一种二苯甲酰甲烷的连续化制备方法及系统

文档序号:220575 发布日期:2021-11-09 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 一种二苯甲酰甲烷的连续化制备方法及系统 (Continuous preparation method and system of dibenzoyl methane ) 是由 李兑 童庆军 李平 张国靓 王艳 于 2021-06-24 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种二苯甲酰甲烷的连续化制备方法及系统,制备方法,包括以下步骤:以苯甲酸和甲醇为原料,100-110℃下在复合催化剂的催化作用下进行酯化反应3-6h,反应结束后,精馏得到苯甲酸甲酯;将苯甲酸甲酯直接与含有苯乙酮、甲醇钠的二甲苯溶液混合,进行克莱森缩合反应,反应结束后,结晶、过滤,得到二苯甲酰甲烷;本发明克服了现有技术的不足,保证了连续化生产,提高了反应速度,缩短反应时间,提高了二苯甲酰甲烷的收率。(The invention discloses a continuous preparation method and a system of dibenzoyl methane, wherein the preparation method comprises the following steps: taking benzoic acid and methanol as raw materials, carrying out esterification reaction for 3-6h at the temperature of 100-110 ℃ under the catalytic action of a composite catalyst, and rectifying after the reaction is finished to obtain methyl benzoate; directly mixing methyl benzoate with a xylene solution containing acetophenone and sodium methoxide, carrying out claisen condensation reaction, and after the reaction is finished, crystallizing and filtering to obtain dibenzoyl methane; the invention overcomes the defects of the prior art, ensures continuous production, improves the reaction speed, shortens the reaction time and improves the yield of the dibenzoyl methane.)

一种二苯甲酰甲烷的连续化制备方法及系统

技术领域

本发明涉及二苯甲酰甲烷生产技术领域,具体属于一种二苯甲酰甲烷的连续化制备方法及系统。

背景技术

我国是一个PVC生产加工与消费大国,随着环保法规的健全和对产品质量安全的关注,环保型PVC热稳定剂二苯甲酰甲烷的消费市场增长速度将保持在10%及以上速度增长,目前国内市场使用的主要是铅盐稳定剂,但随着我国新环保法的实施及人们环保意识的逐步增强,铅盐热稳定剂的使用在未来将大大受限。同时随着国家环保法律的修订以及人们对环保意识的不断增强,无铅化热稳定剂市场潜力巨大。2016年12月,工信部、科学技术部、环境保护部等多部门出台《国家鼓励的有毒有害原料(产品)替代目录2016年版》鼓励用钙基、钙锌等热稳定剂替代铅盐类热稳定剂。

常用的环保型无铅化热稳定剂主要有硬脂酸钙、硬脂酸锌等。单纯的硬脂酸盐单独使用出现“锌烧”、初期着色差、耐候性不足等问题,需要配以核心材料二苯甲酰甲烷等热稳定剂助剂配合使用。但在工业化生产中二苯甲酰甲烷,存在关键技术难题,主要包括:(1)工业化合成技术收率低,原材料消耗大,生产成本高;(2)副产物多,后续处理难度大;(3)工业化干燥技术效率低,制约生产产能,无法满足日益增长的市场需求;(4)产品色泽差、气味大,影响PVC制品的色泽及长期稳定性;(5)三废处理技术不成熟,制约产品的正常生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种二苯甲酰甲烷的连续化制备方法及系统,克服二苯甲酰甲烷工业化合成技术收率低,原材料消耗大,生产成本高的问题。

为解决上述问题,本发明所采取的技术方案如下:

一种二苯甲酰甲烷的连续化制备方法,包括以下步骤:

S1,以苯甲酸和甲醇为原料,100-110℃下在复合催化剂的催化作用下进行酯化反应3-6h,反应结束后,精馏得到苯甲酸甲酯;

S2,将苯甲酸甲酯直接与含有苯乙酮、甲醇钠的二甲苯溶液混合,进行克莱森缩合反应,反应结束后,结晶、过滤,得到二苯甲酰甲烷;

所述的复合催化剂为对甲苯磺酸和浓硫酸的混合物,其中对甲苯磺酸的质量为浓硫酸质量的5-10%,复合催化剂的加入量为苯甲酸和甲醇总质量的1-3%。

优选地,所述的苯甲酸和甲醇的物质的量之比为1:4-7。

优选地,克莱森缩合反应经过80-90℃、130-140℃、90-100℃三个梯度温度反应。

二苯甲酰甲烷的连续化制备系统,包括酯化反应釜、精馏塔、暂存罐和缩合罐,所述的酯化反应釜的侧壁上设有上进料管和下进料管,所述的下进料管设置于酯化反应釜内的液面下方,所述的精馏塔的底部和酯化反应釜的底部通过两个输料管连接,所述的精馏塔的下部设有将精馏塔底部分割成左右两部分的分液板,所述的精馏塔底部的输料管分别位于位于分液板的两侧,所述的精馏塔的顶部通过管道与缩合罐连接,所述的暂存罐安装于精馏塔与缩合罐之间的管道上,所述的暂存罐与缩合罐之间的管道上还连接有加料管,所述的上进料管、下进料管、输料管、加料管和加料管与暂存罐之间的管道上分别安装有一个送料泵。

优选地,所述的缩合罐内设有两个将缩合罐分割成第一加热区、第二加热区和第三加热区的隔板,所述的管道安装于第一加热区的底部,缩合罐内的两个隔板上分别安装有一个虹吸管,其中第一加热区与第二加热区之间的虹吸管的高度大于第二加热区和第三加热区之间的虹吸管的高度,所述的第一加热区、第二加热区和第三加热区的温度分别为80-90℃、130-140℃和90-100℃。

优选地,所述的酯化反应釜、第一加热区、第二加热区和第三加热区上都设有回流管。

本发明与现有技术相比较,本发明的实施效果如下:

本发明通过使用复合催化剂催化苯甲酸和甲醇反应,其中有机催化剂对甲苯磺酸的使用量仅占原单一催化剂浓硫酸的5-10%,提高了对甲苯磺酸的可逆性,使含有该催化剂的釜底残液可循环使用,不产生危险废物,使反应过程更加环保;

本发明采用液位下加入甲醇,使酯化反应完全,不需要碱洗水洗,精馏后的苯甲酸甲酯可直接用于缩合反应,保证了连续化生产;

本发明以二甲苯作为缩合反应溶剂,并采用二甲苯和苯乙酮混合方式加苯乙酮,同时经过三次梯度温度反应,在保持反应体系浓度处于较高状态的同时,提高了反应速度,缩短反应时间,提高了二苯甲酰甲烷的收率。

附图说明

图1为本发明的系统的结构示意图。

附图标记说明:1、酯化反应釜;11、上进料管;12、下进料管;2、送料泵;3、精馏塔;31、分液板;4、暂存罐;5、加料管;6、缩合罐;61、第一加热区;62、第二加热区;63、第三加热区;7、隔板;8、回流管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

以苯甲酸和甲醇为原料,苯甲酸和甲醇的物质的量之比为1:4,110℃下在复合催化剂对甲苯磺酸和浓硫酸的催化作用下进行酯化反应5h,反应结束后,精馏得到苯甲酸甲酯;其中对甲苯磺酸的质量为浓硫酸质量的5%,复合催化剂的加入量为苯甲酸和甲醇总质量的2%。

然后,将苯甲酸甲酯直接与含有苯乙酮、甲醇钠的二甲苯溶液混合,其中苯甲酸甲酯与苯乙酮的物质的量之比为3:1,二甲苯溶液中的苯乙酮和甲醇钠的浓度为53wt%和1.6wt%,混合后进行克莱森缩合反应,反应经过8℃、130℃、100℃三个梯度温度反应,反应结束后,酸洗、碱洗、水洗、结晶,得到二苯甲酰甲烷。

该制备方法采用的二苯甲酰甲烷的连续化制备系统包括酯化反应釜1、精馏塔3、暂存罐4和缩合罐6,酯化反应釜1的侧壁上设有上进料管11和下进料管12,下进料管12设置于酯化反应釜1内的液面下方,精馏塔3的底部和酯化反应釜1的底部通过两个输料管连接,精馏塔3的下部设有将精馏塔3底部分割成左右两部分的分液板31,精馏塔3底部的输料管分别位于位于分液板31的两侧,精馏塔3的顶部通过管道与缩合罐6连接,暂存罐4安装于精馏塔3与缩合罐6之间的管道上,暂存罐4与缩合罐6之间的管道上还连接有加料管5,上进料管11、下进料管12、输料管、加料管5和加料管5与暂存罐4之间的管道上分别安装有一个送料泵2,其中加料管5和加料管5与暂存罐4之间的管道上的送料泵2采用化工计量泵。

此外,缩合罐6内设有两个将缩合罐6分割成第一加热区61、第二加热区62和第三加热区63的隔板7,管道安装于第一加热区61的底部,缩合罐6内的两个隔板7上分别安装有一个虹吸管,其中第一加热区61与第二加热区62之间的虹吸管的高度大于第二加热区62和第三加热区63之间的虹吸管的高度,第一加热区61、第二加热区62和第三加热区63的温度分别为80℃、130℃和100℃,酯化反应釜1、第一加热区61、第二加热区62和第三加热区63上都设有回流管8。

制备系统在使用时,将苯甲酸和甲醇加入到酯化反应釜1内,其中甲醇在液面下加入,经过酯化反应后,通过酯化反应釜1与精馏塔3之间的其中一个送料泵2将酯化反应釜1内的溶液送入精馏塔3内,进行精馏,同时继续向酯化反应釜1内加入甲醇和苯甲酸,待酯化反应再次结束后,通过酯化反应釜1与精馏塔3之间的另一个送料泵2将酯化反应釜1内的溶液送入精馏塔3内,同时,将精馏后的底液抽回到酯化反应釜1内重新利用,使酯化反应与精馏能够同步进行,实现了连续化的生产,精馏的苯甲酸甲酯进入暂存罐4,经送料泵2泵入缩合罐6,在泵入缩合罐6的过程中能够与含有苯乙酮和甲醇钠的二甲苯溶液均匀混合,同时进入第一加热区61,在第一加热区61内进行第一次缩合,第一加热区61保证了苯乙酮的浓度,提高了反应的效率,当第一加热区61液面的高度达到虹吸管的高度时,可自动将第一加热区61的溶液转移到第二加热区62进行再次缩合,同样地,在第二加热区62缩合后,液面高度上升到第二加热区62和第三加热区63之间的虹吸管的顶部后,第二加热区62内的溶液进入第三加热区63,经过第三次缩合后,得到二苯甲酰甲烷溶液,最后经酸洗、碱洗、水洗、结晶,得到二苯甲酰甲烷,以苯乙酮的投料量计,二苯甲酰甲烷的收率可达93%,远高于间歇式生产的收率82%。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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