[發明專利]一種高轉化率制備硼酸三甲酯的方法

在審

• 申請號: 201410693373.1
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104478916A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 田朋;寧桂玲;龐洪昌;葉俊偉;貢衛濤;林源
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C07F5/04
• 分類號: C07F5/04
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

技術領域

本發明屬于化工技術領域，涉及到一種高轉化率合成硼酸三甲酯的方法。

技術背景

硼酸三甲酯是一種重要的含硼有機物，主要用作有機溶劑、脫水劑、增塑劑、催化劑和阻燃劑，也用于其它含硼有機物(高級硼酸酯和硼氫化鈉等)、光電用高純硼和核電用高純硼酸的制備。

硼酸三甲酯制備方法：主要以含硼的無機物(三氯化硼、三氟化硼、硼酐、偏硼酸、焦硼酸、硼酸和硼砂中任意一種)與甲醇反應獲得硼酸三甲酯-甲醇共沸物，再向共沸物中加入萃取劑進行萃取精餾得到硼酸三甲酯。在上述這些原料中，由于硼酸價格便宜，且硼酸與甲醇酯化反應產物易于分離。因此，工業生產上廣泛采用硼酸與甲醇反應制備硼酸三甲酯。

甲醇與硼酸反應生成硼酸三甲酯和水是可逆過程，當反應進行到一定程度時由于體系中副產物水含量增高，反應不再向生成硼酸三甲酯方向進行(硼酸與甲醇的物質的量之比為1:3時，硼酸轉化率不到20％)。反應中先將硼酸三甲酯與甲醇以共沸物的形式蒸出，反應接近平衡后處理剩余的水、硼酸和甲醇。為了提高硼酸轉化率，傳統的方法是增加甲醇的用量以降低水的影響，要實現硼酸轉化率大于60％，甲醇與硼酸的物質的量之比需要大于15。這種方法存在甲醇轉化率低(10％左右)、能耗高等問題。

發明內容

本發明針對現有硼酸三甲酯工業生產技術存在的轉化率低，能耗高等問題，提供了一種經濟環保、操作簡單、高轉化率制備硼酸三甲酯的方法。

本發明的技術方案是以硼酸和甲醇為原料，加入轉化劑反應一定時間后，進行蒸餾得到硼酸三甲酯-甲醇共沸物，再將硼酸三甲酯-甲醇共沸物進行萃取精餾獲得硼酸三甲酯。原料用量配比、轉化劑組成及用量配比、反應溫度與時間如下：

一種高轉化率制備硼酸三甲酯的方法，具體步驟如下：

步驟1，將硼酸、甲醇、轉化劑置于反應器中，攪拌加熱至60～120℃，保溫繼續攪拌0.5～2h；硼酸與甲醇的物質的量之比為1:4.5～6；

步驟2，將步驟1所獲產物進行蒸餾，收集50～60℃的餾分和60～100℃的餾分，反應器中剩余的轉化劑循環使用；

步驟3，對步驟2所得50～60℃的餾分進行萃取精餾，獲得硼酸三甲酯。

步驟1中所述的轉化劑是分子式為C_xH_2x+2O_yN_zB_w的酯類化合物中的一種或兩種以上混合，其中x為不大于30并能夠被3整除的自然數，y為不大于x并能夠被3整除的自然數，z為不大于3的自然數，w為不大于3的自然數；

轉化劑的用量為轉化劑中所含硼原子物質的量與硼酸中所含硼原子物質的量之比不大于1。

本發明在硼酸與甲醇反應生成硼酸三甲酯的過程中加入轉化劑，抑制副產物水的影響，促進反應向生成硼酸三甲酯的方向進行，在使用較少量甲醇情況下，實現硼酸和甲醇的高效轉化，其中硼酸一次轉化率80％以上，甲醇一次轉化率40％以上。本發明具有工藝簡單，綜合效益好，易于工業化生產的特點，在制造成本、產品性能等方面都展現出顯著的競爭優勢和利潤空間。

具體實施方式

以下結合技術方案，進一步說明本發明的具體實施方式。

實施例1

取100g硼酸、240g甲醇和含1.5mol硼原子的轉化劑，放入到1L的反應器中。加熱反應器，同時開啟攪拌，反應體系溫度達到80℃后維持溫度恒定，反應2h后進行蒸餾，收集50～60℃和60～100℃的餾分；蒸餾完畢后，將50～60℃的餾分進行萃取精餾獲得硼酸三甲酯。硼酸與甲醇反應過程中硼酸轉化率為80％，甲醇轉化率為51％。

實施例2

取100g硼酸、300g甲醇和含1.6mol硼原子的轉化劑，放入1L的反應器中。加熱反應器，同時開啟攪拌，使反應體系溫度達到75℃后維持溫度恒定，反應0.5h后將產物進行蒸餾，收集50～60℃和60～100℃的餾分；蒸餾完畢后，將50～60℃的餾分進行萃取精餾獲得硼酸三甲酯。硼酸與甲醇反應過程中硼酸轉化率為85％，甲醇轉化率為42％。