[发明专利]一种采用管式反应器合成叔碳酸的方法

说明书

本发明提供了一种采用管式反应器合成叔碳酸的方法，所述的方法为：将CO通入装有烯烃的高压釜中溶解，作为一种反应液；将路易斯酸溶液作为另一种反应液；将所述两种反应液按照一定流速比，分别通过不同的进料管路进行混合，使得物料在管式反应器中进行反应制备叔碳酸。本发明工艺简单，反应时间短，反应过程中放热稳定，反应易控制，具有经济和安全环保等优点。

技术领域

本发明属于叔碳酸制备技术领域，具体涉及一种采用管式反应器合成叔碳酸的方法。

背景技术

叔碳酸是一类重要的化工原料。由于与羧酸相连的α-碳原子上连有3个烃基，空间位阻大,其酸性、熔点和沸点都比相应的伯仲碳酸要低，化学性质也更稳定，但是一经反应,其衍生物性质也更稳定，正是由于这一特性决定了其在工业中占有举足轻重的作用。它不仅可以在工业上代替天然脂肪酸的某些用途，而且具有天然脂肪酸不可比拟的特殊性能。由其衍生的缩水甘油酯和乙烯基酯做成的涂料耐候性和耐热性优良，可以作为高级涂料的改性剂；其Co、Mn、Pb盐是油漆油墨高效快速的催干剂，其Ca、Zn盐可用作塑料稳定剂，其多元醇酯具有耐高温特性，可以用作高级润滑油。

早在上世纪30年代美国杜邦公司就对烯烃羰基化制羧酸的工艺进行了研究，但是由于反应条件苛刻，没有形成工业化生产。上世纪50年代，德国Koch博士使用无水强酸为催化剂，反应温度降至70℃，压力为10MPa以下,缓和了烯烃羰基化条件，为工业化生产叔碳酸奠定了基础，其不足之处是除生成叔碳酸外，还有10～20％的仲碳酸。上世纪70年代，日本国家研究院在强酸催化剂体系中引入了羰基铜离子Cu(CO)ⁿ⁺，改良了Koch法，得到几乎百分之百的叔碳酸。

由于反应属于气-水-油三相反应，存在较大的气液传质阻力，严重降低了反应效率。因此存在反应条件苛刻，反应时间较长等缺陷。

发明内容

本发明利用管式反应器来合成叔碳酸产品，其特征在于：按照下述步骤进行，

(1)将CO通入装有烯烃的高压釜中溶解，作为反应物料A，将路易斯酸溶液作为反应物料B；

(2)经计量泵将物料A和B分别通入管式反应器中进行混合、反应，设定温度由外部换热器进行控制，换热介质为导热油，再通过流量控制改变停留时间；

(3)反应结束后，将接收罐内反应液进行静止分层，取上层油相进行干燥得叔碳酸产品，产品总收率为90～98％。

其中步骤(1)中所述的烯烃结构为其中R₁、R₂和R₃为含有4到13个碳原子的烃基。

其中步骤(1)中所述反应物料A中CO与烯烃的摩尔比为1:1～2，高压釜中压力为1～7MPa。

其中步骤(1)中所述路易斯酸溶液包括磷酸、三氟化硼、硫酸中的一种或多种。

其中步骤(1)中所述路易斯酸溶液中酸和水的摩尔比为1:1.5～6。

其中步骤(1)中所述反应物料A与反应物料B的质量比为1:1～4。

其中步骤(2)中所述管式反应器材质为不锈钢，直径为6mm～100mm，内置直径为0.1mm～50mm的填充物。

其中步骤(2)中所述反应物料A流速为20mL/min～40mL/min，所述反应物料B流速为50mL/min～70mL/min。

其中步骤(2)中物料在管式反应器内反应停留时间为60s～100s，反应温度为60～120℃，压力为2～6MPa。

本发明所用的管式反应器，该反应系统由配料罐、原料泵、压力表、直管式反应器、油浴锅、背压阀和产物收集罐所组成。在导热介质中配有热电偶，可用于测定外界导热介质的实际温度。反应系统可防腐耐压，耐压能力视材质不同而不同。