[发明专利]一种甘油合成环氧氯丙烷的方法

说明书

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，更具体的说，是涉及一种环氧氯丙烷的合成方法。

背景技术

环氧氯丙烷有名表氯醇，分子式为C₃H₅ClO，是一种挥发性高、不稳定的液体。环氧氯丙烷是一种重要的精细化工产品和有机化工原料，它的用途十分广泛，主要用于制作环氧树脂，以它为原料制得的环氧树脂具有较强的耐化学介质腐蚀性和粘结性，并且具有收缩率低、介电性能优异和抗冲击强度高等优点，因此广泛应用于胶粘剂、涂料、浇铸材料、增强材料以及电子层压制品行业等。除此之外，环氧氯丙烷还可以作为硝化甘油炸药、电绝缘品、玻璃钢、表面活性剂、农药、医药、胶料、涂料、离子交换树脂、缩水甘油衍生物、增塑剂、氯醇橡胶等多种产品的生产必需品，也可以用于生产水处理剂、化学稳定剂以及化工染料等。

环氧氯丙烷的传统合成方法主要有两大类，分别是高温氯化的方法以及乙酸丙烯醇法两种，这两种方法都是先通过某种手段合成二氯丙醇，再进一步反应来合成环氧氯丙烷。

利用氯丙烯通过直接的环氧化方法来获得环氧氯丙烷，在催化剂方面投入太多，且长期使用并循环的难度很高，并且很多涉及到多相反应，而与之相关的传热、传质的数据并不完整，若要进行设计其反应工艺，前期工作量很大；另外，很多原料成本很高，难以工业化。

乙烯方法主要缺点是工艺流程长、增加了操作难度，催化剂寿命短，而且价格昂贵，需用高标准不锈钢材料防止乙酸腐蚀，投资费用相对较高，引入了氧气，安全可靠性不足，需防止丙烯醇单元混合气爆炸。

发明内容

本发明就是针对上诉问题，提供了一种耗时短、产率高的环氧氯丙烷的合成方法。

为了实现本发明的上诉目的，本发明的合成步骤为，甘油的氯化反应和环氧氯丙烷的环化反应。甘油法制备环氧氯丙烷的反应方程式如下：

1.氯化反应

氯化过程是甘油在催化剂作用下与氯化氢发生取代反应，控制温度在100～115℃，首先甘油与氯化氢反应生成一氯丙醇，但随着通入的氯化氢气体的量增多，继续生成了二氯丙醇，然后通过蒸馏除去生成的水，使反应朝着生成二氯丙醇的方向进行，加速反应结束后，用碱液中和过量的氯化氢气体，精馏得到二氯丙醇反应时间反应温度氯化氢用量催化剂用量都对氯化反应产生影响，但是影响的效果不同。

2.环化反应

环化反应又称为皂化反应，可以分为诱导期加速期以及完成期三个阶段，是二氯丙醇在碱液的作用下脱去一分子水生成环氧氯丙烷，同时利用环氧氯丙烷和水形成85℃共沸物，用水蒸气将产物从反应体系里分离出来。在环化的过程中，第一碱液应该过量，但是不能过量太多，太多的碱液中，环氧氯丙烷很容易水解为甘油，第二环化的时间不宜太长，以避免发生过多的副反应，第三就是提高环化反应温度，使环氧氯丙烷蒸出速率加快，也可以是二氯丙烷比较完全的转化为环氧氯丙烷碱用量反应时间反应温度对环化反应产生影响，应该确切的了解这些因素的影响，尽量减小其影响，使环氧氯丙烷的产量达到最大。

环氧氯丙烷的环化反应，在油浴锅中，向烧瓶中加入二氯丙醇和氢氧化钠进行环化反应，氢氧化钠和二氯丙醇的摩尔比为1:1～1.4:1，温度控制在40～65℃，反应时间20～40min，反应产物用盐酸中和后经水蒸气蒸馏，控制在92℃，混合蒸汽冷凝后分层，下层液用无水氯化钙干燥过夜，减压蒸馏收集83～85℃/34000Pa馏分。

本发明的优点是：

1、本发明耗时短，对环境污染小；

2、本发明的环氧氯丙烷产率为92.4%。

具体实施方式

实施例1

1.实验方法

(1)搭好实验所需装置，检查气密性，加入原料甘油与催化剂；

(2)将温度升到90℃左右，开始通入HC1，控制温度稳定在要求温度；

(3)通气约5分钟后，实验条件基本可以维持稳定，此时将HCl的量调节到所要求的值，控制好温度。

2.样品处理

当样品取出后，首先立即放入低温恒温槽中，温度设为-5℃，使样品快速冷却，以终止反应。为了除去样品中溶解的氯化氢，同时为了去除反应中产生的水，对样品进行中和操作。在每3m1的样品中，加入0.5g的碳酸钙，通过离心分离，移除样品中的固体，加入适量正丁醇作为内标物，然后留作样品备用。

3.样品各组分转化率、收率计算