合物或共沸物分离成富EH的有机相和水相，富EH的有机相可返回反应区。或者，EH∶TPA摩尔比可通过加入新的EH保持在2∶1-2.5∶1。 
反应水从反应区的除去通过使惰性气体流经反应区中的TPA/EH反应混合物来辅助进行。氮气最便宜，因此是优选的惰性气体。惰性气体通常通过常规导管或经由气体喷射装置在TPA/EH反应混合物的表面下进给。虽然惰性气体可间歇或不连续地进给，但优选其在酯化反应一开始即连续进给。流经TPA/EH反应混合物的气体量可显著变化，但通常在每小时每体积反应混合物2-5体积气体的范围内。 
所述钛催化剂可为任何可溶于反应混合物中(即可溶于EH和对苯二甲酸二(2-乙基己酯)产物中)的钛化合物。适宜的钛化合物的实例包括具有式Ti(OR)4的四烷氧基钛，其中R为1-8个碳原子的烷基。钛化合物的催化有效量通常为在反应混合物中提供钛[Ti]浓度为50-200ppm重量的量。本发明的方法可以间歇、半连续或连续方式进行。在间歇方式中，搅拌下的压力容器中装着TPA、EH和催化剂， 在加热和加压下进行酯化，同时让惰性气体流经反应混合物。除去EH/水混合物，EH在工艺过程中进给到反应容器中。过程结束时，对苯二甲酸二(2-乙基己酯)产物按常规程序从容器中回收并纯化。连续操作涉及连续或间歇地向保持在预定温度、压力和液位下的压力容器中进给TPA、EH和催化剂和连续或间歇地从保持在预定温度、压力和液位下的压力容器中除去EH、水和含产物的反应混合物。所述含产物的反应混合物可进给到一个或多个二级反应容器中，TPA和/或TPA半酯向二酯产物的转化在其中完成。 
在最简单的实施方案中，反应容器可装配一个供EH反应物返回的入口和一个控制阀以代替分馏塔除去挥发物。反应器中装有对苯二甲酸、过量的2-乙基己醇和催化量的钛催化剂如四异丙醇钛(TIPT)。混合物的加热和搅拌引起压力增加和TPA向DOTP的酯化以及挥发物包括EH和水的释放。挥发性组分主要由反应水和未反应的EH组成。这些组分可在惰性气体吹扫的帮助下从反应器中扫除，经冷凝，从水中分离出的2-乙基己醇经由泵返回到高压釜中。该反应的产物通常通过滤出未反应的TPA用于再循环而得到精制。粗产物(滤液)然后用2.5％重量的NaOH水溶液中和，经水洗并过滤。过量的2-乙基己醇在减压下除去，残余物然后进行汽提。汽提产物用活性炭处理一小时，然后通过助滤剂过滤得到最终产物。 
在一个优选的实施方案中，所述方法可以连续方式通过用螺旋进料器向适宜的反应容器中加入TPA并向搅拌下的加压反应容器中泵送加入EH/催化剂混合物实施，所述加压反应容器装配有回流冷凝器/滗析器组合以便可除去反应水和使未反应的EH返回反应器。该反应器的流出物可送到一个或多个精制反应器链中，其中DOTP的转化和除水继续进行。该反应的产物可通过与间歇实施例中所列的那些不矛盾的步骤进一步处理和精制。 
实施例 
本发明所提供的方法将通过下面的实施例进一步说明，除非另有指出，否则其中给出的所有百分数均为重量百分数。 
向500毫升高压釜中装入137.9g(0.83摩尔)TPA、250g(1.92摩尔)EH和125ppm(0.048g)TIPT催化剂。高压釜装配有搅拌器、向TPA/EH催化剂混合物表面下进给EH和氮气的导管、释压导管和装有控制阀(背压调节器)以除去水和EH的导管。然后密封高压釜并加热到约180℃以在高压釜内产生100kPa(1bar表压)的压力。随着反应进行，水和EH的混合物被除去，EH被泵送回高压釜。氮气与再循环的EH一起进给以促进水的移除。在260℃的最大温度和约300kPa(3bar表压)的最大高压釜压力下总的反应时间为10.5小时。未反应的TPA(14g)通过过滤回收。粗产物然后用2.5％的NaOH水溶液中和，用水洗涤并过滤。减压除去过量的EH，残余物然后经汽提。汽提产物在90℃下用活性炭处理一小时，然后经助滤剂过滤，得到136.6g产物(转化率约80％)。分析(气相色谱，面积百分数)：EH 0.04％；邻苯二甲酸二(2-乙基己酯)0.07％，对苯二甲酸甲酯(2-乙基己酯)0.13％；未知0.02％；DOTP 99.42％。颜色(PCS)：20。 
对照实验在大气压下进行。向装配有顶部搅拌器、温度计、加热套和蒸汽滗析器的2升圆底烧瓶中加入350g(2.107摩尔)TPA、687g(5.28摩尔)EH和0.208g(200ppm)TIPT。加热后，反应在约180℃下开始。6小时内温度慢慢达到189℃。10小时的反应时间后温度达到202℃。温度保持在205℃，直至约14小时的反应时间完成。然后在15小时时温度达到210℃，18小时时达到222℃，最终温度为230℃，保持2小时。因此在水的生成减慢到反应停止的点前需要21.5小时的反应时间。共收集到73.5g含水的蒸馏物，理论量为75.8g。粗产物除去挥发物，共得到125.3g产物。残余物重733.7g，产率为88.9％。分析(气相色谱，面积百分数)：EH 0.04％；邻苯二甲酸二(2-乙基己酯)0.04％，DOTP异构体0.36％；DOTP 99.39％。颜色(PCS)：40。 
本发明已特别参照特定的优选实施方案给予了详细描述，但应理解在本发明的精神和范围内可进行变化和改进。 

Claims (5)

1.一种制备对苯二甲酸二(2-乙基己酯)的方法，所述方法包括在钛催化剂存在下使对苯二甲酸(TPA)与2-乙基己醇(EH)在反应区中接触，反应区中总压保持在200-350kPa，温度保持在180-270℃，EH∶TPA摩尔比保持在2∶1-2.5∶1，惰性气体流经反应区中的TPA/EH反应混合物以使水和EH的混合物在对苯二甲酸二(2-乙基己酯)的制备过程中从反应区除去。
2.权利要求1的方法，其中所述惰性气体以每小时每体积反应混合物2-5体积气体的速率流经TPA/EH反应混合物。
3.权利要求2的方法，其中所述钛催化剂为具有式Ti(OR)4的四烷氧基钛，其中R为1-8个碳原子的烷基。
4.权利要求1的方法，其中所述钛催化剂是四烷氧基钛催化剂，反应区中总压保持在200-350kPa，温度保持在180-260℃，惰性气体以每小时每体积反应混合物2-5体积气体的速率流经反应区中的TPA/EH反应混合物以使水和EH的混合物在对苯二甲酸二(2-乙基己酯)的制备过程中从反应区除去。
5.权利要求4的方法，其中所述四烷氧基钛催化剂具有式Ti(OR)4，其中R为1-8个碳原子的烷基，反应混合物中所述催化剂的浓度为提供50-200ppm重量钛[Ti]浓度的量。
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