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CN113717222B - 一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法 - Google Patents

一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法，本发明采用辛醇与水作为溶剂，加入磷酸混合辛酯与磷酸混合辛酯碱解所需理论量1.1～1.35倍的固体碱，经过高温碱解后，再经过两次酸化反应，得到含量与纯度高的磷酸二辛脂。本发明减少了固体碱的用量，不需要加入相转移催化剂，步骤简单，反应条件温和，能耗低，反应周期较短，得到的磷酸二辛酯的含量大于93％，纯度高。

Description

一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，涉及磷酸二辛酯的制备方法，尤其涉及一种利用磷酸三辛酯生产过程中产生的副产物制备高纯度磷酸二辛酯的方法。
背景技术
磷酸二辛酯，又名p204，中文名称：二(2-乙基己基)磷酸酯；双(2-乙基己基)磷酸酯；磷酸二异辛酯；磷酸二辛酯，CAS登录号：298-07-7，是一种无色透明较粘稠的液体。凝固点-60℃，相对密度0.973(25/25℃)，折光率1.4420(25℃)，沸点209℃(1.33kPa)。产品应用：用作有机溶剂，是一种酸性萃取剂，有机合成中间体。在煤油中以氢键二聚体结构以掩盖其极性磷酸基团存在，与金属离子络合时通常也以二聚形式参与反应。磷酸三异辛酯的水解产物磷酸二异辛酯是一种重要含磷的湿法冶金萃取剂，广泛用于有色金属萃取领域，尤其在镍钴分离高纯度稀土氧化物和稀土单质分离、提取的无污染新工艺技术中占有不可替代的地位。
工业上一般以磷酸三异辛酯和过量氢氧化钠水溶液或固体氢氧化钠直接混合发生反应，为了使反应充分，通常需要较高的温度和较长的时间，这使得生产能耗较高，生产周期较长，而磷酸二异辛酯的含量及收率一般都低于90％。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有磷酸三异辛酯制备磷酸二异辛酯的生产能耗较高，生产周期较长，且含量计收率低于90％的缺陷而提供一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法，本发明利用磷酸三辛酯生产过程中产生的副产物制备高纯度磷酸二辛酯，不需要加入相转移催化剂，步骤简单，反应条件温和，能耗低，反应周期较短，得到的磷酸二辛酯的含量大于93％，纯度高。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)在反应器中加入磷酸混合辛酯，加入磷酸混合辛酯碱解所需理论量1.1～1.35倍的固体碱以及溶剂，升温碱解；
2)将步骤1)的反应液进行第一次酸化反应，搅拌后静置分层，去除水相，对有机相多次水洗后进行第二次酸化反应，使反应液完全酸化后静置，去除水相，保留有机相组分并水洗；
3)在步骤2)得到的有机相组分中加入活性炭，加热并真空蒸出水与杂质，过滤后得到高纯度磷酸二辛酯。
在本技术方案中，本发明采用辛醇与水作为溶剂，有利于提高反应液的温度，若全部采用水，则反应温度提升困难；若水的含量过多则会形成有机相与水相混合，不利于反应的进行。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，所述磷酸混合辛酯来自磷酸三辛酯生产过程中得到的副产物。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，固体碱的加入量为磷酸混合辛酯碱解所需理论量1.1～1.2倍。
在本技术方案中，本发明采用加入所需碱解理论量1.1-1.35倍的固体碱，固体碱多于1.35倍的话会造成浪费，加大生产成本，小于1.1倍的话，则会使得反应不彻底，故本发明采用所需碱解理论量1.1-1.35倍的固体碱，更优选的是采用所需碱解理论量1.1-1.2倍的固体碱，最优选是采用所需碱解理论量1.2倍的固体碱，固体碱可以采用固体氢氧化钠，也可以采用固体氢氧化钾，考虑到固体碱的成本，本发明的固体碱采用固体氢氧化钠。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，所述溶剂包括辛醇与水的混合液，辛醇与水的质量比为2-3：1。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，碱解的反应条件为温度120-130℃，反应时间3-5小时。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，酸化所用的酸为质量分数30-40％的盐酸。
作为本发明的一种优选方案，第一次酸化反应中，盐酸的加入量为磷酸混合辛酯质量的35-40％。
作为本发明的一种优选方案，第二次酸化反应中，盐酸的加入量为磷酸混合辛酯质量的2-3％。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，水洗所用的水的温度为60-70℃。
作为本发明的一种优选方案，步骤3)中，活性炭的加入量为为磷酸混合辛酯质量的0.5-1％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明采用固体碱，而不是采用碱溶液，是为了让固体碱在溶解过程中与磷酸混合辛酯混合均匀，减少了固体碱的用量，降低反应温度，减少反应时间，提高磷酸二辛酯的含量与收率；
2)本发明采用两次酸化，第一次酸化是因为反应液中的磷酸一辛酯更易形成钠盐，故第一次酸化反应后水洗去除了反应液中的磷酸一辛酯；第二次酸化是为了让反应液中的磷酸二辛酯的钠盐完全转化为磷酸二辛酯，提高磷酸二辛酯的纯度；
3)本发明的制备方法不需要加入相转移催化剂，步骤简单，反应条件温和，能耗低，反应周期较短，得到的磷酸二辛酯的含量大于93％，纯度高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
在装有搅拌棒的250mL三口烧瓶中加入100g的磷酸混合辛酯(其中，磷酸二辛酯的质量分数为66～68％、磷酸一辛酯的质量分数为2～4％、磷酸三辛酯的质量分数为30～33％，该磷酸混合辛酯来自磷酸三辛酯生产过程中产生的副产物)、10g水、30g辛醇，在120～130℃进行反应6小时，反应结束后，往物料内慢慢加入常温水100g，然后用浓盐酸酸化至pH值到2～7，搅拌10～20分钟，静止后分层，分去水相。然后用60～70℃的水100g，水洗3次，再加入60～70℃的热水40～50g用浓盐酸酸化至pH值小于1，搅拌10～20分钟，分去水相，然后有机相用水洗二次，水温60～70℃，每次水量100g。然后水洗二次后脱醇，得产品。
其余含量变化以及产品含量分析数据见表1：
表1.产品含量数据
对比例
在装有搅拌棒的250mL三口烧瓶中加入100g的磷酸混合辛酯(其中，磷酸二辛酯的质量分数为66～68％、磷酸一辛酯的质量分数为2～4％、磷酸三辛酯的质量分数为30～33％，该磷酸混合辛酯来自磷酸三辛酯生产过程中产生的副产物)，加入不同比例的水及辛醇，在120～130℃进行反应6小时，反应结束后，往物料内慢慢加入常温水100g，然后用36％的浓盐酸酸化至pH值到1以下，搅拌10～20分钟，分去水相，用温度60～70℃有水洗3次，每次水量100g。水洗后脱醇，得产品。
其余含量变化以及产品含量分析数据见表2：
表2.产品含量数据
由实施例与对比例的数据可知，实施例采用的两次酸化反应，而对比例采用的一次酸化反应，实施例的方法得到的磷酸二辛酯的含量相对高于对比例方法得到的磷酸二辛酯的含量；
从表1中可见，在固体氢氧化钠过量13.3g时，磷酸二辛酯的含量最高可达97.4％，在水与辛醇的质量比为1:3时，磷酸二辛酯的含量数据更高，故本发明的最优反应条件是固体碱的加入量为磷酸混合辛酯碱解所需理论量1.2倍，溶剂辛醇与水的质量比为3:1，两次酸化反应。
由此可见，本发明采用两次酸化，第一次酸化是因为反应液中的磷酸一辛酯更易形成钠盐，故第一次酸化反应后水洗去除了反应液中的磷酸一辛酯；第二次酸化是为了让反应液中的磷酸二辛酯的钠盐完全转化为磷酸二辛酯，提高磷酸二辛酯的纯度；本发明不需要加入相转移催化剂，步骤简单，反应条件温和，能耗低，反应周期较短，得到的磷酸二辛酯的含量大于93％，纯度高。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1）在反应器中加入磷酸混合辛酯，加入固体碱以及溶剂，升温碱解；固体碱的加入量为磷酸混合辛酯碱解所需理论量1.1~1.2倍；溶剂为辛醇与水的混合液，辛醇与水的质量比为3：1；磷酸混合辛酯来自磷酸三辛酯生产过程中得到的副产物；固体碱为氢氧化钠或氢氧化钾；
2）将步骤1）的反应液进行第一次酸化反应，搅拌后静置分层，去除水相，对有机相多次水洗后进行第二次酸化反应，使反应液完全酸化后静置，去除水相，保留有机相组分并水洗；
3）在步骤2）得到的有机相组分中加入活性炭，活性炭的加入量为磷酸混合辛酯质量的0.5-1%，加热并真空蒸出水与杂质，过滤后得到高纯度磷酸二辛酯。
2.根据权利要求1所述的一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法，其特征在于，步骤1）中，碱解的反应条件为温度120-130℃，反应时间3-5小时。
3.根据权利要求1所述的一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法，其特征在于，步骤2）中，酸化所用的酸为质量分数30-40%的盐酸。
4.根据权利要求3所述的一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法，其特征在于，第一次酸化反应中，盐酸的加入量为磷酸混合辛酯质量的35-40%。
5.根据权利要求3所述的一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法，其特征在于，第二次酸化反应中，盐酸的加入量为磷酸混合辛酯质量的2-3%。
6.根据权利要求1所述的一种高纯度磷酸二辛酯的制备方法，其特征在于，步骤2）中，水洗所用的水的温度为60-70℃。
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磷酸二（2-乙基己基）酯的合成与应用研究;沈国良;高尚;白云龙;刘佳鑫;朱天宏;陈远南;;化学工程师(第02期);全文 *
磷酸辛酯的绿色合成及性能研究;高尚;《沈阳工业大学硕士学位论文》;全文 *

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