[发明专利]通过微反应技术生产有机过氧化物的方法

说明书

本发明的主题是一种通过至少一个静态微混合器高效且安全地制备有机过氧化物的方法，和实施该方法的装置，所述有机过氧化物优选为过氧化二烷基、过氧化羧酸、过氧化羧酸酯、过氧化二酰基、过氧化碳酸酯、过氧化二碳酸酯、过氧化酮和过缩酮(perketal)。

有机过氧化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，因此其在塑料和橡胶工业中用作引发剂。有机过氧化物的应用领域为用于塑料生产的单体聚合、聚合物改性与交联和聚酯树脂的固化。此外，有机过氧化物在制药和复杂化学合成中用作氧化剂。

有机过氧化物的重要特征为SADT(自加速分解温度(SelfAccelerating Decomposition Temperature))。运输包装中的自加速分解可在极低温度下发生。在等于或高于上述温度下可通过热分解导致危险的自加速分解反应，和在不利环境下爆炸或起火。与不相容的物质接触以及提高机械应力可导致在等于或低于SADT下的分解。

目前有机过氧化物通过连续或间歇工艺制备(Chem.Ztg.98(tg.12)，583(1974)，W.Mayr.Ullmann’s encyclopedia of industrial chemistry，6^thedition，vol.25，463(2002))，DE 698 12 430 T2、DE 699 04 337 T2或US-A 6 268 523。典型的例子为过氧化-2-乙基己酸叔丁酯的制备。该有机过氧化物由叔丁基氢过氧化物和2-乙基己酰氯，在低于35℃(＝SADT)温度和最高2小时的平均停留时间下，以500kg反应投料量在搅拌釜中制备。以下示例性的反应示意图详述各过氧化物种类的制备：

由酰氯与过氧化氢形成过氧化二酰基：

由氯甲酸酯与过氧化氢形成过氧化二碳酸酯：

由酰氯和有机过氧化氢形成过氧化酯：

由氯甲酸酯和有机过氧化氢形成过碳酸酯：

其中R表示任意有机基团。

在有机过氧化物制备中重要参数为在保持要求的反应停留时间条件下的最佳温度过程。经验表明要求的反应温度在上述SADT范围内，因此必须防止反应器内可导致反应混合物或反应产物不可控分解的反应温度局部过高。这同样导致过长的反应时间。因此，在已知的制备方法中，数百升的大量极易反应和爆炸的反应混合物必须在容器或其它反应装置中保持最大湍流。该方法需要不可忽略的特殊安全装置成本，例如温度和湍流监测仪。

此外，为提高反应的安全性，所述反应需要在高稀释下实施。这引起了使用稀释剂的显著更高成本，以及相应必需的下游分离、精制和后处理工艺。此外这减慢了所述反应以及整个制备过程。另外，由于反应物不能全部相互互混，因此事实上所有的制备方法均为两相反应。为获得足够的反应速率，所述两相的剧烈细分散混匀是必要的，这仅可例如在常规搅拌釜反应器中不充分地得以保障。基于抑制爆炸性有机过氧化物的原因，即使结合压力释放装置，在其它静态混合器或管式反应器中制备也是不适宜的。

DE 69618646 T2公开了用于制备酰基过氧化物的连续和间歇工艺。在这些工艺中，期望通过喷射混合器、静态混合器或超声混合器的剧烈搅拌，避免所述反应混合物稳定性的问题。

在所述连续工艺中，可获得最高95.5％的收率，然而间歇工艺的优点在于更短的反应时间，但这是以产物收率为代价的。

因此，现有技术中没有能够在不存在上述缺陷的条件下制备有机过氧化物的方法，即不存在安全和快速的以高收率制备有机过氧化物的方法。

因此，本发明的目的在于找到一种能够在反应物的较低稀释和最大细分散混匀条件下实施安全工艺过程的方法。此外，还应提供适用于该方法的装置。同时，所述反应物必须在精确的温度过程和温度控制下相互反应。应该注意的是，不是所有反应物均可以完全彼此互混，因此为快速反应，所述两相必须持续地相互剧烈混合。另外同样适用的是，在工艺和安全技术方面，所述下游相分离、精制和后处理工艺使用最优化的上述参数实施。

令人惊奇地，现已发现现有技术方法的缺陷可通过在至少一个静态微混合器中实施有机过氧化物的制备来克服，所述有机过氧化物优选为过氧化二烷基、过氧化羧酸、过氧化羧酸酯、过氧化二酰基、过氧化碳酸酯、过氧化二碳酸酯、过氧化酮和过缩酮。