CN113117617A - 丙烯酸酯化合物连续式制备装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种丙烯酸酯化合物连续式制备装置及方法。该丙烯酸酯化合物连续式制备装置包含一反应系统、一进料槽以及一收集槽。其中，该反应系统具有至少两组反应单元、一进液端以及一出液端。此外，每一反应单元包含一微反应器及一离心元件。该进料槽与该反应系统的进液端连接，用于将醇化合物及丙烯酸化合物导入该反应系统。该收集槽与反应系统的出液端连接，用于收集丙烯酸酯化合物。

Description

丙烯酸酯化合物连续式制备装置及方法
技术领域
本发明涉及一种丙烯酸酯化合物连续式制备装置及方法。
背景技术
酯化反应为有机合成的最基本且重要的反应，在现代科学领域有着非常广泛的用途。传统将羟基化合物与丙烯酸进行酯化反应的方法是基于使用挥发性有机溶剂作为液体反应介质(即所谓的溶剂操作)。
出于环境保护的考虑，对于有机溶剂使用的限制也越来越严格，因此在化学合成产业上，对于溶剂操作替代方案的需求也日益增加。若不使用挥发性有机溶剂进行羟基化合物与丙烯酸的酯化反应时(即所谓的无溶剂反应)，丙烯酸本身则可作为液体反应介质。然而，一般传统批次式反应器，不适合在无溶剂(neat reaction)条件下进行酯化反应，因为反应放大时会因反应物不均匀分布而造成局部过热导致发生危险。
此外，酯化反应为一个热力学平衡反应，需不断地将副产物水移除，以提升反应的转化率。现有的批次式酯化反应方法使用大量的共沸夹带剂以通过共沸蒸馏除去反应中所生成的水。然而，常用的共沸夹带剂(例如苯、甲苯、二甲苯、环己烷等)不仅为有机挥发化合物，且价格贵并具有毒性。
不断改善和控制化学反应(例如：环境友善工艺、安全性的改善、产率及纯度提高)是化学工业中持续努力的目标。基于上述，本领域需要一种新颖的丙烯酸酯化合物制备方法，用于解决上述的问题。
发明内容
根据本发明实施例，本发明提供一种丙烯酸酯化合物连续式制备装置。该丙烯酸酯化合物连续式制备装置可包含一反应系统(reaction system)、一进料槽(feed tank)以及一收集槽(coliection tank)。该反应系统可具有至少两组反应单元、一进液端以及一出液端。该进料槽与该反应系统的进液端连接，用于将醇化合物及丙烯酸化合物导入该反应系统。该收集槽与反应系统的出液端连接，用于收集丙烯酸酯化合物。此外，每一反应单元可包含一微反应器(microreactor)及一离心元件(centrifugal element)。
根据本发明实施例，本发明提供一种丙烯酸酯化合物的连续式制备方法。该方法包含(A)将一组合物导入至一微反应器中以进行一酯化反应，得到一含丙烯酸酯化合物溶液，此时该含丙烯酸酯化合物溶液具有一第一阶段醇化合物转化率，其中该组合物包含一醇化合物及一丙烯酸化合物；(B)将该含丙烯酸酯化合物溶液导入至一离心元件中，以将水由含丙烯酸酯化合物溶液分离，得到一除水溶液；以及，(C)将该除水溶液导入至另一微反应器中，得到该含丙烯酸酯化合物溶液，此时该含丙烯酸酯化合物溶液具有一第二阶段醇化合物转化率。
附图说明
图1为本发明一实施例所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置的示意图；
图2为本发明一实施例所述具有三个反应单元的丙烯酸酯化合物连续式制备装置的示意图；
图3为本发明一实施例所述具有四个反应单元的丙烯酸酯化合物连续式制备装置的示意图；
图4为本发明一实施例所述具有回收槽的丙烯酸酯化合物连续式制备装置的示意图；
图5-9为本发明某些实施例所述具有感测元件及控制元件的丙烯酸酯化合物连续式制备装置的示意图；
图10为本发明实施例所述连续式丙烯酸酯化合物制备方法的步骤流程图。
【附图标记说明】
10 进料槽
20 收集槽
30 反应系统
32I 起始反应单元
32S 第二反应单元
32T 第三反应单元
32F 最后反应单元
34 进液端
35 回收槽
36 出液端
40I、40S、40T、40F 微反应器
50I、50S、50T、50F 离心元件
60、60A、60B 第一控制元件
70 感测元件
80、80A、80B、80C 第二控制元件
100 丙烯酸酯化合物连续式制备装置
200 连续式丙烯酸酯化合物制备方法
A、B、C、D、E 步骤
具体实施方式
以下针对本发明所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置及方法作详细说明。应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施例或例子，用于实施本发明的不同方式。以下所述特定的元件及排列方式仅为简单描述本发明。当然，这些仅用于举例而非本发明的限定。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例和/或结构之间具有任何关连性。
必须了解的是，为特别描述或图标的元件可以本领域技术人员所熟知的各种形式存在。说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰权利要求的元件，其本身并不意含及代表该元件有任何之前的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序或是制造方法上的顺序，这些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚区分。
本发明提供一种制备丙烯酸酯化合物的装置及方法。本发明所述制备丙烯酸酯化合物的方法为一连续式工艺，且该制备丙烯酸酯化合物的装置可用于连续式制备丙烯酸酯化合物的方法。
本发明提供一种丙烯酸酯化合物连续式制备装置。由于本发明所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置包含微反应器(例如具有微流道的微反应器)及离心元件，可达到高转化率、无溶剂反应以及连续式酯化等技术效果。
此外，由于本发明所述该丙烯酸酯化合物连续式制备装置使用具有微流道的微反应器，只需通过增加微反应器内的微流道数量即可轻易无安全疑虑地放大反应规模，相较于传统批次反应器，进行酯化反应放大时更加安全与工艺稳定，且可大幅缩短反应时间。其次，由于本发明所述该丙烯酸酯化合物连续式制备装置还包含离心元件，该离心元件可将由微反应器所得的含丙烯酸酯化合物溶液内的水分离，并将除水溶液导入下一个微反应器中，如此一来可提升酯化反应的整体转化率。
请参照图1，为本发明实施例所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置100的示意图。如图1所示，该丙烯酸酯化合物连续式制备装置100可包含一进料槽10、一收集槽20以及一反应系统30。其中，该反应系统30具有至少两组反应单元。此外，该反应系统30具有一进液端34及一出液端36，其中该进料槽10与反应系统的进液端34连接，以及该收集槽20与该反应系统的出液端36连接。该进料槽用于将醇化合物及丙烯酸化合物导入该反应系统30，以及该收集槽20用于收集丙烯酸酯化合物。
如图1所示，该反应系统30具有两组反应单元，即起始反应单元(initialreaction unit)32I以及最后反应单元(final reaction unit)32F。在此，起始反应单元(initial reaction unit)32I以及最后反应单元(final reaction unit)32F可以串接的方式连接(connected in series)。在本发明所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置中，每一反应单元具有一微反应器及一离心元件。如图1所示，该起始反应单元32I具有微反应器40I及离心元件50I，而该最后反应单元32F具有微反应器40F及离心元件50F。根据本发明实施例，该醇化合物及丙烯酸化合物可在该微反应器中进行该酯化反应，而该离心元件可将水由含丙烯酸酯化合物溶液(由微反应器所提供)分离，得到一除水溶液。
根据本发明实施例，该离心元件可为电动式离心机(electric centrifuge)。此外，根据本发明实施例，该离心元件也可为机械式离心机(mechanical centrifuge)、液压式离心机(hydraulic centrifuge)或气动式离心机(pneumatic centrifuge)，以避免电力的使用。
根据本发明实施例，该微反应器可具有至少一组微流道，其中该微流道的内径可为0.05mm至6mm，例如约0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm或3.0mm。
如图1所示，该起始反应单元32I的该微反应器40I与该反应系统30的进液端34连接，因此，该进料槽10可将醇化合物及丙烯酸化合物经由该进液端34导入该起始反应单元32I的该微反应器40I内。此外，该最后反应单元32F的该离心元件50F与该反应系统30的出液端36连接，因此，经由该离心元件50F所得到的除水溶液可经由该出液端36导入该收集槽内。仍请参照图1，在每一反应单元中(例如起始反应单元32I)，该微反应器(例如起始反应单元32I的微反应器40I)与该离心元件(例如起始反应单元32I的离心元件50I)连接。如此一来，可将由同一反应单元内的微反应器40I所得的含丙烯酸酯化合物溶液连续性地导入该离心元件50I以进行除水。
为达到连续式制备丙烯酸酯化合物的目的并提升转化率(即增加丙烯酸酯化合物的产率)，在任两个相邻的反应单元中，前一个反应单元的离心元件与后一个反应单元的该微反应器连接。在本发明中，对于该两个相邻的反应单元，较为接近该进料槽10的反应单元定义为“前一个反应单元”，而较为接近该收集槽20的反应单元定义为“后一个反应单元”。
请参照图1，该起始反应单元32I与该最后反应单元32F相邻，因此，该起始反应单元32I的离心元件50I可与最后反应单元32F的该微反应器40F连接，以将经由离心元件50I所得的除水溶液导入该微反应器40F。由于导入该微反应器40F的溶液中的水已被离心元件50I移除，因此在微反应器40F所进行的酯化反应，可进一步提高整体醇化合物的转化率。
在此，该整体醇化合物的转化率(Tall)指醇化合物(由进液端导入反应系统)转换成其他化合物的百分比。整体醇化合物的转化率(Tall)计算方式如下式所示：Tall＝(1-M’/M°)×100％，其中M’为经酯化工艺后，收集槽内所收集的溶液其所残留的醇化合物的摩尔数以及M°为导入反应系统的醇化合物的摩尔数。
此外，利用图1所述的制备丙烯酸酯化合物的装置100进行连续式丙烯酸酯化合物的制备时，由进料槽10所导入的醇化合物及丙烯酸化合物在该微反应器40I内进行了第一次酯化反应，得到一含丙烯酸酯化合物溶液，此时该含丙烯酸酯化合物溶液具有一第一阶段醇化合物转化率(T1)。接着，含丙烯酸酯化合物溶液导入该离心元件50I中进行一第一次除水工艺，得到一除水溶液。由于离心元件50I与该微反应器40F连接，因此，该除水溶液导入该微反应器40F中并进行第二次酯化反应，此时该含丙烯酸酯化合物溶液，具有一第二阶段醇化合物转化率(T2)。由于先前在第一次酯化反应所生成的水在进行第二次酯化反应前已先被移除，因此在进行第二次酯化反应时，反应的平衡可轻易地移向产物(丙烯酸酯化合物)一方，如此一来，可提升第二阶段醇化合物转化率(T2)(即该第二阶段醇化合物转化率(T2)大于第一阶段醇化合物转化率(T1))。在此，第n阶段醇化合物转化率(Tn)的定义如下式所示：Tn＝(1-C’/C°)×100％，其中n为在不同微反应器中进行酯化反应的次数，C’进行了第n次酯化反应后，所得溶液中醇化合物的信号强度以及C°为进液端组合物的醇化合物的信号强度，其中该信号强度可由质谱法(mass spectrometry、MS)、高效液相层析法(highperformance liquid chromatography、HPLC)、气相层析法(gas chromatography、GC)或气相层析质谱法(gas chromatography-mass spectrometry、GC-MS)测得。根据本发明实施例，当要进行酯化反应的醇化合物为一元醇化合物时，第一阶段醇化合物转化率(T1)一般可达约50％至60％，而第二阶段醇化合物转化率(T2)一般可达约80％至96％。根据本发明实施例，本发明所述具有两个反应单元的制备丙烯酸酯化合物的装置100可用于一元醇化合物的连续式丙烯酸酯化合物制备。
根据本发明实施例，为使本发明所述制备丙烯酸酯化合物的装置可达到连续式制备丙烯酸酯化合物的目的，并进一步提升整体醇化合物(例如二元醇或三元醇)的转化率(即增加丙烯酸酯化合物的产率)，本发明所述制备丙烯酸酯化合物的装置的反应系统30可包含两个以上的反应单元(例如三个、四个、五个或六个)，且该两个以上的反应单元以串接的方式连接。此外，在任两相邻的反应单元中，前一个反应单元的离心元件与后一个反应单元的该微反应器连接。请参照图2，本发明所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置100具有三个反应单元，即起始反应单元32I、第二反应单元32S以及最后反应单元32F。如图2所示第二反应单元32S位于起始反应单元32I及最后反应单元32F之间(即起始反应单元32I相对于该第二反应单元32S为前一个反应单元，而该最后反应单元32F相对于该第二反应单元32S为后一个反应单元)。在第二反应单元32S中，该第二反应单元32S的微反应器40S与该离心元件50S连接；该第二反应单元32S的微反应器40S与前一个反应单元的离心元件连接(即与起始反应单元32I的离心元件50I连接)；以及，该第二反应单元32S的离心元件50S与后一个反应单元的微反应器连接(即与最后反应单元32F的微反应器40F连接)。如此一来，利用图2所述的制备丙烯酸酯化合物的装置100进行连续式丙烯酸酯化合物的制备时，总计有三次酯化反应被进行，且每次酯化反应皆在无水环境(或大体无水环境)下进行，可提升整体醇化合物(例如二元醇或三元醇)的转化率。
此外，根据本发明实施例，最后反应单元32F还可不具有离心元件(即最后反应单元32F由该微反应器40F所构成)。
根据本发明实施例，请参照图3，本发明所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置100也可具有四个反应单元，即起始反应单元32I、第二反应单元32S、第三反应单元32T以及最后反应单元32F。
根据本发明实施例，本发明所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置100可还包含一回收槽35，请参照图4。该反应系统30具有三个反应单元，其中每一个反应单元的离心元件可与该回收槽35连接。如此一来，经离心元件所分离的水，可导入该回收槽35。
根据本发明实施例，本发明所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置的反应系统，可还包含至少一个第一控制元件，设置于两个相邻的反应单元间。
请参照图5，该反应系统30具有三个反应单元(即起始反应单元32I、第二反应单元32S以及最后反应单元32F)。一第一控制元件60A设置于该起始反应单元32I及第二反应单元32S之间，其中前一个反应单元的离心元件(即起始反应单元32I的离心元件50I)通过该第一控制元件60A与后一个反应单元的微反应器(即第二反应单元32S的微反应器40S)连接。此外，另一第一控制元件60B设置于该第二反应单元32S及最后反应单元32F之间，其中前一个反应单元的离心元件(即第二反应单元32S的离心元件50S)通过该第一控制元件60B与后一个反应单元的微反应器(即最后反应单元32F的微反应器40F)连接。
仍请参照图5，本发明所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置100还包含一感测元件70与该第一控制元件耦合，其中该感测元件70可用来侦测导入第一控制元件的除水溶液的醇化合物转化率。
以该第一控制元件60B为例，该感测元件70可用来侦测由离心元件50S流入该第一控制元件60B的除水溶液的醇化合物转化率。当该感测元件70所测得的醇化合物转化率大于或等于一预没值(例如60％-99％)时，该第一控制元件60B可将该由离心元件50S流入的除水溶液经由该出液端36直接导入该收集槽20。如此一来，由于离心元件50S流入的除水溶液已符合所设定的醇转化率，因此不需再将其导入后一个反应单元的微反应器(即最后反应单元40F的微反应器32F)中进行酯化反应，并可提早结束该丙烯酸酯化合物的制备。此外，当该感测元件70所测得的醇化合物转化率小于该预设值时，该第一控制元件60B可将由前一个反应单元的离心元件(即第二反应单元32S的离心元件50S)流入的除水溶液导入后一个反应单元的微反应器(即最后反应单元32F的微反应器40F)中，以继续进行酯化反应，进一步提升醇化合物转化率。
根据本发明实施例，感测元件70所进行检测醇化合物转化率的检测方法可为质谱法(mass spectrometry、MS)、高效液相层析法(high performance liquidchromatography、HPLC)、气相层析法(gas chromatography、GC)或气相层析质谱法(gaschromatography-mass spectrometry、GC-MS)。
根据本发明实施例，该第一控制元件也可选择性设置于两个反应单元间。举例来说，该第一控制元件60，可仅设置于第二反应单元32S与最后反应单元32F之间，如图6所示。
根据本发明实施例，本发明所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置的反应系统，可还包含至少一个第二控制元件，设置于一反应单元(称为“目前反应单元”)内，其中该反应单元的微反应器通过该第二控制元件与同一反应单元内的该离心元件连接。
此外，在微反应器进行酯化反应后所得的含丙烯酸酯化合物溶液，可在被导入同一反应单元内的该离心元件前，流经该第二控制元件。请参照图7，该反应系统30具有三个反应单元(即起始反应单元32I、第二反应单元32S以及最后反应单元32F)。一第二控制元件80A设置于该起始反应单元32I内，且微反应器40I通过该第二控制元件80A与该离心元件50I连接；一第二控制元件80B设置于该第二反应单元32S内，且微反应器40S通过该第二控制元件80B与该离心元件50S连接；以及，一第二控制元件80C设置于该最后起始反应单元32F内，且微反应器40F通过该第二控制元件80C与该离心元件50F连接。仍请参照图7，一感测元件70可与该第二控制元件80A耦合，其中该感测元件70可用来侦测流经第二控制元件的含丙烯酸酯化合物溶液(由微反应器流入第二控制元件)的醇化合物转化率。
以该第二控制元件80A为例，该感测元件70可用来侦测由微反应器40I流入该第二控制元件80A的含丙烯酸酯化合物溶液的醇化合物转化率。当该感测元件70所测得的醇化合物转化率大于或等于一预设值(例如12％至60％)时，该第二控制元件80A可将该由微反应器40I流入的含丙烯酸酯化合物溶液导入同一反应单元内的离心元件50I进行除水，以利于后续的酯化反应。此外，当该感测元件70所测得的醇化合物转化率小于该预设值时(表示在微反应器40I进行的酯化反应可能尚未达到平衡)，该第二控制元件80A可将该由微反应器40I流入的含丙烯酸酯化合物溶液直接导入下一个反应单元(即第二反应单元32S)的微反应器40S，以在不除水的状况下在微反应器40S继续进行酯化反应。如此一来，可省略掉除水步骤，以利于连续式丙烯酸酯化合物的制备。
此外，根据本发明实施例，以设置在最后反应单元32F的该第二控制元件80C为例，该感测元件70可用来侦测由微反应器40F流入该第二控制元件80C的含丙烯酸酯化合物溶液的醇化合物转化率。当该感测元件70所测得的醇化合物转化率小于一预设值时，该第二控制元件80C可将该由微反应器40F流入的含丙烯酸酯化合物溶液导入微反应器40I，以继续进行酯化反应。
根据本发明实施例，该第二控制元件也可选择性设置于反应单元内。根据本发明实施例，最后反应单元不设置该第二控制元件。举例来说，该第二控制元件80，可仅设置于起始反应单元32I，如图8所示。
根据本发明实施例，本发明所述丙烯酸酯化合物连续式制备装置的反应系统，可同时包含该第一控制元件、第二控制元件以及该感测元件。请参照图9，该丙烯酸酯化合物连续式制备装置100可包含一第一控制元件60可设置于第二反应单元32S及最后反应单元32F之间、且该第二控制元件80可设置于该起始反应单元32I之内，且该感测元件70可用来侦测流经该第一控制元件60和/或第二控制元件80的溶液的的醇化合物转化率。
根据本发明实施例，本发明还提供一种丙烯酸酯化合物的连续式制备方法。图10为本发明一实施例所述丙烯酸酯化合物的连续式制备方法200的步骤流程图。
本发明所述丙烯酸酯化合物的连续式制备方法包含以下步骤。首先，将一组合物导入至一微反应器中进行酯化反应(步骤A)，其中该组合物包含一醇化合物及一丙烯酸化合物。接着，将步骤A所得产物导入至一离心元件中，以将该产物内的水分离(步骤B)。接着，将步骤B所得产物导入至另一微反应器中进行酯化反应(步骤C)。接着，测量步骤C所得产物的醇化合物转化率，并与一预设值比对(步骤D)。若醇化合物转化率大于或等于该预设值，则收集该含丙烯酸酯化合物溶液(步骤E)；此外，若醇化合物转化率小于该预设值则重复步骤B及C，直到所得产物的醇化合物转化率大于或等于该预设值，并进行步骤E。
在本发明某些实施例中，在步骤E之后，该含丙烯酸酯化合物溶液被导入其他离心元件，以将水由步骤E的产物内分离(步骤F)。
根据本发明实施例，在步骤A与每一步骤C所使用的微反应器并非同一个，且在每一步骤B所使用的离心元件并非同一个离心元件。
根据本发明实施例，用于本发明所述丙烯酸酯化合物的连续式制备方法可为一无溶剂反应(neat reaction)。因此，该组合物不包含有机溶剂、共沸夹带剂或其组合。
根据本发明实施例，本发明所述丙烯酸化合物其化学结构可为
Figure BDA0002532552820000111
其中R可为氢、甲基、乙基、丙基或异丙基。根据本发明实施例，本发明所述丙烯酸化合物可为丙烯酸(acrylic acid)或甲基丙烯酸(methacrylic acid)。
根据本发明实施例，本发明所述醇化合物可为一元醇化合物或多元醇化合物(例如：二元醇化合物、三元醇化合物或四元醇化合物)。根据本发明实施例，该醇化合物可为C1-12的一元醇化合物、C1-12的二元醇化合物、C1-12的三元醇化合物或C1-12的四元醇化合物。根据本发明实施例，该醇化合物可为单羟基烷醇(monohydroxy alkanol)。根据本发明实施例，该醇化合物可为C1-12多羟基的烷醇(polyhydroxy alkanol)。举例来说，该醇化合物可为甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)、正丙醇(n-propanol)、异丙醇(isopropanol)、正丁醇(n-butanol)、仲丁醇(sec-butanol)、叔丁醇(tert-butanol)，2-乙基己醇(2-ethylhexanol)、甲氧基乙醇(methoxyethanol)、乙氧基乙醇(ethoxyethanol)、甲氧基甲醇(methoxymethanol)、乙氧基甲醇(ethoxymethanol)、乙二醇(ethylene glycol)、丙二醇(propylene glycol)、1，3-丁二醇(1，3butanediol)、1，4-丁二醇(1，4-butanediol)、1，6-己二醇(1，6-hexanediol)，新戊二醇(neopentyl glycol)、4-叔丁基环己醇(4-tert-butylcyclohexanol)、1，4-环己二醇(1，4-cyclohexanediol)、1，4-环己烷二甲醇(1，4-cyclohexanedimethanol)、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇(2，2，4-trimethyl-1，3-pentanediol)、2-乙基-2-甲基-1，3-丙二醇(2-ethyl-2-methyl-1，3-propanediol)、二-三羟甲基丙烷(ditrimethylolpropane)、二甘醇(diethylene glycol)、三甘醇(triethyleneglycol)、四甘醇(tetraethylene glycol)、二丙二醇(dipropylene glycol)、三丙二醇(tripropylene glycol)或四丙二醇(tetrapropylene glycol)。
根据本发明实施例，为促进酯化反应，该组合物可还包含一催化剂。该催化剂可例如为甲磺酸(methanesulfonic acid)、对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid)或上述的组合。根据本发明实施例，为避免聚合反应发生，该组合物可还包一聚合抑制剂。该聚合抑制剂可为对苯二酚单甲醚(mono methyl ether hydroquinone、MEHQ)、对苯二酚(hydroquinone)、二丁基羟基甲苯(dibutyl hydroxytoluene、BHT)或上述的组合。本领域技术人员可依据所使用的醇化合物及丙烯酸化合物，并改变催化剂及聚合抑制剂的使用量。因此，催化剂及聚合抑制剂的多寡非关本发明的特征，非为限制本发明保护范围的依据。
根据本发明实施例，在该组合物中，当该醇化合物为一元醇化合物，该丙烯酸化合物与该醇化合物的摩尔比值可为1至1.3；当该醇化合物为二元醇化合物，该丙烯酸化合物与该醇化合物的摩尔比值可为2至2.5；以及，当该醇化合物为三元醇化合物，该丙烯酸化合物与该醇化合物的摩尔比值可为3至3.7。根据本发明实施例，微反应器的温度可控制在5℃至90℃。
根据本发明实施例，本发明所述丙烯酸酯可为具有
Figure BDA0002532552820000121
基团的化合物，其中R可为氢、甲基、乙基、丙基或异丙基。
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特别列举实施例配合所附附图，作详细说明如下：
实施例1：
将0.28克的对苯二酚单甲醚(mono methyl ether hydroquinone，MEHQ)、110.32克的丙烯酸(acrylic acid，AA)、4.97克甲磺酸(methanesulfonic acid，MSA)以及140克的三丙二醇(tripropylene glycol)混合，得到一组合物，其中丙烯酸与三丙二醇的摩尔比为2.1∶1。接着，将该组合物置于一进料槽内，将组合物由进料槽输送至一第一微反应器。该组合物在第一微反应器内反应(微反应器温度控制约在90℃、反应时间为4小时)。接着，将所得溶液由该第一微反应器导入一离心元件内。以离心元件进行除水后，将所得溶液导入一第二微反应器中。反应2小时后，将所得溶液由第二微反应器直接导入收集槽，得到二丙烯酸三丙二醇酯(tri(propylene glycol)diacrylate、TPGDA)。表1显示实施例1所述连续式酯化反应于反应4小时(即在第一微反应器中进行酯化反应后)及6小时(即在第二微反应器中进行酯化反应后)的转化率(以纯气相层析法(gas chromatography)决定)。利用核磁共振光谱分析二丙烯酸三丙二醇酯，所得光谱信息如下：1H NMR(CDCl3，400MHz)：δ6.43-6.38(m，2H)，6.20-6.11(m，2H)，5.90-5.80(m，2H)，5.15-3.43(m，9H)，1.81-1.17(m，9H)。
比较例1：
将0.28克的对苯二酚单甲醚(mono methyl ether hydroquinone，MEHQ)、110.32克的丙烯酸(acrylic acid，AA)、4.97克甲磺酸(methanesulfonic acid，MSA)以及140克的三丙二醇((tripropylene glycol)加入一反应瓶中。在90℃下搅拌并反应6小时后，得到二丙烯酸三丙二醇酯((tri((propylene glycol)diacrylate、TPGDA)。表1显示比较例1所述酯化反应于反应4小时及6小时的转化率((以纯气相层析法((gas chromatography)决定)。
表1
反应4小时后的转化率(％) 反应6小时后的转化率(％)
实施例1 48 65
比较例1 45 51
由表1可得知，传统批次酯化反应(比较例1)在反应6小时后，其酯化反应的转化率约为51％。本发明实施例1使用微反应器进行酯化反应，并搭配离心元件除水，在反应6小时后，其酯化反应的转化率可达65％。基于上述，本发明实施例1所述酯化反应的转化率为传统批次酯化反应(比较例1)的1.27倍。
虽然本发明已以数个实施例公开如上，但其并非用于限定本发明，任何本技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (20)

1.一种丙烯酸酯化合物连续式制备装置，包含：
反应系统，该反应系统具有至少两组反应单元、进液端以及出液端，其中每一反应单元包含微反应器及离心元件；
进料槽，其中该进料槽与该反应系统的该进液端连接，用于将醇化合物及丙烯酸化合物导入该反应系统；以及
收集槽，其中该收集槽与反应系统的出液端连接，用于收集丙烯酸酯化合物。
2.如权利要求1所述的丙烯酸酯化合物连续式制备装置，其中该至少两组反应单元以串接的方式连接。
3.如权利要求2所述的丙烯酸酯化合物连续式制备装置，其中该至少两组反应单元包含起始反应单元及最后反应单元，其中该起始反应单元的该微反应器与该反应系统的进液端连接，其中该最后反应单元的该离心元件与该反应系统的出液端连接。
4.如权利要求1所述的丙烯酸酯化合物连续式制备装置，其中该醇化合物及丙烯酸化合物在该微反应器中进行酯化反应。
5.如权利要求4所述的丙烯酸酯化合物连续式制备装置，其中该微反应器与位于同一反应单元内的该离心元件连接，以将含丙烯酸酯化合物溶液导入该离心元件。
6.如权利要求5所述的丙烯酸酯化合物连续式制备装置，其中该离心元件将水从含丙烯酸酯化合物溶液分离，得到除水溶液。
7.如权利要求1所述的丙烯酸酯化合物连续式制备装置，还包含：
回收槽，其中该反应单元的离心元件与该回收槽连接。
8.如权利要求2所述的丙烯酸酯化合物连续式制备装置，其中在任两个相邻的反应单元中，前一个反应单元的离心元件与后一个反应单元的微反应器连接。
9.如权利要求8所述的丙烯酸酯化合物连续式制备装置，其中该反应系统还包含第一控制元件，设置于两个相邻的反应单元间，其中前一个反应单元的离心元件通过该第一控制元件与后一个反应单元的该微反应器连接，其中该丙烯酸酯化合物连续式制备装置还进一步包含感测元件与该第一控制元件耦合，且该感测元件侦测流入该第一控制元件的除水溶液的醇化合物转化率。
10.如权利要求9所述的丙烯酸酯化合物连续式制备装置，当该感测元件所测得的醇化合物转化率大于或等于一预设值时，其中该第一控制元件将该除水溶液经由该出液端导入该收集槽；且当该感测元件所测得的醇化合物转化率小于一预设值时，其中该第一控制元件将该除水溶液导入后一个反应单元的该微反应器。
11.如权利要求8所述的丙烯酸酯化合物连续式制备装置，其中该反应系统还包含第二控制元件，设置于该反应单元内，且同一反应单元内的微反应器通过该第二控制元件与同一反应单元内的离心元件连接，其中该丙烯酸酯化合物连续式制备装置还包含感测元件与该第二控制元件耦合，且该感测元件侦测由该微反应器流入该第二控制元件的含丙烯酸酯化合物溶液的醇化合物转化率。
12.如权利要求11所述的丙烯酸酯化合物连续式制备装置，当该感测元件所测得的醇化合物转化率大于或等于一预设值时，其中该第二控制元件将该含丙烯酸酯化合物溶液导入同一反应单元内的离心元件；当该感测元件所测得的醇化合物转化率小于一预设值时，其中该第二控制元件将该含丙烯酸酯化合物溶液导入下一个反应单元的微反应器。
13.一种丙烯酸酯化合物的连续式制备方法，包含：
(A)将一组合物导入至微反应器中以进行酯化反应，得到含丙烯酸酯化合物溶液，此时该含丙烯酸酯化合物溶液具有一第一阶段醇化合物转化率，其中该组合物包含醇化合物及丙烯酸化合物；
(B)将该含丙烯酸酯化合物溶液导入至离心元件中，以将水由含丙烯酸酯化合物溶液分离，得到除水溶液；以及
(C)将该除水溶液导入至另一微反应器中，得到该含丙烯酸酯化合物溶液，此时该含丙烯酸酯化合物溶液具有一第二阶段醇化合物转化率。
14.如权利要求13所述的丙烯酸酯化合物的连续式制备方法，还包含：
(D)将该第二阶段醇化合物转化率与一预设值比对，当第二阶段醇化合物转化率大于或等于该预设值，则收集该含丙烯酸酯化合物溶液；或，当第二阶段醇化合物转化率小于该预设值，则重复步骤(B)及(C)，直到该含丙烯酸酯化合物溶液具有一第三阶段醇化合物转化率，其中该第三阶段醇化合物转化率大于或等于该预设值。
15.如权利要求13所述的丙烯酸酯化合物的连续式制备方法，其中该组合物不包含有机溶剂、共沸夹带剂或其组合。
16.如权利要求13所述的丙烯酸酯化合物的连续式制备方法，其中该醇化合物为一元醇化合物，且该丙烯酸化合物与该醇化合物的摩尔比值为1至1.3。
17.如权利要求13所述的丙烯酸酯化合物的连续式制备方法，其中该醇化合物为二元醇化合物，且该丙烯酸化合物与该醇化合物的摩尔比值为2至2.5。
18.如权利要求13所述的丙烯酸酯化合物的连续式制备方法，其中该醇化合物为三元醇化合物，且该丙烯酸化合物与该醇化合物的摩尔比值为3至3.7。
19.如权利要求13所述的丙烯酸酯化合物的连续式制备方法，其中该组合物还包含催化剂，且该催化剂为甲磺酸、对甲苯磺酸或上述的组合。
20.如权利要求13所述的丙烯酸酯化合物的连续式制备方法，其中该组合物还包含聚合抑制剂，且该聚合抑制剂为对苯二酚单甲醚、对苯二酚、二丁基羟基甲苯或上述的组合。
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