[发明专利]一种反应装置及其在合成硼酸酯中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及反应装置，尤其是涉及一种反应装置及其在合成硼酸酯中的应用。

背景技术

硼酸酯型制动液具有优良的高低温性能，为“水不敏感型”制动液，已成为当前世界各国竞相开发的高性能汽车制动液。硼酸酯是硼酸酯型汽车制动液最为重要的组分，它可以捕获体系中的微量水以缔合形式使其稳定，从而保证高温性能不受影响。工业上生产硼酸酯一般采用硼酸与醇醚酯化生成，硼酸酯化生成硼酸酯是一个可逆反应，为了促进反应的正向进行，需要及时将反应副产物水移出反应体系。

专利CN101735254B以酸性离液体作为催化剂和溶剂催化无机硼酸与醇的酯化反应，得到硼酸酯。专利CN102796600A以高聚醇醚、硼酸、丙二醇为原料，两段酯化法合成了一种低黏度的六元环硼酸酯，提高了制动液的干平衡沸点和水解稳定性。需要氮气保护、甲苯带水，酯化时间为2-4h。这些方法均使用溶剂，存在成本高，后续分离步骤复杂等问题，工业化应用较困难。

专利CN102031179B提出了一种在非等温变压动态反应工艺制备硼酸酯的方法，该方法利用非等温变压动态反应条件使硼酸中的三个硼氧键与不同分子量的多乙二醇醚逐步结合，合成出带有三个不同酯基基团的硼酸酯。专利CN103333188A将硼酸与连续通入的醇醚进行酯化反应，抽真空，得到分离的馏出物和硼酸酯。馏出物通过蒸馏将水和醇醚分离。专利CN102618354B将乙二醇单醚、乙二醇或聚乙二醇、硼酸、稀释剂、pH调节剂和缓蚀剂按比例投入反应釜中，开启真空泵和加热装置，在60-100℃和140-160℃温度段各保温1h，抽去水分反应结束，得到淡黄色硼酸酯。这几个专利均是先在较低温度下在间歇釜中进行一段时间的反应，再在高温高真空条件下从反应体系中抽出副产物水。该方法在高温高真空条件下抽去副产物水的过程中会导致一些低沸点的醇醚类物质一起被抽出反应体系，严重降低了反应的收率，而且若要得到干湿沸点较高的硼酸酯产品，产物还需经过精馏塔提纯，存在能耗高、反应周期长、产品发黄等缺点，严重制约了硼酸酯型基础液及高性能制动液的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供可实现快速、连续酯化反应，并获得稳定产品，增大反应及脱水面积，实现反应与分水同时进行的一种反应装置。

本发明的另一目的在于提供所述反应装置在合成硼酸酯中的应用。

所述反应装置设有预热器、反应器、产品罐、冷凝器、副产品罐、真空系统：预热器出口通过第一阀门接反应器入口，反应器第一出口通过第二阀门接产品罐，反应器第二出口接冷凝器入口，冷凝器出口接副产品罐；预热器通过第三阀门接真空系统，副产品罐通过第四阀门接真空系统。

所述预热器可采用预热釜。

所述反应器中设有可温控的加热板，加热板连接真空系统，形成真空。而且加热板可根据需要变化倾角，从而改变加热板上面反应液体物料的流动(包括如停留时间，反应液膜厚度)。

所述加热板上可设有翅片、凹槽等，用于反应液均匀分布在加热板上；所述加热板可采用电加热板或反应床，所述反应床上平铺固体催化剂。

应用所述反应装置合成硼酸酯的方法包括以下步骤：

1)反应原料先在预热器中进行预热；

2)预热器中原料以液体泵、压力差或者位差等方式连续输送到反应器内部，料液通过反应液体分布器在反应器内部的加热板上面分散开形成一层液体薄膜，反应产物在反应器末端出口连续产出在产品罐中收集，副产物则从反应器顶部抽出，进入副产品罐。

在步骤1)中，所述反应原料为硼酸与各类醇醚或者醇醚混合物，其中醇醚可选自多乙二醇醚类或聚醇醚类等，所述多乙二醇醚类可选自三乙二醇甲醚、三乙二醇丁醚等中的一种，所述聚醇醚类可选自聚乙二醇、聚乙二醇甲醚等中的一种；醇醚与硼酸的摩尔比可为(2～5)∶1；所述预热器可以是常压或者真空状态，所述预热的温度可为50～150℃。

在步骤2)中，所述加热板上可设有翅片、凹槽等，用于反应液均匀分布在加热板上；所述加热板可采用电加热板或反应床，所述反应床上平铺固体催化剂；加热板的温度可为140～250℃；所述反应器的真空度可为0.08～0.1MPa。

为了实现快速、连续酯化反应，并获得稳定产品。本发明提出了一种连续化反应器合成硼酸酯的方法：液体反应物料经过预热后进入到管式反应器中，在反应器中形成一层液体薄膜，增大了反应及脱水面积，实现反应与分水同时进行的连续酯化反应。