CN105153067A - 一种制备环氧氯丙烷及氯化镁的方法 - Google Patents

一种制备环氧氯丙烷及氯化镁的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种制备环氧氯丙烷和氯化镁的方法，该方法以二氯丙醇盐酸水溶液和轻烧菱镁石为原料，在20~90°C下直接进行液-固相反应。该发明的反应条件温和、反应路线简单、易于操作，原料二氯丙醇能够完全转化，产物环氧氯丙烷收率高达98.9%，氯化镁的含量为94.1%。本发明以二氯丙醇盐酸水溶液为原料，原料丰富易得，价格低廉，且使用前无需进一步处理。同时，所采用的皂化剂为轻烧菱镁石，系由菱镁石经过煅烧后的产品，成本十分低廉，有较大的市场价值。

Description

一种制备环氧氯丙烷及氯化镁的方法
技术领域
本发明涉及一种环氧氯丙烷的合成方法，属于有机合成技术领域。
背景技术
环氧氯丙烷，别名表氯醇，化学名为3-氯-1,2-环氧丙烷，是一种易挥发、不稳定，具有与氯仿、醚相似的刺激性气味的无色液体。环氧氯丙烷是一种十分重要的有机化工原料和精细化工产品，用途十分广泛，其中95%以上的环氧氯丙烷被用来合成环氧树脂。此外，环氧氯丙烷还可用于合成甘油、***油***、玻璃钢、电绝缘品、表面活性剂、医药、农药、涂料、胶料、离子交换树脂、增塑剂、缩水甘油衍生物、氯醇橡胶等多种产品，用作溶解纤维素酯、树脂和纤维素醚等的溶剂，用于生产化学稳定剂和化工染料等。
本发明以菱镁石为碱性物质与二氯丙醇盐酸水溶液发生皂化反应制备环氧氯丙烷，与传统的氢氧化钠为碱性物质相比，菱镁石价格低廉，利于工业化生产。此外，生成的副产物氯化镁也具有良好的工业用途。
氯化镁作为一种重要的无机化工原料，可用于生产碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁等镁产品，还可以作防冻剂的原料等。在冶金工业中，用以制造耐火材料和砌炉臂的粘合剂，并可用于制造二号熔剂和冶炼金属镁、高纯镁砂等。在建材工业中是生产轻型建材如玻纤瓦、装饰板、卫生洁具、天花板、地板砖、通风管道、防盗井盖、防火门窗、防火板、隔墙板、人造大理石等建筑用品的重要原材料。此外，氯化镁还可用作道路化冰融雪剂，化冰速度快，对车辆腐蚀性小，效果好于氯化钠。同时，氯化镁在医药业和农业中也有许多重要的用途。
发明内容
本发明以二氯丙醇盐酸水溶液和菱镁石为原料，同时制备环氧氯丙烷和氯化镁。该发明工艺操作简单、产物易分离、反应条件温和，并且原料易得、成本低廉、易于工业化。
本方案采用的技术方案是：以二氯丙醇盐酸水溶液为原料，以轻烧菱镁石为皂化剂，在一定条件下进行水解反应，同时制备环氧氯丙烷及氯化镁。
一种制备环氧氯丙烷及氯化镁的方法，其特征是按下述步骤进行的：
（1）轻烧菱镁石的制备：将菱镁石煅烧至原来质量的50-55%，得到粉末状的轻烧菱镁石,置于真空干燥箱中备用；菱镁石中的CO2在煅烧过程中已经被除去；
（2）二氯丙醇盐酸水溶液的皂化：将二氯丙醇盐酸水溶液置于冰水浴中，搅拌，分批次加入步骤（1）制得的轻烧菱镁石，0-5℃保持0.5-1h，缓慢加热至反应温度，皂化反应结束后静置、冷却，得到混合物A；对混合物A进行减压抽滤，减压蒸馏，得到含环氧氯丙烷的溶液和分离出的固体；
取混合物A的上层清液进行分析，确定其中环氧氯丙烷的含量；
（3）对步骤（2）分离出的固体溶于热的蒸馏水中，趁热过滤，滤液冷却结晶；将冷却后的滤液再过滤，结晶物干燥后，得MgCl2。
MgCl2的含量通过原子吸收光谱法进行定量分析，具体是称取少量的固体粉末，用去离子水溶解、稀释后，采用原子吸收光谱仪测定其中镁的含量，进而计算出MgCl2的含量。
步骤（1）中，所述菱镁石中各物质的质量百分含量为MgCO395.38%，SiO22.5%，CaCO31.42%，Fe2O30.7%。
步骤（1）中，所述煅烧温度为800℃，煅烧时间为2~6h。
步骤（2）中，所述二氯丙醇盐酸水溶液中各组成的质量分数为：二氯丙醇为64.8%，HCl为9.7%，H2O为25.5%；
所述轻烧菱镁石中MgO的质量百分数为92%；其中MgO的物质的量为二氯丙醇和盐酸总物质的量的0.5倍。
步骤（2）中，所述的皂化反应温度为20~90℃，反应时间为1~8h。
步骤（3）中，所述蒸馏水的温度为90℃，结晶物干燥的温度为90℃，时间为6h。
本发明的优点在于：
1.本发明以二氯丙醇盐酸水溶液为原料，原料丰富易得，价格低廉，且使用前无需进一步处理。同时，所采用的皂化剂为轻烧菱镁石，系由菱镁石经过煅烧后的产品，成本十分低廉，有较大的市场价值。
2.本发明在生产环氧氯丙烷的同时，联产应用广泛的氯化镁产品，且二者易于分离，具有较强的工业应用价值。
3.本发明的反应条件温和、反应路线简单、易于操作。
4.本发明二氯丙醇完全转化，产物环氧氯丙烷和氯化镁的收率高。
具体实施方式：
以下为本发明的较佳实施例，能够更好地理解本发明，但本发明的实施例不限于此，同时其所示数据不代表对本发明特征范围的限制。
实施例1
称取100g菱镁石，在800℃条件下煅烧2h，得到粉末状的轻烧菱镁石51.2g，存放于真空干燥箱中，备用。
在冰水浴条件下，向100mL三口烧瓶中加入50g二氯丙醇盐酸水溶液。然后在搅拌下，分批次加入总质量为8.7g的轻烧菱镁石。在0~5℃保持0.5h后，缓慢加热至60℃，继续反应2h。静置，冷却后，取上层清液进行气相色谱分析，二氯丙醇完全转化，产物环氧氯丙烷的选择性为96.6%。
取反应混合物进行减压抽滤，固体干燥后称量，得到9.2g白色粉末，储存于干燥器中。滤液倒入100mL单口烧瓶中，进行减压蒸馏，分离出环氧氯丙烷及水，储存于试剂瓶中。烧瓶中析出的固体进行重结晶、干燥、称量，得到10.3g固体。同干燥器中的固体合并存放，记录固体总质量为19.5g。通过原子吸收光谱法进行定量分析，得出MgCl2的含量为92.3%。
实施例2
称取100g菱镁石，在800℃条件下煅烧4h，得到粉末状的轻烧菱镁石50.3g，存放于真空干燥箱中，备用。
在冰水浴条件下，向100mL三口烧瓶中加入50g二氯丙醇盐酸水溶液。然后在搅拌下，分批次加入总质量为8.7g的轻烧菱镁石。在0~5°C保持0.5h后，缓慢加热至60℃，继续反应2h。静置，冷却后，取上层清液进行气相色谱分析，二氯丙醇完全转化，产物环氧氯丙烷的选择性为97.8%。
取反应后的混合物进行减压抽滤，固体干燥后称量，得到9.4g白色粉末，储存于干燥器中。滤液倒入100mL单口烧瓶中，进行减压蒸馏，分离出环氧氯丙烷及水，储存于试剂瓶中。烧瓶中析出的固体进行重结晶、干燥、称量，得到10.2g固体。同干燥器中的固体合并存放，记录固体总质量为19.6g。通过原子吸收光谱法进行定量分析，得出MgCl2的含量为93.7%。
实施例3
称取100g菱镁石，在800℃条件下煅烧4h，得到粉末状的轻烧菱镁石50.3g，存放于真空干燥箱中，备用。
在冰水浴条件下，向100mL三口烧瓶中加入50g二氯丙醇盐酸水溶液。然后在搅拌下，分批次加入总质量为8.7g的轻烧菱镁石。在0~5℃保持0.5h后，缓慢加热至40℃，继续反应4h。静置，冷却后，取上层清液进行气相色谱分析，二氯丙醇完全转化，产物环氧氯丙烷的选择性为98.1%。
取反应后的混合物进行减压抽滤，固体干燥后称量，得到9.0g白色粉末，储存于干燥器中。滤液倒入100mL单口烧瓶中，进行减压蒸馏，分离出环氧氯丙烷及水，储存于试剂瓶中。烧瓶中析出的固体进行重结晶、干燥、称量，得到10.4g固体。同干燥器中的固体合并存放，记录固体总质量为19.4g。通过原子吸收光谱法进行定量分析，得出MgCl2的含量为93.2%。
实施例4
称取100g菱镁石，在800℃条件下煅烧4h，得到粉末状的轻烧菱镁石50.3g，存放于真空干燥箱中，备用。
在冰水浴条件下，向100mL三口烧瓶中加入50g二氯丙醇盐酸水溶液。然后在搅拌下，分批次加入总质量为8.7g的轻烧菱镁石。在0~5℃保持0.5h后，缓慢加热至25℃，继续反应6h。静置，冷却后，取上层清液进行气相色谱分析，二氯丙醇完全转化，产物环氧氯丙烷的选择性为98.9%。
取反应后的混合物进行减压抽滤，固体干燥后称量，得到8.7g白色粉末，储存于干燥器中。滤液倒入100mL单口烧瓶中，进行减压蒸馏，分离出环氧氯丙烷及水，储存于试剂瓶中。烧瓶中析出的固体进行重结晶、干燥、称量，得到11.0g固体。同干燥器中的固体合并存放，记录固体总质量为19.7g。通过原子吸收光谱法进行定量分析，得出MgCl2的含量为94.1%。
实施例5
称取100g菱镁石，在800℃条件下煅烧4h，得到粉末状的轻烧菱镁石50.3g，存放于真空干燥箱中，备用。
在冰水浴条件下，向100mL三口烧瓶中加入50g二氯丙醇盐酸水溶液。然后在搅拌下，分批次加入总质量为8.7g的轻烧菱镁石。在0~5℃保持0.5h后，缓慢加热至20℃，继续反应8h。静置，冷却后，取上层清液进行气相色谱分析，二氯丙醇完全转化，产物环氧氯丙烷的选择性为98.5%。
取反应后的混合物进行减压抽滤，固体干燥后称量，得到8.7g白色粉末，储存于干燥器中。滤液倒入100mL单口烧瓶中，进行减压蒸馏，分离出环氧氯丙烷及水，储存于试剂瓶中。烧瓶中析出的固体进行重结晶、干燥、称量，得到10.7g固体。同干燥器中的固体合并存放，记录固体总质量为19.3g。通过原子吸收光谱法进行定量分析，得出MgCl2的含量为94.4%。
实施例6
称取100g菱镁石，在800°C条件下煅烧4h，得到粉末状的轻烧菱镁石50.3g，存放于真空干燥箱中，备用。
在冰水浴条件下，向100mL三口烧瓶中加入50g二氯丙醇盐酸水溶液。然后在搅拌下，分批次加入总质量为8.7g的轻烧菱镁石。在0~5℃保持0.5h后，缓慢加热至90℃，继续反应1h。静置，冷却后，取上层清液进行气相色谱分析，二氯丙醇完全转化，产物环氧氯丙烷的选择性为97.2%。
取反应后的混合物进行减压抽滤，固体干燥后称量，得到8.7g白色粉末，储存于干燥器中。滤液倒入100mL单口烧瓶中，进行减压蒸馏，分离出环氧氯丙烷及水，储存于试剂瓶中。烧瓶中析出的固体进行重结晶、干燥、称量，得到10.5g固体。同干燥器中的固体合并存放，记录固体总质量为19.4g。通过原子吸收光谱法进行定量分析，得出MgCl2的含量为93.6%。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种同时制备环氧氯丙烷及氯化镁的方法，其特征在于：
（1）轻烧菱镁石的制备：将菱镁石煅烧至原来质量的50-55%，得到粉末状的轻烧菱镁石，置于真空干燥箱中备用；
（2）二氯丙醇盐酸水溶液的皂化：将二氯丙醇盐酸水溶液置于冰水浴中，搅拌，分批次加入步骤（1）制得的轻烧菱镁石，0-5℃保持0.5-1h，缓慢加热至反应温度，皂化反应结束后静置、冷却，得到混合物A；对混合物A进行减压抽滤，减压蒸馏，得到含环氧氯丙烷的溶液和分离出的固体；
（3）对步骤（2）分离出的固体溶于热的蒸馏水中，趁热过滤，滤液冷却结晶；将冷却后的滤液再过滤，结晶物干燥后，得MgCl2。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述菱镁石中各物质的质量百分含量为MgCO395.38%，SiO22.5%，CaCO31.42%，Fe2O30.7%；所述煅烧温度为800℃，煅烧时间为2~6h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述二氯丙醇盐酸水溶液中各组成的质量分数为：二氯丙醇为64.8%，HCl为9.7%，H2O为25.5%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述轻烧菱镁石中MgO的质量百分数为92%；其中MgO的物质的量为二氯丙醇和盐酸总物质的量的0.5倍。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的皂化反应温度为20~90℃，反应时间为1~8h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述蒸馏水的温度为90℃，结晶物干燥的温度为90℃，时间为6h。
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