一种采用微通道反应器生产烷氧基化物的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用微通道反应器生产烷氧基化物的方法，通过本发明专利技术，公开了一种在微反应器中连续化进行烷氧基化反应的方法，脱除了低分子(这里的低分子主要是水和甲醇)的起始剂醇钾与环氧化物以液相形式进入微反应器、延迟管线与混合器，进行液液反应，达到充分传质与传热的目的，液液反应是通过增加反应系统压力与增加背压阀来实现的。与现有技术烷氧基化反应相比，本发明专利技术可以有效的解决此类反应的传热问题，且混合快速均匀，反应温度恒定，避免飞温现象，减少副反应发生，该工艺为连续流反应，反应时间缩短为几分钟，显著提高反应效率和生产效率。微反应器几乎没有放大效应，同时具有较高的安全性能，适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用微通道反应器生产烷氧基化物的方法，属于烷氧基化物制备

技术介绍
烷氧基化化合物是一类重要的化合物，如醇类的烷氧基化化合物、酚类或酚类改性的烷氧基化合物、羧酸类的烷氧基化合物、胺类的烷氧基化合物等，都可归结为含有活性氢类的烷氧基化合物，烷氧基化合物通常可以有含有活性氢的化合物与环氧化合物在催化剂的存在下通过逐级加成反应制得，产物为不同聚合物的混合物，即产物中存在一个相对分子质量分布，用分布系数来表示即重均分子量/数均分子量，分布系数越接近1越好，否则会影响其物质的性能和产品的加工、应用性能。这些烷氧基化合物大多数可以作为非离子表面活性剂，在医药、印染纺织、洗涤、农药、化妆品等行业有着广泛的应用。环氧化合物有很强的反应活性。例如环氧乙烷，在酸、碱甚至中性条件下，极易与含有活性氢的化合物进行开环加成反应，由此得到的乙氧基化合物几乎都是工业上重要的化工中间体和精细化工产品，成为当今世界不可缺少的重要精细化工材料。但是，环氧乙烷是高危化学品，爆炸极限为3％-100％(体积)，而且易燃、易分解、有毒、致癌等特征。在过去的几十年间因为工作人员及设备的局限性而引发的事故时有发生，造成了重大的伤亡事故和经济损失。烷氧基化反应多为危险化学品反应以及高温高压反应，该反应过程强放热，第一代工业装置为搅拌反应釜，含活泼氢的起始剂加入反应釜中，加入催化剂碱金属氢氧化物如氢氧化钾，升温至100-150度形成醇钾与水，抽真空脱水，在-0.1～0.3Mpa条件下从釜底滴加环氧化物进行烷氧基化反应。由于反应过程为强放热反应，通过夹套水、盘管冷却水与控制滴加环氧化物的速度，达到控制温度的目的。该反应气态环氧化物与液态起始剂间反应接触面积小，反应时间长，产品色泽深(黄色到深黄色)，分子量分布(PDI1.10～2.0)，产品应用效果差。第二代工业装置为在传统的反应釜外加冷却器以加强移除反应中热量，环氧化物在换热器后管道并流注入，进入反应釜由于管道直径突然变大，以及加大循环频率，达到强制混合和增加气液间接触面积目的。该工艺为间歇式生产，相对第一代工业装置，产品分子量分布降低(PDI1.04～1.08)，色泽一般为淡黄色。但由于物料需要在体系高温下循环，以及高粘度产品等常常导致高温循环泵密封出问题导致碳黑进入产品中，限制了该型装置的使用。此外以上两代烷氧基化工艺设备占地面积大；反应速率低，生产周期长，生产能力小，以环氧乙烷为例，每立方米反应器的环氧乙烷消耗量不超过300kg/h；反应器内液相物料中含有大量过饱和的环氧化物，这种环氧化物的存在，很容易造成爆炸和环氧化物中毒事故的发生；反应器上部富集大量未反应环氧化物，它们它们可能自聚形成副产物和局部热点；搅拌轴与密封圈和气相还氧化物的摩擦，也可能产生静电和局部过热，从而容易引起爆炸；环氧化合物由反应釜底部进料管或分布器进料，在釜内压力高于环氧化合物计量罐或储罐内压力时，就有可能使经催化剂引发的物料倒回环氧化合物计量罐或者储罐，这可能造成环氧化合物计量罐或者储罐的污染和聚合爆炸；蛇管的存在减少了釜的有效容积，且检修和更换困难；而且有最低投料量与生产量，气液相反应，间歇式生产等不足。CN100497438C公开了在原间歇式反应釜基础上，采用多釜串联和溢流方法，实现聚醚多元醇生产连续化，虽然产品前后质量一致性增加，但未解决反应过程快速换热与间歇反应分子量分布宽等共性问题。微通道反应器是一种单元反应界面尺度为微米量级的微型化化学反应系统。从化学反应工程的角度看，不同相态的反应对微反应器的结构要求不同，因此微反应器可分为气固相、液液相、气液相、气液固相微反应器。由于微反应器具有小尺寸、大比表面积和规整的微通道、传热系数可达25000W/(m2·K)等特点,因此具有高速混合、高效传热、易于过程控制、几乎无放大效应和参与反应的反应物存留量小而被快速消耗等方面表现出超常的能力,所以微反应器技术适用于强放热、易燃、易爆、易聚合和有毒等危险化学品参与的化学反应。微混合器分为两大类，即被动微混合器和主动微混合器。我们目前采用被动微混合器，被动微反应器主要通过各种复杂形状的微通道打破层流，产生对流，增强流体间接触面积，达到增强流体混合目的。微混合器可以缩短扩散距离，15ms就可以达到95％的混合效率，应用微混合器可以实现强放热和快速反应过程的强化和微型化，如硝化，氟化，氧化，加氢等过程。CN104725169A公开了一种在微反应器中进行烷氧基化反应的方法，得到烷氧基化合物产品色泽浅、分布窄、环氧化合物含量低，并且此方法降低能耗，过程安全性高，反应平稳可控。但是国内代表性的微反应器生产商有DOWCORNING、贵州微化科技有限公司、大连微凯化学有限公司等，他们微反应器结构不一样，烷氧基化工艺有较大的差别；该方法直接将活性氢化物和催化剂通入微反应器，在高温下生产醇盐与水，水与环氧化物聚合形成二醇副产，固体催化剂易堵塞微通道；同时环氧化物在反应压力为0.4-2MPa时为气态，效果远远差于液液混合；再有通过串联过多微反应器单元来达混合均匀等目的易导致压差增大，减小混合效果，增加投资；该方法未提及背压阀来稳定反应系统压力，无背压阀易导致体系压力较小，气态环氧化物易于从反应器出口溢出，不利于反应的进行。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种采用微通道反应器生产烷氧基化物的方法。本专利技术的目的是这样实现的，一种采用微通道反应器生产烷氧基化物的方法，其特征是，包括以下步骤：(1)准备生产装置，所述生产装置包括微反应器、微混合器、前处理釜、预热管、延时管、计量泵A、计量泵B，所述微反应器具有多个微通道，且具有两个微反应器进料口和一个微反应器出料口；所述微反应器、微混合器、延时管成微反应单元；(2)在前处理釜中加入活性氢化物和催化剂，在-0.5MPa±0.5MPa压力、80-130℃温度下进行脱气，脱气合格后,作为流体A，前处理釜保温0-130℃；将环氧化合物常温加压保存，作为流体B；(3)将流体A依次经计量泵A、预热管通过一个微反应器进料口进入微反应器，流体B经计量泵B通过另一个微反应器进料口进入微反应器，流体A、流体B在微反应器中进行聚合加成反应；聚合加成反应后得到的流体经微反应器出料口流出进入微混合器进行混合，混合后再进入延时管延时；所述预热管、微反应器、微混合器、延时管均处于一油浴锅池，该油浴锅池控制反应温度为90-180℃；(4)中和釜中和，通过延时管延时后的流体均匀流入中和釜，经过熟化、取样测指标、脱气、中和或者再经吸附、过滤后得到烷氧基化物，最后打料包装。所述预热管的长度为0.1-5m，延时管长度为0.1-8m。所述步骤(4)中和剂为HAC、乳酸或者H3PO4。所述预热管、微反应器、微混合器、延时管都是同时浸入90-180℃的油浴锅池中。所述微反应器、微反应器的压力通过背压阀调节，微反应器、微反应器的压力保持在1.2-10.0MPa之间，从而保证流体A和流体B以液相进行混合反应。所述活性氢化物、催化剂和环氧化合物在微反应器、微反应器中的停留时间均为0.6-15min。所述活性氢化物选自醇、酚、酸、自由卤化物、胺的一种或多种。所述催化剂选自金属钾、金属钠、甲醇钾、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用微通道反应器生产烷氧基化物的方法，其特征是，包括以下步骤：（1）准备生产装置，所述生产装置包括微反应器、微混合器、前处理釜、预热管、延时管、计量泵A、计量泵B，所述微反应器具有多个微通道，且具有两个微反应器进料口和一个微反应器出料口；所述微反应器、微混合器、延时管成微反应单元；（2）在前处理釜中加入活性氢化物和催化剂，在‑0.5MPa±0.5MPa压力、80‑130℃温度下进行脱气，脱气合格后,作为流体A，前处理釜保温0‑130℃；将环氧化合物常温加压保存，作为流体B；（3）将流体A依次经计量泵A、预热管通过一个微反应器进料口进入微反应器，流体B经计量泵B通过另一个微反应器进料口进入微反应器，流体A、流体B在微反应器中进行聚合加成反应；聚合加成反应后得到的流体经微反应器出料口流出进入微混合器进行混合，混合后再进入延时管延时；所述预热管、微反应器、微混合器、延时管均处于一油浴锅池，该油浴锅池控制反应温度为90‑180℃；（4）中和釜中和，通过延时管延时后的流体均匀流入中和釜，经过熟化、取样测指标、脱气、中和或者再经吸附、过滤后得到烷氧基化物，最后打料包装。

【技术特征摘要】
1.一种采用微通道反应器生产烷氧基化物的方法，其特征是，包括以下步骤：（1）准备生产装置，所述生产装置包括微反应器、微混合器、前处理釜、预热管、延时管、计量泵A、计量泵B，所述微反应器具有多个微通道，且具有两个微反应器进料口和一个微反应器出料口；所述微反应器、微混合器、延时管成微反应单元；（2）在前处理釜中加入活性氢化物和催化剂，在-0.5MPa±0.5MPa压力、80-130℃温度下进行脱气，脱气合格后,作为流体A，前处理釜保温0-130℃；将环氧化合物常温加压保存，作为流体B；（3）将流体A依次经计量泵A、预热管通过一个微反应器进料口进入微反应器，流体B经计量泵B通过另一个微反应器进料口进入微反应器，流体A、流体B在微反应器中进行聚合加成反应；聚合加成反应后得到的流体经微反应器出料口流出进入微混合器进行混合，混合后再进入延时管延时；所述预热管、微反应器、微混合器、延时管均处于一油浴锅池，该油浴锅池控制反应温度为90-180℃；（4）中和釜中和，通过延时管延时后的流体均匀流入中和釜，经过熟化、取样测指标、脱气、中和或者再经吸附、过滤后得到烷氧基化物，最后打料包装。2.根据权利要求1所述的一种采用微通道反应器生产烷氧基化物的方法，其特征是：所述预热管的长度为0.1-5m，延时管长度为0.1-8m。3.根据权利要求1所述的一种采用微通道反应器生产烷氧基化物的方法，其特征是：所述步骤（4）中和剂为HAC、乳酸或者H3PO4。4.根据权利要求1所述的一种采用微通道反应器生产烷氧基化物的方法，其特征是：所述预热管、微反应器、微混合器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，秦敦忠，
申请(专利权)人：江苏擎宇化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32