《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》是安徽巨成精細化工有限公司於2011年6月20日申請的發明專利，該專利申請號為201110166114X，公布號為CN102276485A，專利公布日為2011年12月14日，發明人是方輝、王林、劉純波。
《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》包括以下步驟：連續將二甲氨基乙醇和丙烯酸乙酯混合，同時連續加入阻聚劑和催化劑，使上述物料在反應釜內反應，反應溫度為90-110℃，總反應時間為8-10小時，在反應期間，將所產生的乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物采出並收集，在反應後期，將催化劑、阻聚劑和少量丙烯酸二甲氨基乙酯的混合物排出、收集，將反應獲得的丙烯酸二甲氨基乙酯進一步進行精餾。該發明採用價格便宜易得的丙烯酸乙酯作為原料，丙烯酸乙酯在反應中過量，作為共沸劑，既保證了合成反應向正方向進行，又不加其它有機溶劑做共沸劑，以減少污染。由該發明獲得的產品穩定性好，純度高，收率高。
2019年5月16日，《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法
- 公布號：CN102276485A
- 公布日：2011年12月14日
- 申請號：201110166114X
- 申請日：2011年6月20日
- 申請人：安徽巨成精細化工有限公司
- 地址：安徽省淮北市濉溪縣經濟開發區水杉路33號
- 發明人：方輝、王林、劉純波
- 代理機構：蚌埠鼎力專利商標事務所有限公司
- 代理人：張建宏
- Int.Cl.：C07C219/06(2006.01)I、C07C213/06(2006.01)I、C07C213/10(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
丙烯酸二甲氨基乙酯（Dimethylaminoethylacrylate，簡稱DA）是一種多功能的活性單體，具有烯烴、胺、酯類化合物的特性，在一定條件下可發生季銨化、聚合、加成和水解等化學反應，因而廣泛用於纖維、橡膠、塑膠、光固化塗料、醫藥、表面活性劑以及水處理、造紙等領域。
截至2011年6月，丙烯酸二甲氨基乙酯的合成方法有酯化法、酯交換法、高溫熱解法、醯氯法。其中的最主要的合成方法有以下兩種：（1）以丙烯酸低碳酯和二甲氨基乙醇為原料的酯交換工藝；（2）以丙烯酸和二甲氨基乙醇為原料的直接酯化工藝。由於二甲氨基乙醇的較強鹼性，使得第二種方法難以實施，所以大都採用第一種方法。
文獻介紹了一些合成方法，但基本都是以丙烯酸甲酯為原料合成的，且為單釜間歇生產和間歇精餾提純，由於質量較好的丙烯酸甲酯價格較高，造成生產成本較高，而單釜間歇生產和間歇提純，容易造成產品質量不穩定。
發明內容
專利目的
《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》的目的在於提供一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法，反應速度適中，生產過程安全，無環境污染，獲得的產品質量穩定，純度高。
技術方案
《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》按質量比1:1-1:2.5連續將二甲氨基乙醇和丙烯酸乙酯混合，同時連續加入阻聚劑和催化劑，阻聚劑的質量為丙烯酸乙酯質量的0.2-0.4%，催化劑的質量為二甲氨基乙醇和丙烯酸乙酯質量之和的0.3-3%；使上述物料在反應釜內反應，反應溫度為90-110℃，總反應時間為8-10小時，在反應期間，將所產生的乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物采出並收集，在反應後期，將催化劑、阻聚劑和少量丙烯酸二甲氨基乙酯的混合物排出、收集，將反應獲得的丙烯酸二甲氨基乙酯進一步進行精餾。
上述方案包括以下具體步驟：
（1）按質量比1:1-1:2.5連續將二甲氨基乙醇和丙烯酸乙酯加入到第一反應釜中，同時連續加入阻聚劑和催化劑，阻聚劑的質量為丙烯酸乙酯質量的0.2-0.4%，催化劑的質量為二甲氨基乙醇和丙烯酸乙酯質量之和的0.3-3%；
（2）第一反應釜的當進料量達到50%時，開啟第一反應釜的攪拌裝置並控制其內的溫度在90-110℃，使上述物料在第一反應釜中進行酯交換反應，在給第一反應釜加熱的同時，開啟與第一反應釜相接的第一精餾塔的塔頂冷凝器，控制塔頂溫度70-90℃，控制回流比為1:1-1:3，由第一精餾塔采出第一反應釜內乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物並回收； （3）當第一反應釜中液位達到70%時，使該反應釜中的物料以溢流的方式進入第二反應釜中，當第二反應釜進料量達到50%時，開啟第二反應釜的攪拌裝置並控制其內的溫度在90-110℃，使進入第二反應釜的物料繼續反應，使第二反應釜內產生的乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物通過其釜頂的氣相管道進入第一精餾塔中，與第一反應釜內產生的乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物混合，共同由第一精餾塔采出並回收，當第二反應釜內的液位達到70%時，由其釜底采出物料至第二精餾塔；
（4）當第二精餾塔的液位達到30%時，開啟該精餾塔的循環泵、再沸器，使再沸器內物料溫度升至90-120℃，開啟塔頂冷凝器，控制塔頂溫度為30-70℃，塔頂抽真空，真空度為0.02-0.07兆帕，塔上部形成回流後，控制回流比為1:1-1:8，待抽樣檢驗第二精餾塔內的丙烯酸二甲氨基乙酯質量達到要求後，由其上部采出至第三精餾塔，采出過程中，控制第二精餾塔內的液位在50%時達到動態平衡，塔頂采出少量輕組分乙醇和丙烯酸乙酯共沸物並回收，由塔底排出催化劑、阻聚劑和少量丙烯酸二甲氨基乙酯的混合物並回收；
（5）當第三精餾塔的液位達到30%時，開啟該精餾塔的循環泵、再沸器，使再沸器內物料溫度升至110-120℃，塔頂溫度控制在92-98℃，同時塔頂抽真空，真空度為0.02-0.09兆帕，塔頂采出少量的輕組分乙醇和丙烯酸乙酯共沸物並回收，控制塔上部回流比為1:1-1:3，抽檢產品純度達到99.5%以上時連續采出產品至儲罐中；
（6）在上述步驟完成後，保持連續平衡的一邊向第一反應釜加料、一邊由第三精餾塔出料的連續生產運行狀態。
在上述步驟中，第一精餾塔為循環泵強制回流，回流比為1:1-1:2為佳；第二精餾塔靠壓差和熱虹吸實現外回流，回流比為1:1-1:4為佳；第三精餾塔靠壓差和熱虹吸實現外回流，回流比為1:1-1:2為佳。
在上述步驟中，第一精餾塔為常壓；第二精餾塔為負壓，真空度為0.03-0.05兆帕為佳；第三精餾塔為負壓，真空度為0.04-0.07兆帕為佳。
在上述步驟或方案中，所用催化劑是月桂酸二丁錫或鈦酸四丁酯或二者以任意比構成的混合物；阻聚劑是吩噻嗪或鄰苯二酚或二者以任意比構成的混合物。
由上述方案可見，該發明以丙烯酸乙酯和二甲氨基乙醇為原料，在催化劑和阻聚劑存在下，通過連續酯交換和連續精餾工藝製備丙烯酸二甲基氨基乙酯（DA）。其反應方程式如下：
CH2=CH-COOCH2CH3+（CH3）2NCH3CH2OHCH2=CH-COOC2H5N（CH3）2+CH3CH2OH
改善效果
《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》採用價格便宜易得的丙烯酸乙酯作為原料，丙烯酸乙酯在反應中過量，作為共沸劑，既保證了合成反應向正方向進行，又不加其它有機溶劑做共沸劑，以減少污染。由該發明獲得的產品穩定性好，純度高，收率高。
附圖說明
附圖為實施《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》所採用的設備布局圖。
技術領域
《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》涉及一種丙烯酸二甲氨基乙酯的工業化連續生產方法。是由丙烯酸乙酯與二甲氨基乙醇在催化劑的作用下合成丙烯酸二甲氨基乙酯的方法，屬有機合成領域。
權利要求
1.《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》包括以下步驟：
（1）按質量比1:1-1:2.5連續將二甲氨基乙醇和丙烯酸乙酯加入到第一反應釜中，同時連續加入阻聚劑和催化劑，阻聚劑的質量為丙烯酸乙酯質量的0.2-0.4%，催化劑的質量為二甲氨基乙醇和丙烯酸乙酯質量之和的0.3-3%，所用催化劑是月桂酸二丁錫或鈦酸四丁酯或二者以任意比構成的混合物，阻聚劑是吩噻嗪或鄰苯二酚或二者以任意比構成的混合物；
（2）當第一反應釜的進料量達到50%時，開啟第一反應釜的攪拌裝置並控制其內的溫度在90-110℃，使上述物料在第一反應釜中進行酯交換反應，在給第一反應釜加熱的同時，開啟與第一反應釜相接的第一精餾塔的塔頂冷凝器，控制塔頂溫度70-90℃，控制回流比為1:1-1:3，由第一精餾塔采出第一反應釜內乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物並回收；
（3）當第一反應釜中液位達到70%時，使該反應釜中的物料以溢流的方式進入第二反應釜中，當第二反應釜進料量達到50%時，開啟第二反應釜的攪拌裝置並控制其內的溫度在90-110℃，使進入第二反應釜的物料繼續反應，使第二反應釜內產生的乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物通過其釜頂的氣相管道進入第一精餾塔中，與第一反應釜內產生的乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物混合，共同由第一精餾塔采出並回收，當第二反應釜內的液位達到70%時，由其釜底采出物料至第二精餾塔；
（4）當第二精餾塔的液位達到30%時，開啟該精餾塔的循環泵、再沸器，使再沸器內物料溫度升至90-120℃，開啟塔頂冷凝器，控制塔頂溫度為30-70℃，塔頂抽真空，真空度為0.02-0.07兆帕，塔上部形成回流後，控制回流比為1:1-1:8，待抽樣檢驗第二精餾塔內的丙烯酸二甲氨基乙酯質量達到要求後，由其上部采出至第三精餾塔，采出過程中，控制第二精餾塔內的液位在50%時達到動態平衡，塔頂采出少量輕組分乙醇和丙烯酸乙酯共沸物並回收，由塔底排出催化劑、阻聚劑和少量丙烯酸二甲氨基乙酯的混合物並回收；
（5）當第三精餾塔的液位達到30%時，開啟該精餾塔的循環泵、再沸器，使再沸器內物料溫度升至110-120℃，塔頂溫度控制在92-98℃，同時塔頂抽真空，真空度為0.02-0.09兆帕，塔頂采出少量的輕組分乙醇和丙烯酸乙酯共沸物並回收，控制塔上部回流比為1:1-1:3，抽檢產品純度達到99.5%以上時連續采出產品至儲罐中；
（6）在上述步驟完成後，保持連續平衡的一邊向第一反應釜加料、一邊由第三精餾塔出料的連續生產運行狀態。
2.根據權利要求1所述的丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法，其特徵在於：第一精餾塔為循環泵強制回流，回流比為1:1-1:2；第二精餾塔靠壓差和熱虹吸實現外回流，回流比為1:1-1:4；第三精餾塔靠壓差和熱虹吸實現外回流，回流比為1:1-1:2。
3.根據權利要求1所述的丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法，其特徵在於：第一精餾塔為常壓；第二精餾塔為負壓，真空度為0.03-0.05兆帕；第三精餾塔為負壓，真空度為0.04-0.07兆帕。
實施方式
參見附圖，《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》所採用的設備包括有第一反應釜1、第二反應釜8、第一精餾塔2、第二精餾塔4、第三精餾塔5。第一精餾塔2直接坐在第一反應釜1上，為了好分離輕組分，第一反應釜1與第二反應釜8通過溢流管10相接，第一反應釜1的下部與第二反應釜8的底部由出料管9連通，正常生產時第一反應釜下出口閥門關閉，只有在停車時才打開該閥放淨物料。第二反應釜8上部有氣相連通管11直接連到第一精餾塔2的底部，第二反應釜8產生的共沸物通過氣相連通管11進入第一精餾塔精餾分離。第二反應釜8的物料通過釜底控制閥進入第二精餾塔4，第二精餾塔4的主要作用是分離出塔底的重組分和塔頂的輕組分，產品從塔上部采出進入第三精餾塔5，第三精餾塔5是為了進一步分離出雜質以確保產品的純度。
- 實施例1
（1）開啟計量泵，用自動調節閥將二甲氨基乙醇和丙烯酸乙酯分別以1噸/小時和2噸/小時通過管道混合器加入到第一反應釜1中，同時用計量泵連續加入阻聚劑噻吩嗪和催化劑鈦酸四丁酯，阻聚劑的質量流量為0.003噸/小時，催化劑的質量流量為0.03噸/小時；
（2）當第一反應釜1的進料量達到50%時，開啟第一反應釜的攪拌裝置和蒸汽調節閥，控制第一反應釜溫度為105℃，進行酯交換反應，開啟與第一反應釜相接的第一精餾塔2的塔頂冷凝器，控制塔頂溫度76℃，控制回流比為1:1，塔頂采出的輕組分為乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物，這些共沸物進入到共沸物收集罐3；
（3）當第一反應釜1中液位達到70%時，物料會靠位差通過溢流管10流入到第二反應釜8中，當第二反應釜8的液位達到50%時，開啟第二反應釜的攪拌裝置和蒸汽自動閥，控制該釜反應溫度為110℃，釜頂的乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物進入到第一精餾塔2分離采出，當第二反應釜的液位達到70%時，開啟釜底自動調節閥采出物料至第二精餾塔4；用自動控制閥控制液體的流量，使第二反應釜的液位始終保持在70%達到動態平衡，此時由第二反應釜的釜底采出物主要為丙烯酸二甲氨基乙酯，含有少量的丙烯酸乙酯、乙醇、催化劑、阻聚劑；
（4）當第二精餾塔4的液位計液面達到30%時，開啟該精餾塔的循環泵、再沸器，使再沸器內物料溫度升至110℃，開啟塔頂冷凝器，控制塔頂溫度為60℃，塔頂抽真空，真空度為0.04兆帕，塔頂形成回流後，控制回流比，回流比為1:1，丙烯酸二甲氨基乙酯從第二精塔4上部采出至第三精餾塔5，將第二精餾塔的塔頂處的輕組分乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物和少量乙醇進入第一反應釜1中重複使用，催化劑、阻聚劑和少量丙烯酸二甲氨基乙酯從第二精餾塔底部排出，用計量泵送至第一反應釜1重複使用，同時抽出少量重組分（3-10%）殘渣去殘渣收集罐7；
（5）當第三精餾塔5的塔底液位達到30%時，開啟該精餾塔的循環泵、再沸器，使再沸器內物料溫度升至115℃，開啟塔頂冷凝器，控制塔頂溫度為96℃，控制塔頂真空度為0.07兆帕，回流比為1:1，控制塔內液位50%達到動態平衡，使塔頂少量乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物返回第一反應釜繼續使用，使塔底少量重組分殘渣連續排入殘渣罐7，抽檢產品純度達到99.5%以上時，將塔內合格產品排入丙烯酸二甲氨基乙酯儲罐即是成品；
（6）在上述步驟完成後，保持連續平衡的一邊向第一反應釜加料、一邊由第三精餾塔出料的連續生產運行狀態。檢驗得丙烯酸二甲氨基乙酯收率為96%，純度為99.7%。
- 實施例2
（1）開啟計量泵，用自動調節閥按質量流量1噸/小時和2噸/小時連續把二甲氨基乙醇和丙烯酸乙酯加通過管道混合器入到第一反應釜1中，同時用計量泵連續加入阻聚劑鄰苯二酚和催化劑月桂酸二丁基錫，阻聚劑的質量為0.004噸/小時，催化劑的質量為0.03噸/小時；
（2）當第一反應釜1的進料量達到50%時，開啟第一反應釜的攪拌裝置和蒸汽調節閥，控制第一反應釜溫度為100℃，進行酯交換反應，開啟與第一反應釜相接的第一精餾塔2的塔頂冷凝器，控制塔頂溫度80℃，控制回流比為1:2，塔頂采出的輕組分為乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物，這些共沸物進入到共沸物收集罐3；
（3）當第一反應釜1中液位達到70%時，物料會靠位差通過溢流管10流入到第二反應釜8中，當第二反應釜8的液位達到50%時，開啟第二反應釜的攪拌裝置和蒸汽自動閥，控制該釜反應溫度為105℃，釜頂的乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物進入到第一精餾塔2分離采出，當第二反應釜的液位達到70%時，開啟釜底自動調節閥采出物料至第二精餾塔4；用自動控制閥控制液體的流量，使第二反應釜的液位始終保持在70%達到動態平衡，此時由第二反應釜的釜底采出物主要為丙烯酸二甲氨基乙酯，含有少量的丙烯酸乙酯、乙醇、催化劑、阻聚劑；
（4）當第二精餾塔4的液位計液面達到30%時，開啟該精餾塔的循環泵、再沸器，使再沸器內物料溫度升至100℃，開啟塔頂冷凝器，控制塔頂溫度為50℃，塔頂抽真空，真空度為0.05兆帕，塔頂形成回流後，控制回流比，回流比為1:3，丙烯酸二甲氨基乙酯從第二精塔4上部采出至第三精餾塔5，將第二精餾塔的塔頂處的輕組分乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物和少量乙醇進入第一反應釜1中重複使用，催化劑、阻聚劑和少量丙烯酸二甲氨基乙酯從第二精餾塔底部排出，用計量泵送至第一反應釜1重複使用，同時抽出少量重組分（3-10%）殘渣去殘渣收集罐7；
（5）當第三精餾塔5的塔底液位達到30%時，開啟該精餾塔的循環泵、再沸器，使再沸器內物料溫度升至110℃，開啟塔頂冷凝器，控制塔頂溫度為94℃，控制塔頂真空度為0.05兆帕，回流比為1:2，控制塔內液位50%達到動態平衡，使塔頂少量乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物返回第一反應釜繼續使用，使塔底少量重組分殘渣連續排入殘渣罐7，抽檢產品純度達到99.5%以上時，將塔內合格產品排入丙烯酸二甲氨基乙酯儲罐即是成品；
（6）在上述步驟完成後，保持連續平衡的一邊向第一反應釜加料、一邊由第三精餾塔出料的連續生產運行狀態。檢驗得丙烯酸二甲氨基乙酯收率為96.4%，純度為99.5%。
- 實施例3
（1）開啟計量泵，用自動調節閥按質量流量1噸/小時和2噸/小時連續把二甲氨基乙醇和丙烯酸乙酯加通過管道混合器入到第一反應釜中，同時用計量泵連續加入阻聚劑―鄰苯二酚和噻吩嗪的混合物（混合比1:1）和催化劑―月桂酸二丁基錫與鈦酸四丁酯混合物（混合比1:1），阻聚劑的質量為0.004噸/小時，催化劑的質量為0.03噸/小時；
（2）當第一反應釜1的進料量達到50%時，開啟第一反應釜的攪拌裝置和蒸汽調節閥，控制第一反應釜溫度為95℃，進行酯交換反應，開啟與第一反應釜相接的第一精餾塔2的塔頂冷凝器，控制塔頂溫度85℃，控制回流比為1:2，塔頂采出的輕組分為乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物，這些共沸物進入到共沸物收集罐3；
（3）當第一反應釜1中液位達到70%時，物料會靠位差通過溢流管10流入到第二反應釜8中，當第二反應釜8的液位達到50%時，開啟第二反應釜的攪拌裝置和蒸汽自動閥，控制該釜反應溫度為95℃，釜頂的乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物進入到第一精餾塔2分離采出，當第二反應釜的液位達到70%時，開啟釜底自動調節閥采出物料至第二精餾塔4；用自動控制閥控制液體的流量，使第二反應釜的液位始終保持在70%達到動態平衡，此時由第二反應釜的釜底采出物主要為丙烯酸二甲氨基乙酯，含有少量的丙烯酸乙酯、乙醇、催化劑、阻聚劑；
（4）當第二精餾塔4的液位計液面達到30%時，開啟該精餾塔的循環泵、再沸器，使再沸器內物料溫度升至95℃，開啟塔頂冷凝器，控制塔頂溫度為40℃，塔頂抽真空，真空度為0.06兆帕，塔頂形成回流後，控制回流比，回流比為1:1，丙烯酸二甲氨基乙酯從第二精塔4上部采出至第三精餾塔5，將第二精餾塔的塔頂處的輕組分乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物和少量乙醇進入第一反應釜1中重複使用，催化劑、阻聚劑和少量丙烯酸二甲氨基乙酯從第二精餾塔底部排出，用計量泵送至第一反應釜1重複使用，同時抽出少量重組分（3-10%）殘渣去殘渣收集罐7；
（5）當第三精餾塔5的塔底液位達到30%時，開啟該精餾塔的循環泵、再沸器，使再沸器內物料溫度升至120℃，開啟塔頂冷凝器，控制塔頂溫度為96℃，控制塔頂真空度為0.04兆帕，回流比為1:3，控制塔內液位50%達到動態平衡，使塔頂少量乙醇與丙烯酸乙酯的共沸物返回第一反應釜繼續使用，使塔底少量重組分殘渣連續排入殘渣罐7，抽檢產品純度達到99.5%以上時，將塔內合格產品排入丙烯酸二甲氨基乙酯儲罐即是成品；
（6）在上述步驟完成後，保持連續平衡的一邊向一反應釜加料、一邊由第三精餾塔出料的連續生產運行狀態。檢驗得丙烯酸二甲氨基乙酯收率為96%，純度為99.6%。
以上各實施例中，反應釜為2台串聯使用，物料在反應釜中的總反應時間為8-10小時，精餾塔三塔串聯，連續精餾靠壓差和熱虹吸實現，不需外加動力；所屬精餾塔為板式塔或不鏽鋼絲網填料塔，第一精餾塔主要是脫除輕組分乙醇和丙烯酸乙酯的共沸物，第二精餾塔主要是脫除重組分催化劑和阻聚劑，第三精餾塔主要是進一步精製提高產品純度。另外，根據規模情況，反應釜也可為單台，或多台。
榮譽表彰
2019年5月16日，《一種丙烯酸二甲氨基乙酯的生產方法》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
