[发明专利]降冰片烯反应系统及方法

说明书

本发明公开了一种降冰片烯反应系统及方法。降冰片烯反应系统，其包括至少两个依次串联连接的反应装置，其中，每个反应装置设有从顶部的第一气体出口引出的、与流体混合输送设备的气体入口连通，再与反应装置的上部连通的循环回路；每个反应装置还设有从底部的液体出料口引出的、依次与换热装置、流体混合输送设备的液体入口连通，再与反应装置的上部连通的循环回路。本发明的降冰片烯反应系统通过设置包含外循环回路的至少两个串联连接的反应装置，在合成降冰片烯的反应过程中，反应安全性高，并且具有较优的原料转化率和产物选择性。

技术领域

本发明涉及一种降冰片烯反应系统及方法。

背景技术

降冰片烯是用于与α-烯烃共聚制备环烯烃共聚物(COCs)的关键单体，也是用于制备环烯烃聚合物(COP)单体的主要前驱体。环烯烃共聚物及环烯烃聚合物具有低密度、低吸湿性、高透光性、高折光指数等优异性能，是在光学、医用包材、电子等领域有极高应用价值的特种无定形热塑性高分子材料。因此，如何高效稳定且安全地生产降冰片烯单体，成为制备下游环烯烃聚合物的关键。

目前，降冰片烯的合成主要通过乙烯与环戊二烯或由反应体系中双环戊二烯分解产生的环戊二烯制备。双环戊二烯的热分解反应的反应温度在180℃以上，反应速率较慢，并随反应温度的升高速率逐渐加快；乙烯与环戊二烯的反应是强放热反应，放热量22kcal/mol。由双环戊二烯或环戊二烯合成降冰片烯的合成方法实际上在工业上实现却非常困难，因为乙烯的反应活性低，需要苛刻的操作条件，这些操作条件已非常接近双环戊二烯/环戊二烯的爆炸热分解条件。采用传统工艺大规模合成降冰片烯(例如2000t/a单套装置)，较易出现剧烈温升和压力上升，可能最终导致反应失控，产生安全事故，且所得到的产品选择性较低，增加后续分离成本。这也正是为什么好几套试图合成降冰片烯的工业装置由于爆炸而被迫停产的原因。

专利CN105481625A公开了一种降冰片烯的生产方法，其公开了采用两个串联的釜式反应器，在相对较低的温度和压力下，使双环戊二烯解聚成环戊二烯，环戊二烯与乙烯发生双烯合成反应转化成降冰片烯。该专利的缺陷在于，若反应温度较高，且在反应过程中出现较为严重的放热效应时，由于缺乏热量移除手段，安全性存在很大的风险，且双环戊二烯选择性相对较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中合成降冰片烯安全性差、转化率和选择性低、副产物多等缺点，提供了一种降冰片烯反应系统及方法。本发明的降冰片烯反应系统通过设置包含外循环回路的至少两个串联连接的反应装置，在合成降冰片烯的反应过程中，反应安全性高，并且具有较优的原料转化率和产物选择性。

本发明提供了一种降冰片烯反应系统，其包括至少两个依次串联连接的反应装置，

其中，每个所述反应装置设有从顶部的第一气体出口引出的、与流体混合输送设备的气体入口连通，再与所述反应装置的上部连通的循环回路；

每个所述反应装置还设有从底部的液体出料口引出的、依次与换热装置、所述流体混合输送设备的液体入口连通，再与所述反应装置的上部连通的循环回路。

本发明中，所述从第一气体出口出来的气体和从底部的液体出料口引出经所述换热装置换热后的液体在所述流体混合输送设备内进行气液混合，能够增强反应原料例如乙烯气体在溶液中的溶解度，促进所述反应装置中的反应正向进行。

本发明中，较佳地，所述反应装置的下部还设有气体分散装置，所述气体分散装置与所述反应装置的底部的气体进料口连接。

本发明中，所述降冰片烯反应系统通过将所述气体进料口和所述气体分散装置设于所述反应装置的下部，有利于通过鼓泡的方式扩大气体原料如乙烯在溶液中的分散度，促进气液传质，增强气体原料如乙烯在溶液中的溶解度。如果将所述气体进料口设置在所述反应装置的顶部，则会减少与反应溶液的接触面，达不到促进气液传质的目的。