氯化反应
氯化反应是一类重要的有机合成反应,广泛应用于农用和药用化学品的研发和生产。由于这类反应的危险系数高,在传统的釜式反应器中更存在产率,环保,质量等问题。
微通道反应器具有良好的传质和换热特性,应用于氯化反应对于选择性和收率有很大的提升,有利于绿色工艺的开发。
本文摘自贾志远等人于2021年5月发表在《燃料与染色》上的一篇综述文章:微通道技术在氯化反应工艺中的应用[1]。向您介绍连续流技术在氯化反应的特色应用,希望对您有所启发。
1.连续光氯化反应
连续流光化学反应近两年发展迅速。在微通道反应器中进行光氯化反应,反应混合物可以受到强烈而均匀的光照,不仅会提高氯气的利用率,而且可以缩短反应时间,提高产率。
研究者利用微反应器开展了甲苯-2,4-二异氰酸酯的选择性光化学氯化反应[2]。如图所示,甲苯-2,4-二异氰酸酯的四氯乙烷溶液由液相管路进入微通道反应器中,与当量摩尔比的氯气在微反应器中混合,光照下生成产品1-氯甲基-2,4二异氰基苯,经水解和缩合过程形成副产物甲苯5-氯-2,4-二异氰酸酯。
2. 较慢的氯化反应连续化工艺研究
陈光文等人采用微通道氯化反应装置,设计合成了橡胶防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)的工艺[3],来解决反应时间长、釜式反应混合不均匀、收率低等问题。
原料和溶剂通过计量泵输送到微混合器中形成浓度12%的二环己基二硫化合物溶液,然后降温到10℃,降温后的原料液和当量比的氯气在微通道反应。反应过程中氯气通入二环己基二硫化物的时间大幅缩短,收率达到93%,高出现有生产技术3~4个百分点。
参考文献
[1]贾志远,刘嵩,杨林涛,闫士杰,刘东,鄢冬茂.微通道技术在氯化反应工艺中的应用[J].染料与染色,2021,58(02):49-54.
[2]上海泰禾国际贸易有限公司. 一种在微通道连续流反应器中进 行酚类氯化反应的方法: CN107488107 [P]. 2017-12-19.
[3]中国科学院大连化学物理研究所,山东阳谷华泰化工股份有限公司. 一种橡胶防焦剂 CTP 合成的微反应系统及方法: CN110681326 [P]. 2020-01-14.
在康宁AFR反应器上,也做过很多的氯化反应,绝大部分都得到了比釜式更好的结果(参考文末推荐阅读)。
康宁玻璃反应器具有良好的透光性,非常适合光氯化反应。例如:
l 利用康宁反应器在进行某个烷烃的氯化反应时,在光照下,其选择性是釜式的1.5倍,几乎能选择性地进行单氯代。
l 在进行吡啶化合物的氯代时,其选择性高于釜式约10个百分点。关键是选择性高了之后,可以不进行后处理而直接进入下一步反应,极大降低了损耗。
康宁反应器无缝放的技术优势有利于光氯化反应放到到工业化生产。
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