一種炔醇烷氧基化的生產工藝的製作方法

2023-07-15 20:29:16 1

專利名稱：一種炔醇烷氧基化的生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種炔醇烷氧基化的生產工藝。
背景技術：
炔醇是一類在諸多領域有廣泛應用的精細化工產品。從分子結構上看炔醇含有炔基以及極性基團羥基和非極性基團脂肪碳鏈，這種結構決定了炔醇化合物具有許多優良的性能，如表面活性性能。但是由於炔醇親水基團(羥基)體積較小，使得炔醇的親水性較差，從而限制了其在水性領域的應用。而在綠色環保的趨勢下，對炔醇進行改性使其具有良好的親水性可以使得炔醇的應用更為廣泛，也更加環保。對於炔醇的改性有多種方法，而其中將炔醇環氧基化就是其中一種方法。炔醇環氧基化的方法主要是將炔醇與環氧烷類有機化合物，如環氧乙烷、環氧丙烷進行加合，環氧烷開環後接枝在與羥基相連的碳鏈上，使得炔醇改性後具有更好的親水性，表面活性，並且具有極其優良的潤溼性。此類炔醇烷氧基化合物可應用於水性塗料、水性油墨、水性膠黏齊U、金屬加工及萃取、農藥乳化等領域。炔醇烷氧基化主要是通過炔醇與環氧烷類化合物進行加合反應而實現的，現有技術中，炔醇烷氧基化有兩種途徑:一種是高壓法，將環氧烷壓入已加入炔醇和催化劑的高壓釜中，通常反應所需壓力為0.7 1.2MPa，反應溫度為40 150°C ;另一種是溶劑法，即力口合反應在有機溶劑中進行，反應完成後再將溶劑蒸去。高壓法所需壓力較高，對於操作人員具有一定的危險性，並且對於反應容器的要求較高，即生產成本也相應提高；並且因為壓力容器體積有限，高壓法不能一次加合較多的環氧烷，需要加合較多的環氧 烷時，需要分多步逐步加合。而溶劑法，但是生產效率較低，在蒸去溶劑時需要大量的熱量，並且需要在工藝流程中加設蒸發設備，即耗能也耗時；此外，產物會殘存有機溶劑，使得製備的炔醇烷氧基化產物的純度不高，在某些領域就不能應用。

發明內容
本發明的主要目的是提供一種反應條件溫和，反應過程可控的炔醇烷氧基化的生
產工藝。為實現上述目的，本發明採用的技術方案為:一種炔醇烷氧基化的生產工藝，包括步驟:a.將預熱至溫度為40 70°C的炔醇加入反應釜，再加入催化劑於40 70°C恆溫攪拌均勻；b.將環氧烷加入反應釜中，加入環氧烷過程中控制反應釜內溫度為40 70°C、壓力小於或等於0.5MPa,加完後於40 70°C下恆溫3 6h ;C.反應釜中加入酸攪拌，將物料中和至pH值為6 8 ;d.減壓蒸餾去除物料中的水分及輕組分即得產品。
進一步的，所述的催化劑為脂肪族胺、無機鹼和路易斯酸的混合物。脂肪族是指結構簡單，飽和度不定的直鏈有機化合物；脂肪族胺即為結構簡單，飽和度不定的含氮原子的直鏈有機化合物；脂肪族胺為親核試劑，其為常用的有機化學藥品，它本身可以在有機化學反應中提供電子對。無機鹼主要是金屬低價氫氧化物，這類化合物在有機化學反應中可以提供電子。路易斯酸(Lewis Acid，LA)是指電子接受體，是有機化學中常用試劑，它在有機化學反應中是電子接受體。進一步優選的，所述的催化劑由如下組份按質量百分比組成:脂肪族胺85 100%、無機鹼O 10%、路易斯酸O 10%。進一步優選的是，所述的催化劑質量為加入炔醇質量的0.001 10.0%。催化劑用
量過多或過少都會影響反應速率。進一步的，所述的炔醇為C4 C16的炔醇。即所述的炔醇為碳原子數量為4 16個直鏈、含有支鏈或不飽和基團的炔類化合物，其可以含有一個或多個羥基。進一步的，所述的環氧烷為環氧乙烷、環氧丙烷、環氧丁烷中的一種或幾種混合。進一步的，所述的炔醇與兩種或兩種以上的環氧烷共同加合，採用一步法或多步法。也就是說炔醇與不同環氧烷共同加合時，可以採取炔醇與不同環氧烷的混合物共同加合；也可以採取炔醇與一種環氧烷加合後再與另一種環氧烷進行加合，以此類推。例如，炔醇環氧丙烷和環氧乙烷共同加合反應，可以採取炔醇與兩種環氧烷共同一次性加合；也可以讓炔醇先與環氧丙烷加合，之後 已加合的炔醇改性物再與環氧丙烷加合。進一步的，所述的環氧烷以I 5kg/min的速度加入反應釜中。隨著環氧烷的加入，烷氧基化反應實際上已經開始，如果加料速度過快，大量的環氧烷分散不均，會使得被包裹在內部的環氧烷不能與炔醇接觸反應，但加料速度過慢，反應物又減少，故適合的加料速度是I 5kg/min。進一步的，所述的酸性物質為冰醋酸或鹽酸。這兩種酸是常見的中和酸，不會與反應物和生成物發生副反應。進一步的，所述的步驟c與步驟d之間增加漂白工序，所述的漂白工序為在反應釜中加入漂白劑，攪拌0.5 lh。為了使得產品色澤美觀且去除一些色素雜質，在反應中和後續工序增加漂白工序。進一步優選的是，所述的漂白劑為雙氧水、亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉中的一種；所述漂白劑的加入量為炔醇質量的0.4 1.0%。因為漂白劑通常是強氧化劑，其加入量不能過多以免發生副反應引入更多雜質。上述技術方案中各組分的用量是參與反應的最佳原料比例，但是本領域技術人員可以根據本發明的教導進行等同的變化。例如:因為工業生產本身的誤差導致的參數變化，或者再復配別的組分增加相應的功效，均與本發明的技術方案等同。本發明具有以下優點:1、實現了在壓力不超過0.5MPa、溫度40 70°C下炔醇環氧基化的加合反應，不需要高壓設備，同時具有生產過程中的充分可控性。2、由於反應溫度低，催化劑組分中含有的強鹼性組分在提高催化效率的同時不會帶來諸如炔醇裂解的副反應。3、由於反應溫度低，沸點低的環氧烷類如環氧乙烷，不會在反應時氣化而增大壓力，因而提高了安全性。4、本發明較傳統的炔醇烷氧基化的生產工藝生產效率大大提高，且不會由於使用溶劑導致溶劑殘存量增大而影響產物的純度，也節約了蒸發溶劑所需的能量。
具體實施例方式為使本領域技術人員更加清楚和明確本發明的技術方案，特提供下面優選的實施例，但本發明的技術思想並不限於以下實施例。實施例一2，4，7，9-四甲基_5_癸炔_4，7_ 二醇加成環氧乙烷20%，生產過程包括:a.用泵將預先·在55 65°C熔融的4000kg2，4，7，9_四甲基_5_癸炔_4，7_ 二醇輸送至高位槽計量後，放入容積為6m3的密閉低壓反應釜中，反應釜為外盤管導熱油或者蒸汽加熱、內盤管水冷、攪拌為框式或者槳葉式的標準反應釜。通過反應釜上的加料裝置加入24.6kg三甲胺、0.4kg氫氧化鉀的混合物。b.通過環氧乙燒計量加料泵以4 5kg/min的速度往反應爸中加入1050kg環氧乙烷，加入過程中，控制釜內溫度在50 55°C，壓力不超過0.35MPa。當壓力超過0.35MPa時，暫停加料，等壓力低於0.3MPa時，再繼續加料。加料完畢後保持溫度約3h，待釜內壓力下降到不再變化。
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c.反應結束後降溫，以保護氣置換釜內剩餘的環氧乙烷後，加入10 25kg冰醋酸，攪拌0.5h，物料pH值中和至6 8。d.加入10 25kg雙氧水，攪拌0.5h。e.減壓蒸餾去除物料中的水分及輕組分。f.出料包裝。實施例二2，5，8，11-四甲基-6-十二炔_5，8_ 二醇加成30%的環氧乙烷，生產過程包括:a.用泵將預先在65 70°C熔融的3500kg2，5，8，11-四甲基_6_十二炔_5，8_ 二醇輸送至高位槽計量後，放入密閉低壓反應釜中。通過反應釜上的加料裝置加入29.85kg三乙胺、0.06kg氫氧化鉀、0.09kg三氯化鋁的混合物。b.通過環氧乙燒計量加料泵以3 4kg/min的速度往反應爸中加入1600kg環氧乙烷，加入過程中，控制釜內溫度在65 70°C，壓力不超過0.4MPa。當壓力超過0.4MPa時，暫停加料，等壓力低於0.35MPa時，再繼續加料。加料完畢後保持溫度約3h，待釜內壓力下降到不再變化。c.反應結束後降溫，以保護氣置換釜內剩餘的環氧乙烷後，加入15 30kg冰醋酸，攪拌0.5h，物料pH值中和至6 8。d.加入15 30kg雙氧水，攪拌0.5h。e.減壓蒸餾去除物料中的水分及輕組分。f.出料包裝。實施例三2，4，7，9-四甲基_5_癸炔_4，7_ 二醇加成20%的環氧乙烷和10%的環氧丙烷，生產過程包括:
a.用泵將預先在55 60°C熔融的3500kg2，4，7，9_四甲基_5_癸炔_4，7_ 二醇輸送至高位槽計量後，放入密閉低壓反應釜中。通過反應釜上的加料裝置加入16.5kg三甲胺、12.9kg三乙胺、0.3kg氫氧化鉀、0.3kg氯化鋅的混合物。b.通過環氧乙燒計量加料泵以1.5 2kg/min的速度往反應爸中加入1050kg環氧乙烷和550kg環氧丙烷，加入過程中，控制釜內溫度在55 60°C，壓力不超過0.4MPa。當壓力超過0.4MPa時，暫停加料，等壓力低於0.35MPa時，再繼續加料。加料完畢後保持溫度約4h，待釜內壓力下降到不再變化。c.反應結束後降溫，以保護氣置換釜內剩餘的環氧乙烷後，加入15 30kg冰醋酸，攪拌0.5h，物料pH值中和至6 8。d.加入15 30kg雙氧水，攪拌0.5h。

e.減壓蒸餾去除物料中的水分及輕組分。f.出料包裝。
權利要求
1.一種炔醇烷氧基化的生產工藝，其特徵在於:包括步驟: a.將預熱至溫度為40 70°C的炔醇加入反應釜，再加入催化劑於40 70°C恆溫攪拌均勻； b.將環氧烷加入反應釜中，加入環氧烷過程中控制反應釜內溫度為40 70°C、壓力小於或等於0.5MPa,加完後於40 70°C下恆溫3 6h ; c.反應釜中加入酸性物質攪拌，將物料中和至pH值為6 8; d.減壓蒸餾去除物料中的水分及輕組分即得產品。
2.根據權利要求1所述的炔醇烷氧基化的生產工藝，其特徵在於:所述的催化劑為脂肪族胺、無機鹼和路易斯酸的混合物。
3.根據權利要求2所述的炔醇烷氧基化的生產工藝，其特徵在於:所述的催化劑由如下組份按質量百分比組成:脂肪族胺85 100%、無機鹼O 10%、路易斯酸O 10%。
4.根據權利要求2或3所述的炔醇烷氧基化的生產工藝，其特徵在於:所述的催化劑質量為加入炔醇質量的0.001 10.0%。
5.根據權利要求1所述的炔醇烷氧基化的生產工藝，其特徵在於:所述的炔醇為C4 C16的炔醇。
6.根據權利要求1所述的炔醇烷氧基化的生產工藝，其特徵在於:所述的環氧烷為環氧乙烷、環氧丙烷、環氧丁烷中的一種或幾種混合。
7.根據權利要求6所述的炔醇烷氧基化的生產工藝，其特徵在於:所述的炔醇與兩種或兩種以上的環氧烷共同加合，採用一步法或多步法。
8.根據權利要求1所述的炔醇烷氧基化的生產工藝，其特徵在於:所述的環氧烷以I 5kg/min的速度加入反應爸中。
9.根據權利要求1所述的炔醇烷氧基化的生產工藝，其特徵在於:所述的酸性物質為冰醋酸或鹽酸。
10.根據權利要求1所述的炔醇烷氧基化的生產工藝，其特徵在於:所述的步驟C與步驟d之間增加漂白工序，所述的漂白工序為在反應釜中加入漂白劑，攪拌0.5 Ih ;所述的漂白劑為雙氧水、亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉中的一種；所述漂白劑的加入量為炔醇質量的.0.4 1.0%。
全文摘要
本發明涉及一種炔醇烷氧基化的生產工藝，目的是提供一種反應條件溫和，反應過程可控的炔醇烷氧基化的生產工藝。採用的技術方案為將預熱後的炔醇加入反應釜，加入催化劑恆溫攪拌均勻；將環氧烷加入反應釜中，加入環氧烷過程中控制反應釜內溫度和壓力在一定範圍內，加完後恆溫一段時間中和；減壓蒸餾去除物料中的水分及輕組分即得產品。本發明的反應條件溫和，不需要高壓設備，同時具有生產過程中的充分可控性；由於反應溫度低，催化劑組分中含有的強鹼性組分在提高催化效率的同時不會帶來諸如炔醇裂解的副反應；由於反應溫度低，沸點低的環氧烷不會在反應時氣化增大壓力，提高了安全性；生產效率提高、產物純度高且節能。
文檔編號C07C43/178GK103242143SQ201310135760
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月18日 優先權日2013年4月18日
發明者張一甫, 程霜莉, 宋自旗 申請人:嶽陽市英泰合成材料有限公司