[发明专利]用于环氧丙烷两步反应合成电子级丙二醇单甲醚和丙二醇单甲醚醋酸酯的反应装置及其应用

说明书

本发明涉及一种用于环氧丙烷两步反应合成电子级丙二醇单甲醚和丙二醇单甲醚醋酸酯的反应装置及其应用。两步反应同时在高压反应精馏塔中进行，所述的高压反应精馏塔包括反应段和提馏段，所述反应段的塔板为带有十字形筛孔的泡罩塔板，反应精馏后得到的塔釜混合液经第一个精馏塔分离，在塔顶得到甲醇‑醋酸甲酯共沸物，在塔釜得到甲醇、PM和PMA的混合物。混合物经第二个精馏塔分离，可得到纯甲醇和PM/PMA混合物。最后，PM/PMA混合物经第三个精馏塔脱除离子，得到目标产物——电子级PM/PMA。本发明使用反应精馏法对反应进行设计生产，可使环氧丙烷的转化率达到99%以上，且选择性达98%以上。

技术领域

本发明涉及一种用于环氧丙烷两步反应合成电子级丙二醇单甲醚和丙二醇单甲醚醋酸酯的反应装置及其应用。

技术背景

丙二醇单甲醚（PM）和丙二醇单甲醚乙酸酯（PMA）都是性能优良的工业溶剂，对极性和非极性的物质均具有很强的溶解能力。由于PM和PMA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。相比于传统的乙二醇醚及其酯类溶剂，PM和PMA的溶解性能更强，且毒性更小，因此正在逐步取代前者。电子级的PM和PMA常以一定配比互溶，在电子产品行业中（例如半导体、阳极感光材料、液晶显示屏和光刻胶等的生产）作为光阻稀释剂、光阻去除剂、去光阻缓冲液、剥离剂和清洗剂使用。

目前工业上生产PM的主要方法是用环氧丙烷和甲醇在高压反应釜中进行加成反应。但是该反应过程中副反应较多：一是会生成毒性较大的同分异构体仲醚；二是环氧丙烷和产物PM容易发生聚合反应。PMA主要是利用醋酸和丙二醇单甲醚酯化。该法的主要问题是体系中形成多个共沸物，难以分离得到纯的PMA；此外，该法所用原料乙酸不仅会对设备防腐要求较高，而且使得产品PMA酸度过高无法满足电子级化学品的要求。

为此，本发明采用更加合理的反应路线和过程技术来生产电子级PM/PMA混合液。本发明采用的反应路线包括两步化学反应：（1）环氧丙烷与甲醇加成得到PM，（2）PM与醋酸甲酯酯交换得到PMA。在实际操作中，将这两步化学反应置于泡罩反应精馏塔内进行，并以甲醇-醋酸甲酯为原料在碱性均相催化剂作用下和环氧丙烷反应。PM的反应程度可通过调整操作参数加以控制。本发明可节省设备投资、降低能耗物耗，具有较强的工业实用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中PM的生产工艺存在选择性低的问题；PMA的生产工艺亦存在产物分离和纯化难等问题，而提供一种用于环氧丙烷两步反应合成电子级丙二醇单甲醚和丙二醇单甲醚醋酸酯的反应装置及其应用。该装置提高了PM的选择性，简化生产过程，降低生产成本。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于环氧丙烷两步反应合成电子级丙二醇单甲醚和丙二醇单甲醚醋酸酯的反应装置，包括环氧丙烷进料泵、甲醇-醋酸甲酯共沸物进料泵以及依次连接的高压反应精馏塔R1、脱共沸物塔C1、脱甲醇塔C2和脱离子塔C3。

所述的高压反应精馏塔包括反应段和提馏段，所述反应段的塔板为带有十字形筛孔的泡罩塔板；所述的泡罩塔板包括塔盘1、升气管2及其配套的泡罩3、十字形筛孔4；所述的升气管均匀分布于塔盘上，所述的十字形筛孔在塔盘上除升气管以外的区域均匀散布。

所述的泡罩塔板中，以除升气管外的塔盘面积计算，十字形筛孔的总开孔率为8～25%，其长度和缝宽分别为10~30mm和1~3mm，十字形筛孔中心与泡罩外侧边缘的最近距离大于20~40mm。

具体使用为：

1. 高压反应精馏塔的塔釜加入适量甲醇后，用氮气吹扫反应精馏塔置换塔内的空气，保持塔内压力在 0.3～0.8MPa内，检查气密性，开启加热设备，进行全回流操作。