[发明专利]一种环烷酸钴的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及环烷酸钴的制备方法，特别是通过对环烷酸原料精制提纯来合成环烷酸钴的方法。

背景技术

固体环烷酸钴可作为钢丝子午线轮胎的一种粘合增进剂，用于提高钢丝与橡胶之间的结合强度。目前国内市场上国产环烷酸钴中的钴含量较低，这是由于合成原料环烷酸中酸值低、含有高沸点烃类、胶质等非皂化物，(酸值约为180KOH/mg中和值，非皂化物含量5％以上。)这些非皂化物不但降低环烷酸钴的钴含量，增加了杂质成份，也降低了钢丝与橡胶之间的结合强度。因此国内生产轮胎的独资或合资企业全部从国外进口环烷酸钴。专利号：200310105264.5公开技术中由于使用国产环烷酸，制备出的环烷酸钴钴含量较低，影响橡胶与钢丝的结合强度。

发明内容

本发明的目的是通过精制提纯原料环烷酸，改进现有合成工艺，来提高环烷酸的酸值，降低非皂化物等杂质，进而合成环烷酸钴并提高环烷酸钴的钴含量，来实现环烷酸钴的国产化。

针对国产环烷酸杂质含量高、酸值小、成份复杂这一特点，采取萃取和减压精馏的方法提高环烷酸的纯度，使合成的环烷酸钴含量大大提高，同时也提高了橡胶与钢丝之间的结合强度。经过萃取后，原料的纯度有较大幅度的提高，但酸值还没有达到指定数值，需要经过进一步蒸馏处理，蒸馏除去低沸物，再经减压蒸馏除去高沸物，即得到酸值高，符合生产要求的高纯度环烷酸，并合成钴含量较高的环烷酸钴。本发明合成方法是由硫酸钴或氯化钴等无机钴盐、纯碱和水反应生成碱式碳酸钴中间体，并水洗至中性，再与环烷酸反应合成环烷酸钴，其技术方案是通过对原料环烷酸进行萃取提纯来合成环烷酸钴并提高其钴含量的方法：

a)萃取将环烷酸用极性有机溶剂溶解、分离出溶解度小的不溶物，萃取溶剂与环烷酸按60:30～35的重量比混合；

b)蒸馏将萃取相转入蒸馏釜中蒸馏，回流比小于3，塔板层数为8～10层，于130～150℃温度下回收溶剂；

c)精馏提纯减压精馏于-0.07～0.09Mpa条例下保持20min以上，然后在140～150℃温度下收集中间馏分和环烷酸；

d)将湿碱式碳酸钴直接与溶剂油和环烷酸反应生成环烷酸钴，反应温度为40～215℃，反应时间为16～22小时；

e)按化学计算量加入的环烷酸分2～4次投入；

f)在升温反应过程中进行回流脱除其中的水和溶剂油，脱水回流温度90～160℃，脱溶剂油回流温度160～210℃。

碱式碳酸钴用纯碱和硫酸钴加水反应制得，反应方程式如下：

2CoSo₄+2Na₂Co₃+H₂o＝Co₂Co₃(oH)₂↓+2Na₂So₄+Co₂↑

将反应生成的碱式碳酸钴中间体水洗至中性，压滤得到湿碱式碳酸钴滤饼，再将碱式碳酸钴滤饼、环烷酸和溶剂油投入反应釜中合成环烷酸钴或酰化钴。环烷酸与碱式碳酸钴的摩尔比为4:1，溶剂油的加入重量：生成环烷酸钴的理论量＝1:1。溶剂油采用甲苯、二甲苯及80～200#汽油。

对原料环烷酸进行萃取提纯所用的极性有机溶剂采用氯仿、呋喃、丁酸异戌酯等极性溶剂，利用溶解度不同分离出溶解度小的胶质、高沸点烃类非皂化物。精馏提纯工序中馏头和釜剩余残液不作为原料使用，去除馏头占总投料重量的3～7％，蒸馏釜剩余残液控制在总投料重量的20％以上。

由于含水湿碳酸钴滤饼在油相介质中聚集成团，很难分散开，与环烷酸不容易接触，使合成反应难以进行，所以利用生成的有机钴盐自身的乳化作用，在加环烷酸时按化学计算量分2～4次投入，在搅拌器剪力作用下，使含水滤饼在溶剂油中乳化分散成5mm以下的颗粒块，同时在环烷酸或环烷酸钴表面活性剂的作用下形成油包和滤饼的混合分散体。当环烷酸分2次投料，首次是在温度达40℃时，投入环烷酸总重量的30～40％，当反应温度达60～80℃，时间达2小时，投入环烷酸的剩余量。当环烷酸分三次投料，首次当温度达40℃时，投入环烷酸总重量的20～30％；当反应温度达60～80℃时，反应时间2小时，再投入环烷酸总重量的20～30％；在反应温度80～95℃，时间保持1～2小时时投入剩余量环烷酸。