本發(fā)明涉及化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體為一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的精制方法。
背景技術(shù)：
：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(簡(jiǎn)稱amps)是一種多功能的水溶性陰離子單體，極易自聚或與其他烯類單體共聚。由于amps結(jié)構(gòu)式中含有強(qiáng)陰離子性、水溶性、并對(duì)鹽不敏感的磺酸基團(tuán)，屏蔽的酰胺基團(tuán)及不飽和雙鍵，使其具有優(yōu)良的性能。amps的特殊結(jié)構(gòu)也可用于改善非水溶性高聚物的綜合性能。它的聚合物都是優(yōu)秀的功能高分子電解質(zhì)，作為染料固定劑、絮凝劑、分散劑、增粘增稠劑，已廣泛應(yīng)用于化纖、塑料、涂料、表面活性劑、造紙、水處理和油田化學(xué)等領(lǐng)域。聚合級(jí)高純度2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸主要用作聚丙烯腈單體和丙烯腈纖維的染色改性劑。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸加入到聚丙烯腈后，可以明顯地改善腈綸的染色性能，可染各種顏色，增加吸潮率，改進(jìn)抽絲工藝，提高可紡性，它是腈綸工業(yè)的第三單體—苯乙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉的換代產(chǎn)品。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的生產(chǎn)主要包括合成和提純兩個(gè)部分。這是由于在2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸合成中產(chǎn)生的諸多副產(chǎn)物，如叔丁基丙烯酞胺、甲基烯丙基磺酸等，由于該類化合物是鏈轉(zhuǎn)移劑，因此使用含有較多雜質(zhì)的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸作為單體生產(chǎn)油田耐溫耐鹽驅(qū)油聚合物，可導(dǎo)致聚合物的分子量和粘度降低，難以滿足油田的要求。因此合成后的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸一般不能直接應(yīng)用，通常要進(jìn)行提純處理。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的提純處理的方法主要是重結(jié)晶法，使用的溶劑對(duì)2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸有一定溶解度，可以使其部分或全部溶解，以去除其晶體表面或整個(gè)晶體中的雜質(zhì)。日本專利jp5125037公開(kāi)了一種用水作為溶劑對(duì)2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸進(jìn)行重結(jié)晶的方法，由于2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸容易在水存在下發(fā)生聚合，需要加入0.0l-0.5％的阻聚劑，如對(duì)苯二酚或?qū)籽趸椒拥取Ａ_馬尼亞專利80103538采用丙烯睛一水混合溶劑洗滌2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的方法，洗滌過(guò)程中損失不大，并可以大量除去殘留的h2s0、和fee十。中國(guó)專利cn1114646則提出使用乙醇一乙酸復(fù)合溶劑洗滌2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的方法。以上的提純方法大都收率較低，且純度不高。后來(lái)美國(guó)專利us4337215提出了用乙酸一水溶劑在高溫下溶解，再冷卻析出結(jié)晶，過(guò)濾分離的方法。這種方法的產(chǎn)品收率不到70％，但重結(jié)晶后的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸質(zhì)量大為提高，已成為現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的提純工藝。現(xiàn)有的各種提純方法雖能有效地提高2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的純度，但仍存在一些弊端。由于2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸在高溫時(shí)有水存在的條件下自身極易發(fā)生聚合，因此在常規(guī)的重結(jié)晶提純過(guò)程中，溶劑和溶質(zhì)逐漸升溫溶解以及緩慢降溫結(jié)晶的過(guò)程會(huì)造成產(chǎn)品在一定程度上發(fā)生自聚，影響了2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的質(zhì)量，由其聚合形成的聚合物的分子量較低。中國(guó)專利cn103664708中提到先將2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品與冰醋酸進(jìn)行混合接觸并升溫后再與去離子水混合的方法，此發(fā)明減少了2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸與水的接觸時(shí)間，但因加入去離子水時(shí)局部水量過(guò)大，操作不便，效果欠佳，也會(huì)導(dǎo)致2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的自聚反應(yīng)發(fā)生。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的精制方法，從而解決上述
背景技術(shù)：
中的問(wèn)題。本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的精制方法，包括如下步驟：(1)將制備好的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品與一定量的純醋酸加入第一精制釜中攪拌均勻后得到第一混合液，升溫至70-100℃；(2)將步驟(1)得到的第一混合液勻速緩慢通入第二精制釜中，同時(shí)向第二精制釜中通入一定比例量配置好的醋酸水溶液形成第二混合液；(3)將步驟(2)得到的混合液，進(jìn)一步降溫至10℃以下，經(jīng)離心機(jī)分離干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸產(chǎn)品。發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)中，所述-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品的純度為95-98wt％。本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)中所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品與純醋酸的重量為1:3。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，步驟(1)中2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品與純醋酸的混合過(guò)程沒(méi)有特別的限制，所述兩者的混合方式，可以采取已知常規(guī)的操作，包括兩者分別勻速同時(shí)加入到第一精制釜中；或者先向第一精制釜中投加2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品，然后再加入純醋酸。本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)中，先向第一精制釜中加入純醋酸，然后邊攪拌邊向第一精制釜中投加2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品，這樣混合更快更均勻，粗品不易板結(jié)成塊。本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)中，醋酸水溶液的含水量為15-25wt％，通入量為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品重量的2-3倍?？偟目刂圃瓌t是粗品：水：醋酸(單質(zhì))的重量比例為1:0.4-0.6:4.5-6。本發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)中，第一混合液與含水醋酸是勻速同時(shí)加入第二精制釜中，通入完畢，即混合完畢。發(fā)明中，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)中，第一混合液與含水醋酸通入完成的時(shí)間控制在20-30min。步驟(2)中第一混合液勻速緩慢通入第二精制釜中，同時(shí)向第二精制釜中通入一定比例量配置好的醋酸水溶液形成第二混合液。第一混合液與醋酸水溶液是同時(shí)通入第二精制釜的，這樣可以保證兩者的混合更均與，而且混合液的局部水濃度更低。整個(gè)過(guò)程時(shí)間為20-30min。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：時(shí)間過(guò)短，混合過(guò)快，水對(duì)粗品中的雜質(zhì)溶解不完全，影響純化效果；混合的過(guò)慢，粗品與水系統(tǒng)接觸風(fēng)險(xiǎn)又會(huì)增大。步驟(3)得到的混合液在混合時(shí)會(huì)有一定程度的自然降溫，需進(jìn)一步采用冷卻水等方式降溫至10℃以下，經(jīng)離心機(jī)分離干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸產(chǎn)品。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品的精制過(guò)程，主要是為了除去粗品中的副產(chǎn)物雜質(zhì)，包括磺化異丁烯、丙烯酰胺，叔丁基丙烯酰胺等，上述幾種雜質(zhì)在醋酸中有一定溶解度，且隨著溫度的升高，溶解度進(jìn)一步增大。而這幾種雜質(zhì)在水中的溶解度，溫度的影響不大。而2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品對(duì)純水較為敏感，如果與純水的接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者局部水濃度過(guò)高，都會(huì)增大產(chǎn)品自聚的風(fēng)險(xiǎn)。因此本發(fā)明很好的規(guī)避了2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的這一缺點(diǎn)。本發(fā)明減少了2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸與水的接觸時(shí)間以及局部純水濃度過(guò)高的問(wèn)題，大大減少了2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的自聚反應(yīng)的發(fā)生，由該方法提純后的得到的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸產(chǎn)品聚合形成的聚合物的分子量有明顯提升，可滿足較高的使用需求，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程科學(xué)合理，可操控性強(qiáng)，適合工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。以下實(shí)施例，對(duì)比例中所使用的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗品均為申請(qǐng)人生產(chǎn)的同一產(chǎn)品，純度為97.1％。實(shí)施例1在設(shè)有夾套恒溫裝置、攪拌器、溫度計(jì)及液體、氣體加料分布器的0.5立方米不銹鋼反應(yīng)器中，加入150kg冰醋酸并攪拌均勻，后邊攪拌邊放入50kg2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品，勻速升溫至85℃后，勻速(30l/h)緩慢打入第二反應(yīng)器，同時(shí)加入100kg含水22％的醋酸溶液，兩種物料同時(shí)加完并混合均勻，此時(shí)物料55℃，物料加入時(shí)間為30min。繼續(xù)用冷凍液緩慢降溫至-10℃，降溫時(shí)間約40min。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)離心干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸成品。將精制后的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按上述方法與丙烯酞胺聚合，測(cè)定得到的聚合物的分子量以及產(chǎn)品的收率純度見(jiàn)下列表格。實(shí)施例2在設(shè)有夾套恒溫裝置、攪拌器、溫度計(jì)及液體、氣體加料分布器的0.5立方米不銹鋼反應(yīng)器中，加入150kg冰醋酸并攪拌均勻，后邊攪拌邊放入50kg2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品。勻速升溫至85℃后，緩慢打入第二反應(yīng)器，同時(shí)加入150kg含水15％的醋酸溶液，兩種物料同時(shí)加完并混合均勻，此時(shí)物料55℃，物料加入時(shí)間為20min。繼續(xù)用冷凍液緩慢降溫至-10℃，降溫時(shí)間約40min。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)離心干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸成品。將精制后的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按上述方法與丙烯酞胺聚合，測(cè)定得到的聚合物的分子量以及產(chǎn)品的收率純度見(jiàn)下列表格。實(shí)施例3在設(shè)有夾套恒溫裝置、攪拌器、溫度計(jì)及液體、氣體加料分布器的0.5立方米不銹鋼反應(yīng)器中，加入150kg冰醋酸并攪拌均勻，后邊攪拌邊放入50kg2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品，勻速升溫至85℃后，緩慢打入第二反應(yīng)器，同時(shí)加入100kg含水22％的醋酸溶液，兩種物料同時(shí)加完并混合均勻，此時(shí)物料55℃，物料加入時(shí)間為20min。繼續(xù)用冷凍液緩慢降溫至0℃，降溫時(shí)間約40min。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)離心干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸成品。將精制后的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按上述方法與丙烯酞胺聚合，測(cè)定得到的聚合物的分子量以及產(chǎn)品的收率純度見(jiàn)下列表格。實(shí)施例4在設(shè)有夾套恒溫裝置、攪拌器、溫度計(jì)及液體、氣體加料分布器的0.5立方米不銹鋼反應(yīng)器中，加入150kg冰醋酸并攪拌均勻，后邊攪拌邊放入50kg2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品。勻速升溫至85℃后，緩慢打入第二反應(yīng)器，同時(shí)加入150kg含水15％的醋酸溶液，兩種物料同時(shí)加完并混合均勻，此時(shí)物料55℃，物料加入時(shí)間為25min。繼續(xù)用冷凍液緩慢降溫至10℃，降溫時(shí)間約40min。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)離心干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸成品。將精制后的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按上述方法與丙烯酞胺聚合，測(cè)定得到的聚合物的分子量以及產(chǎn)品的收率純度見(jiàn)下列表格。實(shí)施例5在設(shè)有夾套恒溫裝置、攪拌器、溫度計(jì)及液體、氣體加料分布器的0.5立方米不銹鋼反應(yīng)器中，加入150kg冰醋酸并攪拌均勻，后邊攪拌邊放入50kg2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品。勻速升溫至70℃后，緩慢打入第二反應(yīng)器，同時(shí)加入100kg含水25％的醋酸溶液，兩種物料同時(shí)加完并混合均勻，此時(shí)物料55℃，物料加入時(shí)間為30min。繼續(xù)用冷凍液緩慢降溫至-10℃，降溫時(shí)間約40min。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)離心干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸成品。將精制后的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按上述方法與丙烯酞胺聚合，測(cè)定得到的聚合物的分子量以及產(chǎn)品的收率純度見(jiàn)下列表格。實(shí)施例6在設(shè)有夾套恒溫裝置、攪拌器、溫度計(jì)及液體、氣體加料分布器的0.5立方米不銹鋼反應(yīng)器中，加入150kg冰醋酸并攪拌均勻，后邊攪拌邊放入50kg2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品。勻速升溫至100℃后，打入第二反應(yīng)器，轉(zhuǎn)料完畢，再向第二反應(yīng)器中加入100kg含水25％的醋酸溶液，物料加入時(shí)間為30min。繼續(xù)用冷凍液緩慢降溫至-10℃，降溫時(shí)間約40min。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)離心干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸成品。將精制后的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按上述方法與丙烯酞胺聚合，測(cè)定得到的聚合物的分子量以及產(chǎn)品的收率純度見(jiàn)下列表格。對(duì)比例12-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品的傳統(tǒng)精制方法在設(shè)有夾套恒溫裝置、攪拌器、溫度計(jì)及液體、氣體加料分布器的0.5立方米不銹鋼反應(yīng)器中，放入50kg上述生產(chǎn)的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品，后加入250kg配置好的含水9％的醋酸并攪拌均勻。勻速升溫至80℃后，用冷凍液緩慢降溫至-10℃，降溫時(shí)間約40min。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)離心干燥后得到2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸成品。將精制后的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸按上述方法與丙烯酞胺聚合，測(cè)定得到的聚合物的分子量以及產(chǎn)品的收率純度見(jiàn)下列表格。編號(hào)純度聚合物分子量對(duì)比例199.611300萬(wàn)實(shí)施例199.692100萬(wàn)實(shí)施例299.622200萬(wàn)實(shí)施例399.531800萬(wàn)實(shí)施例499.561900萬(wàn)實(shí)施例599.622100萬(wàn)實(shí)施例699.571900萬(wàn)由表中的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的精制方法所得到的純化2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸與丙烯酞胺聚合得到的聚合物的分子量要明顯高于經(jīng)對(duì)比例的方法提純后得到的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸與丙烯酞胺聚合得到的聚合物的分子量。因此，使用本發(fā)明的方法得到的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸單體可以適用于制備高分子量聚合物產(chǎn)品。上述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸純度的測(cè)定方法：使用高效液相色譜進(jìn)行測(cè)定。液相色譜的分析條件為:zorbaxsax色譜柱，流動(dòng)相為0.lmol/lkh2p04、溶液，流速為1.0ml/min,紫外檢測(cè)器。聚合物分子量的測(cè)定方法：聚合物分子量為粘均分子量，使用烏式粘度計(jì)采用一點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)定。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的收率為提純后的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的量占2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸粗產(chǎn)品中2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的量的比值。2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸與丙烯酞胺的聚合方法：將提純后的3.5g的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和6.5g的丙烯酞胺加入到聚合反應(yīng)瓶中，加入去離子水溶解，再用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph為7.0，然后依次加入濃度為1重量％的edta-2na水溶液1.0g和濃度為1重量％的尿素水溶液0.5g。將聚合反應(yīng)瓶放入10℃恒溫水浴中，通氮?dú)怛?qū)氧30分鐘后，再加入濃度為0.1重量％的過(guò)硫酸鉀水溶液1.0g和濃度為0.1重量％的亞硫酸氫鉀水溶液1.0g，于5℃引發(fā)聚合，繼續(xù)通氮?dú)馕宸昼姾笸Ｖ?，聚合反?yīng)2小時(shí)后，升溫至50℃繼續(xù)反應(yīng)3小時(shí)，得到膠塊。取出膠塊，切割、造粒、粉碎、過(guò)篩得白色聚合物。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。當(dāng)前第1頁(yè)12