CN109134212A - 连续化反应制备二丙二醇甲醚的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续化反应制备二丙二醇甲醚的方法，包括如下步骤：将2‑甲氧基‑1‑丙醇、环氧丙烷和强碱催化剂混合、预热，然后送入管道反应器，进行醚化反应，最后从反应产物中收集目标产物二丙二醇甲醚。本发明的二丙二醇甲醚制备方法，采用连续醚化反应，工艺简单，副产物少，易分离，生产效率高，安全环保。本发明方法环氧丙烷的转化率为100%，醚化产物中深度反应副产物（包含三丙二醇甲醚）的总含量＜4%，二丙二醇甲醚的收率≥96%、含量（同分异构体之和）≥99.8%。
Description
技术领域
本发明涉及一种二丙二醇甲醚的制备方法。
背景技术
二丙二醇甲醚（DPM）是一种无色、低毒粘稠液体，有令人愉快的温和香味。其分子结构中具有亲水和亲油双重官能团，与水完全混溶，也能与大量有机溶剂混溶，并对许多物质有良好的溶解性，广泛应用于涂料、清洗剂、电子油墨、化妆品等领域。特别是二丙二醇甲醚具有低表面张力，适度的蒸发速率，良好的溶解、偶联能力，在水性涂料中有着良好的应用性能，可替代毒性较高的二乙二醇***和二乙二醇丁醚。
二丙二醇甲醚是丙二醇甲醚生产过程中深度反应的产物，也是目前主要的产品来源，产量小，满足不了日益增长的需求，所以，寻找新的制备方法尤为重要。
郑铁江等（中国专利CN104211584A）以提取出丙二醇甲醚的塔釜液为原料，在强碱性催化剂的作用下，在压力釜中继续与环氧丙烷进行间歇开环加成反应制备二丙二醇甲醚，原料塔釜液中主要是2-甲氧基-1-丙醇，其次是二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚等深度反应产物，组成复杂，这些成分在强碱性催化剂作用下，易与环氧丙烷继续发生深度反应，导致副产物增多，组成更复杂，不利于进一步分离，产品品质差，满足不了高端产品的要求；甲醇钠催化剂在高温下不稳定，存在安全隐患；同时，制备方法采用釜式间歇反应，效率低。
丙二醇甲醚生产中会产生1-甲氧基-2-丙醇（伯醚）和2-甲氧基-1-丙醇（仲醚）两种同分异构体，伯醚和仲醚的组成比例为92:8左右，其中，伯醚毒性小，性能好，安全环保，市场需求量大，仲醚因毒性大、性能较差等因素，在应用方面常常受到制约，造成库存积压，影响伯醚的生产和销售，只能廉价出售，效益差。
发明内容
本发明目的公开一种连续化反应制备二丙二醇甲醚的方法，以克服现有技术存在的缺陷。
所述的连续醚化反应制备二丙二醇甲醚的方法，包括如下步骤：
将2-甲氧基-1-丙醇、环氧丙烷和强碱催化剂混合、预热，然后送入管道反应器，进行醚化反应，最后从反应产物中收集目标产物二丙二醇甲醚，优选的，通过精馏方法离，获得所述的二丙二醇甲醚，过量的2-甲氧基-1-丙醇循环使用；
所述的强碱催化剂为甲醇钠或甲醇钾中的一种以上，催化剂用量为原料总质量的0.03-0.12%,优选0.04-0.10%；
所述的2-甲氧基-1-丙醇与环氧丙烷的摩尔比为（3-8）:1，优选（4-7）：1；
预热温度为100-130℃，优选110-130℃；反应温度为130-200℃，优选140-170℃；
反应压力为1.2-3.5MPa，优选1.4-3.0MPa；
2-甲氧基-1-丙醇在管道反应器中的停留反应时间为1-4h，优选2-3h；
本发明的二丙二醇甲醚制备方法，采用连续醚化反应，工艺简单，副产物少，易分离，生产效率高，安全环保。本发明方法环氧丙烷的转化率为100%，醚化产物中深度反应副产物（包含三丙二醇甲醚）的总含量＜4%，二丙二醇甲醚的收率≥96%、含量（同分异构体之和）≥99.8%。
环氧丙烷的转化率的定义如下：
环氧丙烷转化率=（已反应的环氧丙烷的量/原料中环氧丙烷的总量）×100%；
二丙二醇甲醚的收率的定义如下：
二丙二醇甲醚收率=（转化成二丙二醇甲醚的环氧丙烷量/原料中环氧丙烷的总量）×100%；
下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明权利要求的范围。
具体实施方式
实施例1
管道反应器技术规格：ø10×1×200000的不锈钢管，反应器容积为10L。反应采用恒温的方式：将管道反应器置入有自动温控、内设热风循环***的恒温加热箱中。
将催化剂甲醇钠按原料总质量的0.04%配置于2-甲氧基-1-丙醇中，用计量泵按4.24L/h流量经预热后先输入并充满反应***，然后，启动环氧丙烷计量泵，控制流量0.76L/h，2-甲氧基-1-丙醇与环氧丙烷的摩尔比为4:1，反应停留时间为2h。2-甲氧基-1-丙醇和环氧丙烷经静态混合器，再通过预热器将反应原料预热至120℃，连续地输入管道反应器，反应器出口设置压力调节阀，控制操作压力为1.6MPa。反应放热，控制恒温箱中温度为146℃，多余的热量通过内循环热风移出，管道反应器中热点温度为150℃。反应液经脱醇精馏塔回收过量的2-甲氧基-1-丙醇重复使用，塔釜液进入产品精馏塔精馏，得到二丙二醇甲醚产品。反应结果：环氧丙烷转化率100%，产物中深度反应副产物（包含三丙二醇甲醚）的总含量为3.25%，二丙二醇甲醚的收率为96.72%、含量（同分异构体之和）为99.87%。
实施例2
管道反应器技术规格：ø10×1×200000的不锈钢管，反应器容积为10L。反应采用恒温和绝热组合的方式：将前40m管道反应器置入有自动温控、内设热风循环***的恒温加热箱中，剩余的160m做好绝热保温。
将催化剂甲醇钠按原料总质量的0.06%配置于2-甲氧基-1-丙醇中，用计量泵按3.50L/h流量经预热后先输入并充满反应***，然后，启动环氧丙烷计量泵，控制流量0.5L/h，2-甲氧基-1-丙醇与环氧丙烷的摩尔比为5:1，反应停留时间为2.5h（其中恒温反应停留时间为0.5h，绝热反应停留时间为2h）。2-甲氧基-1-丙醇和环氧丙烷经静态混合器，再通过预热器将反应原料预热至130℃，连续地输入管道反应器，反应器出口设置压力调节阀，控制操作压力为1.4MPa。控制恒温箱中温度为137℃，恒温反应时反应物浓度高，反应剧烈，放出的热量通过内循环热风移出，大量环氧丙烷在0.5h恒温反应阶段被反应消耗，少量环氧丙烷进入绝热反应阶段，反应平稳，反应热量小，没有明显的温升变化，管道反应器中热点温度为140℃。反应液经脱醇精馏塔回收过量的2-甲氧基-1-丙醇重复使用，塔釜液进入产品精馏塔精馏，得到二丙二醇甲醚产品。反应结果：环氧丙烷转化率100%，产物中深度反应副产物（包含三丙二醇甲醚）的总含量为3.18%，二丙二醇甲醚的收率为96.64%、含量（同分异构体之和）为99.85%。
实施例3
管道反应器技术规格：ø10×1×200000的不锈钢管，反应器容积为10L。反应采用恒温的方式：将管道反应器置入有自动温控、内设热风循环***的恒温加热箱中。
将催化剂甲醇钾按原料总质量的0.08%配置于2-甲氧基-1-丙醇中，用计量泵按2.98L/h流量经预热后先输入并充满反应***，然后，启动环氧丙烷计量泵，控制流量0.35L/h，2-甲氧基-1-丙醇与环氧丙烷的摩尔比为6:1，反应停留时间为3h。2-甲氧基-1-丙醇和环氧丙烷经静态混合器，再通过预热器将反应原料预热至110℃，连续地输入管道反应器，反应器出口设置压力调节阀，控制操作压力为2.4MPa。反应放热，控制恒温箱中温度为165℃，多余的热量通过内循环热风移出，管道反应器中热点温度为170℃。反应液经脱醇精馏塔回收过量的2-甲氧基-1-丙醇重复使用，塔釜液进入产品精馏塔精馏，得到二丙二醇甲醚产品。反应结果：环氧丙烷转化率100%，产物中深度反应副产物（包含三丙二醇甲醚）的总含量为2.93%，二丙二醇甲醚的收率为96.93%、含量（同分异构体之和）为99.84%。
实施例4
管道反应器技术规格：ø10×1×200000的不锈钢管，反应器容积为10L。反应采用恒温和绝热组合的方式：将前40m管道反应器置入有自动温控、内设热风循环***的恒温加热箱中，剩余的160m做好绝热保温。
将催化剂甲醇钾按原料总质量的0.10%配置于2-甲氧基-1-丙醇中，用计量泵按4.54L/h流量经预热后先输入并充满反应***，然后，启动环氧丙烷计量泵，控制流量0.46L/h，2-甲氧基-1-丙醇与环氧丙烷的摩尔比为7:1，反应停留时间为2h（恒温反应停留时间为0.4h，绝热反应停留时间为1.6h）。2-甲氧基-1-丙醇和环氧丙烷经静态混合器，再通过预热器将反应原料预热至125℃，连续地输入管道反应器，反应器出口设置压力调节阀，控制操作压力为2.0MPa。控制恒温箱中温度为156℃，恒温反应时反应物浓度高，反应剧烈，放出的热量通过内循环热风移出，大量环氧丙烷在0.4h恒温反应阶段被反应消耗，少量环氧丙烷进入绝热反应阶段，反应平稳，反应热量小，没有明显的温升变化，管道反应器中热点温度为160℃。反应液经脱醇精馏塔回收过量的2-甲氧基-1-丙醇重复使用，塔釜液进入产品精馏塔精馏，得到二丙二醇甲醚产品。反应结果：环氧丙烷转化率100%，产物中深度反应副产物（包含三丙二醇甲醚）的总含量为3.47%，二丙二醇甲醚的收率为96.52%、含量（同分异构体之和）为99.88%。
Claims (9)
1.连续化反应制备二丙二醇甲醚的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将2-甲氧基-1-丙醇、环氧丙烷和强碱催化剂混合、预热，然后送入管道反应器，进行醚化反应，最后从反应产物中收集目标产物二丙二醇甲醚。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过精馏方法离，获得所述的二丙二醇甲醚。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，过量的2-甲氧基-1-丙醇循环使用。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的强碱催化剂为甲醇钠或甲醇钾中的一种以上。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，催化剂用量为原料总质量的0.03-0.12%。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的2-甲氧基-1-丙醇与环氧丙烷的摩尔比为（3-8）:1。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预热温度为100-130℃，反应温度为130-200℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应压力为1.2-3.5MPa。
9.根据权利要求1～8任一项所述的方法，其特征在于，2-甲氧基-1-丙醇在管道反应器中的停留反应时间为1-4h。
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