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一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法

阅读:1031发布:2020-11-03

IPRDB可以提供一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明公开了一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,该产品属于精细化工领域;本发明是以三氯化磷、甲醇、氢氧化钠为原料,通过酯化、脱酸、初馏、精馏等工序而制得成品,该方法具有:原料来源方便且价格低、使用通用设备、反应条件温和、无污水废气排放、生产周期短、产品纯度可达98.9%、出率可达93%、可批量生产等一系列优点;亚磷酸二甲酯是生产草甘膦、敌百虫、敌敌畏、稻瘟净、氧乐果等农药的重要中间体,可用于有机磷型缓蚀剂、塑料助剂、染料添加剂、阻燃剂及新型高效环保安全的水处理剂的生产,在精细化工生产中有着重要的地位,用途十分广泛。,下面是一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法专利的具体信息内容。

1.一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,其使用的原料包括三氯化磷、甲醇、氢氧化钠;其特征在于:(1)酯化:将三氯化磷储罐中的液态三氯化磷、甲醇储罐中的液态甲醇分别送入三氯化磷计量罐、甲醇计量罐,经准确计量后按摩尔比三氯化磷:甲醇=1.0-1.2:3的比例用喷枪喷入酯化器,调酯化器中的温度为-10- -20℃,真空度控制在-90kPa以上,酯化反应瞬间发生并完成,酯化中产生的气体主要成分为氯化氢、甲基氯等,这些气体通过真空泵吸入成酸塔,用水将气体中的氯化氢吸收后得到盐酸,剩余的气体送入甲基氯气柜,用少量的氢氧化钠中和后再提纯得到甲基氯;

(2)脱酸:将酯化器中酯化后的液态物立即送入脱酸釜进行脱酸处理,在处理前先将液态物中的残余氯化氢吸入成酸塔中重复前述步骤的进行处理,然后调整脱酸釜中的温度为75-80℃,真空度控制在-90kPa以上进行脱酸,脱酸后得到的物料为初酯,将初酯泵送初馏釜;

(3)初馏:初酯中含有少量的氯化氢和其它沸点较低的易挥发组分包括甲醇、甲基氯、亚磷酸三甲酯等,需通过初馏将氯化氢降低到产品的质量要求范围内,同时蒸出沸点较低的易挥发组分,调初馏釜中的初馏温度为80-85℃,真空度控制在在-90kPa以上,初馏

0.45-0.55小时后得到的液态物为亚磷酸二甲酯和少量高沸点组分的混合物;

(4)精馏:将初馏后的物料泵送精馏釜,调精馏釜中的精馏温度为122-124℃,真空度控制在在-90kPa以上,精馏时间为50-55秒后,少量高沸点组分的混合物被馏出,剩余物为亚磷酸二甲酯,出料储存即得成品。

2.如权利要求1所述的一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,其特征在于:所述的原料三氯化磷为符合HG/T2970-1999要求的一级品;所述的原料甲醇为符合GB338-2004要求的一级品;所述的氢氧化钠为工业级片碱或液碱。

3.如权利要求1所述的一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,其特征在于:步骤(1)中所述的酯化器由高效液-液两相混合反应喷嘴、气体逸出室、布料冷却器三部分组成,其内胆为搪瓷,容量为500升。

4.如权利要求1所述的一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,其特征在于:步骤(1)中所述的酯化器中的酯化温度为-15℃,真空度为-90kPa以上。

5.如权利要求1所述的一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,其特征在于:步骤(2)中所述的脱酸釜内胆为搪瓷,容量为2000升加长型。

6.如权利要求1所述的一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,其特征在于:步骤(2)中所述的脱酸釜中的脱酸温度为77.5℃,真空度为-90kPa以上。

7.如权利要求1所述的一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,其特征是:步骤(3)中所述的初馏釜内胆为搪瓷,容量为500升。

8.如权利要求1所述的一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,其特征在于:步骤(3)中所述的初馏釜中的初馏温度为82.5℃,真空度为-90kPa以上,初馏时间为

0.5小时。

9.如权利要求1所述的一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,其特征在于:步骤(4)中所述的精馏釜内置内构件填料柱,容量为3000升加长型。

10.如权利要求1所述的一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,其特征在于:步骤(4)中所述的精馏釜中的精馏温度为123℃,真空度为-90kPa以上,精馏时间为

52.5秒。

说明书全文

一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法

技术领域

[0001] 本发明属于精细化工领域,尤其涉及一种以三氯化磷、甲醇为原料生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法。

背景技术

[0002] 亚磷酸二甲酯又称二甲基亚磷酸,分子量为110.05,外观为无色透明、有少许异味的液体,比重1.19-1.20,常压沸点170-171℃,能溶于水、甲醇、氯仿、四氯化碳、苯等有机溶剂,有腐蚀性,受热(120℃以上)易分解,是一种还原剂。它是生产草甘膦、敌百虫、敌敌畏、稻瘟净、氧乐果等农药的重要中间体,可用于有机磷型缓蚀剂、塑料助剂、染料添加剂、阻燃剂及新型高效环保安全的水处理剂的生产,在精细化工生产中有着重要的地位,用途十分广泛。在生产亚磷酸二甲酯的过程中生产出的副产品盐酸和甲基氯也用途广泛,盐酸是重要的化工原料和化学试剂,广泛应用于化学工业、冶金工业、石油工业、纺织工业和食品工业等方面;甲基氯主要用于生产甲基氯硅烷、四甲基铅、甲基纤维素等,少量用于生产季铵化合物、农药,在异丁橡胶生产中用作溶剂,甲基氯还可用作制冷剂、香料等。
[0003] 亚磷酸二甲酯的工业生产方法主要有两种:一是以亚磷酸与甲醇为原料的酯化法;二是以三氯化磷和甲醇为原料的有溶剂法或无溶剂法,以三氯化磷和甲醇为原料,以有溶剂法或无溶剂法的生产工艺如下:(1)有溶剂法:反应在溶剂中进行,该技术通常是在较低的温度(一般10℃以下),在无或者有缚酸剂(有机胺或氨)存在的条件下,在惰性的或者卤代的有机溶剂中由三氯化磷直接与甲醇反应制取亚磷酸二甲酯,工业生产有间歇法和连续法,此法反应条件温和、操作安全易控,但收率受到很多因素的影响而不稳定,以三氯化磷为基准计算的收率通常在
65-90%,且溶剂的回收套用增加了操作费用。
[0004] (2)无溶剂法:反应不在溶剂中进行,在以这种工业技术生产中,可采用气相反应,亚磷酸二甲酯收率大约为90%;亦可采用液相反应,其收率大约为86-93%,无溶剂法气相或液相生产的共同优点在于只要控制得当,生产速度快、产品收率高,并且产品的纯度可达到98.9%,又因为生产过程没有使用溶剂,生产成本和操作费用低;气相法和液相法相比较,气相法缺陷是设备庞大、生产投资大;液相法的生产投资就要少得多;无溶剂法和有溶剂法相比的缺陷为对原料的要求较高,尤其是甲醇的纯度要高。上述生产方法生产亚磷酸二甲酯的工业化收率低于93%,而且有较多的副产物(产品精制时所剩余的沸点较高的粘稠状物质)产生,其主要成分为亚磷酸单甲酯、亚磷酸及它们的聚合物或共聚物。不同的工艺,最后产生的残留高沸点物的量是不同的,一般占产品总量的5-20%,高沸点副产物产生的原因,是由于反应体系本身存在副反应,同时,系统物料在酯化器、脱酸釜、精馏釜中的停留时间过长或温度、真空度控制不当,也是产生高沸点副产物及高沸点副产物量大的主要原因,因此生产工艺的突破点就是革新工艺条件,提高收率,降低副产物的数量。
[0005] 生产时三氯化磷与甲醇反应生成亚磷酸二甲酯的反应机理如下:PCl3+CH3OH=CH3OPCl2 (1)
CH3OPCl2+CH3OH=(CH3O)2PCl2+HCl (2)
(CH3O)2PCl2+CH3OH=(CH3O)3P+HCl (3)
(CH3O)3P+HCl=(CH3O)2POH+CH3Cl (4)
总反应为: PCl3+3CH3OH=(CH3O)2POH+2HCl+CH3Cl (5)
由于氯化氢的存在,极易发生以下副反应:
(CH3O)2POH+HCl=CH3OP(OH)2+CH3Cl (6)
CH3OP(OH)2+HCl=H3PO3+CH3Cl (7)
实际生产过程中,副反应的发生是难免的,反应温度越高、时间越长,副反应越多,特别是在高真空度同时存在的条件下,副产物会发生脱水聚合或共聚,水的存在又会分解产品,产生恶性循环,副产物的量就会越聚越多,精馏产品的时间越长、温度越高,程度越严重。
[0006] 对反应过程的影响:(1)酯化温度
亚磷酸二甲酯的酯化反应是强放热、瞬间反应,反应的活化能比较低,即使在-10℃下也能迅速反应而放出大量的反应热,同时,在高温下,极易与氯化氢气体发生反应生成副产物,所以需要及时移走反应热,降低反应温度。
[0007] (2)氯化氢气体反应过程中生成氯化氢气体会与产物继续反应生成副产物,所以必须采用高真空度操作,以迅速移走氯化氢气体,同时使溶解于反应体系中的氯化氢逸出,另外,保证反应器中有足够的空间使液体和气体的接触减少,并且必须控制物料在反应器中的停留时间,以减少副反应发生的几率,在脱酸器中同样也要避免气液的过多接触。
[0008] (3)原料配比原料三氯化磷与甲醇的理想配比(摩尔比)为1:3,如果甲醇过量,氯化氢气体易溶解于过量的甲醇中,使氯化氢在液相中与产物接触,造成收率和产品质量下降,但在实际生产过程中,由于甲醇易于挥发损失(被真空带走),所以实际投料时应保证甲醇有足够的损失余量。
[0009] (4)真空度真空度是影响反应收率的关键,真空度大则反应产生的氯化氢气体能及时移走,避免氯化氢和亚磷酸二甲酯发生副反应,产品收率高;反之,副反应多而严重,产品收率低,故实际生产过程中应选用抽气量大、真空度高的真空泵,生产上,真空度应维持在-90kPa以上。
[0010] 反应过程对主体设备的要求(1)对酯化器的要求
根据对反应机理的分析,酯化器的设计必须遵循以下原则:(1)有充分的气液分离空间,以保证气体顺利逸出;(2)有好的冷却效果,以保证反应在较低的温度下进行;(3)有较高的真空度;(4)原料配比会有瞬间的偏差,应保证酯化器内有一定的持液量,防止瞬间过量的三氯化磷遇上真空吸入的少量空气引起事故。
[0011] (2)对脱酸器的要求从酯化器出来的物料中仍然含有一定量的氯化氢,这是因为氯化氢在物料中有一定的溶解度,所以必须尽快移出,以减少继续发生副反应的几率,提高产品收率。

发明内容

[0012] 本发明主要解决的问题是提供一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,采用的是无溶剂法液相反应来制取亚磷酸二甲酯,该方法以三氯化磷、甲醇为原料,通过酯化、除酸、初馏、精馏等工序而制得成品,具有使用通用设备、反应条件温和、无污水废气排放、生产周期短、产品纯度高、可批量生产等一系列优点,生产该产品使用的原料有:三氯化磷、甲醇、氢氧化钠。
[0013] 本发明可以通过以下技术方案来实现:一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,其特征是由以下步骤构成:
(1)酯化:将三氯化磷储罐中的液态三氯化磷、甲醇储罐中的液态甲醇分别送入三氯化磷计量罐、甲醇计量罐,经准确计量后按摩尔比三氯化磷:甲醇=1.0-1.2:3的比例用喷枪喷入酯化器,调酯化器中的温度为-10- -20℃,真空度控制在-90kPa以上,酯化反应瞬间发生并完成,酯化中产生的气体主要成分为氯化氢、甲基氯等,这些气体通过真空泵吸入成酸塔,用水将气体中的氯化氢吸收后得到盐酸,剩余的气体送入甲基氯气柜,用少量的氢氧化钠中和后再提纯得到甲基氯。
[0014] (2)脱酸:将酯化器中酯化后的液态物立即送入脱酸釜进行脱酸处理,在处理前先将液态物中的残余氯化氢吸入成酸塔中重复前述步骤的进行处理,然后调整脱酸釜中的温度为75-80℃,真空度控制在-90kPa以上进行脱酸,脱酸后得到的物料为初酯,将初酯泵送初馏釜。
[0015] (3)初馏:初酯中含有少量的氯化氢和其它沸点较低的易挥发组分包括甲醇、甲基氯、亚磷酸三甲酯等,需通过初馏将氯化氢降低到产品的质量要求范围内,同时蒸出沸点较低的易挥发组分,调初馏釜中的初馏温度为80-85℃,真空度控制在在-90kPa以上,初馏0.45-0.55小时后得到的液态物为亚磷酸二甲酯和少量高沸点组分的混合物。
[0016] (4)精馏:将初馏后的物料泵送精馏釜,调精馏釜中的精馏温度为122-124℃,真空度控制在在-90kPa以上,精馏时间为50-55秒后,少量高沸点组分的混合物被馏出,剩余物为亚磷酸二甲酯,出料储存即得成品。
[0017] 本发明的进一步技术方案是:所述的原料三氯化磷为符合HG/T2970-1999要求的一级品;所述的原料甲醇为符合GB338-2004要求的一级品;所述的氢氧化钠为工业级片碱或液碱。
[0018] 步骤(1)中所述的酯化器由高效液-液两相混合反应喷嘴、气体逸出室、布料冷却器三部分组成,其内胆为搪瓷,容量为500升。
[0019] 步骤(1)中所述的酯化器中的酯化温度为-15℃,真空度为-90kPa以上。
[0020] 步骤(2)中所述的脱酸釜内胆为搪瓷,容量为2000升加长型。
[0021] 步骤(2)中所述的脱酸釜中的脱酸温度为77.5℃,真空度为-90kPa以上。
[0022] 步骤(3)中所述的初馏釜内胆为搪瓷,容量为500升。
[0023] 步骤(3)中所述的初馏釜中的初馏温度为82.5℃,真空度-90kPa以上,初馏时间为0.5小时。
[0024] 步骤(4)中所述的精馏釜内置内构件填料柱,容量为3000升加长型。
[0025] 步骤(4)中所述的精馏釜中的精馏温度为123℃,真空度为-90kPa以上,精馏时间为52.5秒。
[0026] 本发明的有益效果是:提供了一种生产亚磷酸二甲酯并副产盐酸和甲基氯的方法,该生产方法具有:原料来源方便且价格低、使用通用设备、反应条件温和、无污水废气排放、生产周期短、产品纯度可达98.9%、出率可达93%、可批量生产等一系列优点;亚磷酸二甲酯是生产草甘膦、敌百虫、敌敌畏、稻瘟净、氧乐果等农药的重要中间体,可用于有机磷型缓蚀剂、塑料助剂、染料添加剂、阻燃剂及新型高效环保安全的水处理剂的生产,在精细化工生产中有着重要的地位,用途十分广泛。

具体实施方式

[0027] 下面结合具体的实施例,进一步详细描述本发明。
[0028] 实施例1酯化:将三氯化磷储罐中的液态三氯化磷、甲醇储罐中的液态甲醇分别送入三氯化磷计量罐、甲醇计量罐,经准确计量后按摩尔比三氯化磷:甲醇=1.0:3的比例用喷枪喷入酯化器,调酯化器中的温度为-10℃,真空度控制在-90kPa以上,酯化反应瞬间发生并完成,酯化中产生的气体主要成分为氯化氢、甲基氯等,这些气体通过真空泵吸入成酸塔,用水将气体中的氯化氢吸收后得到盐酸,剩余的气体送入甲基氯气柜,用少量的氢氧化钠中和后再提纯得到甲基氯。脱酸:将酯化器中酯化后的液态物立即送入脱酸釜进行脱酸处理,在处理前先将液态物中的残余氯化氢吸入成酸塔中重复前述步骤的进行处理,然后调整脱酸釜中的温度为75℃,真空度控制在-90kPa以上进行脱酸,脱酸后得到的物料为初酯,将初酯泵送初馏釜。初馏:初酯中含有少量的氯化氢和其它沸点较低的易挥发组分包括甲醇、甲基氯、亚磷酸三甲酯等,需通过初馏将氯化氢降低到产品的质量要求范围内,同时蒸出沸点较低的易挥发组分,调初馏釜中的初馏温度为80℃,真空度控制在在-90kPa以上,初馏0.55小时后得到的液态物为亚磷酸二甲酯和少量高沸点组分的混合物。精馏:将初馏后的物料泵送精馏釜,调精馏釜中的精馏温度为122℃,真空度控制在在-90kPa以上,精馏时间为55秒后,少量高沸点组分的混合物被馏出,剩余物为亚磷酸二甲酯,出料储存即得成品。
[0029] 实施例2酯化:将三氯化磷储罐中的液态三氯化磷、甲醇储罐中的液态甲醇分别送入三氯化磷计量罐、甲醇计量罐,经准确计量后按摩尔比三氯化磷:甲醇=1.1:3的比例用喷枪喷入酯化器,调酯化器中的温度为-15℃,真空度控制在-90kPa以上,酯化反应瞬间发生并完成,酯化中产生的气体主要成分为氯化氢、甲基氯等,这些气体通过真空泵吸入成酸塔,用水将气体中的氯化氢吸收后得到盐酸,剩余的气体送入甲基氯气柜,用少量的氢氧化钠中和后再提纯得到甲基氯。脱酸:将酯化器中酯化后的液态物立即送入脱酸釜进行脱酸处理,在处理前先将液态物中的残余氯化氢吸入成酸塔中重复前述步骤的进行处理,然后调整脱酸釜中的温度为77.5℃,真空度控制在-90kPa以上进行脱酸,脱酸后得到的物料为初酯,将初酯泵送初馏釜。初馏:初酯中含有少量的氯化氢和其它沸点较低的易挥发组分包括甲醇、甲基氯、亚磷酸三甲酯等,需通过初馏将氯化氢降低到产品的质量要求范围内,同时蒸出沸点较低的易挥发组分,调初馏釜中的初馏温度为82.5℃,真空度控制在在-90kPa以上,初馏
0.50小时后得到的液态物为亚磷酸二甲酯和少量高沸点组分的混合物。精馏:将初馏后的物料泵送精馏釜,调精馏釜中的精馏温度为123℃,真空度控制在在-90kPa以上,精馏时间为52.5秒后,少量高沸点组分的混合物被馏出,剩余物为亚磷酸二甲酯,出料储存即得成
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