[发明专利]一种用于连续合成氯代碳酸乙烯酯的工艺和反应系统

说明书

本发明公开了一种用于连续合成氯代碳酸乙烯酯的工艺和反应系统，属于有机化工领域，该方法以碳酸乙烯酯和氯气为主要原料，通过光催化引发，经过多级氯代反应装置，利用氯代塔内超声气液乳化装置和浸液式紫外灯的设置，实现光、氯的高效利用，缩短反应时间；通过气液分离罐的设置，分离的气体可套用至下一级氯代塔内，实现氯气的多级套用，提高氯气利用率；通过调节DTB结晶器结晶温度，有效分离碳酸乙烯酯和DCEC，得到高纯度氯代碳酸乙烯酯；氯气和碳酸乙烯酯的循环套用，实现碳酸乙烯酯氯代的全程连续自控，大幅度降低工艺的不稳定性，原料利用率低和产品质量差的问题，适用于工业化生产。

技术领域

本发明属于有机化工领域，具体是一种用于连续合成氯代碳酸乙烯酯的工艺和反应系统。

背景技术

近年来，随着世界能源结构改变，电能储存及电池技术研究热度与日俱增，高质量电池原料的生产亦成为困扰电池技术发展的瓶颈。氯代碳酸乙烯酯（CEC），又名4-氯-1,3-二氧五环-2-酮，英文名称Chloroethylene carbonate，常温时为淡黄色液体，超过40℃长时间放置会缓慢分解，是锂电池电解液添加剂，氟代碳酸乙烯酯（FEC）和碳酸亚乙烯酯（VC）的合成原料。

氯代碳酸乙烯酯（CEC）合成工艺主要有以下两种：

其中磺酰氯法因产生的酸性气体多，污染大，已经被淘汰，目前市场主流工艺为氯气法生产氯代碳酸乙烯酯。针对氯气法采用光照引发，时间长，效率低，广大技术研究员设计发明多种氯代生产工艺。

专利CN114437016A公开了一种氯代碳酸乙烯酯生产制造方法，该发明采用釜式工艺，氮气分压方式降低釜内氯气、HCl浓度，以抑制反应釜内聚合、分解、加成等系列副反应，但存在光效率低、无法规模化、氯原子利用率低等问题。

专利CN103772344A公开了一种光化学合成一氯代碳酸乙烯酯的方法及光化学反应器，该发明在内浸式光反应器中设置有一个夹套式的沉阱、在夹套式的沉阱中安装有高压汞灯的内浸上行鼓泡式光化学反应器进行光化学合成一氯代碳酸乙烯酯；在惰性气体的保护下，特别是剔除了传统的剧毒性的反应溶剂，使原料碳酸乙烯酯与氯气直接接触反应，反应不需要反应溶剂。

专利CN114163413A公开了一种连续双级液相反应制备高纯度氯代碳酸乙烯酯的方法，该发明将液氯、碳酸乙烯酯、催化剂在高温高压下双级液相反应生产氯代碳酸乙烯酯，反应产物经过高真空精馏将氯代碳酸乙烯酯、二氯代碳酸乙烯酯以及未反应完的碳酸乙烯酯分离，得到高纯度的氯代碳酸乙烯酯。

专利CN114192078A公开了一种用于连续生产氯代碳酸乙烯酯的鼓泡反应装置及方法，该发明设计了多级鼓泡装置串联反应装置，反应氯化试剂分步多级进料，碳酸乙烯酯一步进料，该装置可解决碳酸乙烯酯的连续出料，但也存在以下几点不足（1）氯代碳酸乙烯酯始终停留在反应器中，自第一反应器始，浓度逐渐升高，伴随而来多氯代碳酸乙烯酯比例逐渐升高，最终氯代选择性明显下降；（2）碳酸乙烯酯反应液与氯代试剂逆向对流进料，自上而下碳酸乙烯酯浓度下降、氯代产品浓度升高、氯化试剂浓度升高，且物料进出料对流，结果易造成物料存在死体积、多氯代杂质增加等问题；（3）单个鼓泡反应装置内部采用气体分配器，可实现气液短时间分布，但氯代反应为小时级反应，气液混合后再次完全分离在分钟内即可完成，单个气体分配器无法提高反应效率。

发明内容

针对现有碳酸乙烯酯光引发氯代工业生产过程中工艺复杂、操作周期长、光及氯气利用率低、产物收率低、无法规模化和连续生产的问题，本发明的目的是提供一种用于连续合成氯代碳酸乙烯酯的工艺和反应系统。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种用于连续合成氯代碳酸乙烯酯的工艺，包括以下步骤：