[发明专利]一种环氧烷烃的开环反应工艺及氮杂环卡宾作为环氧烷烃开环反应催化剂的用途

说明书

本发明提供了一种环氧烷烃的开环反应工艺及一种氮杂环卡宾作为环氧烷烃开环反应催化剂的用途。所述工艺包括将起始剂和环氧烷烃在催化剂氮杂环卡宾的催化作用下进行开环反应。本发明一实施方式以氮杂环卡宾作为环氧烷烃开环反应的催化剂，原料廉价、容易制备、对环境友好，催化活性高，后处理容易。

技术领域

本发明涉及环氧烷烃的开环反应，具体为一种催化剂实用性强，不存在安全隐患的环氧烷烃的开环反应。

背景技术

烷氧基化产品，是一种优良的溶剂和清洗剂，广泛应用于涂料、油漆、油墨、树脂等工业领域。工业上，通常以起始剂和环氧烷烃为原料，在催化剂的作用下合成烷氧基化产品。这是一类特殊的反应(烷氧基化反应)，具有强放热的特征，同时，由于反应物环氧烷烃活性非常强，易爆炸，易分解，对生产装置的安全性要求非常高。

现有技术中，CN 101921180 B公开了一种在高压反应釜中合成乙二醇单丁醚的方法，其是以正丁醇为起始剂，在负载型氟化钾/氧化铝固体碱催化剂存在下，与环氧乙烷反应制备乙二醇单丁醚。此方法合成的乙二醇单丁醚受到反应装置的限制，无法将目标产物及时移出，致使其会继续与环氧乙烷反应生成一系列的加成产物，因而无法达到较高的选择性。

CN 204589032 U公开了一种反应精馏合成乙二醇单丁醚的装置，以正丁醇为起始剂，在酸性阳离子交换树脂或者碱性阴离子交换树脂存在下，与环氧乙烷反应制备乙二醇单丁醚。此方法使用的催化剂需要定期排查是否发生催化剂中毒，出现积炭现象，否则会增加装置运行的安全隐患。

发明内容

本发明的一个主要目的在提供一种环氧烷烃的开环反应工艺，包括，将起始剂和环氧烷烃在催化剂氮杂环卡宾的催化作用下进行开环反应；其中，所述氮杂环卡宾具有如下结构：

R和R'分别独立地选自C1～C18的饱和、不饱和、取代、未取代的烷基或芳香基。

根据本发明一实施方式，所述起始剂为含活性氢化合物，所述含活泼氢化合物选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、甲基烯丙醇、正丁醇、2-丁醇、异丁醇、乙酸、丙酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、3-丁烯酸、烯丙基乙酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、乙二胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氨水中的一种或多种。

根据本发明一实施方式，所述环氧烷烃选自环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷中的一种或多种。

根据本发明一实施方式，所述催化剂氮杂环卡宾的用量为所述起始剂用量的0.5wt％～15wt％。

根据本发明一实施方式，所述起始剂与所述催化剂氮杂环卡宾的沸点差值为0～30℃。

根据本发明一实施方式，所述工艺包括所述起始剂与所述环氧烷烃的开环反应通过连续催化精馏工艺进行。

根据本发明一实施方式，所述连续催化精馏工艺在一精馏塔内进行，所述精馏塔包括自上而下依次分布的精馏段、反应段、提馏段及塔釜；所述工艺包括：

将所述催化剂氮杂环卡宾及部分起始剂置于所述反应釜，加热使所述催化剂氮杂环卡宾在所述精馏塔内回流；

将另一部分起始剂通入所述反应段的上部；以及

将所述环氧烷烃通入所述反应段的下部；

在所述催化剂的作用下，所述环氧烷烃与所述起始剂在所述反应段发生反应生成最终产物。