[发明专利]微通道反应器连续合成硫酸乙烯酯和硫酸4-甲基乙烯酯的方法

说明书

微通道反应器化工技术的连续合成硫酸乙烯酯和硫酸4‑甲基乙烯酯方法，包括：在催化剂的存在下，将稀释的环氧乙烷或环氧丙烷和稀释的液体三氧化硫连续地通过集微反应与微换热于一体的微通道反应器系统，并在微通道反应器系统中反应和换热，生成硫酸乙烯酯、硫酸4‑甲基乙烯酯。本发明为微通道反应器化工技术应用于千吨级工业规模硫酸乙烯酯、硫酸4‑甲基乙烯酯的连续化生产提供了技术保障。

技术领域

本发明涉及液相 SO₃ (硫酐)合成硫酸酯的方法，具体涉及利用微通道反应器化工技术连续生产硫酸酯的方法(即采用微通道反应器连续生产硫酸酯的方法 )。

背景技术 随着我国经济社会的快速发展，对化学电源的需求量越来越大，特别是锂离子电池，为了提高电池的整体性能，可以在锂离子电池的电解液中添加一些添加剂，其中硫酸乙烯酯和硫酸4-甲基乙烯酯是一种优越的电解液添加剂，它也是SEI成膜添加剂，能够抑制电池初始容量下降，增大初始放电容量，减少高温放置后的电池膨胀，提高电池的充放电性能及循环次数。

目前生产硫酸乙烯酯或硫酸4-甲基乙烯酯的方法主要为乙二醇或1,2-丙二醇和二氯亚砜反应制备得到亚硫酸乙烯酯或亚硫酸4-甲基乙烯酯，然后氧化亚硫酸乙烯酯或亚硫酸4-甲基乙烯酯得到硫酸乙烯酯或硫酸4-甲基乙烯酯。利用此工艺生产硫酸乙烯酯或硫酸4-甲基乙烯酯会导致三废较多，且最终产品的较难提纯，氯离子含量较高(CN102241662A)。因此开发一种生产工艺简单，原子利用率高，产品易提纯的方法具有重要意义。

微通道反应器最主要的特点是强化反应物的传质和传热，因为它内部通道尺寸可达毫米级，比表面积很大，因此其传质系数、传热系数可比常规设备高1~3个数量级，能够在更高温度、压力及极短时间内强化传质和传热；另一方面，虽然微通道反应器内持液量小，但可以不间断连续运转，就可以满足连续规模化生产，因此在工业应用中越来越广泛。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种生产工艺简单，原子利用率高，产品易提纯的微通道反应器连续合成硫酸乙烯酯和硫酸4-甲基乙烯酯的的方法。

为确保微通道反应器用于千吨级规模硫酸乙烯酯或硫酸4-甲基乙烯酯的连续生产，提出以下技术方法。

微通道反应器化工技术连续生产硫酸乙烯酯和硫酸4-甲基乙烯酯的方法，在催化剂的存在下，将稀释的液体三氧化硫和稀释的环氧乙烷或环氧丙烷连续地通过微通道反应器系统，并在微通道反应器系统中以等摩尔比连续进行反应，生成硫酸乙烯酯和硫酸4-甲基乙烯酯。

所述微通道反应器系统由1~10个微通道反应器串联组成；所述微通道反应器集微反应与微换热于一体，微反应是指将所述稀释的环氧乙烷或环氧丙烷和稀释的液体三氧化硫在微通道反应器中进行微量混合并发生反应；微换热是指对微反应所产生的热效应，也包括物料在微通道反应器中环氧乙烷或环氧丙烷进行原位热交换；物料输送采用耐腐蚀数显泵。

微通道反应器系统的操作压力为0.1~0.5MPa，操作温度为-10~45℃。

所述催化剂包括主催化剂和助催化剂；所述的主催化剂为粒径<1μm 的SiO₂/B₂O₃或SiC/B₂O₃，助催化剂为二烷基吗啉溴化盐，主催化剂与助催化剂的重量比为1：1，催化剂的总量为环氧乙烷或环氧丙烷质量的0.1～1％。

所述的主催化剂中SiO₂：B₂O₃或SiC：B₂O₃的质量比为10：1。

所述稀释的液体三氧化硫和稀释的环氧乙烷或环氧丙烷中的稀释剂为二氯甲烷或二氯乙烷，稀释剂可回收再利用。

所述的稀释的环氧乙烷或环氧丙烷和稀释的液体三氧化硫的质量浓度分别为20~30%和20~30%。