[发明专利]用高浓度发烟硫酸制备间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工产品制备方法，具体涉及采用高浓度发烟硫酸为原料且无废水排放的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠（俗称三单体）的制备方法。

背景技术

间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠（俗称三单体），分子式为C10H9O2SNa，主要用于合成阳离子可染聚酯（CDP）的第三单体，使CDP聚酯纤维对阳离子燃料具有良好的亲和性能，使CDP纤维可以常压染色，染色后色泽鲜艳、色谱齐全、色牢度高、不易褪色，并且具有良好的抗静电性、吸湿性、抗起球性和透气性，穿着舒适。但目前报道的生产方法为采用不同浓度的发烟硫酸或三氧化硫对间苯二甲酸进行磺化，再经甲醇酯化、纯碱或火碱中和、精制、制得产品，但是采用三氧化硫磺化造成反应剧烈难以控制，以至于间苯二甲酸发生焦化，而采用低浓度硫酸磺化导致过多残余硫酸而最终产生大量硫酸钠，而且产品副产物多，中和过程产生的母液（高浓度废水）直接排出系统，难以处理，对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种工艺简单、生产效率高、产品质量稳定、节能减排的间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的制备方法。以下是本发明的反应方程式：

1、磺化反应式：

                                                 

2、酯化反应式：

 

3、中和反应式：

本发明的具体技术方案包括以下步骤：

（1）、间苯二甲酸与60-70%（优选为65%）发烟硫酸按照1:（0.92-1.08）的重量比混合，在150-220℃下磺化反应8-10小时，制得磺化产物；

（2）、向磺化产物中加入甲醇，在50-90℃下酯化反应6-9小时，制得酯化产物；所述甲醇的加入量为间苯二甲酸的重量的1.16-1.40倍；

（3）、向酯化产物中加入间苯二甲酸重量5-7倍（优选为6倍）的水，然后在20-55℃下加入纯碱调节PH到5-7.5，制得中和物料；

（4）、将中和物料分离、提纯、干燥工序后得到间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠成品。

分离工序为将中和物料离心，收集中和母液，然后将物料进行水洗并离心得到粗品间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠，并收集水洗母液。

提纯工序为以水为溶剂升温将粗品间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠溶解后，然后降温结晶得到精制间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠，收集结晶母液。

提纯工序中水的用量为间苯二甲酸重量的5-7倍（优选为6倍），升温温度为85-95℃（优选为90℃），结晶温度为50℃以下。

为了提高产品的纯度，可以选择两步结晶提纯，并分别收集一次结晶母液和二次结晶母液。其中二次结晶母液返回一次结晶提纯过程作为热溶用水套用，一次结晶母液返回分离工序中作为水洗用水套用；水洗母液进入步骤（3）作为中和工艺用水再利用。

中和母液通过以下处理来循环利用：向中和母液中加入3倍体积的甲醇，并调整混合液的PH=5，在50-80℃温度下进行萃取和转化反应，反应时间 6-9小时；然后经固液分离，分离出固体硫酸钠，剩余液体物料通过蒸馏提取甲醇，甲醇返回步骤（2）再利用，蒸馏余液进入步骤（3）作为中和工艺用水再利用。

本发明通过提供一种用高浓度发烟硫酸（65%）生产三单体，使磺化反应既不像采用三氧化硫磺化造成反应剧烈难以控制而使间苯二甲酸发生焦化，又不像采用低浓度硫酸磺化导致过多残余硫酸而最终产生大量硫酸钠，降低了工艺过程副产物的产生量，减小了精制难度，提高了产品收率和质量，具体技术指标见表1；同时将各步骤分离的母液回收循环利用，从而达到污水零排放。

 表1

附图说明

    图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行说明。

实施例1

   一种用高浓度发烟硫酸制备间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的方法，包括以下步骤：

（1）、间苯二甲酸与65%发烟硫酸按照1:（0.92-1.08）的重量比混合，在150℃下磺化反应10小时，间苯二甲酸与发烟硫酸中的SO3反应制得磺化产物；

（2）、向磺化产物中加入甲醇，在50℃下酯化反应9小时，制得酯化产物；其中甲醇的加入量为间苯二甲酸的重量的1.40倍；