[发明专利]一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备

权利要求书

1.一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备，其特征在于，

所述一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备包括前反应段和后反应段；

所述前反应段包括若干管式反应器和至少一个设于所述管式反应器下游的蒸馏或分馏装置；

所述后反应段包括设于所述前反应段下游的催化型管式反应器，所述催化型管式反应器的内壁具有通过原子层沉积工艺负载的催化剂；

所述环状膦酸酯的制备方法包括如下步骤：

(A)三羟甲基丙烷和亚磷酸三烷基酯在所述前反应段的若干管式反应器中反应，并经所述蒸馏或分馏装置去除未反应的亚磷酸三烷基酯和副产物醇，得到中间体；

(B)将甲基膦酸二烷基酯加入到所述中间体并输入到所述后反应段的催化型管式反应器中进行反应生成环状膦酸酯。

2.根据权利要求1所述的一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备，其特征在于，所述一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备还包括混合单元和分离单元；所述混合单元位于所述前反应段和/或所述后反应段的入口段或入口段之前，所述分离单元位于所述前反应段和/或所述后反应段的出口段之后。

3.根据权利要求1所述的一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备，其特征在于，所述催化剂为钽酸盐、铝酸盐和钛酸盐中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备，其特征在于，所述催化剂为钽酸钠、铝酸钠、钛酸钠、钽酸钾、铝酸钾或钛酸钾。

5.根据权利要求4的一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备，其特征在于，步骤(A)的反应式如下：

式中R为C原子数1-4的直链或支链烷基，式(II)化合物为所述中间体；

步骤(B)的反应式如下：

所述中间体和甲基膦酸二烷基酯进行酯交换可获得单环和双环的目标产物(I)，式中R₁为C原子数1-4的直链或支链烷基。

6.根据权利要求5所述的一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备，其特征在于，步骤(A)中，三羟基丙烷与亚磷酸三烷基酯的摩尔比为0.95∶1～1.2，反应温度为80～150℃，压力为0～2MPa，停留时间为2～20分钟。

7.根据权利要求5所述的一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备，其特征在于，所述前反应段包括四段管式反应器，步骤(A)通过分段式管式反应器进行梯度升温反应：

第一段管式反应器的反应温度为80～110℃、反应压力为0～2MPa、停留时间为60～360s；

第二段管式反应器的反应温度为120～130℃、反应压力为0～2MPa、停留时间为30～300s；

第三段管式反应器的反应温度为135～145℃、反应压力为0～2MPa、停留时间为30～300s；

第四段管式反应器的反应温度为145～155℃、反应压力为0～2MPa、停留时间为30～300s。

8.根据权利要求5所述的一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备，其特征在于，所述前反应段包括两段管式反应器，步骤(A)通过分段式管式反应器进行梯度升温反应：

第一段管式反应器的反应温度为80～110℃、反应压力为0～2MPa、停留时间为60～360s；

第二段管式反应器的反应温度为130～150℃、反应压力为0～2MPa、停留时间为60～300s。

9.根据权利要求5所述的一种用于制备环状膦酸酯的连续管式反应设备，其特征在于，步骤(B)中，所述催化型管式反应器的反应温度为150～260℃，反应压力为0～5MPa，停留时间为4～25分钟；所述甲基膦酸二烷基酯与所述中间体的摩尔比为1～1.5:1。