[发明专利]一种连续化生产电子级丙二醇甲醚的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机化合物的制备方法，特别是涉及一种连续化生产电子级丙二醇甲醚的方法。

背景技术

丙二醇甲醚，分子式：CH₃CHOHCH₂OCH₃，是一类性能优良的精细化学品，由于其具有两个化学功能很强的溶解力因子或基团——醚键和羟基，对极性和非极性的物质均有很强的溶解能力，素有“万能”溶剂之称，作为溶剂或有机原料被广泛用于涂料、油漆、油墨、印刷、染料、皮革、感光材料、电子化学品、高级清洗剂、合成制动液和喷气燃料添加剂等工业领域。丙二醇醚类化合物的毒性要远低于乙二醇醚类化合物，因此正在逐步取代后者。

电子级丙二醇甲醚在液晶平面显示器制造工程中，用作洗净液或剥离液，以及用于半导体制造步骤中的洗净液，中国台湾、日本、韩国等地区的需求正在逐年增长中，此三个地区的年市场规模约为4万吨。随着液晶电视盒液晶显示器在中国市场的普及，电子级丙二醇甲醚作为环保型电子元件清洗剂，在中国市场的需求量是十分巨大的。

工业上丙二醇甲醚是由环氧丙烷和甲醇在催化剂存在下制得的，由于环氧分子的不对称性，不管采用何种催化剂，在反应产物中都存在两种异构体——伯醚和仲醚。环氧丙烷合成丙二醇甲醚的方法有均相法和非均相法。其中，均相法的特点是酸碱强度均一、催化效率高，但存在产物与催化剂分离、废液处理以及设备腐蚀等弊端。而一般固体催化剂的活性和稳定性均较高，但选择性较低。目前，报道的固体碱催化剂主要有水滑石、阴离子氢氧化物粘土、阴离子交换树脂、镁铝复合氢氧化物及碱金属交换分子筛，这些催化剂虽具有较高的选择性，但其稳定性和活性相对较差。而工业上现有的成熟技术主要是采用醇钠作为催化剂，这导致成品中的许多金属离子均超标而不能达到电子级，不能用于电子化学品行业。

金照生等公开了一种用于丙二醇醚生产用固体碱催化剂（金照生等，中国专利 CN 1201714A，1998年12月16日），该催化剂由化学式如下的化合物组成：Mg_aAl_b(OH)_2a+3b，式中a/b的取值范围1～12，a为每原子数，b为铝原子数，使用该催化剂制备丙二醇醚，环氧丙烷的转化率达90%，伯醚的选择性为95%，但该专利并未提及此固体碱催化剂的使用寿命问题，也未提及用该固体碱催化剂生产的丙二醇醚产品是否满足电子级要求。

张勇等公开了一种以三乙胺为催化剂的电子级丙二醇甲醚制备方法（张勇等，中国专利 CN 101613259 A，2009年12月30日），该方法虽然使所制备的丙二醇甲醚达到了电子级化学品的要求，但所用催化剂为液体碱三乙胺，这必然带来复杂的后续处理以及设备防腐等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续化生产电子级丙二醇甲醚的方法，克服传统均相反应工艺中反应时间长、副产物较多、收率不高、反应产物需要加碱中和、需添加带水剂共沸脱水、设备腐蚀严重以及产品离子浓度严重超标等问题。

本发明通过采用基于复合固体碱催化剂的两级串联固定床反应工艺，而后经过脱醇、脱离子两个过程即可获得电子级丙二醇甲醚产品，实现电子级丙二醇甲醚的工业化生产，产品中金属离子如钠、钾、钙、镁、铅、锌、铁等均小于10ppb，达到电子级化学品的要求；该工艺的操作形式简单，无需副产物分离过程，生产效率高，所用复合固体碱催化剂活性高、机械强度好、寿命长，节能环保，经济效益较高，具有良好的市场前景。

本发明的具体步骤如下：

（1）一定比例的环氧丙烷和甲醇分别由环氧丙烷进料泵和甲醇进料泵泵入装置，分别预热到指定温度后经过静态混合器混合均匀，进入装填复合固体碱催化剂的第一固定床进行反应，反应压力为1.0～3.0MPa、反应温度为85～105℃，优选为90℃～100℃，反应空速为0.5～10 h^-1；

所述环氧丙烷和甲醇的比例为环氧丙烷和甲醇的摩尔比1:1～1:6；

所述环氧丙烷和甲醇预热指定温度相同，均为85～105℃；

所述静态混合器为波纹板型，或单螺旋型，或双螺旋型，或横条型静态混合器，静态混合器外包覆保温层；

所述复合固体碱催化剂为一种负载型固体碱催化剂，该催化剂由活性组分负载于水滑石上得到；

所述活性组分为碳酸钾、氟化钾、硝酸钾以及硫酸钾中的一种。