CN113480400A - 氯代烷烃微通道连续反应方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于化工生产技术领域，提供了一种氯代烷烃微通道连续反应方法，包括如下步骤：将醇和盐酸分别泵入微通道反应器中，进行混合，得到中间产物一；中间产物一冷却后进入一级分液罐A，在一级分液罐A中进行分层；得到上层物料A和下层物料A；将上层物料A、碱溶液和水以一定比例连续泵入微通道反应器进行充分混合，得到中间产物二；中间产物二分层，得到上层物料B和下层物料B；将步骤四得到的上层物料B进行干燥，得到氯代烷烃。借此，本发明通过连续操作的微通道反应器，缩短反应时间，加强传质、传热性能，保持反应温度恒定，避免飞温现象，减少副产物的产生，提高反应过程的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及化工生产技术领域，尤其涉及一种氯代烷烃微通道连续反应方法。
背景技术
氯代烷烃是一种重要的有机氯产品，也是重要的医药中间体；现有制备氯代烷烃的方法很多，可采用盐酸和醇为原料制取氯代烷烃，或者用氯气与烃反应制取氯代烷烃，也可用其他加成或取代的方法制备。
但现有技术中大多采用盐酸和醇为原料制取氯代烷烃，但制备过程中需要多次将中间产物进行转导，以方便下一步加工操作，使整个反应过程不连续，转导中间产物费时费力；例如：连续沉降过程中，反应不连续，效率低；洗涤过程中，人工转导中间产物不容易控制，随意性大，导致操作难度大，产品质量稳定性不佳，生产成本高；跑、冒、滴、漏严重，易造成人员伤害，导致存在安全隐患，对环境污染较大；干燥过程中，双塔操作，效率低，更换填充物的时候必须停用设备，耽误生产，分子筛需要定期更换，利用率低。
微通道反应装备具有常规反应器所不具备的一系列特性：通道尺寸微型化、较大的换热比表面积、优良的传质传热特性、连续反应、可跳过经逐级放大试验直接放大、生产灵活且安全性能高。
但是现有技术中，尚未见到以微通道反应器制备氯代烷烃的方法。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种氯代烷烃微通道连续反应方法，其通过连续操作的微通道反应器，缩短反应时间，提高了反应效率；微通道反应器内可加强传质、传热性能，保持反应温度恒定，避免飞温现象，减少副产物的产生，提高反应过程的安全性。
为了实现上述目的，本发明提供一种氯代烷烃微通道连续反应方法，包括如下步骤：
步骤一原料的连续反应
将醇和盐酸分别泵入微通道反应器中，进行混合，混合过程中的压力为0.01-0.3Mpa，温度为50-70℃，得到中间产物一；
步骤二连续沉降
所述中间产物一冷却至20-35℃后进入一级分液罐A，在一级分液罐A中进行分层；得到上层物料A和下层物料A；
所述上层物料A进入三级分液罐A，所述下层物料A进入二级分液罐A；
步骤三连续水洗
将所述上层物料A、碱溶液和水以一定比例连续泵入微通道反应器；使三种物质在微通道反应器中进行充分混合，得到中间产物二；
步骤四连续沉降
所述中间产物二冷却后进入一级分液罐B，在一级分液罐B中进行分层，得到上层物料B和下层物料B；
所述上层物料B进入三级分液罐B，下层物料B进入二级分液罐B。
步骤五连续干燥
将步骤四得到的上层物料B导入中间罐中，所述上层物料B依次经过干燥塔一，干燥塔二和干燥塔三，干燥后的合格产品为氯代烷烃，储存在卧式储罐中，不合格产品返回所述中间罐再次干燥。
根据本发明的氯代烷烃微通道连续反应方法，所述步骤一中，醇和盐酸的体积比为1:1.8-2.5。
根据本发明的氯代烷烃微通道连续反应方法，所述步骤一中，醇的碳链上的碳小于12个。
根据本发明的氯代烷烃微通道连续反应方法，所述上层物料A进入三级分液罐A的流速和所述上层物料B进入三级分液罐B的流速均为140-160L/min。
根据本发明的氯代烷烃微通道连续反应方法，所述步骤三中，碱溶液为NaOH溶液，NaOH溶液的体积浓度为25-40％。
根据本发明的氯代烷烃微通道连续反应方法，所述上层物料A与NaOH溶液的体积比为10:1-25:1。
根据本发明的氯代烷烃微通道连续反应方法，所述干燥塔一，干燥塔二和干燥塔三中填充有干燥剂，所述干燥剂的种类包括分子筛、氯化钙或者树脂。
根据本发明的氯代烷烃微通道连续反应方法，所述干燥塔一，干燥塔二和干燥塔三通过管路及阀门实现任意两个串联。
根据本发明的氯代烷烃微通道连续反应方法，所述氯代烷烃的纯度大于95％。
根据本发明的氯代烷烃微通道连续反应方法，所述步骤一至步骤五反应的总时间小于20min。
本发明的目的在于提供一种氯代烷烃微通道连续反应方法，有益效果是：
1、本发明采用连续操作的微通道反应器，反应时间从传统的数小时缩短到几十秒至几十分钟，显著提高了反应效率。
2、微通道反应器内可加强传质、传热性能，保持反应温度恒定，避免飞温现象，减少副产物的产生，同时提高了反应过程的安全性。
附图说明
图1是本发明生产流程示意图。
图2是本发明微通道反应器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种氯代烷烃微通道连续反应方法，包括如下步骤：
步骤一原料的连续反应
将醇和盐酸按照1:1.8-2.5的体积比分别经泵泵入微通道反应器中，进行混合，混合过程中的压力为0.01-0.3Mpa，温度为50-70℃，得到中间产物一。
中间产物一中包括醇、盐酸和氯代烷烃。醇的碳链上的碳小于12个。
由于本发明首次使用微通道反应器生产氯代烷烃，因此，需要经过大量实验验证所需压力；压力太低，醇和盐酸的反应不充分，得到的氯代烷烃纯度太低，不能达到客户的需求，还需要进一步精馏，增加工作流程，延长生产工期，提高设备、人工成本，压力太高，会发生醇、盐酸和氯代烷烃的泄露，污染环境，影响厂区工作人员的人身健康，严重时甚至会导致微通道反应器的破裂，损坏设备，浪费设备成本。
醇和盐酸在微通道反应器内部，接触面积大，混合效果好，能够进行充分的混匀，本发明利用微通道反应器，取代现有技术中的搅拌、升温、保温、降温等过程，节能且高效。
步骤二连续沉降
中间产物一冷却至20-35℃后进入一级分液罐A，在一级分液罐A中进行分层，得到上层物料A和下层物料A。上层物料A为氯代烷烃粗品，粗品中含有氯代烷烃和酸、醇，下层物料A为盐酸和水。
上层物料A以一定流速进入三级分液罐A，下层物料A进入二级分液罐A。上层物料A的流速为140-160L/min。
步骤三连续水洗微通道反应器
将上述上层物料A经过分酸处理，需要用碱溶液洗涤，除去粗品中的酸杂质。
将上层物料A、碱溶液和水以一定比例连续泵入微通道反应器；使上述三种物质在微通道反应器中进行充分混合，得到中间产物二；中间产物二连续流出微通道反应器，中间产物二中包括氯代烷烃、氯化钠、水、氢氧化钠。
碱溶液选用体积浓度为25-40％的NaOH溶液，上层物料A与NaOH溶液的体积比为10:1-25:1。
使用微通道反应器进行水洗，能够连续进料、连续混匀、连续出料；微通道反应器的占地面积小，维修方便；维修不耽误生产，灵活性强。
步骤四连续沉降
上述中间产物二冷却后进入一级分液罐B，在一级分液罐B中进行分层，得到上层物料B和下层物料B。上层物料B为氯代烷烃，下层物料B为氯化钠、水、氢氧化钠。
上层物料B以一定流速进入三级分液罐B，下层物料B进入二级分液罐B。上层物料B的流速为140-160L/min。
步骤五连续干燥
将步骤四得到的上层物料B(氯代烷烃)导入中间罐中，氯代烷烃在重力或者泵的作用下，依次经过干燥塔一，干燥塔二和干燥塔三，干燥后的合格产品储存在卧式储罐中，不合格产品经泵返回中间罐再次干燥。
本发明在干燥塔三中进行采样测定水分含量，以确定氯代烷烃干燥的是否合格。
干燥塔一，干燥塔二和干燥塔三中填充有干燥剂，可以去除产品中的水分；干燥剂的种类包括分子筛、氯化钙或者树脂。
当干燥塔中的干燥剂达到水分饱和后，通过管路切换，使中间罐中的产品依次经过干燥塔二和干燥塔三进入卧式储罐，并更换干燥塔一中的干燥剂；当干燥塔二中的干燥剂达到水分饱和后，通过管路切换，使中间罐中的产品依次经过干燥塔一、和干燥塔三进入卧式储罐，并更换干燥塔二中的干燥剂；以此类推。从而达到干燥不间断情况下更换干燥剂。设计三个干燥塔，填充有干燥剂，通过管路连接，可以实现任意两个串联。上游连接连续沉降装置，实现由间歇干燥改为连续干燥。
三个干燥塔通过管路及阀门实现任意两个串联；干燥剂饱和后更换，充分利用；更换干燥剂不需要停止干燥；上游连接连续沉降系统，可以连续干燥。
本发明通过微通道连续反应制备的氯代烷烃，纯度均在95％以上。步骤一至步骤五，制备氯代烷烃的整个反应时间小于20min。
本发明的微通道反应器包括至少五个微反片。
为了验证本发明的生产方法，本发明设置如下若干实施例。各实施例中相同的内容不再赘述，只列出不同的技术特征
实施例1
步骤一原料的连续反应
将醇和盐酸分别泵入微通道反应器中，进行混合，混合过程中的压力为0.15Mpa，温度为52℃，得到中间产物一。
步骤二连续沉降
所述中间产物一冷却后进入一级分液罐A，在一级分液罐A中进行分层；得到上层的氯代烷烃粗品，粗品中含有氯代烷烃和酸、醇，同时得到下层的盐酸和水。
步骤三连续水洗
将氯代烷烃粗品、碱溶液和水以一定比例连续泵入微通道反应器；使三种物质在微通道反应器中进行充分混合，得到中间产物二；
步骤四连续沉降
所述中间产物二冷却后进入一级分液罐B，在一级分液罐B中进行分层，得到上层的氯代烷烃和下层的氯化钠、水、氢氧化钠。
步骤五连续干燥
将步骤四得到的氯代烷烃导入中间罐中，氯代烷烃依次经过干燥塔一，干燥塔二和干燥塔三，干燥后的合格产品为氯代烷烃，储存在卧式储罐中，不合格产品返回所述中间罐再次干燥。
通过上述方法得到的氯代烷烃的纯度为：98.3％。
实施例2
步骤一原料的连续反应
将醇和盐酸分别泵入微通道反应器中，进行混合，混合过程中的压力为0.23Mpa，温度为60℃，得到中间产物一。
通过上述方法得到的氯代烷烃的纯度为：99.4％。
实施例3
步骤一原料的连续反应
将醇和盐酸分别泵入微通道反应器中，进行混合，混合过程中的压力为0.28Mpa，温度为68℃，得到中间产物一。
通过上述方法得到的氯代烷烃的纯度为：99.0％。
综上所述，本发明的有益效果是：
1、本发明采用连续操作的微通道反应器，反应时间从传统的数小时缩短到几十秒至几十分钟，显著提高了反应效率。
2、微通道反应器内可加强传质、传热性能，保持反应温度恒定，避免飞温现象，减少副产物的产生，同时提高了反应过程的安全性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种氯代烷烃微通道连续反应方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一原料的连续反应
将醇和盐酸分别泵入微通道反应器中，进行混合，混合过程中的压力为0.01-0.3Mpa，温度为50-70℃，得到中间产物一；
步骤二连续沉降
所述中间产物一冷却至20-35℃后进入一级分液罐A，在一级分液罐A中进行分层；得到上层物料A和下层物料A；所述上层物料A进入三级分液罐A，所述下层物料A进入二级分液罐A；
步骤三连续水洗
将所述上层物料A、碱溶液和水以一定比例连续泵入微通道反应器；使三种物质在微通道反应器中进行充分混合，得到中间产物二；
步骤四连续沉降
所述中间产物二冷却后进入一级分液罐B，在一级分液罐B中进行分层，得到上层物料B和下层物料B；
所述上层物料B进入三级分液罐B，下层物料B进入二级分液罐B；
步骤五连续干燥
将步骤四得到的上层物料B导入中间罐中，所述上层物料B依次经过干燥塔一，干燥塔二和干燥塔三，干燥后的合格产品为氯代烷烃，储存在卧式储罐中，不合格产品返回所述中间罐再次干燥。
2.根据权利要求1所述的氯代烷烃微通道连续反应方法，其特征在于，所述步骤一中，醇和盐酸的体积比为1:1.8-2.5。
3.根据权利要求1所述的氯代烷烃微通道连续反应方法，其特征在于，所述步骤一中，醇的碳链上的碳小于12个。
4.根据权利要求1所述的氯代烷烃微通道连续反应方法，其特征在于，所述上层物料A进入三级分液罐A的流速和所述上层物料B进入三级分液罐B的流速均为140-160L/min。
5.根据权利要求1所述的氯代烷烃微通道连续反应方法，其特征在于，所述步骤三中，碱溶液为NaOH溶液，NaOH溶液的体积浓度为25-40％。
6.根据权利要求5所述的氯代烷烃微通道连续反应方法，其特征在于，所述上层物料A与NaOH溶液的体积比为10:1-25:1。
7.根据权利要求1所述的氯代烷烃微通道连续反应方法，其特征在于，所述干燥塔一，干燥塔二和干燥塔三中填充有干燥剂，所述干燥剂的种类包括分子筛、氯化钙或者树脂。
8.根据权利要求1所述的氯代烷烃微通道连续反应方法，其特征在于，所述干燥塔一，干燥塔二和干燥塔三通过管路及阀门实现任意两个串联。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的氯代烷烃微通道连续反应方法，其特征在于，所述氯代烷烃的纯度大于95％。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的氯代烷烃微通道连续反应方法，其特征在于，所述步骤一至步骤五反应的总时间小于20min。
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