[发明专利]生产磷酸三异戊酯的方法及所用装置

说明书

本发明公开了一种用于制备磷酸三异戊酯的反应精馏装置以及利用该反应精馏装置生产磷酸三异戊酯的方法，方法包括以下步骤：在反应精馏塔的中部设置超强固体酸催化剂，超强固体酸催化剂兼作填料；在塔釜内预先存储异戊醇；以异戊醇和磷酸作为原料，磷酸预热后从反应精馏塔的填料段顶部进料；异戊醇通过塔釜加热后以气体形式从反应精馏塔填料段底部进料；磷酸三异戊酯粗品从反应精馏塔底部的侧线出料口流出。

技术领域

本发明涉及一种有机化合物磷酸三异戊酯的制备方法(包含所用催化剂)和相应的反应 精馏装置。

背景技术

磷酸三异戊酯(Tri-iso-amyl phosphate,TiAP)，其分子式C₁₅H₃₃O₄P，其结构式如下所示：

磷酸三异戊酯(TiAP)是一种重要的核废料萃取剂，因其在水相中的溶解度较小，还包含 烷基支链的特性，比磷酸三丁酯(TBP)具有更好地萃取性能。在个别国家已经取代TBP作为 高钚核废料的理想萃取剂。此外，还应用于材料添加剂、制动液添加剂等。

工业上制备TBP采用正丁醇和三氯氧磷为原料，作为TBP的类似物，目前报道的有关 TiAP的制备方法主要是三氯氧磷法和磷氧化法。专利(US2008478)公开了一种以三氯氧磷 和异戊醇为原料的方法，在常压下，10℃左右反应45h，收率为86％；作为该方法的进一步 改进，文献(Acta Chimica Hungarica,1990,127:235-245)中，利用吡啶作为缚酸剂，在加热 条件下反应2h，收率为75％，该方法缩短了反应时间；Meddour-Boukhobza等人在文献(Oriental Journal of Chemistry,2014,30(1):255-259)中，报道了以三氯氧磷和异戊醇为原料，以微波强 化反应，收率可以达到72％。以三氯氧磷为原料的缺点在于氯化副产物的处理，无论是氯化 氢还是吡啶盐或者中和后的氯化钠等等，都对环境不够友好。

在文献(Journal of general chemistry of the USSR,1991,61:999-1008)中报道了在氩气氛 围下，以红磷和异戊醇为原料，混合氧气、氯化氢，以CuCl₂为催化剂，收率达到99％；Peruzzini 在专利(IT 2000FI0021,2001)中公开了以磷、氧气和异戊醇为原料，FeCl₃为催化剂，在90℃ 下反应14h，收率达到95％；Polimbetova在文献(EurasianChemico-Technological Journa， 2005,7(1):33-39)中报道了以NaH₂PO₂，氧气和异戊醇为原料，FeCl₃为催化剂的制备方法， 收率达到85％。以磷或者类似物的氧化法，原料易燃，且需要以助燃气体氧气为原料，工业 放大危险性较大，目前尚无工业化应用报道。

《Oxygenate Conversion over Solid Phosphoric Acid》，报道了采用固体磷酸催化剂催化醇 的氧化制备烯烃时，会复产磷酸三正丁酯，从中可以获取得到的是磷酸和丁醇(活性比异戊 醇高)，在酸性催化剂下，能够合成磷酸三丁酯，但是选择性和收率偏低。

以上文献报道的合成TiAP的合成方法中，或者存在三废多、环境不友好的问题，或者存 在工艺危险性大、不适合工业放大的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超强固体酸催化剂的制备方法，并且基于此催化剂 的反应精馏法生产磷酸三异戊酯的方法及相应的生产装置。本发明的生产磷酸三异戊酯的方 法采用了超强固体酸催化剂，工艺流程简单、环境友好、原料易得、生产效率高、易于实现 工业化。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用反应精馏装置生产磷酸三异戊酯的方法， 包括以下步骤：