[发明专利]一种连续化制备氯化溴的方法

说明书

本发明公开了一种连续化制备氯化溴的方法，属于化学合成领域，将溴素或者含有溴素和稀释剂的混合液由中部、氯气从底部分别送入反应精馏塔内，使氯气和溴素在提馏段中充分混合、反应，通过提馏段的热交换系统，控制提馏段反应温度；通过精馏段的热交换系统，控制精馏段反应温度，使反应混合液在精馏段实现溴素、氯化溴和氯气混合物的分离；分离后的氯化溴和氯气混合物经冷凝器冷凝后进入气液分离器，使氯气与氯化溴分离；分离后的氯化溴进入氯化溴储罐中。本发明的方法不仅反应条件温和、操作简单、反应时间短，而且实现了氯化溴的制备与提纯同时进行，提高了反应的转化率和氯化溴的纯度。

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种连续化制备氯化溴的方法。

背景技术

氯化溴(BrCl)是一种卤素互化物，应用范围较广，可用于杀菌剂、氧化剂、漂白剂、工业消毒剂和工业水处理剂等方面。氯化溴最重要的应用还是作为溴化剂用于阻燃剂、染料中间体以及医药中间体的溴化反应。例如，在制备溴化聚苯乙烯时，用氯化溴作为溴化剂比用溴素作为溴化剂反应更快，对金属腐蚀性更小，而且溴原子利用率高，生产成本低。

目前工业化合成氯化溴的方法大多采用间歇釜式反应工艺，在低温下向含有溴素的反应釜中通入一定量的氯气来制备氯化溴。但由于氯气和溴素的反应过程是可逆，无法促进反应平衡向氯化溴的方向移动，这就导致该釜式反应工艺反应时间长、反应不彻底的问题。为了解决这一难题，促进反应平衡正向移动，公开号为CN101264864A的中国专利文件中提出采用中压反应器合成氯化溴，相比于低温常压釜式反应工艺，反应时间有所缩短，反应的转化率也有所提高。验证了上述氯化溴的合成应从动力学控制角度考虑的可行性。但其本质仍为釜式反应工艺，温度和压力不受控制、工业化实施困难，存在危险性。

鉴于间歇釜式反应合成氯化溴工艺存在的诸多缺陷，公开号为CN112794289A的中国专利文件中提出了连续流法合成氯化溴的工艺，为工业化制备氯化溴提供了一种新方法。但该方法后处理流程长，提纯成本高，无法促进反应平衡向氯化溴的方向移动，不利于提高溴素的转化率。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效、安全、低成本且易于放大生产的连续流法氯化溴合成工艺。能够解决釜式反应合成氯化溴存在的反应时间长、反应不彻底、能耗高、难以工业化等问题。

本发明的技术方案为：一种连续化制备氯化溴的方法，采用反应精馏塔，反应精馏塔下部为提馏段，上部为精馏段，提馏段和精馏段分别设置热交换系统，包括如下步骤：

将溴素或者含有溴素和稀释剂的混合液由反应精馏塔的中部、氯气从下部分别送入反应精馏塔，使氯气和溴素在反应精馏塔的提馏段中充分混合、反应，通过提馏段的热交换系统，控制提馏段反应温度；通过精馏段的热交换系统，控制精馏段反应温度，使氯气和气态的氯化溴从精馏段顶部馏出并进入冷凝器，气态的氯化溴经冷凝后变为液态并同氯气一起进入气液分离器进行气液分离，分离出的液态氯化溴进入氯化溴储罐中，分离出的氯气重新从反应精馏塔的下部进入到反应精馏塔中；反应精馏塔底部的溴素或者含有溴素和稀释剂的混合液重新由中部返回反应精馏塔。

优选地，所述气液分离后的氯化溴，一部分进入氯化溴储罐中，另一部分由上部返回到反应精馏塔中，回流比为0.2～1：1，所述的回流比为返回反应精馏塔内的氯化溴与进入氯化溴储罐的氯化溴的质量比。

优选地，所述稀释剂为二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿和1-氯溴甲烷中的一种，溴素占混合液的质量百分比可为20％～90％。

优选地，所述溴素和氯气在反应精馏塔的提馏段中充分混合、反应的摩尔比为1:0.95～1.05。

优选地，所述氯气和溴素在反应精馏塔的提馏段中充分混合、反应的停留时间为30～60min。

优选地，所述反应精馏塔的压力为0.1～0.5MPa，反应精馏塔的提馏段的温度为10～50℃，反应精馏塔的精馏段的温度为5～20℃。本发明的有益效果如下：