CN106349000B - 导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体及其合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导热流体1‑苯基‑1‑(环己基甲苯)基乙烷异构体及其合成方法，结构式如下：

Description

导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体及其合成 方法

技术领域

本发明涉及一种导热流体技术及化学合成领域，具体涉及一种导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体及其合成方法。

背景技术

目前，通用的高温导热油一般有氢化三联苯、二苄基甲苯、和二芳基烷，但是它们的合成和应用有着不同的缺点，列举如下：

氢化三联苯是以在700-800℃的条件下热裂解反应生成，再经高温、高压、加氢、精馏等加工后所得的产品。

其反应式如下：

二苄基甲苯的合成(法国奥托化学公司CN90110008)是由苄基氯与甲苯在三氯化铝催化下，烷基化而得，过程中每摩尔的成品需释放二摩尔的盐酸气体，对环境和设备都有危害，所得粗品需高温脱氯。反应式如下：

1，1-苯基四氢萘基乙烷(常州武进东方绝缘油有限公司，CN102627952A)的合成反应温度高达145-155℃；反应时间长达5小时；产品馏程333-353℃，作为超高温导热油使用相对偏低。

其反应式如下：

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体及其合成方法。

技术方案：一种导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体，结构式如下：

导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体的合成方法，将环己基甲苯与苯乙烯，在35-55℃的温度下，通过氟化质子酸和固体路易氏酸复合物催化，发生F-C反应烷基化即得，其中，环己基甲苯与苯乙烯的摩尔比为5-10∶1。

导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体的合成方法，所述的氟化质子酸为三氟乙酸，固体路易氏酸复合物为三氯化铝，三氯化铝用量为环己基甲苯重量的0.5-1.5％，三氟乙酸与三氯化铝的质量比为1∶50-100。

导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体的合成方法，反应式如下：

导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体的合成方法，反应结束后，分离除去氟化质子酸和固体路易氏酸之后，精馏回收多余的环己基甲苯，然后负压精馏，即得。

有益效果：本发明中根据目前通用的导热油：二苄基甲苯、氢化三联苯以及二芳基烷类似物，综合了它们的结构特点，新设计了分子结构式，并进行了有效合成。具体是通过在质子酸、固载酸及路易氏酸催化剂存在下，用苯乙烯与1-环己基-4-甲基苯烷基化反应而得，本发明的优点是具有常压下高沸点，常温下低粘度，高温时蒸汽压低，且凝点低、闪点高等物理性能，安全性能高且整个过程无废水排放，绿色环保。

具体实施方式

本发明中，反应装置为带有冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗以及温水浴的1000ml三口圆底烧瓶。

实施例1：

一种导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体，结构式如下：

具体合成方法，将环己基甲苯与苯乙烯，在35-55℃的温度下，通过氟化质子酸和固体路易氏酸复合物催化，发生F-C反应烷基化即得，其中，环己基甲苯与苯乙烯的摩尔比为5-10∶1。氟化质子酸为三氟乙酸，固体路易氏酸复合物为三氯化铝，三氯化铝用量为环己基甲苯重量的0.5-1.5％，三氟乙酸与三氯化铝的质量比为1∶50-100。反应式如下：

反应结束后，分离除去氟化质子酸和固体路易氏酸之后，精馏回收多余的环己基甲苯，然后负压精馏，即得。

实施例2

具体来说本发明合成步骤如下：

1)将环己基甲苯投入反应器中；

2)再加入占环己基甲苯质量0.5-1.5％的无水三氯化铝和占无水三氯化铝质量1-2％的三氟乙酸；

3)控制温度25至35℃，维持温度，在搅拌下，于1-2小时内逐步滴入苯乙烯；

4)投料毕，保温反应0.5-1小时以使反应完全；

5)加入与三氯化铝同重量的氧化锌和少量水用以分解三氧化铝并去除生成的盐酸，升温至80-120℃，保温搅拌反应1-2小时，静置，过滤，得滤液；

6)步骤5)中所得滤液加入适量活性白土，升温至50-120℃，保温反应1-2小时，达到中性，除去高分子聚合物；降温至50℃行负压过滤；

7)减压精馏，先回收环己基甲苯，继而得1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体，含量99％，收率90％。

实施例3：

1)在反应器中加入595g环己基甲苯(3.5moles)、3.6g无水三氯化铝，75mg三氟乙酸；

2)加热至25-35℃，在2小时之内搅拌下滴加54g(0.5mole)苯乙烯；

3)滴加毕，保温反应0.5小时；然后加入4g氧化锌和1g水，升温至82℃反应1.5小时。

4)降至室温，过滤，得到滤液；

5)将步骤4)中所得到的滤液与5g活性白土混合，加热至100℃，搅拌15分钟，达中性，降至室温，过滤；

6)滤液负压分馏，先得到多余的环己基甲苯；

7)进一步减压精馏，得1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体，含量99.5％，收率91％。

实施例4：

1)将609g环己基甲苯投入反应器中；

2)再加入3.6g的无水三氯化铝和75mg的三氟乙酸；

3)控制温度25至35℃，维持温度，在搅拌下，于1-2小时内逐步滴入60g苯乙烯；

4)投料毕，保温反应0.5-1小时以使反应完全；

5)加入4g氧化钙和2g水用以分解三氧化铝并去除生成的盐酸，升温至80℃，保温搅拌反应1小时，静置，过滤，得滤液；

6)步骤5)中所得滤液加入5g活性白土和1g氧化锌，升温至80℃，保温反应1小时，达到中性，除去微量氯离子及高分子聚合物；降温至50℃行负压过滤；

7)减压精馏，先回收环己基甲苯，继而得1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体，含量99％，收率93％。

实施例5：

1)将478.5g环己基甲苯投入反应器中；

2)再加入3.0g的无水三氯化铝和30mg的三氟乙酸；

3)控制温度25至35℃，维持温度，在搅拌下，于1-2小时内逐步滴入54g苯乙烯；

4)投料毕，保温反应0.5-1小时以使反应完全；

5)加入与5氧化锌和2g水用以分解三氧化铝并去除生成的盐酸，升温至75℃，保温搅拌反应2小时，静置，过滤，得滤液；

6)步骤5)中所得滤液加入3g活性白土和2g氧化镁，升温至75℃，保温反应1小时，达到中性，除去氯离子及高分子聚合物；降温至50℃行负压过滤；

7)减压精馏，先回收环己基甲苯，继而得1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体，含量99.5％，收率90％。

原理：本发明涉及一个新的可作为高温导热油的二芳基乙烷类似物，即1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷，并对其采用了绿色环保、节能的合成方法。该导热油分子结构含21个碳原子(高温导热油的最佳含碳原子数)，包含多个同分异构体，因为作为原料的环己基甲苯本身就有邻、对位异构体，其在与苯乙烯反应后又因邻、对位效应而生成多异构体，从而赋予了产品低凝固点和高沸点的良好特性。

而三氟乙酸能够给环己基甲苯的苯环提供高活性，三氯化铝跟苯乙烯高度络合，在复合催化剂协同作用下，抑制了苯乙烯的自聚和多取代反应，从而提高产品质量和收率；苯乙烯与环己基甲苯的克分子比为1∶5-10；三氯化铝用量为环己基甲苯重量的0.5-1.5％；三氟醋酸占三氯化铝重量的1-2％。

综上所述，1.本发明化学结构兼具了双苄基甲苯、氢化三联苯和1，1-苯基四氢萘基二苯乙烷(Dowtherm RP)的某些结构特点，由于分子结构的高度不对称性和异构体的多元性，使其具备了高温导热油所应有的所有特质，它的问世，将为高温导热油家族再添一个新的成员。2.本发明的合成方法，利用质子酸与路易氏酸的协同作用，大大降低了催化剂的用量，并抑制了苯乙烯易于自聚的固有缺点，后处理采用了金属氧化物，替代了传统工艺用盐酸后处理的工艺，减少了“三废”的排放。产品的收率由传统工艺的60％左右提高到90％以上。

成品检验结果：

沸点：本发明比美国陶氏公司的二芳基烷(Dowtherm RP，即1，1-苯基四氢萘基乙烷，高温350℃)还高20℃，达370℃以上。

合成过程检验结果：

1)废水排放：合成过程使用复合酸作催化剂，用量少，仅占反应物总质量的0.5％左右，后处理时用固体物料脱酸，无废水排放符合环保绿色合成；

2)反应时间：比较节能，反应温度接近常温25-35℃，反应时间短，仅需2-3小时；

3)有害元素：含量低，硫含量：S≤3.01ppm；氯含量：Cl：≤4.90ppm；

4)馏程：353-373℃。

Claims (5)

1.一种导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体，其特征在于：结构式如下：

2.一种如权利要求1所述导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体的合成方法，其特征在于：将环己基甲苯与苯乙烯，在35-55℃的温度下，通过氟化质子酸和固体路易氏酸复合物催化，发生F-C反应烷基化即得，其中，环己基甲苯与苯乙烯的摩尔比为5-10∶1。

3.如权利要求2所述的导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体的合成方法，其特征在于：所述的氟化质子酸为三氟乙酸，固体路易氏酸复合物为三氯化铝，三氯化铝用量为环己基甲苯重量的0.5-1.5％，三氟乙酸与三氯化铝的质量比为1∶50-100。

4.如权利要求3的导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体的合成方法，其特征在于：反应式如下：

5.如权利要求2-4中任一项所述的导热流体1-苯基-1-(环己基甲苯)基乙烷异构体的合成方法，其特征在于：反应结束后，分离除去氟化质子酸和固体路易氏酸之后，精馏回收多余的环己基甲苯，然后负压精馏，即得。