本發(fā)明屬于增塑劑加工方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種對苯二甲酸二辛酯的加工工藝。
背景技術(shù)：
對苯二甲酸二辛酯（DOTP）是一種性能優(yōu)異的主增塑劑，它與目前常用的鄰苯二甲酸二異辛酯（DOP）相比，具有耐熱、耐寒、難揮發(fā)、抗抽出、柔軟性和電絕緣性能好等優(yōu)點，在制品中顯示出優(yōu)良的持久性、耐肥皂水性及低溫柔軟性，故其應(yīng)用范圍很廣。例如，因其揮發(fā)性低，DOTP能完全滿足電線電纜耐溫等級要求，可應(yīng)用于耐70°C電纜料（國際電工委員會IEC標(biāo)準(zhǔn)）及其它各種PVC軟質(zhì)制品中；再例如，因其具有優(yōu)良的相溶性，DOTP也可作為增塑劑應(yīng)用于丙烯腈衍生物，聚乙烯醇縮丁醛、丁腈橡膠、硝酸纖維素等中；此外，DOTP還可作為增塑劑用于合成橡膠，作為涂料添加劑、精密儀器潤滑劑、潤滑劑添加劑、紙張的軟化劑等使用。
目前，DOTP的生產(chǎn)有以下幾種工藝：直接酯化法生產(chǎn)工藝：由對苯二甲酸和異辛醇在催化劑作用下直接酯化而成，其中，催化劑采用金屬氧化物，兩性觸媒，或酯類觸媒等。第二種生產(chǎn)方法是酯交換法生產(chǎn)工藝：由對苯二甲酸酯或聚對苯二甲酸酯在催化劑作用下進行酯交換。上述生產(chǎn)工藝中，其采用的催化劑價格高昂，且對反應(yīng)條件要求高，不利于環(huán)保以及大規(guī)模工業(yè)化開展。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種對苯二甲酸二辛酯的加工工藝，該加工工藝具有工藝條件簡單、成品品質(zhì)高、反應(yīng)過程綠色環(huán)保、成本較低等優(yōu)點。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種對苯二甲酸二辛酯的加工工藝，其特征在于，包括以下步驟：①酯化反應(yīng)，以重量比為1:2～3的對苯二甲酸和異辛醇為主原料，加入反應(yīng)釜中，于常壓、120～230℃下進行無催化劑的酯化反應(yīng)，反應(yīng)8-10h后，升溫至225～235℃，并加入鈦酸四異丙酯催化劑，催化劑的量為主原料的量之和的0.05‰，反應(yīng)完成得到對苯二甲酸二辛酯初產(chǎn)品，②將初產(chǎn)品進行真空閃蒸處理，將反應(yīng)釜抽真空，真空度≥-0.085Mpa，③將經(jīng)過閃蒸處理的初產(chǎn)品進行酸度調(diào)節(jié)，將步驟②中的初產(chǎn)品加入碳酸鈉溶液反應(yīng)10min后，持續(xù)加水15min進行水洗，沉淀40min后排水，④初產(chǎn)品經(jīng)過酸度調(diào)節(jié)后，在反應(yīng)釜釜頂通入水使其汽化后與過量醇形成共沸物，經(jīng)冷凝后排出，進行脫醇處理，⑤將經(jīng)過脫醇后的初產(chǎn)品經(jīng)過濾機過濾得到對苯二甲酸二辛酯成品。
進一步的，所述碳酸鈉溶液的量為粗產(chǎn)品量的0.6～0.9‰～0.9‰。
進一步的，所述步驟③中加入水的量為步驟①中初產(chǎn)品量的4～4.5‰‰。
進一步的，所述步驟④中于液溫150～190℃下通水80min后干蒸20min。
進一步的，所述通水速度為240～800L/h。
進一步的，所述步驟③中還包括降色處理，對初產(chǎn)品進行降溫至85～95℃后，加入活性炭進行降色處理，處理完后升溫脫水至體電≥1.0×1012Ω·cm。
進一步的，所述異辛醇分三次投入，初次投入時液溫≤110℃，二次加醇液溫200℃，三次加醇液溫215℃。
進一步的，所述步驟①中，于液溫為175～180℃時，加入催化劑。
進一步的，所述經(jīng)過步驟④處理后的初產(chǎn)品的閃點≥210℃，酸值≤0.02 mgKOH/g。
采用上述方案，本發(fā)明步驟①中的酯化反應(yīng)，采用兩步完成，第一步：對苯二甲酸和辛醇反應(yīng)生成對苯二甲酸單辛酯， 此步反應(yīng)不需要在催化劑作用下可進行，但較緩慢，主要是固液反應(yīng)原因，溫度在120~230℃時反應(yīng)可以基本完成。第二步：對苯二甲酸單辛酯和辛醇反應(yīng)生成對苯二甲酸二辛酯和水，此步反應(yīng)需要在Cat（C12H28O4Ti）酞酸四異丙酯作用下進行，反應(yīng)液溫在225~235℃可以基本完成，此反應(yīng)為一可逆反應(yīng)，為使反應(yīng)盡快向形成酯的方向進行必須將反應(yīng)物中的水迅速從反應(yīng)系統(tǒng)中移出，有利于提高原料對苯二甲酸利用率。加入適量酞酸四異丙酯作Cat，以降低反應(yīng)活化能；過量的醇即增加反應(yīng)醇的濃度，可以促使反應(yīng)向生成酯的方向進行，提高對苯二甲酸轉(zhuǎn)化率。醇和反應(yīng)體系中的水形成共沸物冷卻后利用冷凝液辛醇和水的比重差異將水分出（共沸組成為辛醇20%、水80%，該組成下的共沸點為99.1℃）。步驟②中閃蒸是一個醇、酯分離過程，利用酯化余熱，在真空條件下，將酯化反應(yīng)過程中大部分過量醇脫出，經(jīng)過冷凝后收集到醇水收集罐中，步驟③中處理酸值與降色，此工序是為了中和未反應(yīng)完全的單酯酸，使粗酯酸度合格，同時改善成品色澤、破壞催化劑的處理過程。主反應(yīng)為碳酸鈉與未反應(yīng)完全的單酯酸進行中和反應(yīng)；副反應(yīng)為對苯二甲酸二辛酯的皂化反應(yīng)，在處理過程中，處理劑加入量過多，物料呈堿性，在操作溫度下會發(fā)生酯的皂化反應(yīng)，其反應(yīng)式為：
對苯二甲酸單辛酯+碳酸鈉+水 對苯二甲酸雙鈉鹽+碳酸氫鈉+辛醇
此反應(yīng)嚴(yán)重降低了酯的收率，而且給后工序造成困難（成品混濁，不易過濾），降低堿水在物料中的停留時間可大大降低該反應(yīng)速度。所以加入的碳酸鈉溶液的量和反應(yīng)時間都需經(jīng)過特定控制，不可過長或過短；另外，為了提高產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量，在物料中加入一定量的水進行水洗，以洗去物料中的催化劑、過量堿液、雜質(zhì)。
初產(chǎn)品經(jīng)過閃蒸、中和、水洗處理后，利用水蒸汽蒸餾原理，從釜頂通入水進入分配盤汽化與酯化反應(yīng)中過量醇形成共沸物而蒸出，經(jīng)冷凝后將水分出。為使過量醇脫干凈，在較低溫度下操作，保證成品質(zhì)量，故采取減壓操作。通水是脫醇的一個重要條件，通入量過小醇脫不干凈，但通入量過大會影響系統(tǒng)真空度及脫出醇中夾帶酯的含量，不利于酯化色澤。因此，通入量要適當(dāng)，以保證脫醇需要的正常熱量及系統(tǒng)真空度。若經(jīng)過以上步驟，產(chǎn)品色澤偏深，可采取降溫至85～95℃，加入適量活性炭進行降色，然后升溫脫水至體電合格。
過濾工序是二辛酯成品精制的最后一個過程，通過密閉板式過濾機將后處理成品中的活性炭及其它機械雜質(zhì)除去制得成品，以得入庫。
總之，本發(fā)明中酯化反應(yīng)因先形成單酯再形成雙酯，采用對苯二甲酸過量會有大量單酯因醇不足而存在，單酯與雙酯不易分出，故采用醇過量。酯化終點液溫為225～235℃，這是因為酞酸四異丙酯催化劑的活性溫度高所致，為加快反應(yīng)速度故選擇較高的酯化液溫。為簡便后處理，又考慮到酯化反應(yīng)后閃蒸能繼續(xù)降低酸度，故選擇終點酸值≤0.05%（以mgKOH/g計）。由于處理劑中Na2CO3是在有水條件下生成OH -以后起到降酸度作用的，所以采用溶液形式加入，加入過程開攪拌，為防止水分解、皂化反應(yīng)的發(fā)生，故采用大水量、常壓狀態(tài)下加入，加入時間控制在10分鐘以內(nèi)，同時破壞催化劑。物料中由于原料對苯中含少量雜質(zhì)，及中和鹽分，催化劑等組分存于物料之中，其會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的純度，且在下一工序過濾困難。加入過程開攪拌，故采用大水量、常壓狀態(tài)下加入，加入時間控制在15分鐘以內(nèi)，水量1200kg左右。間歇脫醇是在催化劑被破壞后進行的，故此為防止物料反酸，需在物料液溫≥160℃情況下通水，汽提過量醇。前期過量醇多，故水量小，隨著過量醇在物料中的降低，水量逐步提高。最后至物料閃點合格。
本發(fā)明采用的異辛醇有部分采用回收醇，實現(xiàn)資源回收再利用，排出的廢水廢料的PH在6～9之間，對環(huán)境友好，反應(yīng)過程中采用低溫、高溫之間進行轉(zhuǎn)換的方式有效利用熱能，酯化反應(yīng)過程中分兩步反應(yīng)，減少催化劑的使用，經(jīng)過上述步驟得到的成品，其色度可以達到30-50好，純度可以達到99.0-99.5，密度0.981-0.985，酸值可以達到0.02-0.03mgKOH/g，閃點達到210，體積電阻≥1.0×1012Ω·cm。
具體實施方式
本發(fā)明的具體實施例對苯二甲酸二辛酯的加工工藝，包括以下步驟：①酯化反應(yīng)，在反應(yīng)釜中按重量比為1:2.25的量加入6800kg對苯二甲酸和16500kg的異辛醇，其中異辛醇中有4650kg為回收醇，加入反應(yīng)釜中時異辛醇分三次投入，初次投入時液溫110℃，二次加醇時液溫200℃，三次加醇時液溫215℃，物料加入后，于常壓、120～230℃下進行無催化劑的酯化反應(yīng)，反應(yīng)8h后，升溫至225～235℃，當(dāng)液溫為175～180℃時，加入鈦酸四異丙酯催化劑12.2kg，反應(yīng)完成得到對苯二甲酸二辛酯初產(chǎn)品18000kg，
②將初產(chǎn)品進行真空閃蒸處理，將反應(yīng)釜抽真空，真空度≥-0.085Mpa，
③將經(jīng)過閃蒸處理的初產(chǎn)品進行酸度調(diào)節(jié)和降色處理，將步驟②中的初產(chǎn)品加入10.8kg碳酸鈉溶液，反應(yīng)10min后，持續(xù)加水15min進行水洗，加入水的量為800kg，沉淀40min后排水，初產(chǎn)品顏色若偏深，則對初產(chǎn)品進行降溫至85～95℃后，加入活性炭進行降色處理，處理完后升溫脫水至體電≥1.0×1012Ω·cm。
④初產(chǎn)品經(jīng)過酸度調(diào)節(jié)后，于液溫150～190℃下在反應(yīng)釜中通水80min，通水速度為240～800L/h，然后干蒸20min使其汽化后與過量醇形成共沸物，經(jīng)冷凝后排出，進行脫醇處理，得到的初產(chǎn)品的閃點≥210℃，酸值≤0.02 mgKOH/g。
⑤將經(jīng)過脫醇后的初產(chǎn)品經(jīng)過濾機過濾得到對苯二甲酸二辛酯成品。
上述反應(yīng)中，①酯化反應(yīng)后，酯化終點酸值≤0.05（以mgKOH/g計）②脫醇后處理，
中和： 酸值≤0.02（以mgKOH/g計）
脫醇、脫水：閃點：≥210℃； 酸值：≤0.02（以mgKOH/g計）
色澤：≤40#（Pt-CO）；體電≥1.0×1012Ω·cm。
③過濾工序后，收集的成品無炭及其他眼見機械雜質(zhì)，無水透明不混濁。
本發(fā)明不局限于上述具體實施方式，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可以采用其他多種具體實施方式實施本發(fā)明的，或者凡是采用本發(fā)明的設(shè)計結(jié)構(gòu)和思路，做簡單變化或更改的，都落入本發(fā)明的保護范圍。