1.本发明属于化工技术领域,具体涉及一种提高乙二醇紫外透过率的方法。
背景技术:
2.乙二醇是一种非常重要的化工产品,用途广泛,可作为防冻剂和聚酯纤维的原料,其中聚酯纤维工业需求量占总消费的40%以上,而作为聚酯纤维主要原料的乙二醇有一特殊的紫外透过率指标(ultra-violet light transmittance,以下简称uv值),即在220nm、275mm、350nm,液层厚度为1cm时,分别测定乙二醇的紫外透过率。目前市场上大部分乙二醇产品uv值均不达标,如果uv值不合格将影响纤维的质量,从而影响产品的应用范围。因此,如何去除乙二醇中的杂质,提高乙二醇的紫外透过率,使其能满足聚酯级乙二醇标准,对于乙二醇作为聚酯纤维原料的用途至关重要。
3.目前通常采用物理法和化学法来去除乙二醇中的杂质,其中物理法主要包括吸附和膜分离法,化学法主要为催化加氢的方法。物理法存在吸附量有限、制备过程繁琐等缺陷;催化加氢法中存在固定床催化剂载体在水相中不稳定、耗能大、副产物负责等缺陷。虽然目前也存在利用碱处理后进行减压蒸馏从而改善乙二醇紫外透过率的方法,但是这些处理过程中会引入新的影响紫外透过率的物质,而这些物质是什么以及该如何抑制其形成尚未清楚。鉴于此,有必要提供一种安全、经济和高效的改善乙二醇品质,尤其是提高乙二醇紫外透过率的方法。
技术实现要素:
4.基于此,本发明的目的在于提供一种提高乙二醇紫外透过率的方法,所述方法具有安全、经济和高效等优点。
5.为达到上述目的,本发明采用如下技术方案。
6.一种提高乙二醇紫外透过率的方法,包括以下步骤:(1)将乙二醇、催化剂和水在120℃~150℃下进行水解反应;(2)向水解反应产物中加入稳定剂,然后进行减压蒸馏,冷凝回收馏分。
7.在一些实施例中,所述催化剂选自碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物中的至少一种。
8.在一些优选的实施例中,所述催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钙中的至少一种。
9.更优选地,所述催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠。
10.在一些实施例中,当所述催化剂选自氢氧化钾时,所述水解反应的温度为120~130℃。
11.在一些实施例中,所述稳定剂选自硫代硫酸钠盐、硫代硫酸钾盐、连二亚硫酸钠盐和连二亚硫酸钾盐中的至少一种。
12.在一些实施例中,所述乙二醇中包含含有羧基、共轭双键和醛酮类有机化合物中
的至少一种。
13.在一些实施例中,所述水解反应的温度为140℃~150℃。
14.在一些实施例中,所述水解反应的时间为100min~120min。
15.在一些实施例中,所述减压蒸馏的温度为120℃~135℃。
16.在一些实施例中,所述减压蒸馏的压力为-0.0080kpa~-0.0100kpa。
17.在一些优选的实施例中,所述减压蒸馏的压力为-0.0090kpa~-0.0100kpa。进一步优选的,所述减压蒸馏的压力为-0.0096kpa。
18.在一些实施例中,所述催化剂、稳定剂、水、乙二醇的质量比为催化剂:稳定剂:纯水:乙二醇=1~3:0.1~0.3:150~200:1000。
19.在一些优选的实施例中,所述催化剂、稳定剂、水、乙二醇的质量比为催化剂:稳定剂:纯水:乙二醇=1~2:0.1~0.2:150~180:1000。
20.本发明提供了一种提高乙二醇紫外透过率的方法,所述方法先将乙二醇在适宜的条件下进行水解反应,然后在稳定剂存在的情况下将所述水解反应产物进行减压蒸馏,从而获得高纯度的聚酯级乙二醇。发明人结合自身经验和大量研究发现,将乙二醇水解反应产物直接进行减压蒸馏,乙二醇容易发生氧化或自聚,从而影响终产物的品质;而向本发明获得的水解反应产物中加入稳定剂后再进行减压蒸馏则可有效抑制乙二醇发生氧化或自聚;尤其是本发明优化获得的稳定剂,抑制效果更好。本发明方法能有效分解乙二醇中影响紫外透过率的含有羧基、共轭双键及醛酮类的复杂有机化合物杂质,并能有效抑制其他影响紫外透过率的物质的形成,使制备得到的乙二醇在220nm、275mm和350nm的uv值得到明显改善,乙二醇收率高,且方法兼顾了环保、安全的要求及经济效益,应用前景广阔。
具体实施方式
21.本发明下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所用到的各种常用化学试剂,均为市售产品。
22.除非另有定义,本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不用于限制本发明。
23.本发明的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块,而是可选地还包括没有列出的步骤,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤。
24.下面结合具体实施例进行说明。
25.实施例1
26.本实施例提供一种提高乙二醇紫外透过率的方法,包括以下步骤:
27.(1)保温水解:将粗乙二醇(含量为99.01%,uv值为220nm:1.18%、275nm:82.14%、350nm:91.28%)100.21g、氢氧化钠溶液0.1002g、纯水15.0315g,加入至温度为145℃的保温装置中水解处理,保温时间为100min,得到水解反应产物;
28.(2)减压蒸馏:将上述水解反应产物加入至精馏装置中,再加入无水硫代硫酸钠0.01g,控制釜内温度120℃~135℃,压力为-0.0096kpa,冷凝回收馏分,得到成品乙二醇含
量为99.907%,uv值为:220nm:87.02%、275nm:96.45%、350nm:99.82%。乙二醇的收率为95.31%,实现了乙二醇品质的提升。
29.实施例2
30.本实施例提供一种提高乙二醇紫外透过率的方法,包括以下步骤:
31.(1)保温水解:将粗乙二醇(含量为98.98%,uv值为220nm:5.21%、275nm:84.46%、350nm:90.71%)100.30g、氢氧化钠溶液0.1003g、纯水15.045g,加入至温度为145℃的保温装置中水解处理,保温时间为100min,得到水解反应产物;
32.(2)减压蒸馏:将上述水解反应产物加入至精馏装置中,再加入无水硫代硫酸钠0.011g,控制釜内温度120℃~135℃,压力为-0.0096kpa,冷凝回收馏分,得到成品乙二醇含量为99.910%,uv值为:220nm:86.41%、275nm:95.52%、350nm:99.79%。乙二醇的收率为96.01%,实现了乙二醇品质的提升。
33.实施例3
34.本实施例提供一种提高乙二醇紫外透过率的方法,包括以下步骤:
35.(1)保温水解:将粗乙二醇(含量为99.00%,uv值为220nm:4.11%、275nm:81.44%、350nm:91.63%)100.20g、氢氧化钠溶液0.1002g、纯水15.03g,加入至温度为125℃的保温装置中水解处理,保温时间为120min,得到水解反应产物;
36.(2)减压蒸馏:将上述水解反应产物加入至精馏装置中,再加入无水连二亚硫酸钠0.012g,控制釜内温度120℃~135℃,压力为-0.0096kpa,冷凝回收馏分,得到成品乙二醇含量为99.905%,uv值为:220nm:87.01%、275nm:96.30%、350nm:99.85%。乙二醇的收率为95.61%,实现了乙二醇品质的提升。
37.对比例1
38.本对比例提供一种提高乙二醇紫外透过率的方法,所述方法除了水解反应温度与实施例1不同外,其他均相同,具体包括以下步骤:
39.(1)保温水解:将粗乙二醇(含量为99.01%,uv值为220nm:1.18%、275nm:82.14%、350nm:91.28%)100.21g、氢氧化钠溶液0.1002g、纯水15.0315g,加入至温度为115℃的保温装置中水解处理,保温时间为100min,得到水解反应产物;
40.(2)减压蒸馏:将上述水解反应产物加入至精馏装置中,再加入无水硫代硫酸钠0.01g,控制釜内温度120℃~135℃,压力为-0.0096kpa,冷凝回收馏分,得到成品乙二醇含量为99.79%,uv值为:220nm:60.23%、275nm:85.32%、350nm:92.60%。
41.对比例2
42.本对比例提供一种提高乙二醇紫外透过率的方法,所述方法除了水解反应温度与实施例1不同外,其他均相同,具体包括以下步骤:
43.(1)保温水解:将粗乙二醇(含量为99.01%,uv值为220nm:1.18%、275nm:82.14%、350nm:91.28%)100.21g、氢氧化钠溶液0.1002g、纯水15.0315g,加入至温度为155℃的保温装置中水解处理,保温时间为100min,得到水解反应产物;
44.(2)减压蒸馏:将上述水解反应产物加入至精馏装置中,再加入无水硫代硫酸钠0.01g,控制釜内温度120℃~135℃,压力为-0.0096kpa,冷凝回收馏分,得到成品乙二醇含量为99.65%,uv值为:220nm:50.25%、275nm:60.22%、350nm:75.68%。
45.对比例3
46.本对比例提供一种提高乙二醇紫外透过率的方法,所述方法除了不加入稳定剂外,其他均与实施例1相同,具体包括以下步骤:
47.(1)保温水解:将粗乙二醇(含量为99.01%,uv值为220nm:1.18%、275nm:82.14%、350nm:91.28%)100.21g、氢氧化钠溶液0.1002g、纯水15.0315g,加入至温度为145℃的保温装置中水解处理,保温时间为100min,得到水解反应产物;
48.(2)减压蒸馏:将上述水解反应产物加入至精馏装置中,控制釜内温度120℃~135℃,压力为-0.0096kpa,冷凝回收馏分,得到成品乙二醇含量为99.70%,uv值为:220nm:2.19%、275nm:40.13%、350nm:50.55%。乙二醇的收率为90.25%。
49.对比例4
50.本对比例提供一种提高乙二醇紫外透过率的方法,所述方法除了稳定剂加入时间不同外,其他均与实施例1相同,具体包括以下步骤:
51.(1)保温水解:将粗乙二醇(含量为99.01%,uv值为220nm:1.18%、275nm:82.14%、350nm:91.28%)100.21g、氢氧化钠溶液0.1002g、无水硫代硫酸钠0.01g、纯水15.0315g,加入至温度为145℃的保温装置中水解处理,保温时间为100min,得到水解反应产物;
52.(2)减压蒸馏:将上述水解反应产物加入至精馏装置中,控制釜内温度120℃~135℃,压力为-0.0096kpa,冷凝回收馏分,得到成品乙二醇含量为99.80%,uv值为:220nm:70.23%、275nm:95.22%、350nm:96.01%。乙二醇的收率为95.00%。
53.上述结果表明,本发明方法能有效提高乙二醇在220nm、275mm和350nm的uv值。当水解反应温度低于120℃时(对比例1),水解反应不完全,导致杂质的残留,影响乙二醇在220nm、275mm和350nm的uv值;当水解反应温度高于150℃时(对比例2),乙二醇在高温碱性条件下发生自聚反应,导致新的杂质生成,影响乙二醇在220nm、275mm和350nm的uv值。当减压蒸馏步骤中不加入稳定剂时(对比例3),乙二醇会发生氧化或自聚,从而生成了新的醛酮类杂质,影响乙二醇在220nm、275mm和350nm的uv值。当先在水解步骤中加入稳定剂时(对比例4),水解反应过程可能影响稳定剂的使用效果,影响乙二醇在220nm、275mm和350nm的uv值。
54.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对以上实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
55.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。