一种磷酸三脂生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精细化工产品生产技术领域，尤其是涉及一种磷酸三脂生产方法。
[0002]【背景技术】磷酸三(丁氧基乙基)酯主要用于硝化纤维素、乙酰纤维素、聚醋酸乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、缩丁醛以及合成橡胶的优良增塑剂，并具有阻燃性。
[0003]FMC公司的专利US3020303和EP0091426描述了磷酸三(烷氧基烷基)酯的生产工艺，生产工艺采用烷氧基烷基醇与碱金属氧化物反应，并经脱水反应生成碱金属的醇盐与三氯氧磷进行反应，生成磷酸三(烷氧基烷基)酯的产品。生产工艺复杂，副产HCl气体与碱反应生成大量盐，产品纯度低，色质差，废水多，污染严重。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
一种磷酸三脂生产方法，其特征在于，工艺如下:
酯化反应:
步骤一:三氯氧磷滴加和低温反应；向滴加釜内投入新鲜2-丁氧基乙醇和回收套用的2-丁氧基乙醇，按一定比例投入催化剂，在真空条件下滴加三氯氧磷，滴加釜内物料用泵打循环并经外置冷却器用5°C冷水冷却，控制滴加釜内物料温度10-20°C，滴加完三氯氧磷后继续在滴加釜进行低温反应，反应温度15~25°C，反应时间4~6小时。
[0005]步骤二:中温反应；将滴加釜内经低温反应后的物料用泵泵入中温反应釜内，中温反应釜内物料用循环泵打循环，并经外置换热器用50°C热水加热，控制中温反应釜物料温度30~40°C，循环反应时间4~6小时。
[0006]步骤三:回流反应；将中温反应釜内经过中温反应的物料用泵泵入回流反应釜，回流反应釜内的物料用泵打循环并经外置换热器用90°C热水加热，控制回流反应釜物料温度70~80°C，换热器出口产生少量2- 丁氧基乙醇气体经冷凝器用5°C冷水冷凝后回流至回流反应釜，反应时间8~10小时，酯化反应完成后的酯化料用泵连续泵入脱醇工序，酯化反应产生HCl气体进入盐酸回收工序。
[0007]脱醇工序:酯化物料含有HCl气体和过量2- 丁氧基乙醇利用醇与酯的沸点差，采用加热方法脱出2-丁氧基乙醇供酯化工序回收套用；酯化物料用泵泵入脱醇塔上部，经脱醇塔蒸汽加热后醇汽化变成气体，从上部移出经冷凝器用5°C冷水冷凝后流入回收醇计量槽供酯化套用，不冷凝的HCl气体与酯化产生的HCl气体合并后去HCl回收工序。磷酸三(丁氧基乙基)酯从脱醇塔底部流出进入粗酯计量槽计量后去后处理工序；控制脱醇塔底粗酯出料温度135~145°C之间。
[0008]盐酸回收工序:酯化和脱醇工序产生的HCl气体需经浓盐酸吸收塔、稀盐酸吸收塔、淡盐酸吸收塔、水洗塔和碱洗塔五级气体吸收，HCl气体完全回收，尾气由真空机组抽出经排气管排入大气，五级吸收都采用连续强制循环冷却吸收工艺流程；循环槽内循环液用泵泵入冷却器冷却，冷却器采用5°C冷水冷却，控制循环吸收液温度在10~20°C。副产盐酸用水从水洗循环槽按比例投入，水洗循环槽内的淡盐酸利用液位差自动流入淡盐酸循环槽，淡盐酸循环槽的稀盐酸利用液位差自动流入稀盐酸循环槽，稀盐酸循环槽内较浓的盐酸利用液位差自动流入浓盐酸循环槽。浓盐酸循环槽内的盐酸浓度控制在31%以上，大部分用于循环吸收HCl气体，同时一部分去副产盐酸储罐作为副产盐酸销售；碱液循环槽有两个，当一个碱液循环PH值达到7时切换到另一个碱液循环槽，同时将碱液循环槽内废水排放去废水处理后重新配置5%浓度的NaOH碱液作为备用，废水排放量为吸收400吨31%副产盐酸产生lm3含约7%的NaCl废水。
[0009]后处理工序:后处理工序包括为两次中和水洗和脱水、过滤四个步骤，磷酸三(丁氧基乙基)酯的密度为1020kg/m3，与水十分相近，采用纯水水洗后物料不分层，需采用3%浓度的碱盐水进行中和水洗。
[0010]第一次水洗碱盐水配置浓度:NaOH含量2%，NaCl含量1%，粗磷酸三(丁氧基乙基)酯中和水洗碱盐水重量为粗酯重量的0.5-0.8倍，70~80°C搅拌2小时后静置3小时分去水层，再进行第二次水洗；第二次水洗碱盐水配置浓度:Na2C03含量0.5%, NaCl含量2.5%,其余与第一次水洗相同，中和水洗在常压条件下进行。
[0011]将经二次中和水洗的物料进行脱水处理，脱水终点温度130°C，真空-0.098MPa，在搅拌条件下保持温度2小时候取样分析合格后冷却物料至70°C，将合格的磷酸三(丁氧基乙基)酯用泵泵出，经过滤器过滤后输送至成品计量槽。
[0012]所述工艺(I)的步骤一中催化剂包括如路易斯金属氯化物系列，优选催化剂为四氯化钛、无水三氯化铝、五氧化二钒、钛酸丁酯，催化剂用量与三氯氧磷用量的摩尔质量比为三氯氧磷:催化剂=1:0.003-0.06。
[0013]所述工艺(I)的步骤一中三氯氧磷:催化剂优选1:0.05。
[0014]所述工艺(I)的步骤一中三氯氧磷与新鲜2-丁氧基乙醇和回收套用的2-丁氧基乙醇的投料比1:3~4:3~4mol/molo
[0015]所述工艺(I)的步骤一中滴加釜内物料温度优选15°C，三氯氧磷的滴加速度为100~30kg/ho
[0016]所述工艺(I)的步骤一中低温反应温度优选20°C，低温反应时间优选5小时，真空度-0.096Mpa，中温反应釜物料温度优选35°C，真空度-0.096Mpa，温反应釜物料循环反应时间优选6小时。
[0017]所述工艺(I)的步骤一中回流反应釜物料温度优选75°C，反应时间优选9小时，真空度-0.096MPa。
[0018]所述工艺(2)中控制脱醇塔底粗酯出料温度优选140°C，真空度-0.098Mpa。
[0019]所述工艺(3)中控制循环吸收液温度优选15°C。
[0020]所述工艺(4)中粗磷酸三(丁氧基乙基)酯中和水洗碱盐水重量优选粗酯重量的
0.6 倍。
[0021]本发明优点是:第一，直接用2-丁氧基乙醇于三氯氧磷进行酯化反应的工艺简单，副产HCl全部回收利用，减少环境污染；第二，采用三阶程序升温反应并且酯化反应在高真空条件下进行减少副反应，使产品收率提高；第三，采用3%的碱盐水进行中和水洗使得原先用纯水水洗无法分离的生产难题得以解决；第四，用二次中和水洗可减少产品中的杂质，使广品品质提尚。
【具体实施方式】
[0022]一种磷酸三脂生产方法，其特征在于，工艺如下:
酯化反应:
步骤一:三氯氧磷滴加和低温反应；向滴加釜内投入新鲜2-丁氧基乙醇和回收套用的2-丁氧基乙醇，按一定比例投入催化剂，在真空条件下滴加三氯氧磷，滴加釜内物料用泵打循环并经外置冷却器用5°C冷水冷却，控制滴加釜内物料温度10-20°C，滴加完三氯氧磷后继续在滴加釜进行低温反应，反应温度15~25°C，反应时间4~6小时。
[0023]步骤二:中温反应；将滴加釜内经低温反应后的物料用泵泵入中温反应釜内，中温反应釜内物料用循环泵打循环，并经外置换热器用50°C热水加热，控制中温反应釜物料温度30~40°C，循环反应时间4~6小时。
[0024]步骤三:回流反应；将中温反应釜内经过中温反应的物料用泵泵入回流反应釜，回流反应釜内的物料用泵打循环并经外置换热器用90°C热水加热，控制回流反应釜物料温度70~80°C，换热器出口产生少量2- 丁氧基乙醇气体经冷凝器用5°C冷水冷凝后回流至回流反应釜，反应时间8~10小时，酯化反应完成后的酯化料用泵连续泵入脱醇工序，酯化反应产生HCl气体进入盐酸回收工序。
[0025]脱醇工序:酯化物料含有HCl气体和过量2- 丁氧基乙醇利用醇与酯的沸点差，采用加热方法脱出2-丁氧基乙醇供酯化工序回收套用；酯化物料用泵泵入脱醇塔上部，经脱醇塔蒸汽加热后醇汽化变成气体，从上部移出经冷凝器用5°C冷水冷凝后流入回收醇计量槽供酯化套用，不冷凝的HCl气体与酯化产生的HCl气体合并后去HCl回收工序。磷酸三(丁氧基乙基)酯从脱醇塔底部流出进入粗酯计量槽计量后去后处理工序；控制脱醇塔底粗酯出料温度135~145°C之间。
[0026]盐酸回收工序:酯化和脱醇工序产生的HCl气体需经浓盐酸吸收塔、稀盐酸吸收塔、淡盐酸吸收塔、水洗塔和碱洗塔五级气体吸收，HCl气体完全回收，尾气由真空机组抽出经排气管排入大气，五级吸收都采用连续强制循环冷却吸收工艺流程；循环槽内循环液用泵泵入冷却器冷却，冷却器采用5°C冷水冷却，控制循环吸收液温度在10~20°C。副产盐酸用水从水洗循环槽按比例投入，水洗循环槽内的淡盐酸利用液位差自动流入淡盐酸循环槽，淡盐酸循环槽的稀盐酸利用液位差自动流入稀盐酸循环槽，稀盐酸循环槽内较浓的盐酸利用液位差自动流入浓盐酸循环槽。浓盐酸循环槽内的盐酸浓度控制在31%以上，大部分用于循环吸收HCl气体，同时一部分去副产盐酸储罐作为副产盐酸销售；碱液循环槽有两个，当一个碱液循环PH值达到7时切换到另一个碱液循环槽，同时将碱液循环槽内废水排放去废水处理后重新配置5%浓度的NaOH碱液作为备用，废水排放量为吸收400吨31%副产盐酸产生lm3含约7%的NaCl废水。
[0027]后处理工序:后处理工序包括为两次中和水洗和脱水、过滤四个步骤，磷酸三(丁氧基乙基)酯的密度为1020kg/m3，与水十分相近，采用纯水水洗后物料不分层，需采用3%浓度的碱盐水进行中和水洗。
[0028]第一次水洗碱盐水配置浓度:NaOH含量2%，NaCl含量1%，粗磷酸三(丁氧基乙基)酯中和水洗碱盐水重量为粗酯重量的0.5-0.8倍，70~80°C搅拌2小时后静置3小时分去水层，再进行第二次水洗；第二次水洗碱盐水配置浓度:Na2C03含量0.5%, NaCl含量2.5%,其余与第一次水洗相同，中和水洗在常压条件下进行。
[0029]将经二次中和水洗的物料进行脱水处理，脱水终点温度130°C，真空-0.098MPa，在搅拌条件下保持温度2小时候取样分析合格后冷却物料至70°C，将合格的磷酸三(丁氧基乙基)酯用泵泵出，经过滤器过滤后输送至成品计量槽。
[0030]实