[发明专利]一种两步耦合反应制备丙二醇单甲醚醋酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工合成领域，具体涉及一种两步耦合反应制备丙二醇单甲醚醋酸酯的方法。

背景技术

醇醚类及其相应酯类化合物是一类用途非常广泛的精细化学产品，具有“万能溶剂”之称。其中丙二醇单甲醚（PM）及丙二醇单甲醚醋酸酯（PMA）是一种性能优良的低毒性高级工业溶剂，对极性和非极性的物质均具有很强的溶解能力。其溶解性能远远高于一般的溶剂及丙二醇类和乙二醇醚类溶剂，且与水的混溶性好。PMA可作为纤维素、高聚物、橡胶和天然大分子等物质的溶剂。由于丙二醇单甲醚醋酸酯具有溶解性能高、环保性能好、热稳定性优、粘度小等特点，广泛应用于涂料、油墨、印染和农药等领域，正逐步取代毒性较大的乙二醇醚及其酯类溶剂。

目前国内生产丙二醇单甲醚醋酸酯的主要方法是利用醋酸和丙二醇单甲醚直接酯化法，该法有副产物水生成需要加入脱水剂除水，以促进反应、减小水分对催化剂的影响，工艺流程较复杂、能耗高。而且，反应釜中含有的乙酸对反应原料的回收利用、产物提纯及相应的设备防腐要求较高，相应的投资和维修费用较大，所得PMA产品的酸度问题难以解决。本方法采用环氧丙烷、甲醇和醋酸甲酯为原料，两步耦合反应制备丙二醇单甲醚醋酸酯，不仅反应转化率、选择性较高，而且可避免使用脱水剂，彻底避免乙酸的腐蚀问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有PMA生产技术的不足，提供一种两步耦合反应制备丙二醇单甲醚醋酸酯的方法，解决了产品后处理难、原料昂贵经济性差、设备腐蚀严重等问题。本发明的反应转化率、选择性较高；所得PMA粗产品不含乙酸，后续回收原料、精制产品工艺简单，产品质量高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种两步耦合反应制备丙二醇单甲醚醋酸酯的方法包括以下步骤：

（1）将环氧丙烷、甲醇、醋酸甲酯按摩尔比为1～1.5：1～4：2～6加入反应釜内，并加入物料总质量0.3～4%的催化剂，加盖密封好；

（2）用氮气吹扫反应釜并置换釜内的空气，加热至反应温度为60～100℃，开启搅拌器，控制搅拌速度为300～800rpm，并使釜内压力保持在0.1～0.25MPa进行反应；

（3）反应完成后，将反应釜冷却至室温，通过精馏分离回收甲醇，甲醇循环使用，丙二醇单甲醚醋酸酯的产率达80%以上。

步骤（1）所述的催化剂为甲醇钠、乙醇钠、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠这些碱性催化剂中的一种或多种的混合物。

步骤（2）的反应时间为3～7h。

本发明的有益效果在于：本发明环氧丙烷和醋酸甲酯的转化率可达90%，丙二醇单甲醚醋酸酯选择性也可达80%以上。具有反应速度快，转化率、选择性高，设备腐蚀性小，工艺简单等显著优点。

具体实施方式

本发明方法包括以下步骤，将一定摩尔比的环氧丙烷、甲醇和醋酸甲酯，以及一定量的催化剂加入反应釜内，然后加盖密封好。利用氮气吹扫反应釜并置换釜内的空气，加热至所需的反应温度后，釜内压力保持在0.1～0.25MPa，保证反应在液相下进行。并同时开启搅拌器，搅拌速度为300～800rpm。反应3～7h后取出反应液，经精馏分离获得丙二醇单甲醚醋酸酯。

下面结合实施案例对本发明做进一步说明，实施案例将帮助更好地理解本发明，但本发明并不仅仅局限于下述实施例。

实施例1

将环氧丙烷174g，甲醇111g，醋酸甲酯444g，催化剂甲醇钠3g溶于甲醇中，一起加入到反应釜内。将混合液加热升温至80℃后开启搅拌器，计时开始反应，控制反应釜内的压力为0.15MPa。反应4小时后，将反应釜冷却到室温，并采用气相色谱分析反应釜内混合物组成，经精馏分离以确定产物的收率，反应转化率为86%，丙二醇单甲醚醋酸酯收率为82.3%。

实施例2

将环氧丙烷174g，甲醇96g，醋酸甲酯444g，催化剂甲醇钠3g溶于甲醇中，一起加入到反应釜内。将混合液加热升温至75℃后开启搅拌器，计时开始反应，控制反应釜内的压力为0.12MPa。反应完成后，将反应釜冷却到室温，并采用气相色谱分析反应釜内混合物组成以确定产物的收率，反应3小时，反应转化率为84%，丙二醇单甲醚醋酸酯收率为79.8%。

实施例3