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一種制備丙二醇單甲醚的方法_2

文檔序號:9641180閱讀:來源:國知局
的直鏈烷基和c 3-c4的支鏈 烷基,例如:Rl、私、R;?和R4各自可以為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基 或叔丁基。
[0033] 式II中,X為成鹽陰離子,包括鹵素離子和各種含氧酸根離子,如Cl、F、Br、I、 S042,N03,P043等等;&、R 2、R3和R4各自為C「C4的烷基,包括C「C4的直鏈烷基和C 3-C4的 支鏈烷基,例如:&、R2、私和心各自可以為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異 丁基或叔丁基。
[0034] R5(NH2)n (式 III)
[0035] 式III中,η為1或2的整數(shù)。η為1時,R5為的烷基,包括的直鏈烷基 和C3_C6的支鏈烷基,如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、正戊 基、新戊基、異戊基、叔戊基和正己基。η為2時,R5為C「C6的亞烷基,包括C「C6的直鏈亞 烷基和C3-C6的支鏈亞烷基,如亞甲基、亞乙基、亞正丙基、亞正丁基、亞正戊基或亞正己基。
[0036] (H0R6)nNH(3 n) (式 IV)
[0037] 式IV中,m個R6相同或不同,各自為的亞烷基,包括的直鏈亞烷基和 C3_C4的支鏈亞烷基,如亞甲基、亞乙基、亞正丙基和亞正丁基;m為1、2或3。
[0038] 所述模板劑具體可以為但不限于:四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧 化銨(包括四丙基氫氧化銨的各種異構(gòu)體,如四正丙基氫氧化銨和四異丙基氫氧化銨)、四 丁基氫氧化銨(包括四丁基氫氧化銨的各種異構(gòu)體,如四正丁基氫氧化銨和四異丁基氫氧 化銨)、四甲基鹵化銨、四乙基鹵化銨、四丙基鹵化銨、四丁基鹵化銨、乙胺、正丙胺、正丁胺、 二正丙胺、丁二胺、己二胺、單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一種或多種。優(yōu)選地,所述 模板劑為四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丙基溴化銨、四丙基氯化銨和四丁基氫氧化 銨。
[0039] 步驟(2)中,所述鈦硅分子篩是指鈦原子取代晶格骨架中一部分硅原子的一類沸 石的總稱。所述鈦硅分子篩可以為常見的具有各種拓撲結(jié)構(gòu)的鈦硅分子篩,例如:所述鈦硅 分子篩可以為MFI結(jié)構(gòu)的鈦硅分子篩(如TS-1)、MEL結(jié)構(gòu)的鈦硅分子篩(如TS-2)、BEA結(jié) 構(gòu)的鈦硅分子篩(如Ti-Beta)結(jié)構(gòu)的鈦硅分子篩(如Ti-MCM-22)、M0R結(jié)構(gòu)的鈦硅分 子篩(如Ti-MOR)、TUN結(jié)構(gòu)的鈦硅分子篩(如Ti-TUN)、二維六方結(jié)構(gòu)的鈦硅分子篩(如 Ti-MCM-41、Ti-SBA-15)和其它結(jié)構(gòu)的鈦硅分子篩(如Ti-ZSM-48)中的一種或多種。所述 鈦硅分子篩優(yōu)選為MFI結(jié)構(gòu)的鈦硅分子篩、MEL結(jié)構(gòu)的鈦硅分子篩和BEA結(jié)構(gòu)的鈦硅分子 篩中的一種或多種,更優(yōu)選為MFI結(jié)構(gòu)的鈦硅分子篩。
[0040] 從進一步提高環(huán)氧丙烷轉(zhuǎn)化率和丙二醇單甲醚選擇性的角度出發(fā),所述鈦硅分子 篩為具有MFI結(jié)構(gòu)的空心鈦硅分子篩,所述空心鈦硅分子篩的晶粒為空心結(jié)構(gòu),該空心結(jié) 構(gòu)的空腔部分的徑向長度為5-300nm,且所述空心鈦硅分子篩在除去模板劑后,在25°C、P/ P。= 0. 10、吸附時間為lh的條件下測得的苯吸附量為至少70mg/g,低溫氮吸附的吸附等溫 線和脫附等溫線之間存在滯后環(huán)。含有模板劑的空心鈦硅分子篩可以參照CN1132699C中 公開的方法制備得到,只是不進行最后旨在除去模板劑的焙燒步驟。
[0041] 所述催化劑的用量以能夠?qū)崿F(xiàn)催化功能為準。一般地,環(huán)氧丙烷與所述催化劑的 重量比可以為0. 1-100 :1,優(yōu)選為0. 5-50 :1。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的方法,步驟(2)中所述接觸可以在溶劑的存在下進行,這樣能夠進 一步提高反應體系中各反應物之間的混合程度,強化擴散以及更方便地對反應的劇烈程度 進行調(diào)節(jié)。所述溶劑的種類沒有特別限定。一般地,所述溶劑可以選自c3-cs的酮、(;-(: 3的 羧酸和c2-cs的腈中的一種或多種。所述溶劑的具體實例可以包括但不限于:丙酮、丁酮、乙 酸、乙腈和丙烯腈。優(yōu)選地,所述溶劑選自(:3-(:8的酮中的一種或多種。
[0043] 所述溶劑的用量沒有特別限定,可以為常規(guī)選擇。一般地,溶劑與所述催化劑的重 量比可以0. 1-1000 :1,優(yōu)選為0. 5-100 :1。
[0044] 在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中,步驟(2)中所述接觸在過氧化物的存在下進 行,所述過氧化物與環(huán)氧丙烷的摩爾比為0.0001-0. 1 :1。即,將環(huán)氧丙烷、甲醇、過氧化物 以及任選的溶劑與催化劑接觸。在過氧化物存在下,將環(huán)氧丙烷、甲醇以及任選的溶劑與催 化劑接觸,能夠獲得更高的環(huán)氧丙烷轉(zhuǎn)化率和丙二醇單甲醚選擇性。優(yōu)選地,所述過氧化 物與環(huán)氧丙烷的摩爾比為〇. 001-0. 05 :1。更優(yōu)選地,所述過氧化物與環(huán)氧丙烷的摩爾比為 0· 001-0. 01 :1〇
[0045] 其中,所述過氧化物是指分子結(jié)構(gòu)中含有-0-0-鍵的化合物,其通式為R7-〇-〇-R 7, 其中r7、r8各自可以為氫或有機基團,且r7、r8中至少一個為有機基團,例如為C1-C10的烷 基、或C6-C10的芳基,例如為叔丁基過氧化氫、過氧化異丙苯、環(huán)己基過氧化氫、過氧乙酸 和過氧丙酸,其中,優(yōu)選R7和Rs均為有機基團,更優(yōu)選R7和R s均為異丙苯基,即優(yōu)選所述過 氧化物為過氧化二異丙苯。這樣能夠進一步提高環(huán)氧丙烷轉(zhuǎn)化率和丙二醇單甲醚選擇性。
[0046] 步驟⑵中,所述環(huán)氧丙烷與甲醇之間的比例可以為本領域的常規(guī)選擇?,F(xiàn)有的 由環(huán)氧丙烷制備丙二醇單甲醚的方法中,為了抑制副產(chǎn)物的生成,需要大量使用甲醇(環(huán) 氧丙烷與甲醇的摩爾比一般為1 :1-100)。甲醇的用量過大,一方面降低反應的效率,另一 方面加重后續(xù)的分離純化的負擔,同時還增加產(chǎn)生的廢甲醇的量。本發(fā)明的方法使用含有 模板劑的鈦硅分子篩作為催化劑,即使降低甲醇的用量,如環(huán)氧丙烷與甲醇的摩爾比為1 : 0. 2-50,也能獲得高的丙二醇單甲醚選擇性。在兼顧丙二醇單甲醚選擇性的條件下,從進一 步降低甲醇的用量的角度出發(fā),環(huán)氧丙烷與甲醇的摩爾比優(yōu)選為1 :〇. 1-10,進一步優(yōu)選為 1 :0· 2_5〇
[0047] 步驟(2)中,所述醇解反應條件可以為本領域的常規(guī)選擇,如溫度可以為 10-160°C ;以表壓計,壓力可以為0-2. 5MPa,優(yōu)選為0. 1-1. 5MPa。本發(fā)明的方法即使在溫 和的條件下進行醇解,也能獲得較高的環(huán)氧丙烷轉(zhuǎn)化率和丙二醇單甲醚選擇性。在溫和的 條件下進行醇解,一方面能夠降低能耗,另一方面反應更易于控制。根據(jù)本發(fā)明的方法,優(yōu) 選地,所述醇解反應在溫度為20-120°C的條件下進行。更優(yōu)選地,所述醇解反應在溫度為 30-90°C的條件下進行。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的方法還可以包括從接觸得到的混合物中分離出丙二醇單甲醚。從接 觸得到的混合物中分離出丙二醇單甲醚的方法沒有特別限定,可以為本領域的常規(guī)選擇。 具體地,可以將接觸得到的混合物進行固液分離,并將分離得到的液相進行蒸餾,從而得到 丙二醇單甲醚。
[0049] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步地說明,但并不因此限制本發(fā)明的范圍。
[0050] 以下實施例和對比例中,如未特別說明,反應均是在250mL的通用型高壓釜式反 應器(接有通用型精餾分離裝置)中進行的,所用到的試劑均為市售的分析純試劑。
[0051] 以下實施例和對比例中,如未特別說明,壓力均為表壓。
[0052] 以下實施例中,采用熱重法測定含有模板劑的鈦硅分子篩中的模板劑的含量, 具體測試方法為:在商購自杜邦公司的型號為TA 951的熱重分析儀上測定鈦硅分子篩 在200_80(TC之間的重量損失率,該重量損失率對應于模板劑的含量,其中,升溫速率為 10°C /min,在空氣氣氛中進行測試。
[0053] 以下實施例和對比例中,采用氣相色譜法測定反應得到的液相混合物的組成,通 過校正歸一法進行定量,采用以下公式計算步驟(2)中的環(huán)氧丙烷轉(zhuǎn)化率和丙二醇單甲醚 選擇性。
[0055] 式V中,X為環(huán)氧丙烷轉(zhuǎn)化率;
[0056] <。:為加入的環(huán)氧丙烷的摩爾數(shù);
[0057] 為反應得到的液相混合物中環(huán)氧丙烷的摩爾數(shù)。
[0059] 式VI中,S為丙二醇單甲醚選擇性;
[0060] nPM為反應得到的液相混合物中丙二醇單甲醚的摩爾數(shù);
[0061] 為加入的環(huán)氧丙烷的摩爾數(shù);
[0062] <為反應得到的液相混合物中環(huán)氧丙烷的摩爾數(shù)。
[0063] 以下實施例和對比例中,環(huán)氧丙
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