连续法合成磷酸三丁酯的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文连续法合成磷酸三丁酯的研究论文作者：张辉学生类别：全日制学科门类：工科学科专业：应用化学指导教师：李效军职称：教授2017年5月DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofAppliedChemistryContinuoussynthesisoftributylphosphatebyZhangHuiSupervisor:Prof.LiXiaojunMay2017摘要磷酸三丁酯是一种重要的含磷有机化合物，作为萃取剂用于有色金属的湿法冶金，也用

2、于含酚废水的处理。作为工业消泡剂和聚氯乙烯的增塑剂也得到广泛使用。近些年来，随着萃取法生产工艺的不断发展和完善，磷酸三丁酯的市场需求日益增加。磷酸三丁酯一般是以正丁醇和三氯氧磷直接酯化合成。磷酸三丁酯合成过程中有氯化氢生成，为了抑制氯化氢与磷酸三丁酯和正丁醇继续反应，一般会控制较高的真空度和较低的反应温度，从而导致磷酸三丁酯的收率和过量正丁醇的回收率都较低。所以，研究探索新的工艺合成方法具有非常重要的意义。本文采用间歇反应法研究了醇钠法合成磷酸三丁酯的可行性，实验结果表明，醇钠法合成磷酸三丁酯是可行的。通过反应条件的优化，获得了较优的实验结果：首先用正丁醇与金属钠反应制得22%的丁醇钠

3、溶液，然后以丁醇钠和三氯氧磷为原料进行酯化反应，磷酸三丁酯收率为93.0%，过量正丁醇回收率为89.1%。在上述间歇法合成磷酸三丁酯的实验基础上，本文采用单釜连续和两釜连续法合成了磷酸三丁酯。就单釜连续而言，本文采用了三因素四水平一般析因实验和三因素三水平正交实验两种实验方法对合成工艺进行了优化研究。由一般析因实验可得单釜连续法合成磷酸三丁酯的适宜工艺条件为：反应温度40℃，平均停留时间60min，三氯氧磷与丁醇钠的摩尔比为1:3.1，磷酸三丁酯的收率为91.2%，纯度99.3%。三因素三水平的正交实验得出反应温度、平均停留时间和摩尔比对该反应的影响程度顺序是：反应温度>停留时间>摩尔

4、比。由正交实验结果分析得到丁醇钠与三氯氧磷的连续法合成磷酸三丁酯的条件为：反应温度45℃，反应平均停留时间65min，三氯氧磷与丁醇钠的摩尔比为1:3.3，磷酸三丁酯的收率为90.7%。进一步追加验证实验得适宜的反应条件为：反应温度40~45℃，平均停留时间60~65min，三氯氧磷与丁醇钠的摩尔比1:3.1~3.15，磷酸三丁酯的收率提高到91.4%。在单釜连续的基础上，本文进行了两釜连续合成磷酸三丁酯的研究。其适宜工艺条件为：三氯氧磷与丁醇钠的摩尔比1:3.1，总平均停留时间80min，第一反应釜温度30℃，第二反应釜温度50℃，在此条件下，磷酸三丁酯的收率为93.3%，纯度99.

5、6%。I关键词：萃取剂磷酸三丁酯连续法釜式反应器酯化IIABSTRACTTributylphosphateisanimportantphosphorus-containingorganiccompound,asanextractantfornonferrousmetalhydrometallurgy,andalsoforextractionofphenol-containingwastewater.Itisalsousedasindustrialdefoamerandplasticizerforpolyvinylchloride.Inrecentyears,withthedevelop

6、mentandimprovementofextractiontechnologies,itsmarketdemandiskeepinggrowingconstantly.Tributylphosphateisgenerallypreparedfromn-butanolandphosphorusoxychloridebydirectesterification.Thehydrogenchloridegeneratedduringthereactionhastoberemovedunderprettylowpressureandtemperatureinordertominimizethe

7、sidereactionswithtributylphosphateandn-butanol,thisresultsinalowerproductyieldandhighconsumptionofn-butanol.Therefore,itisofgreatsignificancetoexplorenewprocesssyntheticmethods.Inthispaper,thefeasibilityofbatchwisesynthesiso