[实用新型]一种固体光气合成装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及固体光气的合成，具体地，涉及一种固体光气合成装置。

背景技术

三光气又称固体光气，化学名称为双（三氯甲基）碳酸酯。三光气为白色晶体，有类似光气的气味，分子量296.75，熔点78～81℃，沸点为203-206℃，固体密度为1.78g/cm³，熔融密度1.629 g/cm³，可溶于乙醚、四氢呋喃、苯、乙烷、氯仿等有机溶剂。法国化学家Counclert于1880年合成固体光气，它的物理性质1887年就有报道，但它晶体结构直到1971年才被报道。固体光气的工业化生产的研究和应用是上世纪八十年代之后才逐步发展起来，国内的工业生产和大量使用，只有不到20年的历史。

研究表明有氯离子存在的情况下三光气可以很安全的定量分解为光气，这样就解决了光气在反应过程中不能准确计量的问题。到目前为止，碳酸二甲酯（DMC）/氯气氯化法是制备固体光气的唯一工业化方法。以碳酸二甲酯和氯气为原料在、光、热或引发剂的引发剂氯化反应合成的，这种氯化反应是一种自由基链式反应，核磁共振研究表明氯化是分步进行的。

固体光气的合成工艺可以分为溶剂法和本体法。

溶剂法合成工艺使用四氯化碳作为溶剂，其优点是反应温度较低，反应热利用溶剂的挥发移除，反应较为平稳。罗马尼亚专利RO88608中采用偶氮二异丁腈（AIBN）作为引发剂制备三光气，在紫外光照和20-80℃条件下通氯16小时，产品收率为95%，但是引发剂用量过大，容易发生爆炸，而且在后处理过程中使用了一定量的CCL₄，反应器效率较低；而且该工艺因其后期纯化，脱溶剂较为复杂，且1995年发达国家开始严格执行《蒙特利尔协定书》发展国家2005年开始执行，四氯化碳因为对大气臭氧层有较大破坏作用而严格限制使用，该工艺无法推广。

本体法在引发剂作用下实现碳酸二甲酯的完全氯化，主要有两大类：（1）使用过氧化物，偶氮类引发剂或二者配合使用引发取代反应；（2）使用紫外光引发取代反应。

前者因引发剂的用量，添加速度，温度控制比较苛刻，且引发剂的片断会在产品中存留，对产品的纯度、性能会产生一定的影响。姚日生等（《湖南化工》, 1999，29(5)：20）以过氧苯甲酰（BPO）以及BPO/光复合引发的本体法的三光气的合成研究，发现随着BPO用量的增加及光功率的增加，氯化反应明显的加快，但BPO用量不能超过4 g/mol DMC，因为过量的BPO在反应中会促使三光气分解。中国专利CN347870中采取在荧光和紫外光以及中、低温混合引发剂的条件下完成氯化反应，他们把反应的整个过程分为低、中、高温三个阶段，得到的产品接近纯品，熔点80-83℃，产率90%以上，但是方法过于复杂，不便于工业化应用。

后者使用紫外光引发具有较大的工业生产优势，但是用紫外光引发，对光源的要求严格。现有工艺产能较小，一般在3000～5000吨，产品质量不稳定，容易在使用过程中发生爆炸。因此，如何实现固体光气安全连续化生产和不使用有机引发剂等是亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种设计合理、结构简单、可以实现固体光气安全连续化生产且不需使用有机引发剂的固体光气合成装置，以解决上述问题。

具体地，本实用新型采取如下技术方案：

一种固体光气合成装置，它包括从左至右依次串联的三个反应釜，三个所述反应釜的高度从左至右依次降低，每个反应釜分别包括反应釜壳体、设置于所述反应釜壳体的液体进料口、气体进料口、物料排出口和尾气排出口、用于控制所述反应釜的内腔的温度的传热系统和安装在所述反应釜的内腔的可调节波长和功率的紫外光源，所述紫外光源的波长为200～400 nm；位于中间的所述反应釜的液体进料口和位于左侧的所述反应釜的物料排出口相连通；位于中间的所述反应釜的物料排出口和位于右侧的所述反应釜的液体进料口相连通。

基于上述，位于左侧的所述反应釜的紫外光源的波长为330～400 nm；位于中间的所述反应釜的紫外光源的波长为300～330 nm；位于右侧的所述反应釜的紫外光源的波长为280～300 nm。

基于上述，位于左侧的所述反应釜的内腔的温度为35～50℃；位于中间的所述反应釜的内腔的温度为50～65℃；位于右侧的所述反应釜的内腔的温度为65～90℃。