[发明专利]一种连续化生产电子级丙二醇甲醚醋酸酯的方法

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醋酸酯的方法。属于精细化学品新型催化技术研究范围。

背景技术

丙二醇甲醚醋酸酯的分子式为CH₃COOCH (CH₃) CH₂OCH₃，是一类性能优良的精细化学品，是性能优良的低毒高级工业溶剂，由于其具有三个化学功能很强的溶解力因子或基团——醚键、羟基和酯基，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。

电子级丙二醇甲醚醋酸酯具有非常广泛的溶解能力，其溶解特性相对于丙二醇醚或酯类更接近含氯溶剂。在应用于半导体加工的感光树脂中，电子级PMA可用来代替EEA，主要用于阳极感光材料的加工。电子级丙二醇甲醚醋酸酯还用于液晶显示屏和光刻胶生产过程中TFT-LCD光阻稀释剂、光阻去除液、剥离剂、工业用清洗剂、去光阻缓冲液等及其他特需规格之化学产品。同时广泛用作电子材料生产用的溶剂。

目前工业上普遍采用均相酯化反应工艺，即采用硫酸、盐酸、磷酸、草酸、柠檬酸以及对甲苯磺酸等液体酸为催化剂（刘准等，中国专利 CN1515537A，2004年7月28日），该传统均相酯化反应工艺主要存在反应时间长、副产物较多、收率不高、反应产物需要加碱中和、设备腐蚀严重以及产品离子浓度严重超标等问题。为了解决上述问题，王晰将杂多酸催化剂用于丙二醇甲醚醋酸酯的合成反应（王晰，辽宁师专学报：自然科学版，2000年第2卷第1期），而顾静芳则采用固体超强酸SO₄^2-/TiO₂作为催化合成丙二醇甲醚醋酸酯的催化剂（顾静芳，华东理工大学，硕士学位论文，2005年），据报道，以上两种催化剂均具有较高的催化活性，但杂多酸、固体超强酸SO₄^2-/TiO₂催化剂较易中毒、活性组分流失，从而导致使用寿命较短，故至今未见工业化应用的报道。秦旭东等使用大孔阳离子交换树脂作为工业化丙二醇甲醚醋酸酯的催化剂（秦旭东等，中国专利 CN101337885A，2009年1月7日），但对获得的丙二醇甲醚醋酸酯产品是否满足电子级要求未作报道。张勇等公开了一种以强酸阳离子交换树脂为催化剂的电子级丙二醇甲醚醋酸酯工业化生产方法（张勇等，中国专利 CN101993360A，2009年8月21日），但所述的工艺中包含添加带水剂的共沸脱水过程，带水剂的引入不但不利于环境保护，还将一定程度的降低丙二醇甲醚醋酸酯的收率。 

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种连续化生产电子级丙二醇甲醚醋酸酯的方法，克服传统均相酯化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酸催化剂的两级串联固定床酯化工艺，经过酯化、脱轻组分、脱离子三个过程即可获得电子级丙二醇甲醚醋酸酯产品，实现电子级丙二醇甲醚醋酸酯的工业化生产，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，无共沸脱水以及中和水洗过程，生产效率高，所用复合固体酸催化剂活性高、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）一定比例的丙二醇甲醚和醋酸分别由丙二醇进料泵和醋酸进料泵泵入装置，分别预热到指定温度后经过静态混合器混合均匀，进入装填复合固体酸催化剂的第一固定床进行酯化反应，反应压力为常压、反应温度为65～85℃；

所述丙二醇甲醚和醋酸的比例为丙二醇甲醚和醋酸的摩尔比1:1～1:1.5；

所述丙二醇甲醚和醋酸预热指定温度相同，均为65～85℃；

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；

所述复合固体酸催化剂为一种负载型聚苯乙烯强酸阳离子交换树脂，该催化剂由活性组分负载于聚苯乙烯强酸阳离子交换树脂上得到；

所述活性组分为硝酸镍、硝酸铝、硝酸锡以及硝酸锌中的一种；