[发明专利]以气态卤代烃工业生产格氏试剂的设备系统

说明书

技术领域

本发明属于格氏反应的工业应用技术领域。具体涉及一种以气体卤代烃工业生产格氏试剂的设备系统。 

背景技术

格氏反应(Grignard Reaction)的原理早已为每个涉及有机化学的人员所熟知，利用其原理进行各种有机物合成应用的文献也屡见不鲜。引发和散热是以气体卤代烃工业上合成格氏试剂的关键环节。中国专利200510025651.7中提出的方法是先在实验室制得少量格氏试剂，然后加入到反应釜中引发反应；中国专利200410051433.6提出用超声波来引发反应；中国专利200610127730.3中提出通过微波辐射来引发反应。以上引发方法均存在明显缺陷，采用超声波或微波辐射来引发反应，由于超声波和微波穿透金属的能力有限，无法在工业装置上应用；采用实验室制备的格氏试剂转移到工业反应釜中必然要增加相应的加料系统。此外，当反应引发时和反应进行过程中，由于以气体卤代烃生产格氏试剂的反应放热比较剧烈，容易发生冲料现象(反应的原料从反应釜冲出)，甚至直接爆炸。可见，为了实现格氏反应的安全进行，必须根据格氏反应的特点设计反应釜设备系统。 

绝大部分格氏试剂的生产是以液态的卤代烃或卤代芳烃为原料，在实验室中合成甲基卤化镁格氏试剂(MeMgX)和乙基卤化镁格氏试剂(EtMgX)，可以使用价格很高的液态卤代烃(如碘甲烷和溴乙烷)来完成；但出于成本的考虑，工业上必须使用价格便宜的气态卤代烃(如氯甲烷和氯乙烷)为原料来生产。有一种重要的格氏试剂乙烯基卤化镁(ViMgX)，原料氯乙烯的气态难以回避。以气态卤代烃在工业上生产格氏试剂时，通常是在一定压力状态下进行的，还要向反应系统中通入大过量的卤代烃，其原因是：(1)促使价格较高的金属镁尽量的转化为格氏试剂，(2)该反应为固液反应，反应开始 阶段速度一般较慢，(3)反应进行过程中，因温度上升导致的卤代烃在溶液中溶解度降低。为了解决以上问题，中国专利200710112884.X提出一种经过改进的以氯甲烷生产甲基氯化镁的方法，该反应釜中的压力为0.25MPa，但由于反应是在一套密闭的系统中进行的，格氏反应剧烈的温升容易造成釜中压力急剧增大，导致冲料或爆炸事故。顾小焱(试剂与精细化学品，1999，9)提出在深度冷冻(-45℃)的条件下进行反应；李安良(Joumal of ChinesePharmaceutical Sciences，2002，11(3))采用在反应瓶出口加了一只气球起到限制氯乙烯气体逃逸并隔绝外部空气的作用，但这些方法显然不适宜工业应用。 

格氏反应完成以后，由于格氏试剂有一定的粘度，且一旦温度降低，很容易结晶析出，所以剩余原料镁屑既不便于过滤而出，也会沉积到管道以及阀门中，导致生产不能顺利进行，分离格氏试剂和剩余原料镁屑也是一个难题。对于这一难题，文献《麦芽酚制备中格氏反应工艺和装备的改进》(浙江化工，2004，(35)，(09))提到了一个方法：对反应釜进行改造，从反应釜中间一定的位置进行放料，以期保留镁屑而放出格剂。实际上，这也只部分地解决了镁屑堵阀及管道的问题，这是因为在格氏试剂生产中剧烈的搅拌，也会使部分镁屑被冲击到放料口，因此镁屑也会进到后面的系统中。美国陶氏康宁公司在专利03816950.9中采用了加入过量的卤代烃来实现镁的相对反应完全，这种方法的缺点也是显而易见的：多余的卤代烃的回收必然要增加分离和回收装备投资。 

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种可以很容易判断格氏反应进行的情况，可以快速准确对反应釜的冷却和加热，可以使反应在接近常压下进行，可以实现卤代烃原料回收使用，可以实现产物格氏试剂和剩余原料镁屑顺利分离的装备系统。它实现了工业上以气体卤代烃安全、清洁和高效的生产格氏试剂。 

本发明主要是通过下述技术方案得以解决上述技术问题的：该设备系统 包括原料加料系统、两个反应釜，其中，反应釜外壳上设有观察视窗、压力表，反应釜内设有搅拌桨，所述原料加料系统中的四氢呋喃或醚类贮料兼吸收罐和气体卤代烃压力贮罐各自通过三通阀分别和两个反应釜连接，而镁加料舱通过快开法兰单独和反应釜连接，两个反应釜的结构相同，两者之间通过两个导气管串联。 

所述反应釜外壳的上半部分设有冷却装置，外壳下半部套有加热保温夹套，反应釜顶部装有玻璃空气冷凝管，反应釜内装有沉底吸管，沉底吸管通过管道与格剂产物接收罐连接，所述反应釜外壳内的底部和内侧壁中部还各埋有至少一只热电偶，热电偶与控温仪输入端口相连接，控温仪的其中一控制端口与为冷却装置提供冷却水的水泵连接，另一控制端口与保温夹套内的加热系统连接。