CN114716358A - 一种利用微反应器连续合成过氧乙酸的方法 - Google Patents

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廉应江
韩梅
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Abstract

本发明提供了一种利用微反应器连续合成过氧乙酸的方法。本发明以醋酐(AA)为原料，浓硫酸为催化剂，在微反应器内双氧水(HP)氧化生成过氧乙酸(PAA)。所述双氧水浓度30～50wt％，醋酐与双氧水的摩尔比1～1.2:1，催化剂浓硫酸用量为5～15mol％，停留时间为3～20min，反应温度为30～80℃。先将醋酐和浓硫酸充分混合，再与进过微预热器预热的双氧水在微反应器内混合引发反应，通过换热器控制反应温度，生成的过氧乙酸浓度为21～35wt％。本发明采用微反应器实现了过氧乙酸的连续化制备，简化工艺流程，反应周期短，易于对反应控制，即用即开快速方便的得到过氧乙酸，提高制备过程的安全性。

Description

一种利用微反应器连续合成过氧乙酸的方法
技术领域
本发明涉及一种过氧乙酸的制备方法，特别涉及一种利用微反应器连续合成过氧乙酸的方法，属于化工产品合成技术领域。
背景技术
有机过氧化合物是一种具有非常强反应性的化学物质。由于其易于分解为极易反应的自由基和氧原子。主要用于有机合成的氧化剂、自由基聚合反应的引发剂、高分子材料生成的交联剂、漂白剂及杀菌剂等。
传统的过氧乙酸的合成是采用间歇式反应生成方式，反应在10～20小时，反应时间长，过氧乙酸浓度低，生产效率不高，再加上有机过氧化合物重要特征自加速分解温度，在生产过程中反应温度高和反应时间长都可能导致危险的自加速分解反应，在不利环境下爆炸或起火。因此传统间歇式反应为了提高反应的安全性，反应需要在高稀释，高速搅拌等苛刻条件下实施，传递反应放出的热量，降低反应热点的产生，提高生产过程安全性。
相对于常规间歇式反应器，微反应器具有传热传质系数高，混合性能好，温度容易控制和过程安全可控等优点。微反应器能使反应流体的通道在微米级别，可以包含有成百万上千万的微型通道，同时由于其内部的微结构使得微反应器具有极大的比表面积，可达搅拌釜比表面积的几百倍甚至上千倍。微反应器有着极好的传热和传质能力，可以实现物料的均匀混合和反应热的高效传递，正是利用微反应器的优势合成过氧乙酸，有望提高反应体系的混合性能，强化传质传热过程，减少反应时间，实现过程的连续化，提高过程安全性。因此，采用微反应器制备过氧乙酸可以为解决间歇式的合成过程存在的问题提供新的方法和手段。
发明内容
本发明的目的在于针对过氧乙酸制备过程的特点，提出了一种利用微反应器连续合成过氧乙酸的方法，利用微反应器高效混合和优异的传质传热特性，能够强化反应过程的传质和传递反应热的能力，显著减少间歇式反应器的体积和反应时间，提高反应效率和过程安全性。
本发明以醋酐(AA)为原料，浓硫酸为催化剂，在微反应器内双氧水(HP)氧化生成过氧乙酸(PAA)，具体技术方案如下：
一种利用微反应器连续制备过氧乙酸的方法，包括以下步骤：
(1)将醋酐和浓硫酸充分混合，配制酸酐和浓硫酸的混合溶液A；
(2)将所用浓度双氧水在微预热器内预热到反应温度后，下一步进入微反应器；
(3)在一定的停留时间内，酸酐和浓硫酸的混合溶液A和预热后的双氧水两股物料在微反应器内混合、反应，通过换热器控制微预热器和反应体系温度；反应结束后，收集产品。
基于上述技术方案，优选的，所述步骤(1)中浓硫酸用量为酸酐摩尔量的5～20mol％，并将浓硫酸缓慢加入酸酐中，混合均匀备用。
基于上述技术方案，优选的，所述步骤(2)中所用双氧水的浓度为30～50wt％。
基于上述技术方案，优选的，所述步骤(2)中预热和反应温度相同，温度控制在30～80℃。
基于上述技术方案，优选的，所述步骤(2)中醋酐和双氧水的摩尔比为1∶1～1.2。
基于上述技术方案，优选的，物料在反应器内的停留时间为3～20min。
基于上述技术方案，优选的，所述制得的过氧乙酸浓度为21～35wt％，优选为25～35wt％。
基于上述技术方案，优选的，预先将酸酐和浓硫酸的混合溶液A和双氧水分别装入容器中；每个容器有一个微孔，其中盛有酸酐和浓硫酸的混合溶液A的容器通过管道与泵和微反应器连接，盛有双氧水的容器通过管道与泵连接，经过微预热器预热后输送进入微反应器。
基于上述技术方案，优选的，所用微预热器和微反应器为微通道预热器和微通道混合反应器或微筛孔混合反应器。
基于上述技术方案，优选的，微通道预热器水力直径1～2mm，通道长度10～50cm。
基于上述技术方案，优选的，微筛孔混合反应器的微筛孔直径为0.1～1mm，筛孔个数为一个或一个以上；微通道混合反应器的反应通道的水力直径范围应在1mm以下；微通道为单通道或多通道，微通道长度范围为0.2～50cm。
本发明的有益效果为：(1)实现了过氧乙酸在微反应器的连续合成；(2)本发明由于采用微反应器，反应过程相比间歇式反应器，其混合效率高，高效的传质传热，反应时间短，生产过程温度，生产效率高；(3)微反应器体积小，简化了工艺流程，易于对反应控制，即用即开快速方便的得到过氧乙酸，生产过程安全性高；(4)该工艺浓硫酸用量少，为醋酐摩尔量的5～20mol％，大大减少了硫酸的用量。
附图说明
图1、本发明连续合成过氧乙酸流程图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，以下通过实施例对本发明做进一步说明，但这些实施例并不限制本发明的范围。
实施例1-6
根据本方法进行实验，把10mol％浓度为98wt％浓硫酸缓慢加入到醋酐中制得混合溶液A，开启计量泵，30wt％双氧水以稳定流速先进入微预热器，微预热器水力直径为1.2mm，通道长度为35cm，双氧水经过预热后进入微筛孔反应器，混合溶液A直接进入微筛孔反应器，微筛孔反应器的水力直径为0.5mm，通道长度为43cm。混合溶液A和双氧水两股物料在微筛孔反应器内混合、反应，热交换器控制反应温度30～80℃，用恒流泵控制反应液流量均为1ml/min，反应的停留时间为9min，最后得到溶液按照国标(GB 19104-2008)进行分析，结果见下表1。
Figure BDA0003541450660000031
Figure BDA0003541450660000041
从上表1可以看出，随着反应温度的升高，过氧乙酸(PAA)的含量出现先升高后降低的趋势。反应温度在60℃时，过氧乙酸的含量最高达到27.81％，主要是由于升高温度有助于提高产物的收率，同时反应温度的升高加快了产物的分解。因此本条件下优选反应温度是60℃。
实施例7-13
采用与实施例1相同的微预热器和微筛孔反应器，将含有10mol％浓度为98wt％浓硫酸的醋酐溶液和30wt％双氧水通过两台泵输入到微反应器中混合反应，并通过热交换器控制反应温度在60℃，使得醋酐和双氧水的摩尔比为1.10:1，并通过恒流泵控制反应液的流速来控制物料在反应器内的停留时间分别为3.0min、3.6min、4.5min、6.0min、9.0min、12min和18min，出料口收集产品溶液，按照国标(GB 19104-2008)分析过氧乙酸含量，结果见下表2。
Figure BDA0003541450660000042
由上表2数据可以看出，停留时间为4.5min时收率最好，看优先考虑使用。
实施例14-17
采用与实施例1相同的微预热器和微筛孔反应器，分别配制含有5mol％、10mol％、15mol％浓度为98wt％浓硫酸的醋酐溶液A和30wt％双氧水分别以稳定流速进入微反应器混合、反应，换热器控制反应温度60℃，用恒流泵控制反应液流量均为1ml/min，反应的停留时间为9min，最后得到溶液按照国标(GB 19104-2008)分析过氧乙酸含量，结果分别见下表3。
Figure BDA0003541450660000051
由上表3可以看出，15mol％的硫酸用量时得到的过氧乙酸的含量最高，优先考虑使用。
实施例17-20
采用与实施例1相同的微预热器和微筛孔反应器。把15mol％浓度为98wt％浓硫酸缓慢加入到醋酐中制得混合溶液A，开启计量泵，使混合溶液A和50wt％双氧水分别以稳定流速进入微筛孔反应器混合、反应，热交换器控制反应温度30～60℃，用恒流泵控制反应液总流量均为3.15ml/min，反应的停留时间为5.7min，最后得到溶液按照国标(GB 19104-2008)进行分析，结果见下表4。
Figure BDA0003541450660000052
由上表4数据可以看出，用50％的双氧水时，反应温度40℃时收率最好，可优先考虑使用。

Claims (10)

1.一种利用微反应器连续合成过氧乙酸的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将醋酐和浓硫酸充分混合，制得醋酐和浓硫酸混合溶液A；
(2)将双氧水在微预热器内预热到反应温度；
(3)通过换热器控制微预热器和反应体系温度，在一定的停留时间内，酸酐和浓硫酸的混合溶液A和预热后的双氧水两股物料，在微反应器内混合引发反应，得到过氧乙酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中浓硫酸用量为所用醋酐摩尔量的5～15mol％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中双氧水的浓度为30～50wt％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两相反应物料中醋酐和双氧水的摩尔比为1～1.2:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微通道预热器预热温度和反应温度为30～80℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，物料在反应器内的停留时间为3～20min。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制得的过氧乙酸浓度为21～35wt％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所用微预热器和微反应器为微通道预热器和微通道混合反应器或微筛孔混合反应器。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，微通道预热器水力直径为1～2mm，通道长度为10～50cm；微筛孔混合反应器的微筛孔直径为0.1～1mm，筛孔个数为一个或一个以上；微通道混合反应器反应通道的水力直径为1mm以下；微通道为单通道或多通道，微通道长度范围为0.2～50cm。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预先将酸酐和浓硫酸的混合溶液A和双氧水分别装入容器中；每个容器有一个微孔，其中盛有酸酐和浓硫酸的混合溶液A的容器通过管道与泵和微反应器连接，盛有双氧水的容器通过管道与泵连接，经过微预热器预热后输送进入微反应器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115837258A (zh) * 2023-02-22 2023-03-24 凯莱英生命科学技术(天津)有限公司 无水过氧乙酸的连续化制备装置及连续化制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103204793A (zh) * 2013-03-05 2013-07-17 嘉兴学院 一种合成过氧乙酸的工艺及装置
CN203212508U (zh) * 2013-03-05 2013-09-25 嘉兴学院 一种合成过氧乙酸的装置
CN105566278A (zh) * 2016-03-07 2016-05-11 南京工业大学 一种利用微反应装置连续制备ε-己内酯的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103204793A (zh) * 2013-03-05 2013-07-17 嘉兴学院 一种合成过氧乙酸的工艺及装置
CN203212508U (zh) * 2013-03-05 2013-09-25 嘉兴学院 一种合成过氧乙酸的装置
CN105566278A (zh) * 2016-03-07 2016-05-11 南京工业大学 一种利用微反应装置连续制备ε-己内酯的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
严生虎，等: "微通道中环己酮氧化合成 ε - 己内酯的连续流工艺", 《化工进展》, vol. 33, no. 11, pages 3061 - 3066 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115837258A (zh) * 2023-02-22 2023-03-24 凯莱英生命科学技术(天津)有限公司 无水过氧乙酸的连续化制备装置及连续化制备方法

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