一种AAEM的连续化生产方法

技术领域

本发明涉及一种AAEM的连续化生产方法。

背景技术

AAEM的化学名称为 2- [〔2- 甲基-1- 氧基-2- 丙烯基〕氧]乙基3- 氧基丁酸酯，是目前国内外研究比较多的一种新型甲基丙烯酸酯类单体。由于其特殊的结构和性质，可替代N-羟基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯等单体应用于水性丙烯酸树脂及水性环保型涂料领域，并提供优良的耐水性和增强涂膜硬度，还可以增强膜与基材的附着力，具有优异的应用效果，随着世界人民环保意识的增强，水性涂料将加剧取代溶剂型涂料占据主流涂料市场，AAEM的世界需求量也正在与日俱增。

目前，AAEM的合成方法均为间歇式釜式工艺即一锅法，不能实现连续化生产，因此有必要发明一种连续化生产AAEM的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种AAEM的连续化生产方法，以达到能进行连续化生产的目的。

本发明提供的AAEM的连续化生产方法通过连续化生产设备实现，其步骤包括：

（1）将乙酰乙酸甲酯和阻聚剂按质量比为600-100∶1的配比关系在连续化生产设备的配料罐内混合均匀，制备成乙酰乙酸甲酯料液；聚剂为2,6-二叔丁基对甲酚、对苯二酚和对甲氧基苯酚中的一种或二种以上任意质量比的组合。

（2）按乙酰乙酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1.8-3.6∶1的配比关系，将乙酰乙酸甲酯料液和甲基丙烯酸羟乙酯连续送入连续化生产设备的反应塔，乙酰乙酸甲酯料液和甲基丙烯酸羟乙酯经反应塔内的混料器充分混合后再流经反应塔内的催化剂填料，在催化剂填料的作用下使二者在温度90-100℃下进行反应，反应生成的反应液流入连续化生产设备的反应液罐内；催化剂填料为强酸性离子交换树脂（氢型），优选催化剂填料为强酸性阳离子交换树脂，更优选催化剂填料为大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。

（3）将反应液罐内的反应液送入连续化生产设备的精馏塔A进行脱甲醇处理；将精馏塔A内的脱除甲醇的反应液送入连续化生产设备的精馏塔B进行脱乙酰乙酸甲酯处理，分离出的乙酰乙酸甲酯返回配料罐内；将精馏塔B内的脱除乙酰乙酸甲酯的反应液送入连续化生产设备的精馏塔C进行提纯处理，从精馏塔C馏出的馏分即AAEM。脱甲醇处理在釜温70-90℃、常压下进行；脱除乙酰乙酸甲酯在压力3-6KPa和温度100-120℃条件下进行；精馏塔C提纯AAEM在压力10-30Pa和温度120-130℃条件下进行。

所述连续化生产设备包括反应塔、配料罐、储料罐、回流冷却器、反应液罐、精馏塔A、精馏塔B 和精馏塔C；所述反应塔的进料口分别通过计量泵A和计量泵B与配料罐的出料口和储料罐的出料口连通，回流冷却器设在反应塔上方且与反应塔的内腔顶部连通，反应塔的出料口与反应液罐连通，反应液罐的出料口通过计量泵C与精馏塔A连通，精馏塔A的出料口通过计量泵D与精馏塔B连通, 精馏塔B的出料口通过计量泵E与精馏塔C连通；精馏塔B顶部的采出口与配料罐上部连通；

所述反应塔包括塔体；所述塔体顶部设有能启闭的进料口和吹扫口；所述塔体的内下部设有隔板，隔板上设有多个过液孔，隔板上放置有催化剂填料；所述塔体上设有能启闭的且靠近所述隔板设置的催化剂排出口；所述塔体的内上部设有混料器；所述塔体的底部设有能启闭的排料口。

所述混料器包括与所述进料口连通的喷淋头，喷淋头的下方设有布流板，布流板上设有多个通液孔，布流板的下方设有导流罩，导流罩的底部设有出液口。

所述导流罩呈上大下小的锥型。

所述出液口上连通有积液管，积液管下端封闭，积液管的管壁上部环布有多个溢流孔。

所述布流板的顶面为中心部位高边缘部位低的弧面或所述布流板的顶面为中心部位高边缘部位低的锥面。

所述隔板倾斜设置，所述催化剂排出口靠近隔板的低端设置。

所述排料口上连通有排料管，所述排料管的出口靠近且低于混料器下端设置，反应塔的出料口通过排料管与反应液罐连通；催化剂填料的顶面靠近且低于排料管的出口。

所述塔体外周环绕有加热管。

所述塔体上设有能启闭的催化剂加装口。

本发明具有能进行连续化生产AAEM的优点。尤其是反应塔具有结构简单的实现料液的均匀混合、料液的充分反应这一连续化过程的优点；另外，反应塔的独特结构使得催化剂与反应液的分离以及催化剂的更换变得非常简便。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：

图1是连续化生产设备的结构原理示意图；

图2是反应塔一种结构的示意图；

图3是反应塔第二种结构的示意图；

图4是反应塔第三种结构的示意图；

图5是反应塔第四种结构的示意图；

图6是反应塔第五种结构的示意图；

图7是AAEM的气相色谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种AAEM的连续化生产设备， 参照图1，包括反应塔1、配料罐2、储料罐3、回流冷却器4、反应液罐5、精馏塔A6、精馏塔B7 和精馏塔C8；所述反应塔1的进料口通过计量泵A9和配料罐2的出料口连通，反应塔1的进料口通过计量泵B10与储料罐3的出料口连通，回流冷却器4设在反应塔1上方且与反应塔1的内腔顶部连通，反应塔1的出料口与反应液罐5连通，反应液罐5的出料口通过计量泵C11与精馏塔A6连通，精馏塔A6的出料口通过计量泵D12与精馏塔B7连通, 精馏塔B7 的出料口通过计量泵E13与精馏塔C8连通；精馏塔B7顶部的采出口与配料罐2上部连通。上述各设施的进出料口上以及相互之间的连通管路上，可以根据需求设置阀门，图1中未示出阀门。

上述配料罐2、储料罐3、回流冷却器4、反应液罐5、精馏塔A6、精馏塔B7 和精馏塔C8均为现有产品，配料罐2内设搅拌装置以用于物料混合，上述各设施的结构在此不再赘述。

上述的反应塔1有五种结构形式。第一种结构的反应塔1，参照图2，其包括塔体101；塔体101为三段式结构，由顶段、中段和底段构成，各段之间通过法兰连接；将塔体101设为三段式结构，便于加工制造、装配以及运输。所述塔体101顶部即顶段顶部设有能启闭的进料口102和吹扫口103。所述塔体101的内下部设有隔板104，隔板上放置有催化剂填料118；隔板104可以设置在塔体中段的底部，也可以设置在塔体底段的顶部；所述隔板104上设有多个过液孔105。塔体101上设有能启闭的且靠近所述隔板104设置的催化剂排出口106。所述塔体101的底部设有能启闭的排料口107。进料口102、吹扫口103、催化剂排出口106和排料口107的能启闭通过连接在各自之上的阀门实现。所述塔体101外周环绕有加热管116，加热管116环绕在塔体中段上，通过调节流经加热管116内的热介质的流量，来调整塔体内部反应的温度。所述塔体101的内上部即顶段内设有混料器；所述混料器包括与所述进料口102连通的喷淋头108，喷淋头108的下方设有连接在塔体上的布流板109，布流板109上设有多个通液孔110，布流板109的下方设有连接在塔体上的导流罩111，所述导流罩111呈上大下小的锥型，导流罩111的底部设有出液口112。两种以上的液体物料进入进料口102进行初步混合，然后由喷淋头108喷出流至布流板109上进行进一步混合，再经布流板109上的通液孔110流到导流罩111的内表面上进行更进一步的混合，最后经导流罩111的底部的出液口112流下。上述混料器的作用是加大了液体物料的分散面积和延长了液体物料流下的时间（即相应的延长了液体物料的混合时间），可使液体物料混合的更加均匀，利于提高反应的效果即有利于物料充分反应。固体催化剂的排出可以通过催化剂排出口106进行，固体催化剂的加装可以通过吹扫口103进行，但是为了更加方便固体催化剂的加装，可以在塔体101上设置能启闭的催化剂加装口，催化剂加装口的能启闭可通过其上的密封门117实现。

第二种结构的反应塔1，是在第一种结构的反应塔1的基础上做出的改进；参照图2并重点参照图3，其改进之处在于：在所述出液口112上连通有积液管113，积液管113下端封闭，积液管113的管壁上部环布有多个溢流孔114。液体物料从导流罩111上流入积液管113可进行进一步的混合，液体物料在积液管113进一步混合后从积液管113上的溢流孔114以溢流的方式流出。积液管113的设置进一步延长了液体物料的混合时间，可使液体物料混合的更加均匀。

第三种结构的反应塔1，是在第二种结构的反应塔1的基础上做出的改进；参照图3并重点参照图4，其改进之处在于：将所述布流板109的顶面设为中心部位高边缘部位低，具体可采用顶面为中心部位高边缘部位低的弧面或顶面为中心部位高边缘部位低的锥面，这样设置可以加大液体的布流面积，有利于提高混合效果。图中示出的顶面为中心部位高边缘部位低的弧面的情形。

第四种结构的反应塔1，是在第三种结构的反应塔1的基础上做出的改进；参照图4并重点参照图5，其改进之处在于：所述隔板104倾斜设置，所述催化剂排出口106靠近隔板104的低端设置；这样设置利于塔体内的固体催化剂快速排出，可以提高固体催化剂的更换速度。

第五种结构的反应塔1，是在第四种结构的反应塔1的基础上做出的改进；参照图5并重点参照图6，其改进之处在于：所述排料口107上连通有排料管115，所述排料管115的出口靠近且低于混料器下端设置。排料管115的出口这样设置的好处在于：可使催化剂填料118在隔板上堆放至最大高度即可使催化剂填料118的顶面略低于排料管115的出口，一是可以充分利用塔体内的反应空间，提高产量；二是可使催化剂完全彻底的浸润在料液中，使催化剂与料液充分接触，可以使物料充分反应而提高料液的利于率，进而提高收率。

连续化生产设备的催化剂更换操作如下：将反应塔的进料口关闭并打开吹扫口，将吹扫气体通过吹扫口吹入塔内使塔内的液体流出塔体，液体吹扫完毕后关闭排料口，打开催化剂排出口，催化剂在吹扫气体的作用下便可流出塔体，催化剂吹扫完毕后关闭吹扫口并停止吹风，通过催化剂加装口重新更换催化剂后就能重新连续化进行生产。

优先使用包括第五种结构的反应塔的连续化生产设备来进行AAEM的连续化生产。

参照图1和图6，下面以包括第五种结构的反应塔的连续化生产设备为例，来对AAEM的连续化生产方法进行具体说明。AAEM的生产方法包括以下步骤：

（1）将乙酰乙酸甲酯、2,6-二叔丁基对甲酚和对苯二酚按质量比为4000:3:2的比例在配料罐2内混合均匀，制备成乙酰乙酸甲酯料液；将甲基丙烯酸羟乙酯储于储料罐3；

（2）按乙酰乙酸甲酯和甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为3.2∶1的配比关系，将乙酰乙酸甲酯料液和甲基丙烯酸羟乙酯分别通过计量泵A9和计量泵B10连续送入连续反应塔1顶部的进料口，乙酰乙酸甲酯料液和甲基丙烯酸羟乙酯经反应塔内的混料器充分混合后再流经反应塔内的催化剂填料118，催化剂填料为Amberlite 200型强酸性阳离子交换树脂（氢型）；控制流经加热管116内的蒸汽的流量，在催化剂填料的作用下使二者在温度90-100℃下进行反应，反应生成的反应液通过隔板上的过液孔流至反应塔底部并经排料管115流入反应液罐5内；反应产生的甲醇变成气态入回流冷却器4，经冷凝后变成液态回流入反应塔1内；

（3）将反应液罐5内的反应液通过计量泵C11送入精馏塔A6进行脱甲醇处理；将精馏塔A6内的脱除甲醇的反应液通过计量泵D12送入精馏塔B7进行脱乙酰乙酸甲酯处理，分离出的乙酰乙酸甲酯返回配料罐内进行循环套用，回收套用的乙酰乙酸甲酯也要根据回收质量按照比例加入阻聚剂；将精馏塔B7内的脱除乙酰乙酸甲酯的反应液通过计量泵E13送入精馏塔C进行提纯处理，从精馏塔C馏出的馏分即AAEM。

上述实施例所得产品经气相色谱检测，纯度：97.57%，参见图7。以甲基丙烯酸羟乙酯计收率为93.5%。