具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的连续氯化管道反应装置及制备4-氯乙酰乙酸乙酯的方法作具体阐述。

实施例一

如图1所示，连续氯化管道反应装置100包括：罐体10、液氮系统20和管式反应器30。

罐体10上设置有液氮进口管11、液氮出口管12、反应液进口管13、第一气体进口管14、第二气体进口管15、产品出口管16。反应液进口管13与反应液进料管道61连接，第一气体进口管14与第一进料管道62连接，第二气体进口管15与第二进料管道63连接。具体地，罐体10的设计压力为1.0MPa。具体地，在制备4-氯乙酰乙酸乙酯的氯化工艺步骤中，第一进料管道62输送的是氮气，第二进料管道63输送的是氯气。

液氮系统20为罐体10提供液氮用以为罐体10内的提供低温环境，液氮系统20与液氮进口管11和液氮出口管12连接。

在本实施例中，液氮系统20包括：液氮储罐21、氮气压缩机22和冷凝器23。液氮储罐21用于存储液氮并为罐体10提供液氮。液氮储罐21与液氮进口管11连接。氮气压缩机22用于将罐体10出来的氮气进行压缩，氮气压缩机22与液氮出口管12连接。冷凝器23用于将氮气压缩机22压缩的氮气进行降温。冷凝器23的进口与液氮压缩机22的出口连接，冷凝器23的出口与液氮储罐21的进口连接。氮气可以循环使用，既经济便捷，又安全可靠。

在本实施例中，液氮进口管11为两个，两个液氮进口管11分别位于罐体10相对的两侧且位于罐体10高度的中间位置。每个液氮进口管11在罐体10内的一端设置有液氮喷头。

管式反应器30位于罐体10内，管式反应器30的管道呈弯曲状。在本实施例中，管式反应器30包括多根平行的管道33，两两管道首尾连接组成一根连通的管道。具体地，管式反应器30的管道采用钛材，在低温工况下可以有效的防止氯的腐蚀。管式反应器30的一端与反应液进口管13和第一气体进口管14连接，管式反应器30的另一端与产品出口管16连接。反应液进口管13位于第一气体进口管14的下游，从第一气体进口管14进入管式反应器30内的气体用于推动从反应液进口管13进入管式反应器30内的反应液向管式反应器30的出口端流动，避免反应液混返。管式反应器30上设置有第一混合器31，第一混合器31位于管式反应器30的进口端且位于反应液进口管13的下游，第二气体进口管15与第一混合器31连接。采用管式反应器30使反应温度从原来的-25℃提高到-15℃，反应速度更快，转化率更高，冷量利用率得到了很大的改善，产品的产量、含量和稳定性都得到了极大的提高。

在本实施例中，管式反应器30的外侧壁上设置有翅片，翅片采用不锈钢材质，大大增加了换热面积，从而可以快速的将反应热导走，大大的提高了换热效果。

在本实施例中，管式反应器30在第一混合器31和出口端之间设置有至少一个第二混合器32。具体地，第二混合器32为1个，第二混合器32位于第一混合器31和管式反应器30的出口端的中间位置。

在本实施例中，液氮系统20与液氮进口管11之间的管路上设置有用于切断液氮通入的第一切断阀51、用于调节液氮流量的第一流量调节阀52和用于测量管路中氮气流量的流量计53。具体地，第一流量调节阀52为2各，流量计53为2个，第一切断阀51设置在液氮系统20与液氮进口管11之间的主管路上，两个支路上分别设置一个第一流量调节阀52和流量计53。反应液进料管道61上设置有用于切断反应液通入的第二流量调节阀54，第二气体进料管道上设置有用于切断该管道上气体通入的第三流量调节阀55，罐体10上设置有用于测量罐体内压力的压力传感器(图中未显示)，管式反应器30上设置有用于测量管式反应器内温度的温度传感器(图中未显示)。连续氯化管道反应装置100还包括DCS系统，即集散控制系统(图中未显示)，第一切断阀51、第一流量调节阀52、流量计53、第二流量调节阀54、第三流量调节阀55、压力传感器、温度传感器均与DCS系统连接，将压力传感器测得的压力与第一切断阀51、第二流量调节阀54、第三流量调节阀55连锁，温度传感器测得的温度与第一流量调节阀52、第二流量调节阀54、第三流量调节阀55连锁。通过温变、压变连锁自动阀门实现自动化操作，严格控制汽化器不超温、超压，既保证汽化效果，又安全可靠。

具体地，在制备4-氯乙酰乙酸乙酯的氯化工艺步骤中，当罐体10内压力大于预设压力时，自动控制第一切断阀51关闭，停止液氮的通入，自动控制第二流量调节阀54和第三流量调节阀55关闭，停止反应液和氯气的通入。当管式反应器30内的温度大于预设温度上限时，自动控制第一流量调节阀52增大开度，使得进入罐体10内的液氮增多，并自动控制第二流量调节阀54和第三流量调节阀55减小开度，减小反应液和氯气的流量。当管式反应器30内的温度低于温度下限时，自动控制第一流量调节阀52减小开度，使得进入罐体10内的液氮减少，并自动控制第二流量调节阀54和第三流量调节阀55增大开度，增加反应液和氯气的流量。

在本实施例中，连续氯化管道反应装置100还包括产品储罐40，产品储罐40与产品出口管16连接，用于存储从产品出口管16出来的产品。

本发明所涉及的连续氯化管道反应装置100不仅适用于制备4-氯乙酰乙酸乙酯的氯化工艺中，还适合其它氯化反应，放热量大的反应。

实施例二

制备4-氯乙酰乙酸乙酯的方法包括一下步骤：

步骤1，氯化工艺：

采用实施例一中的连续氯化管道反应装置100制备氯乙酰乙酰氯。

首先，罐体10内抽吸负压。具体地，罐体10负压抽吸至-0.099MPa，保压合格。具体地，在罐体10抽吸负压前，先检查水、电、压缩空气、仪表、DCS系统、各运转设备是否处于正常状态，检验第二气体进口管15、第二进料管道63、管式反应器30是否漏气，各设备正常、试漏合格后在进行下一步操作。

然后，启动液氮系统20，打开第一切断阀51，打开第一流量调节阀52，向罐体10内通入液氮，液氮系统20将管式反应器30内的温度降低到15℃±0.2℃。

然后，将氮气通过第一气体进口管14通入管式反应器30内，具体地，以10L/h的速度通入氮气。第一气体进口管14选择通入氮气的作用包括两个方面：一是推动液体单方向流向出口，防止混返。二是作为反应的选择剂，避免产生α位的氯代反应，产生2-氯乙酰乙酸乙酯。

接着，在将双乙烯酮和二氯甲烷的混合液通过反应液进口管13通入管式反应器30内。具体地，通入氮气5分钟后以100Kg/h的速度通入双乙烯酮和二氯甲烷的混合液。具体地，双乙烯酮和二氯甲烷的混合液中双乙烯酮的质量分数为50％。

最后，再将氯气通过第二气体进口管15通入管式反应器30内。具体地，通入双乙烯酮和二氯甲烷的混合液1分钟后以42Kg/h的速度开始通氯气。液氮系统20维持管式反应器30内的温度保持在15℃±1℃之间，物料在管式反应器30内反应后从产品出口管流出到产品储罐40内。1小时后，从产品储罐40内取样分析。氯乙酰乙酰氯的含量为98.5％。反应过程中，通过温变、压变连锁自动阀门实现自动化操作，保证管式反应器30内的温度保持在15℃±1℃之间，罐体10内压力不超标。

步骤2，酯化反应：

将步骤1制得的产品与乙醇进行酯化反应制得4-氯乙酰乙酸乙酯。具体制备工艺可以采用现有设备的工艺，也可以采用实施例一中连续氯化管道反应装置100进行制备。

实施例三

制备4-氯乙酰乙酸乙酯的方法包括一下步骤：

步骤1，氯化工艺：

采用实施例一中的连续氯化管道反应装置100制备氯乙酰乙酰氯。

首先，罐体10内抽吸负压。具体地，罐体10负压抽吸至-0.099MPa，保压合格。具体地，在罐体10抽吸负压前，先检查水、电、压缩空气、仪表、DCS系统、各运转设备是否处于正常状态，检验第二气体进口管15、第二进料管道63、管式反应器30是否漏气，各设备正常、试漏合格后在进行下一步操作。

然后，启动液氮系统20，打开第一切断阀51，打开第一流量调节阀52，向罐体10内通入液氮，液氮系统20将管式反应器30内的温度降低到15℃±0.2℃。

然后，将氮气通过第一气体进口管14通入管式反应器30内，具体地，以15L/h的速度通入氮气。

接着，在将双乙烯酮和二氯甲烷的混合液通过反应液进口管13通入管式反应器30内。具体地，通入氮气5分钟后以200Kg/h的速度通入双乙烯酮和二氯甲烷的混合液。具体地，双乙烯酮和二氯甲烷的混合液中双乙烯酮的质量分数为50％。

最后，再将氯气通过第二气体进口管15通入管式反应器30内。具体地，通入双乙烯酮和二氯甲烷的混合液1分钟后以84Kg/h的速度开始通氯气。液氮系统20维持管式反应器30内的温度保持在15℃±1℃之间，物料在管式反应器30内反应后从产品出口管流出到产品储罐40内。1小时后，从产品储罐40内取样分析。氯乙酰乙酰氯的含量为98.5％。反应过程中，通过温变、压变连锁自动阀门实现自动化操作，保证管式反应器30内的温度保持在15℃±1℃之间，罐体10内压力不超标。

步骤2，酯化反应：

将步骤1制得的产品与乙醇进行酯化反应制得4-氯乙酰乙酸乙酯。具体制备工艺可以采用现有设备的工艺，也可以采用实施例一中连续氯化管道反应装置100进行制备。

表1为采用釜式反应器和采用本发明的连续氯化管道反应装置100在制备4-氯乙酰乙酸乙酯的氯化工艺中所制备的氯乙酰乙酰氯的含量、反应温度、耗能对比。

表1

从表中可以看出，采用本发明的连续氯化管道反应装置100在制备4-氯乙酰乙酸乙酯的氯化工艺中，产品氯乙酰乙酰氯的纯度提高了，反应温度提高了，产量明显提高，耗电明显减少。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。