[发明专利]一种采用微通道反应器生产烷氧基化物的方法

说明书

本发明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，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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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(PDI 1.10～2.0)，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。