一种氯醇醚的制备方法
阅读说明:本技术 一种氯醇醚的制备方法 (Preparation method of chlorohydrin ether ) 是由 朱新宝 任亚平 谷佳泽 林若凡 马雩霆 陈露露 陈慕华 谈继淮 郭登峰 程振朔 于 2020-05-19 设计创作,主要内容包括:本发明涉及氯醇醚制备技术领域,具体涉及一种氯醇醚的制备方法。本发明提供的氯醇醚的制备方法,包括以下步骤:将催化剂和脂肪醇混合和预热,得到预热混合原料;将所述预热混合原料和环氧氯丙烷通入微通道反应器中进行第一开环加成反应,得到第一开环加成反应产物;将所述第一开环加成反应产物输送至保温反应单元中进行第二开环加成反应后纯化,得到氯醇醚。本发明通过在微通道反应器和保温反应单元中进行开环加成反应,能够提高传热和传质效率,而且收率和选择性高、副产物少、安全性高。(The invention relates to the technical field of chlorohydrin ether preparation, in particular to a preparation method of chlorohydrin ether. The preparation method of the chlorohydrin ether provided by the invention comprises the following steps: mixing and preheating a catalyst and fatty alcohol to obtain a preheated mixed raw material; introducing the preheated mixed raw material and epoxy chloropropane into a microchannel reactor to carry out a first ring-opening addition reaction to obtain a first ring-opening addition reaction product; and conveying the first ring-opening addition reaction product to a heat-preservation reaction unit for carrying out second ring-opening addition reaction and then purifying to obtain the chlorohydrin ether. The invention can improve the heat transfer and mass transfer efficiency by carrying out the ring-opening addition reaction in the microchannel reactor and the heat-preservation reaction unit, and has high yield and selectivity, few byproducts and high safety.)
技术领域
本发明涉及氯醇醚制备技术领域,具体涉及一种氯醇醚的制备方法。
背景技术
氯醇醚是将脂肪醇与环氧氯丙烷进行开环加成反应制备得到。将氯醇醚与氢氧化钠进行闭环反应可制得脂肪族缩水甘油醚,脂肪族缩水甘油醚为一种低粘度的环氧化合物,可用于环氧树脂降黏、增韧,广泛用于涂料、粘接剂、复合材料及化学中间体等,应用广泛。
脂肪醇与环氧氯丙烷开环加成反应是强放热反应,传热传质性能对反应的影响极大。目前国内外普遍采用的开环加成反应器是釜式反应器。然而,在传质方面,釜式反应器内的流体由于在系统中流速分布不均匀、产生的死区及沟流和短路等原因,物料在系统中的停留时间不一致,很容易引起各种副反应的发生,影响最终产品的收率和产品质量,同时,釜式反应器内物料的浓度及反应时间不同,物料间存在一定的返混,物料返混使得反应推动力下降,降低了反应速度,易产生副反应,进而影响反应的转化率和反应产物的分布;在传热方面,釜式反应器一般通过夹套和盘管冷却的办法控制温度,其换热面积小,开环加成反应一旦引发,就会快速反应,放出大量的热,如果不及时把热量移除,形成局部热点,就会产生环氧氯丙烷自聚合和溢锅现象,极易发生爆炸,存在很大的安全隐患。
发明内容
鉴于此,本发明的目的在于提供一种氯醇醚的制备方法,本发明通过在微通道反应器和保温反应单元中进行开环加成反应,能够提高传热和传质效率,而且收率高、安全性高。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种氯醇醚的制备方法,在氯醇醚制备的装置中进行,所述装置包括微通道反应器和与所述微通道反应器出口相连通的保温反应单元,所述微通道反应器分别设置有预热混合原料入口和环氧氯丙烷的入口;所述微通道反应器具有双层侧壁结构,所述双层侧壁结构形成的夹层内装有换热介质;
所述保温反应单元包括保温反应釜;所述保温反应釜具有双层侧壁结构,所述双层侧壁结构形成的夹层中装有换热介质;
所述制备方法包括以下步骤:
将催化剂和脂肪醇混合和预热,得到预热混合原料;
将所述预热混合原料和环氧氯丙烷通入微通道反应器中进行第一开环加成反应,得到第一开环加成反应产物;
将所述第一开环加成反应产物输送至保温反应单元中进行第二开环加成反应后纯化,得到氯醇醚。
优选的,所述预热的温度为30~60℃。
优选的,所述脂肪醇和环氧氯丙烷的摩尔比为(0.4~5):1。
优选的,所述催化剂的质量为脂肪醇和环氧氯丙烷总质量的0.01~1%。
优选的,所述第一开环加成反应的温度为50~130℃,时间为15~300s,压力≤1.0MPa。
优选的,所述第二开环加成反应的温度为50~90℃,时间为0.5~2h。
优选的,所述微通道反应器中设置有微通道反应片,所述微通道反应片的数目为5~20。
优选的,所述微通道反应片的单片持液量独立地为0.8~2mL。
本发明提供了一种氯醇醚的制备方法,在氯醇醚制备的装置中进行,所述装置包括微通道反应器和与所述微通道反应器出口相连通的保温反应单元,所述微通道反应器分别设置有预热混合原料入口和环氧氯丙烷的入口;所述微通道反应器具有双层侧壁结构,所述双层侧壁结构形成的夹层内装有换热介质;所述保温反应单元包括保温反应釜;所述保温反应釜具有双层侧壁结构,所述双层侧壁结构形成的夹层中装有换热介质;所述制备方法包括以下步骤:将催化剂和脂肪醇混合和预热,得到预热混合原料;将所述预热混合原料和环氧氯丙烷通入微通道反应器中进行第一开环加成反应,得到第一开环加成反应产物;将所述第一开环加成反应产物输送至保温反应单元中进行第二开环加成反应后纯化,得到氯醇醚。在本发明中,所述微通道反应器内部微通道的特征尺寸为微米尺度范畴,所产生的直接优势就是扩散时间很短,脂肪醇和环氧氯丙烷在微通道反应器中混合过程很快,强化了传质与传热过程,消除了反应原料的返混,提高了氯醇醚的选择性和收率;在微通道反应器中环氧氯丙烷反应不完全,后续的保温反应单元能够进一步延长反应原料的停留时间,保证少量未反应的环氧氯丙烷充分与脂肪醇继续进行开环加成反应,消除少量未反应环氧氯丙烷带来的爆炸危险,提高了反应收率,同时保温反应单元还作为脱醇塔进料过渡罐,提高了操作的灵活性,实现了氯醇醚的连续高效生产,安全性好,适宜工业化生产。
本发明提供的设备传热和传质效率高,能够实现氯醇醚的连续高效生产。
附图说明
图1为氯醇醚制备的装置图;
其中,1为原料准备单元,11为第一混合原料配制罐,111为第一脂肪醇入口,112为第一催化剂入口,113为第一混合原料出口,114为第一搅拌器,115为第一换热介质入口,116第一换热介质出口;117为第一液位计,118为第一液位控制气动阀;12为第二混合原料配制罐,121为第二脂肪醇入口,122为第二催化剂入口,123为第二混合原料出口,124为第二搅拌器,125为第二换热介质入口,126为第二换热介质出口,127为第二液位计,128为第二液位控制气动阀;13为环氧氯丙烷配制罐,131为环氧氯丙烷入口,132为环氧氯丙烷出口,133为第三液位计,134为第三液位控制气动阀;14为第一脂肪醇计量罐,15为第一催化剂计量罐,16为第一流量控制器,17为第二脂肪醇计量罐,18为第二催化剂计量罐,19为第二流量控制器,20为混合原料泵,21为环氧氯丙烷计量罐,22为第三流量控制器,23为环氧氯丙烷泵,24为第一氮气储存罐;
2为微通道反应器,211为预热混合原料入口,212为环氧氯丙烷入口,213为第三换热介质入口,214为第一开环加成反应产物出口,215为第三换热介质出口;
3为保温反应单元,31为第一保温反应釜,311第一第一开环加成反应产物入口,312为第一氮气入口,313为第一氯醇醚粗品出口,314为第三搅拌器,315为第四换热介质入口,316为第四换热介质出口;32为第二保温反应釜,321第二第一开环加成反应产物入口,322为第二氮气入口,323为第二氯醇醚粗品出口,324为第四搅拌器,325为第五换热介质入口,326为第五换热介质出口;33为第二氮气储存罐;
4为后处理单元。
具体实施方式
本发明提供了一种氯醇醚的制备方法,在氯醇醚制备的装置中进行,所述装置包括微通道反应器和与所述微通道反应器出口相连通的保温反应单元,所述微通道反应器分别设置有预热混合原料入口和环氧氯丙烷的入口;所述微通道反应器具有双层侧壁结构,所述双层侧壁结构形成的夹层内装有换热介质;
所述保温反应单元包括保温反应釜;所述保温反应釜具有双层侧壁结构,所述双层侧壁结构形成的夹层中装有换热介质;
所述制备方法包括以下步骤:
将催化剂和脂肪醇混合和预热,得到预热混合原料;
将所述预热混合原料和环氧氯丙烷通入微通道反应器中进行第一开环加成反应,得到第一开环加成反应产物;
将所述第一开环加成反应产物输送至保温反应单元中进行第二开环加成反应后纯化,得到氯醇醚。
在本发明中,若无特殊说明,所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中,所述装置包括微通道反应器2和与所述微通道反应器2的第一开环加成反应产物出口214相连的保温反应单元3;保温单元3的出口与后处理4相连;所述微通道反应器分别设置有预热混合原料入口和环氧氯丙烷的入口;所述微通道反应器具有双层侧壁结构,所述双层侧壁结构形成的夹层内装有换热介质;所述保温反应单元包括保温反应釜;所述保温反应釜具有双层侧壁结构,所述双层侧壁结构形成的夹层中装有换热介质。
作为本发明的一个实施例,所述装置还包括原料准备单元1。在本发明中,所述原料准备单元1包括并联的第一混合原料配制罐11和第二混合原料配制罐12、环氧氯丙烷计量罐13;所第一混合原料配制罐11的第一混合原料出口113和第二混合原料配制罐12的第二混合原料出口123分别与所述微通道反应器2的预热混合原料入口211相连;所述环氧氯丙烷计量罐13的环氧氯丙烷出口132与所述微通道反应器2的环氧氯丙烷入口212相连。
作为本发明的一个实施例,所述第一混合原料配制罐11罐壁上设置有第一脂肪醇入口111和第一催化剂入口112,所述第一混合原料配制罐11底部设置有第一混合原料出口113,所述第一混合原料配制罐11内还设置有第一搅拌器114。
在本发明中,所述第一混合原料配制罐11的罐壁具有双层结构,所述罐壁的内层侧壁和外层侧壁之间形成的夹层内装有换热介质。作为本发明的一个实施例,所述换热介质优选为水蒸气或工艺水,所述水蒸气用于对原料进行加热,所述工艺水用于降温。作为本发明的一个实施例,所述第一混合原料配制罐11的罐壁的外层侧壁上还设置有第一换热介质入口115和第一换热介质出口116;所述换热介质在第一混合原料配制罐11的夹层内流动,用于预热脂肪醇和催化剂的混合原料。
作为本发明的一个实施例,所述装置还包括第一脂肪醇计量罐14和第一催化剂计量罐15;所述第一脂肪醇计量罐14的出口与所述第一混合原料配制罐11上的脂肪醇入口111连通;所述第一催化剂计量罐15的出口与所述第一混合原料配制罐11上的第一催化剂入口112连通;所述第一脂肪醇计量罐14用于计量加入的脂肪醇的量,所述第一催化剂计量罐15用于计量加入的催化剂的量。
作为本发明的一个实施例,第一催化剂计量罐15的出口与所述第一催化剂入口112连通的管路上优选设置有第一阀门,用于混合原料的切断、调节和节流,进料时开启,进料完毕关闭。
作为本发明的一个实施例,所述第一混合原料配制罐11的外侧壁上还设置有有第一液位计117和第一液位控制气动阀118,其作用为正确测得罐体质的体积或重量(即液位测量的目的是用于计量与经济核算),监视罐体的液位,对液位允许的上、下限发出报警,从而连续地监视生产和进行调节。
在本发明中,所述第二混合原料配制罐12的作用是将脂肪醇原料和催化剂混合均匀。作为本发明的一个实施例,所述第二混合原料配制罐12罐壁上设置有第二脂肪醇原料入口121和第二催化剂入口122,所述第二混合原料配制罐12底部设置有第二混合原料出口123,所述第二混合原料配制罐12内还设置有第二搅拌器124。
在本发明中,所述第二混合原料配制罐12的罐壁具有双层结构,所述罐壁的内层侧壁和外层侧壁之间形成的夹层内装有换热介质。作为本发明的一个实施例,所述换热介质优选为水蒸气或工艺水,所述水蒸气用于对原料进行加热,所述工艺水用于降温。作为本发明的一个实施例,所述第二混合原料配制罐12的罐壁的外层侧壁上还设置有第二换热介质入口125和第二换热介质出口126;所述换热介质在第二混合原料配制罐12的夹层内流动,用于预热脂肪醇和催化剂的混合原料。
作为本发明的一个实施例,所述第一混合原料配制罐11和第二混合原料配制罐12并联,可切换使用以保证制备氯醇醚的反应连续进行。
作为本发明的一个实施例,所述装置还包括第二脂肪醇计量罐17和第二催化剂计量罐18;所述第二脂肪醇计量罐17的出口与所述第二混合原料配制罐12上的脂肪醇入口121连通;所述第二催化剂计量罐18的出口与所述第二混合原料配制罐12上的第二催化剂入口122连通;所述第二脂肪醇计量罐17用于计量加入的脂肪醇的量,所述第二催化剂计量罐18用于计量加入的催化剂的量。
作为本发明的一个实施例,第二催化剂计量罐18的出口与所述第二催化剂入口122连通的管路上优选设置有第二阀门,用于混合原料的切断、调节和节流,进料时开启,进料完毕关闭。
作为本发明的一个实施例,所述第二混合原料配制罐12的外侧壁上还设置有优选还设置有第二液位计127和第二液位控制气动阀128,其作用为正确测得罐体质的体积或重量(即液位测量的目的是用于计量与经济核算),监视罐体的液位,对液位允许的上、下限发出报警,从而连续地监视生产和进行调节。
作为本发明的一个实施例,所述装置还包括第一流量控制器16和第二流量控制器19,所述第一流量控制器16设置于所述第一混合原料配制罐11的第一混合原料出口113和第二混合原料配制罐12的第二混合原料出口123与所述微通道反应器2的预热混合原料入口211连通的管道上;所述第一流量控制器16和第二流量控制器19用于控制输送至微通道反应器2中的混合原料的量。
作为本发明的一个实施例,所述环氧氯丙烷配制罐13的顶部设置有环氧氯丙烷入口131,所述环氧氯丙烷配制罐13的底部设置有环氧氯丙烷出口132;所述环氧氯丙烷出口132与所述微通道反应器2的环氧氯丙烷入口212相连。
作为本发明的一个实施例,所述装置还包括环氧氯丙烷计量罐21和第一氮气储存罐24;所述环氧氯丙烷储存罐21的出口与所述环氧氯丙烷配制罐13的环氧氯丙烷入口131连通;所述第一氮气储存罐24的出口分别与所述微通道反应器2的混合原料入口211以及环氧氯丙烷入口212连通,所述第一氮气储存罐24氮气用于将装置中的空气置换出,防止因空气存在带来的爆炸等安全隐患。
作为本发明的一个实施例,所述环氧氯丙烷配制罐13的外侧壁上还设置有第三液位计133和第三液位控制气动阀134,能够正确测得罐体质的体积或重量(即液位测量的目的是用于计量与经济核算),监视罐体的液位,对液位允许的上、下限发出报警,从而连续地监视生产和进行调节。
作为一个实施例,所述装置还包括设置在原料准备单元1与微通道反应器2流通管路之间的混合原料泵20和环氧氯丙烷泵23;所述脂肪醇原料泵20设置于所述第一混合原料配制罐11的第一混合原料出口113和第二混合原料配制罐12的第二混合原料出口123到所述微通道反应器2的预热混合原料入口211之间的管路上;所述环氧氯丙烷泵23设置于所述环氧氯丙烷计量罐13的环氧氯丙烷出口132到所述微通道反应器2的环氧氯丙烷入口212之间的管路上。
本发明提供的装置包括微通道反应器2,所述微通道反应器2的侧壁设置有混合原料入口211,所述微通道反应器2的侧壁设置有环氧氯丙烷入口212,所述混合原料和环氧氯丙烷进入微通道反应器2,能够保证原料快速混合均匀;所述微通道反应器2具有双层侧壁结构,所述双层侧壁结构形成的夹层内装有换热介质;所述换热介质优选为水蒸气或工艺水,所述水蒸气用于对原料进行加热,所述工艺水用于降温;所述换热介质在微通道反应器2的夹层内流动,用于控制第一开环加成反应的温度。作为本发明的一个实施例,所述微通道反应器2的底部外侧壁上还设置有第三换热介质入口213,所述微通道反应器2的顶部外侧壁上还设置有第三换热介质出口215。
在本发明中,所述微通道反应器2中具有微通道,优选设置有微通道反应片;所述微通道的形状优选包括伞型结构、T结构、Y结构、交叉结构或共流结构。
在本发明中,所述微通道反应器中反应片的数目优选为5~20片,更优选为10片。在本发明中,所述每一个微通道反应片的持液量独立地优选为0.8~2mL,更优选为1~1.5mL,最优选为1.18mL。
本发明提供的装置包括与所述微通道反应器2的第一开环加成反应产物出口214相连通的保温反应单元3。
在本发明中,所述保温反应单元3优选包括并联的第一保温反应釜31和第二保温反应釜32;所述第一保温反应釜31和第二保温反应釜32具有双层侧壁结构,所述双层侧壁结构形成的夹层中装有换热介质;所述换热介质在第一保温反应釜31和第二保温反应釜32的夹层内流动,用于控制第二开环加成反应的温度。作为本发明的一个实施例,所述第一保温反应釜31设置有第一第一开环加成反应产物入口311和第一氮气入口312;所述第一保温反应釜设置有第一氯醇醚粗品出口313;所述第一保温反应釜31内还设置有第三搅拌器314。在本发明中,所述氮气用于将保温反应釜中的空气置换出,防止因空气存在带来的爆炸等安全隐患。
作为本发明的一个实施例,所述第一保温反应釜31的底部外侧壁还设置有第四换热介质入口315和第四换热介质出口316,
作为本发明的一个实施例,所述第二保温反应釜32设置有第二第一开环加成反应产物入口321和第二氮气入口322;所述第二保温反应釜32设置有第二氯醇醚粗品出口323;所述第二保温反应釜32内还设置有第四搅拌器324。在本发明中,所述氮气用于将保温反应釜中的空气置换出,防止因空气存在带来的爆炸等安全隐。
作为本发明的一个实施例,所述第二保温反应釜32的底部外侧壁还设置有第五换热介质入口325和第五换热介质出口326。
作为本发明的一个实施例,所述装置还设置有第二氮气储存罐33,所述氮气储存罐33的出口分别与所述第一保温反应釜31的第一氮气入口312和所述第二保温反应釜32的第二氮气入口322连通,用于将装置中的空气置换出,防止因空气存在带来的爆炸等安全隐患。
在本发明中,所述第一保温反应釜31和第二保温反应釜32并联,可切换使用或同时使用,使得制备氯醇醚的反应连续进行。
在本发明中,所述保温反应单元3的作用是进一步延长第一开环加成反应产物中未反应的脂肪醇原料和环氧氯丙烷反应原料的停留时间,保证未反应的脂肪醇原料与环氧氯丙烷进行充分的开环加成反应,提高了反应收率,实现了氯醇醚的连续高效生产,安全性好,适宜工业化生产。
作为本发明的一个实施例,所述装置优选还包括分别与所述第一保温反应釜的第一氯醇醚粗品出口313和第二保温反应釜的第二氯醇醚粗品出口323相连通的后处理单元4。在本发明中,所述后处理单元4优选设置有精馏塔。在本发明中,所述精馏塔的结构优选为填料塔,所述精馏塔的理论塔板数优选为10~602。
本发明将催化剂和脂肪醇混合和预热,得到预热混合原料。
在本发明中,所述脂肪醇优选包括烯丙醇、丁醇、苯甲醇、辛醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇(BDO)或C12-14醇。在本发明中,所述催化剂优选包括三氟化硼乙醚络合物、四氯化锡或它们混合物(即复配催化剂)、高氯酸盐;所述高氯酸盐优选包括高氯酸锌或高氯酸铝。
在本发明中,所述催化剂和脂肪醇的混合优选为在搅拌条件下,将催化剂加入到脂肪醇中进行混合。本发明对于所述搅拌混合的速度和时间没有特殊限定,能够将脂肪醇和催化剂混合均匀即可。在本发明中,所述预热的温度优选为30~60℃,更优选为40~60℃,最优选为40~50℃。
在本发明中,所述脂肪醇和环氧氯丙烷的摩尔比优选为(0.4~5):1,更优选为(1~4):1,最优选为(1.1~3):1。在本发明中,所述催化剂的质量优选为所述脂肪醇和环氧氯丙烷总质量的0.01~1%,更优选为0.1~0.9%,最优选为0.23~0.5%。
得到预热混合原料后,本发明将所述预热混合原料和环氧氯丙烷在微通道反应器中进行第一开环加成反应,得到第一开环加成反应产物。
在本发明中,所述第一开环加成反应的温度优选为50~130℃,更优选为60~110℃,最优选为60~90℃;所述第一开环加成反应的时间优选为15~300s,更优选为15~240s,最优选为20~120s;所述第一开环加成反应的压力优选≤1.0MPa。在本发明中,所述第一开环加成反应的时间(即停留时间)优选为原料进入微通道反应器至离开微通道反应器的时间。
本发明采用的微通道反应器能够对流经的反应原料流体进行切割,实现反应原料流体以微米甚至更小的时空尺寸进行混合和换热,能够提高反应收率。本发明采用的微通道反应器内部微通道的特征尺寸为微米尺度范畴,所产生的直接优势强化了传质和传热过程,原料扩散时间很短,有利于脂肪醇和环氧氯丙烷充分接触,反应原料混合过程很快,消除了反应原料的返混,使得反应原料配比精确,避免了副反应的发生,提高了产物的选择性;提高了反应收率和选择性,将开环加成反应的时间从传统的几小时缩短到几分钟,提高了反应效率;而且,微通道反应器的比表面积大,大大强化了化工过程的传热,同时反应热及时移出,安全性提高。
在本发明中,所述第一开环加成反应产物包括氯醇醚、未反应的脂肪醇、未反应的环氧氯丙烷和催化剂。
得到第一开环加成反应产物后,本发明将将所述第一开环加成反应产物输送至保温反应单元中进行第二开环加成反应后纯化,得到氯醇醚。
在本发明中,所述第二开环加成反应的压力优选为常压,反应温度优选为50~90℃,更优选为50~80℃,最优选为50~70℃;所述第二开环加成反应的时间优选为0.5~2h,更优选为0.8~1.5h,最优选为1h。
在本发明中,保温反应单元中能够进一步延长第一开环加成反应产物中未反应的脂肪醇和环氧氯丙烷反应原料的停留时间,保证少量未反应的环氧氯丙烷充分与脂肪醇继续进行开环加成反应,提高了反应收率,同时保温反应单元还作为脱醇塔进料过渡罐,提高了操作的灵活性,实现了氯醇醚的连续高效生产,安全性好,适宜工业化生产。
在本发明中,所述纯化优选包括连续精馏,脱去多余的醇。在本发明中,所述氯醇醚中脱除过量的醇优选用氢氧化钠进行闭环,制得脂肪醇缩水甘油醚。
下面结合图1说明采用本发明提供的装置制备氯醇醚的具体方法,包括以下步骤:
(1)将通过脂肪醇计量罐14计量的脂肪醇加入到混合原料配制罐(第一混合原料配制罐11或第二混合原料配制罐12)中,在搅拌条件下将经催化剂计量罐15计量的催化剂加入到混合原料配制罐(第一混合原料配制罐11或第二混合原料配制罐12)中,混合均匀后,在混合原料配制罐的夹层内流动的换热介质的加热作用下对所得混合原料进行预热,得到预热混合原料;
(2)将所述预热混合原料通过混合原料泵20经预热混合原料入口211泵入至微通道反应器2中,同时将经环氧氯丙烷计量罐14计量的环氧氯丙烷通过环氧氯丙烷泵23经环氧氯丙烷入口212泵入至微通道反应器2中,通过在微通道反应器2的夹层内流动的换热介质的加热作用下,进行第一开环加成反应,得到第一开环加成反应产物;
(3)将所述第一开环加成反应产物输送至保温反应釜(第一保温反应釜31或第二保温反应釜32)中,在保温反应釜夹层内流动的换热介质的作用下,进行第二开环加成反应,得到氯醇醚粗品;将所述氯醇醚粗品转移至后处理单元4的精馏塔中进行纯化,得到氯醇醚纯品。
下面将结合本发明中的实施例,对本发明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1
氯醇醚制备的装置如图1所示,(1)将通过脂肪醇计量罐14计量的1,4-丁二醇(BDO)901g加入到混合原料配制罐(第一混合原料配制罐11或第二混合原料配制罐12)中,在搅拌条件下将经第一催化剂计量罐15或第二催化剂计量罐18计量的三氟化硼乙醚7.7g加入到混合原料配制罐(第一混合原料配制罐11或第二混合原料配制罐12)中,混合均匀后,在混合原料配制罐的夹层内流动的换热介质的加热的作用下对所得混合原料预热至40℃,得到预热混合原料。
(2)将所述预热混合原料通过混合原料通过混合原料泵20经预热混合原料入口211泵至微通道反应器2中,同时将经环氧氯丙烷计量罐14计量的环氧氯丙烷2056g通过环氧氯丙烷泵23经环氧氯丙烷入口212泵入至微通道反应器2中,在微通道反应器2中混合,通过在微通道反应器2的夹层内流动的换热介质的加热作用下,在55℃、≤0.8MPa条件下第一开环加成反应47s,得到第一开环加成反应产物;其中,微通道反应器的微通道具有伞形结构,反应片的数目为10片,单片反应片的持液量为1.18mL,材质为不锈钢316L。
(3)将所述第一开环加成反应产物输送至保温反应釜(第一保温反应釜31或第二保温反应釜32)中,在氮气气氛和50℃条件下第二开环加成反应40min,得到氯醇醚粗品;将所述氯醇醚粗品转移至后处理单元4的精馏塔中进行纯化,得到氯醇醚纯品;
利用气相色谱测试所得氯醇醚纯品,气相色谱条件:气相色谱仪型号为GC9800,氢火焰离子化检测器检测,面积归一法定量,色谱柱为SE-54(30m×0.25mm×0.25mm),柱温为100℃,检测器温度为260℃,汽化室温度为260℃,程序升温速率为10℃/min,终温为260℃,保留时间为10min,进样量为0.2μL,测试结果如表2所示。
实施例2~15
按照实施例1的方法制备和检测氯醇醚,实施例2~15的反应条件如表1所示,表1中未列举的制备条件与实施例1中相应的制备条件相同。
表1实施例1~15反应条件
其中,实施例14中的复配催化剂为质量比为1:1的三氟化硼乙醚和四氯化锡的混合催化剂;实施例15中的复配催化剂为质量比为1:1的三氟化硼乙醚和四氯化锡的混合催化剂。
对比例1
釜式反应,各原料种类以及用量比例与实施例1相同,在密封的装有机械搅拌器、回流冷凝器和温度计的1000mL四口瓶中,加入1,4-丁二醇162g,甲苯166g和三氟化硼乙醚1.4g,开启搅拌器,升温至60℃后逐滴加入环氧氯丙烷370g,在60℃条件下反应6h,反应结束后用气相色谱测试样品,测试结果如表2所示。
对比例2
釜式反应:各原料种类以及用量比例与实施例3相同,在密封的装有机械搅拌器、回流冷凝器和温度计的1000mL四口瓶中,加入C12~14醇300g,甲苯138g和三氟化硼乙醚1.1g,开启搅拌器,升温至50℃后逐滴加入环氧氯丙烷195g,在55℃条件下反应6h,反应结束后用气相色谱测试样品,测试结果如表2所示。
对比例3
釜式反应,各原料种类以及用量比例与实施例7相同,在密封的装有机械搅拌器、回流冷凝器和温度计的1000mL四口瓶中,加入烯丙醇377g和四氯化锡2.9g,开启搅拌器,升温至85℃后逐滴加入环氧氯丙烷200g,在85℃条件下反应6h,反应结束后用气相色谱测试样品,实施例1~15和对比例1~3制备的产物的测试结果如表2所示。
表2实施例1~15和对比例1~3的测试结果
通过比较实施例(1、3和7)和对比例(1、2和3)可知,本发明利用微通道反应器和保温反应单元进行开环加成反应,能够提高反应收率和提高选择性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。