[发明专利]一种采用微通道反应器溴化叔丁醇制备溴代叔丁烷的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成应用技术领域，具体涉及一种以叔丁醇为原料溴化制备溴代叔丁烷的方法，更具体的说是在高通量微通道连续流的Corning（康宁）微通道反应器中，利用氢溴酸溴化叔丁醇制备溴代叔丁烷的工艺。

背景技术

溴代叔丁烷是一种重要的化工原料，是重要的有机中间体，可用作溶剂及有机合成时的烷基化剂及中间体；还可用作香料（如甲基戊基甲酮）的原料及用来合成叔丁基苯和对二叔丁基苯的原料。

目前，工业上的主要制备工艺是由叔丁醇经溴化反应而得到。一般采用氢溴酸-浓硫酸法或者溴化盐-浓硫酸法进行溴化。

迄今为止，尚未见以Corning微通道连续流的方式进行叔丁醇液相溴化合成溴代叔丁烷的研究，本发明提供一种在Corning微通道反应器内以连续流的方式溴化叔丁醇制备溴代叔丁烷的工艺路线。

Corning微通道反应器中进行前期合成反应条件筛选时，需要反应物用量甚微，不但能减少昂贵、有毒、有害反应物的用量，反应过程中产生的环境污染物也极少，实验室基本无污染，是一种环境友好、合成研究新物质的技术平台。在Corning在微通道反应器中得到产物与近代分析仪器，如GC、GC-MS、HPLC及NMR进行匹配分析，使近代分析仪器可用于直接在线监测反应进行的程度，大大提高了研究合成路线的速度。

Corning微通道反应器的特种玻璃功能模块的类型有直通道型的，心型混合结构型的，有一段心型混合结构后接直通道型的，有一段毛细管混合结构后接直通道型的等。Corning微通道反应器的特种玻璃功能模块有双进料口单出料口的功能模块及单进料口和单出料口的功能模块。Corning微通道反应器其安全操作温度范围为-25℃~200℃，安全操作压力范围为0~18bar，物料管线连接为PFA（全氟烷氧基树脂）材料。欧洲专利WO2010/037012A2，是Corning公司特殊结构设计的模块专利，专利中详细写出了Corning生产的特殊模块的结构，模块的尺寸以及通道的排列等等，指出了模块的集成和微型化是化工过程放大较安全的选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种在Corning高通量微通道连续流反应器中进行叔丁醇溴化制备溴代叔丁烷，与现有的工艺相比较，该工艺具有反应条件精确控制，减少有机废液的排放，连续的方式生产，且在极短的时间内叔丁醇转化率很高，溴代叔丁烷选择性有很大提高。

本发明一种利用微通道反应器溴化叔丁醇制备溴代叔丁烷的方法，按照下述步骤进行：

1）反应中所需的物料叔丁醇和氢溴酸，首先分别通入微通道反应器中各直通道模块中进行预热，设定温度由外部换热器进行控制，换热介质为导热油，温度为30～70℃。再通过流量控制改变叔丁醇与氢溴酸摩尔配比1∶0.8～1∶2.5，经由各自计量泵同步进入增强传质型模块内进行混合反应，混合温度同样由外部换热器进行控制。

2）同时催化剂浓硫酸经计量泵进入与之相并联的预热模块中，预热温度与反应温度相同。通过流量控制叔丁醇与浓硫酸的摩尔比；上步所得的混合体系与已预热的催化剂浓硫酸通入增强传质型微通道串联模块的两个入口，在该模块中经混合并发生反应后，继续通过一系列增强传质型微通道模块以及直流型微通道模块，反应过程完成后，产物从反应器的出口流出，进入冷却后处理过程；该反应过程在微通道反应器内反应停留时间为30s～150s，反应温度为25～100℃，反应压力为0～5bar。

3）将自微通道反应器出口得到的产物静置分层、萃取有机相，有机相经碱液洗涤、干燥即可得产物溴代叔丁烷。

本发明叔丁醇溴化所用的催化剂为浓硫酸，其中叔丁醇与浓硫酸的摩尔比为1∶0.0～1∶2.5，浓硫酸的浓度为95%～98%；