一种制备二丙二醇甲醚的方法

摘要

本发明公开了一种制备二丙二醇甲醚的方法，其创新点在于：以提取完丙二醇甲醚后的塔釜液为原料，在强碱性催化剂的作用下，与环氧丙烷进行开环加成反应，通过精馏回收出合成产物中过量的2-甲氧基-1-丙醇后，再分离得到产品二丙二醇甲醚。本发明由于在用塔釜液和环氧丙烷反应合成二丙二醇甲醚时，有15～25％的二丙二醇甲醚会继续和环氧丙烷反应生成沸点更高的三丙二醇甲醚，所以采用本发明的合成方法保证了三丙二醇甲醚有足够的产量，而且这些三丙二醇甲醚可以继续溶解甲醇钠、氢氧化钠这些催化剂，不至于使甲醇钠在浓度较高的情况下受热分解产生甲醇，避免了甲醇与空气混合后可能会处于爆炸范围、在强热下发生爆炸的隐患。

主权项

一种制备二丙二醇甲醚的方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：（1）以提取完丙二醇甲醚后的塔釜液与环氧丙烷的反应，具体为：（1a）塔釜液成分分析：首先用卡尔·费休水分仪测定用作原料的塔釜液的水的质量分数；其次用酸碱滴定的容量法测定塔釜液中的甲醇钠的质量分数；然后用FFAP强极性毛细管色谱柱在气相色谱仪上分析塔釜液中可被色谱检测的组分的面积百分比，乘以1‑水的质量分数‑甲醇钠的质量分数后的差作为的系数后，得到塔釜液可被气相色谱检测的组分的质量分数；然后根据塔釜液中丙二醇甲醚和2‑甲氧基‑1‑丙醇合计的质量分数和要用于反应的塔釜液的质量W1计算出该次用于合成的塔釜液中的丙二醇甲醚和2‑甲氧基‑1‑丙醇总的摩尔数M1，以M1的0.85～1.0倍摩尔数确定和W1质量的塔釜液反应所需的环氧丙烷的质量数W2，以M1的0.005～0.05倍摩尔数确定反应用强碱性催化剂的质量数W3；（1b）在电子计重秤上，用称量纸准确称取W3质量的强碱性催化剂，用干净的玻璃烧杯称取W1质量的塔釜液；（1c）通过漏斗向容量为1L的清洁的不锈钢反应釜内投入称量好的强碱性催化剂，再倒入称量好的塔釜液，倒入时保证塔釜液冲洗掉漏斗壁上残留的催化剂碎片和粉末；（1d）通过控制阀门组合，用高纯氮气从环氧丙烷钢瓶中把比W2质量的环氧丙烷相对应的体积量多10～60mL的环氧丙烷压到带液位计的环氧丙烷临时储罐中；（1e）用氮气置换反应釜中气相空间的空气，根据临时储罐液位计的液位差，再通过控制阀门切换和组合，用氮气把W2质量对应体积的环氧丙烷从临时储罐压到反应釜中；（1f）关闭反应釜的进料阀，打开反应釜的搅拌开始搅拌，设定搅拌转速为100～800rpm；（1g）打开反应釜控制仪的加热开关，在PID控制的温度控制仪上先设定温度为40℃，等反应釜内物料的实际温度达到设定温度时，再以10℃一个台阶的递增幅度，将反应釜的设定温度逐步提高到110℃；（1h）随着分步骤（1g）温度的升高，釜内的物料开始反应，釜内的压力逐步升高到2～5kgf/cm²，及时控制反应釜的加热开关和升降反应釜的电热套，保持反应釜温度维持在100～150℃，从反应釜内的物料第一次达到110℃的时刻起开始计时，对釜内的物料进行保温熟化的时间为1～4h；（1i）保温熟化结束后，关闭控制仪上的加热开关，降下反应釜的电热套，等反应釜内的物料降至50℃以下后，将反应釜的电热套复位，关停反应釜的搅拌，打开反应釜上部的排气阀，用一个1000mL的干净烧杯凑近反应釜的出料口，打开反应釜的出料阀，将釜内的合成产物完全放出，转移到容积为5L的磨口试剂瓶中；（2）重复步骤（1），将多次合成得到的合成产物并在一起，当积聚到的合成产物的体积达到3L以后，即对合成产物进行精馏、分离；（3）将步骤（2）中积聚的二丙二醇甲醚的精馏提纯，具体为：（3a）合成产物分析：用卡尔·费休水分仪测得要准备精馏的合成产物中水的质量分数；其次通过计算，算出合成产物中由提取完丙二醇甲醚后的塔釜液带入的甲醇钠和加入的反应所需强碱性催化剂的质量分数；然后用FFAP强极性毛细管色谱柱在气相色谱仪上分析合成产物中可被色谱检测的组分的面积百分比，乘以1‑水的质量分数‑带入的甲醇钠的质量分数‑加入的强碱性催化剂的质量分数后的差作为的系数后，得到合成产物中可被气相色谱检测的组分的质量分数；（3b）通过漏斗将磨口试剂瓶中积聚的合成产物转移到精馏釜中，将精馏釜小心地放到电热锅中，通过调节电热锅下面的升降台，使精馏釜的中心口和精馏塔的下塔节连接好，采用预装了Φ3×3mm的316L不锈钢θ环填料的精馏塔来分离合成产物；（3c）在精馏系统的压力小于‑0.09MPa的条件下进行减压精馏；（3d）在釜温为75～85℃、下段塔节温度为70～80℃、上段塔节温度为60～70℃、塔顶温度为35～60℃、采出回流比为1：2～2：1的条件下，蒸出合成产物中过量的2‑甲氧基‑1‑丙醇和残余的丙二醇甲醚轻组分，待收集罐中收集到的轻组分的体积达到色谱分析后计算出的合成产物中轻组分的质量对应的体积量的85～95％、在相应的温度下塔顶的蒸出速度少于每10s5滴时，将收集罐接收蒸馏冷凝物的阀门关闭，通过三通阀将收集罐接通大气，再打开收集罐底下的放料阀，把收集罐中的轻组分转移到磨口试剂瓶中，贴好标签，留待和塔釜液合并后再用于和环氧丙烷的反应；（3e）关闭收集罐底下的放料阀，切换三通阀，将收集罐重新接入真空系统中，对收集罐抽真空，控制收集罐内的压力也小于‑0.09MPa，3～10分钟后切换三通阀，将收集罐和抽真空管路、通大气管路都断开，然后打开收集罐接收蒸馏冷凝物的阀门，将收集罐并入蒸馏系统中；（3f）在釜温为80～90℃、下段塔节温度为72～82℃、上段塔节温度为63～73℃、塔顶温度为55～68℃、采出回流比为1：2～2：1的条件下，蒸出合成产物中的二丙二醇甲醚馏分；（3g）等容量为1L的收集罐中收集到的二丙二醇甲醚馏分的体积达到800±50mL时，将收集罐接收蒸馏冷凝物的阀门关闭，通过三通阀将收集罐接通大气，再打开收集罐底下的放料阀，把收集罐中的二丙二醇甲醚转移到贴有相应标签的磨口试剂瓶中；（3h）关闭收集罐底下放料阀，切换三通阀，将收集罐重新接入真空系统中，对收集罐抽真空，控制收集罐内的压力也小于‑0.09MPa，3～10分钟后切换三通阀，将收集罐和抽真空管路、通大气管路都断开，然后打开收集罐接收蒸馏冷凝物的阀门，将收集罐并入蒸馏系统中；（3i）重复（3f）～（3h）分步骤；（3j）继续收集蒸馏出的二丙二醇甲醚，直到蒸出的二丙二醇甲醚馏分的总体积达到色谱分析后计算出的精馏的合成产物中二丙二醇甲醚的4个同分异构体的总质量对应的体积量的90～99％、在相应的温度下塔顶的蒸出速度少于每10s5滴时，关闭精馏塔塔釜、各段塔节的加热开关，将收集罐接收蒸馏冷凝物的阀门关闭，通过那个三通阀将收集罐接通大气，再打开收集罐底下的放料阀，把收集罐中的二丙二醇甲醚转移到放二丙二醇甲醚的磨口试剂瓶中。