用于制备二乙烯基芳烃二氧化物的工艺和设备制造技术

一种用于制备二乙烯基芳烃二氧化物的工艺，其包括以下步骤：(a)将一种或多种下述反应物的进料流供料至反应器系统中：(i)至少一种二乙烯基芳烃，(ii)至少一种氧化剂，和(iii)至少一种溶剂以在反应器系统中形成反应混合物；(b)使反应混合物中步骤(a)的一种或多种反应物的进料流连续地在一起反应；以及(c)当步骤(b)的反应物在一起反应时控制反应混合物的热排除；其中所述热排除足以提供反应步骤(b)中反应物的少于约180分钟停留时间的反应混合物中反应物的停留时间；以及一种用于制备二乙烯基芳烃二氧化物的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年6月19日提交的临时申请序列号61/836,867的优先权，其通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及一种用于制备二乙烯基芳烃二氧化物的工艺和设备。专利技术背景二乙烯基芳烃二氧化物(诸如二乙烯基苯二氧化物(DVBDO)、环氧乙烷化合物)可比传统的环氧树脂化合物有利地具有低于1,000倍的粘度(例如，8mPa-s-12mPa-s)；并且二乙烯基芳烃二氧化物树脂宜用于许多应用中，包括例如涂料、层压制品和粘合剂。因此，它将推进本领域以提供一种在商业规模上以高产率及高选择率制备环氧乙烷化合物的工艺。目前已知的用于产生环氧乙烷化合物的工艺包括间歇式工艺、半间歇式工艺或连续工艺。用于制备二乙烯基芳烃二氧化物树脂(诸如DVBDO)的已知间歇式或半间歇式工艺具有例如涉及以下的缺点：具有高达606kJ/mol的净反应热的二乙烯基苯(DVB)的高度放热氧化，以及对于含有高达13重量百分比(wt％)的DVB的进料流组合物的升至523K的绝热温度。例如，半间歇式工艺的反应放热通过在4-5小时内缓慢地加入反应物导致长达6小时的长处理时间来加以解决；并因此该工艺生产率被视为低的。例如，在15.14立方米的间歇式反应器中产出的DVBDO的产率为约150kg/小时。美国专利号2,977,374公开了一种用于制备环氧乙烷化合物的连续工艺；以及连续工艺相比间歇式合成的优势。W0/2012/082482和WO2011/084687A1公开了一种在过氧羧酰亚胺酸试剂存在下由二乙烯基苯生产二乙烯基芳烃二氧化物的工艺。WO/2012/082482提及使用一种包括连续搅拌釜反应器(CSTR)和活塞流反应器(PFR)组合以连续地处理二乙烯基苯二氧化物的工艺。专利技术概要本专利技术的一个目的是提供一种明显地缩短处理时间的连续工艺；以及改善由该工艺生产的环氧乙烷产物的产率和选择率。例如，在一个实施方案中，使用本专利技术的工艺制备环氧乙烷产物的处理时间的预期节省可包括节省30分钟或更长时间且停留时间减少多达12倍。本专利技术的另一目的是提供可快速放大规模用于商业用途的连续工艺。本专利技术的连续工艺的容量可简单地扩大以满足市场对环氧乙烷产物(诸如DVBDO)的需求。连续工艺更易放大规模且能够使容量快速增长以匹配产物需求增长。本专利技术的又一目的是提供通过更好的热管理和控制的停留时间可改善环氧乙烷产物的产率和选择率的连续管式反应器工艺。而且，本专利技术的又一个目的是提供一种反应器设计，其包括适用于确保pH控制的进料分配设计且因此改善通过本专利技术的工艺制备的环氧乙烷产物的产率和选择率。本专利技术的另一个重要目的是提供一种用于控制反应工艺的热排除例如以避免失控反应，即环氧化物的自催化、自热式、放热反应导致不受控的温度和/或压力增加的方法及装置。本专利技术通过在失控反应具有较低发生可能性的温度和停留时间下操作有利地降低了失控反应的风险。为了满足上述目的，本专利技术涉及一种用于制备二乙烯基芳烃二氧化物的提供提高的产率和选择率的新型连续工艺；以及在一个优选的实施方案中，涉及一种用于此类工艺的包括例如利用CSTR、PFR，或CSTR与PFR反应器的组合的分配式进料以经操作提高产率及选择率的新型反应器设计。本专利技术的优选实施方案示于图1-3中。例如，本专利技术的新型工艺和反应器设计有利地提高了二乙烯基芳烃二氧化物(诸如DVBDO)的产率和选择率。本专利技术的一个实施方案包括一种用于制备二乙烯基芳烃二氧化物的工艺，其包括以下步骤：(a)将一种或多种下述反应物的进料流供料至反应器系统中：(i)至少一种二乙烯基芳烃，(ii)至少一种氧化剂，和(iii)至少一种溶剂，以在所述反应器系统中形成反应混合物；(b)使所述反应混合物中步骤(a)的一种或多种反应物的进料流连续地在一起反应；以及(c)当步骤(b)的反应物在一起反应时控制反应混合物的热排除；其中所述热排除足以提供反应步骤(b)中反应物的少于约180分钟停留时间的反应混合物中反应物的停留时间。本专利技术的另一个实施方案包括一种用于连续地制备二乙烯基芳烃二氧化物的设备，其包括：(A)一种用于将一种或多种下述反应物的进料流供料至反应器系统中的装置：(i)至少一种二乙烯基芳烃，(ii)至少一种氧化剂，和(iii)至少一种溶剂，以在反应器系统中形成反应混合物；(B)一种用于使所述反应混合物中一种或多种反应物的进料流连续地在一起反应的装置；以及(C)一种用于当反应物在一起反应时控制反应混合物的热排除的装置；其中所述热排除足以提供反应中反应物的少于约180分钟停留时间的反应混合物中反应物的停留时间。上述装置可包括例如一种或多种管式反应器(诸如活塞流反应器)；和/或一种或多种包括反应器系统的连续搅拌釜反应器。本专利技术的一些优势包括(1)一种用于缩短停留时间以达到类似转化的改进的反应器设计，(2)一种用于更好地控制反应物浓度的分配式进料，和(3)由于增大的表面积与体积之比导致更好的热管理的有效的热排除。另外，本专利技术的反应器可有利地用作在需或无需循环下的连续搅拌釜反应器和活塞流反应器的组合。除了上述元素外，本专利技术的工艺可通过在反应方案中包括连续真空蒸馏操作而在连续平台上操作。而且，可将在本专利技术的连续反应器中生成的产物供料至在合适的条件下操作的例如蒸馏塔(诸如分隔壁塔(DWC))中以利于一步式环氧乙烷产物(例如DVBDO)分离。附图简述为了说明本专利技术的目的，下图显示了本文中优选的本专利技术形式。然而，应能理解本专利技术并未受限于图中显示的精确配置和设备。在附图中，相同的参考标号用以指示所有多个图中的相同部件。图1为显示用于连续产生环氧乙烷产物的本专利技术的反应器设计及工艺流程的一个实例的示意性流程图。图2为显示用于产生环氧乙烷产物且纯化环氧乙烷产物的连续合成和纯化工艺的一个实例的示意性流程图。图3为显示用于合成环氧乙烷产物的试验或实验室规模的连续反应器设置的示意图。具体实施方式本文的“停留时间”意指工艺液体在系统或设备中花费的平均时间量。一般地，停留时间可常被计算成系统的液体滞留体积除以液体流过系统的速率。本文的“转化率”意指每摩尔二乙烯基芳烃供料转化的二乙烯基芳烃的摩尔数。本文的“选择率”意指每摩尔转化的二乙烯基芳烃形成的二乙烯基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备二乙烯基芳烃二氧化物的工艺，其包括以下步骤：(a)将一种或多种下述反应物的进料流供料至反应器系统中：(i)至少一种二乙烯基芳烃，(ii)至少一种氧化剂，和(iii)至少一种溶剂，以在所述反应器系统中形成反应混合物；(b)使所述反应混合物中步骤(a)的一种或多种所述反应物的进料流连续地在一起反应以形成二乙烯基芳烃二氧化物产物；以及(c)当步骤(b)的所述反应物在一起反应时控制所述反应混合物的热排除；其中所述热排除足以提供所述反应步骤(b)中所述反应物的少于约180分钟停留时间的所述反应混合物中所述反应物的停留时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.19 US 61/836,8671.一种用于制备二乙烯基芳烃二氧化物的工艺，其包括以下步
骤：
(a)将一种或多种下述反应物的进料流供料至反应器系统中：
(i)至少一种二乙烯基芳烃，(ii)至少一种氧化剂，和(iii)至少
一种溶剂，以在所述反应器系统中形成反应混合物；
(b)使所述反应混合物中步骤(a)的一种或多种所述反应物的
进料流连续地在一起反应以形成二乙烯基芳烃二氧化物产物；以及
(c)当步骤(b)的所述反应物在一起反应时控制所述反应混合
物的热排除；其中所述热排除足以提供所述反应步骤(b)中所述反
应物的少于约180分钟停留时间的所述反应混合物中所述反应物的
停留时间。
2.根据权利要求1所述的工艺，其还包括以分批加入模式将一
种或多种所述反应步骤(b)的所述反应物的进料流均匀地分配到整
个所述反应混合物中的步骤。
3.根据权利要求1所述的工艺，其包括调节用于所述反应步骤
(b)的所述反应器系统的反应器的表面积与体积之比以提供大于约
100m2/m3的表面积与体积之比值。
4.根据权利要求3所述的工艺，其中所述表面积与体积之比为
约150m2/m3至约1500m2/m3。
5.根据权利要求3所述的工艺，其中用于所述反应步骤(b)的
所述反应器包括至少一个管式反应器；并且其中将所述反应步骤(a)
的所述反应物的进料流经由两个或更多个沿所述至少一个管式反应

\t器的壁单独并间隔设置的进料点的分配式进料连续地供料至所述至
少一个管式反应器中。
6.根据权利要求3所述的工艺，其中用于所述反应步骤(b)的
所述反应器为至少一个活塞流反应器；其中用于所述反应步骤(b)
的所述反应器为至少一个连续搅拌釜反应器；或其中用于所述反应步
骤(b)的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·德什潘德，D·L·琼，J·曾，R·S·迪克西特，D·H·韦斯特，
申请(专利权)人：蓝立方知识产权有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US