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        連續(xù)流微通道反應(yīng)器中二氯丙醇合成環(huán)氧氯丙烷的濃度分布及動(dòng)力學(xué)分析

        2015-06-05 03:12:12劉建武嚴(yán)生虎沈介發(fā)
        精細(xì)石油化工 2015年6期
        關(guān)鍵詞:連續(xù)流環(huán)氧氯丙烷皂化

        劉建武,郭 成,嚴(yán)生虎,沈介發(fā),張 躍

        (1.南京工業(yè)大學(xué)理學(xué)院,江蘇 南京211800;2.常州大學(xué)制藥與生命科學(xué)學(xué)院,江蘇 常州213164)

        環(huán)氧氯丙烷(ECH)是重要的化工原料和精細(xì)化工耗氯產(chǎn)品[1],主要用于生產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂。目前工業(yè)上生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷的主要方法是以二氯丙醇(DCH)通過(guò)皂化環(huán)合反應(yīng)制備環(huán)氧氯丙烷[2-6],但存在反應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜、能耗高、廢水排放量大且COD值高、環(huán)氧氯丙烷易水解、過(guò)程控制復(fù)雜、裝置利用率低等問(wèn)題[7]。張躍等[8]研究了圓形金屬管式反應(yīng)器內(nèi)DCH合成ECH的連續(xù)流工藝,環(huán)化產(chǎn)率高;馬斌全等[9-10]采用金屬管式反應(yīng)技術(shù)耦合反應(yīng)精餾分離工藝,有效解決了產(chǎn)品分離的難題,過(guò)程能耗低,物料無(wú)返混,提高了原料轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物收率。

        微通道反應(yīng)器是一種經(jīng)過(guò)微加工技術(shù)制造的連續(xù)流動(dòng)的管道式反應(yīng)器,其內(nèi)部通道直徑通常為10~500μm,其擁有極大的比表面積,可達(dá)常規(guī)反應(yīng)器比表面積的幾百倍甚至上千倍[11-15]。本文在前期研究基礎(chǔ)上利用具有特征非均相混合結(jié)構(gòu)的微米級(jí)微通道反應(yīng)器為實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)DCH環(huán)合制備ECH的連續(xù)流工藝進(jìn)行了研究[16-18]??疾炝谁h(huán)化反應(yīng)溫度、停留時(shí)間對(duì)皂化環(huán)合反應(yīng)的影響,建立了在連續(xù)流反應(yīng)器中的DCH環(huán)化與ECH水解的動(dòng)力學(xué)方程并進(jìn)行了驗(yàn)證,為優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計(jì)以及后續(xù)的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 試劑與儀器

        DCH,甘油法自制,1,3-DCH,質(zhì)量分?jǐn)?shù)96%,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

        G1型脈沖式微通道反應(yīng)器,自組裝;TBP2HO2雙柱塞泵,上海同田生物技術(shù)公司;GC-9890A氣相色譜儀,上海靈華儀器有限公司。

        G1型脈沖式微通道反應(yīng)器由玻璃模塊和相關(guān)組件聯(lián)接而成,玻璃模塊由4層玻璃經(jīng)特殊加工形成3層空腔,外側(cè)兩層空腔構(gòu)成換熱通道,中間層空腔構(gòu)成介質(zhì)通道,模塊結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。反應(yīng)通道由若干具有全混流特征的微型脈沖混合結(jié)構(gòu)單元串聯(lián)/并聯(lián)組成,通過(guò)自組裝反應(yīng)模塊、連接件以及物料輸送泵形成反應(yīng)器系統(tǒng),外部連接換熱器,可同時(shí)實(shí)現(xiàn)物料的強(qiáng)制混合、反應(yīng)溫度的精確控制以及高比表面積的換熱,流程示意見(jiàn)圖2。

        1.2 環(huán)合反應(yīng)機(jī)理

        DCH在堿液作用下,脫去一分子氯化氫而發(fā)生分子內(nèi)環(huán)合反應(yīng),反應(yīng)式如下。

        圖1 Advanced-Flow微反應(yīng)器模塊示意

        圖2 連續(xù)流微通道反應(yīng)工藝流程

        DCH環(huán)化制備ECH時(shí)反應(yīng)速率較快,容易水解生成甘油,影響產(chǎn)品收率,反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng),溫度越高,副反應(yīng)的速率隨之加快,ECH的水解速率也越快。

        1.3 實(shí)驗(yàn)操作及分析方法

        DCH連續(xù)合成ECH在微通道反應(yīng)器中進(jìn)行,其流程示意見(jiàn)圖3。將DCH與濃度為20%的NaOH溶液按照1∶1.3的摩爾比通過(guò)計(jì)量泵將兩種溶液同時(shí)打入微混合器中,設(shè)置預(yù)熱溫度為反應(yīng)溫度,根據(jù)停留時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)計(jì)量泵的流量,兩種原料在混合器中進(jìn)行混合,然后進(jìn)入連續(xù)流微通道反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)。待反應(yīng)體系穩(wěn)定后于出口取樣,立即低溫淬滅反應(yīng),樣品使用配好的30%硫酸溶液進(jìn)行中和,使用離心機(jī)將產(chǎn)物中油水兩相分離,將油相進(jìn)行氣相色譜分析。

        色譜分析條件:RESTEK-5φ0.25mm×30m玻璃毛細(xì)管柱,F(xiàn)ID檢測(cè)器;汽化、檢測(cè)溫度260℃;載氣 N2;載氣流量0.58mL/min;二階層程序升溫,30℃(4min)~20℃/min~50℃(0.5 min)~40℃/min~180℃;進(jìn)樣量0.4μL。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 反應(yīng)溫度對(duì)環(huán)化產(chǎn)物各組分含量的影響

        在DCH與氫氧化鈉的摩爾比1∶1.3,停留時(shí)間12s,NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的條件下,分別考察了不同反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響,結(jié)果見(jiàn)圖4。

        圖3 微通道反應(yīng)器流程示意

        圖4 反應(yīng)溫度對(duì)環(huán)化產(chǎn)物含量的影響

        實(shí)驗(yàn)中采用的微通道反應(yīng)器模塊是由心型結(jié)構(gòu)和直行結(jié)構(gòu)組成[14],比表面積大,換熱功能強(qiáng),物料在通道內(nèi)流動(dòng)時(shí)湍流強(qiáng)度高,可以大幅度減少層流引起的返混現(xiàn)象,傳質(zhì)效果好,可以精確控溫,有效的防止“飛溫”現(xiàn)象發(fā)生。由圖4可知,最佳反應(yīng)溫度為70℃,此時(shí)ECH的收率可達(dá)到98.5%。溫度較低時(shí),DCH的轉(zhuǎn)化率與選擇性都較低,低溫時(shí)DCH與堿液反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物二氯丙醛。隨著溫度的升高,正副反應(yīng)速率都隨之升高。雖然在高溫段DCH接近完全轉(zhuǎn)化,但由于ECH與堿液之間的副反應(yīng)速率加快,因此80℃時(shí),反應(yīng)收率并不高。同時(shí),溫度較低時(shí),基本不發(fā)生ECH遇堿液水解為甘油的現(xiàn)象。隨著溫度的升高ECH分子的活性也在逐漸增強(qiáng),當(dāng)溫度到達(dá)80℃時(shí),甘油含量有一個(gè)明顯的升高,ECH的收率會(huì)受到很大的影響,廢水COD值也隨之增加。

        2.2 停留時(shí)間對(duì)環(huán)化產(chǎn)物各組分含量的影響

        保持其他條件不變,考察不同停留時(shí)間對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響,結(jié)果見(jiàn)圖5。

        由圖5可見(jiàn),當(dāng)停留時(shí)間為12s時(shí),反應(yīng)效果最佳,ECH的收率為98.5%。由于管式反應(yīng)器的體積內(nèi)持液量一定,停留時(shí)間越短,流速越高,物料通過(guò)靜態(tài)混合器后混合的效果就越好,但DCH與堿液沒(méi)有充分時(shí)間進(jìn)行接觸,轉(zhuǎn)化率較低,同時(shí),基本沒(méi)有甘油生成。停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),兩種料液的接觸時(shí)間也會(huì)較長(zhǎng),有利于反應(yīng)趨于完全,DCH接近完全轉(zhuǎn)化。但過(guò)長(zhǎng)的接觸時(shí)間也會(huì)導(dǎo)致生成的ECH與堿液發(fā)生水解反應(yīng)生成甘油。選擇合適的停留時(shí)間,既可以保證DCH與堿液的充分混合,又可以減少ECH水解反應(yīng)程度。

        圖5 停留時(shí)間對(duì)環(huán)化產(chǎn)物含量的影響

        3 動(dòng)力學(xué)分析

        3.1 DCH環(huán)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

        ECH皂化反應(yīng)為均相反應(yīng),所以該反應(yīng)與均相反應(yīng)具有相同的機(jī)理。假設(shè)皂化反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng),其反應(yīng)速率方程式如下。

        式中,t,k,CA分別為反應(yīng)時(shí)間,反應(yīng)平衡常數(shù),DCH的濃度。

        表1 DCH環(huán)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)

        由圖6可得出,活化能E=92.67kJ/mol,lnA=34.26。同時(shí),E>0可知假設(shè)的動(dòng)力學(xué)方程的正確性。得出皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為:

        圖6 DCH環(huán)化的模擬關(guān)系曲線

        3.2 ECH水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

        DCH環(huán)化生成ECH的同時(shí),產(chǎn)物ECH也會(huì)與堿液發(fā)生水解反應(yīng)生成甘油,副反應(yīng)如下。

        表2 ECH水解實(shí)驗(yàn)參數(shù)

        圖7 ECH水解的模擬關(guān)系曲線

        由圖7可得出,活化能E=68.7kJ/mol,lnA=24.72。同時(shí),E>0可知假設(shè)的動(dòng)力學(xué)方程的正確性。ECH的水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為:

        4 結(jié) 論

        a.以DCH和NaOH為原料,在連續(xù)流微通道反應(yīng)器中研究了皂化環(huán)合反應(yīng)中各組分濃度的變化曲線,并優(yōu)化了工藝條件。當(dāng)DCH與氫氧化鈉的摩爾比1∶1.3,反應(yīng)溫度70℃,NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%,停留時(shí)間為12s時(shí),ECH收率達(dá)98.5%。與塔式反應(yīng)相比,連續(xù)流微通道反應(yīng)器合成ECH的原料消耗較低,裝置效率較高,產(chǎn)品收率較高。

        b.通過(guò)皂化環(huán)合反應(yīng)中各組分濃度的變化建立了在連續(xù)流微通道反應(yīng)器中DCH環(huán)化反應(yīng)與ECH水解反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程??刂坪梅磻?yīng)溫度和停留時(shí)間,可以有效避免物料返混。使用靜態(tài)混合器可以使堿液較為平均的分布在體系內(nèi),較好控制了環(huán)化和水解可逆反應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡,環(huán)化效果顯著改善,ECH產(chǎn)率相應(yīng)提高。

        [1] 蔣建興,張陪陪,姚成.甘油生產(chǎn)環(huán)氧氯丙烷的發(fā)展概況[J].現(xiàn)代化工,2006,26(10):71-73.

        [2] McCoy M.Glycerin surplus-plants are closing and new uses for the chemical are being found[J].Chemical & Engineering News,2006,84(6):7-7.

        [3] 韓毅,鄧宇.生物柴油的發(fā)展現(xiàn)狀及新技術(shù)[J].化工技術(shù)與開(kāi)發(fā),2007,36(3):73-75.

        [4] Pagliaro,M,Ciriminna,R,Kimura H,et al.From glycerol to value added products[J].Angew Chem Int Ed,2007,46(24):4434-4440.

        [5] Corma A,Iborra S,Velty A.Chemical routes for the transformation of biomass into chemicals[J].Chem Rev,2007,107(6):2411-2502.

        [6] Hanan Atia,Udo Armbruster,Andreas Martin.Dehydration of glycerol in gas phase using heteropolyacid catalysts as active compounds[J].Journal of Catalysis,2008,(258):71-82.

        [7] Behr A,Eilting J,Irawadi K,et al.Improved utilisation of ronewable resources:new important derivatives of glycerol[J].Green Chem,2008,10(1):13-30.

        [8] 張躍,李津石,嚴(yán)生虎,等.微通道反應(yīng)器中二氯丙醇環(huán)化反應(yīng)[J].化工進(jìn)展,2012,31(1):189-192.

        [9] 馬斌全,袁茂全,陳斌武.二氯丙醇皂化合成環(huán)氧氯丙烷工藝的研究[J].氯堿工業(yè),2012,48(1):25-28.

        [10] 岳群.甘油法制備環(huán)氧氯丙烷工藝過(guò)程研究[D].上海:化工理工大學(xué),2010.

        [11] 鄭亞峰,趙陽(yáng),辛峰.微反應(yīng)器研究及展望[J].化工進(jìn)展,2004,23(5):461-467.

        [12] 韓非,余武斌,李郁錦,等.微通道反應(yīng)器中催化裂解合成N,N-二甲基丙烯酰胺新工藝研究[J].高?;瘜W(xué)工程學(xué)報(bào),2009,23(1):166-170.

        [13] Roberge 段 ,Ducry L,Bieler N,et al.Microreactor technology:A revolution for the fine chemicaal and pharmaceutical industries[J].Chemical Engineering & technology,2005,28(3):318-323.

        [14] Roland G,Elena 段 ,Olivier L,et al.Multiple flow path Microreactor design:WO 2010037012A2[P].2010-04-01.

        [15] Avon 段 L,Cesson L C.Process intensified microfluidic devices:US,7939033B2[P].2011-05-10.

        [16] 嚴(yán)生虎,沈衛(wèi),張躍,等.微通道反應(yīng)器內(nèi)乙苯連續(xù)氧化反應(yīng)工藝研究 [J].現(xiàn)代化工,2012,32(4):94-97.

        [17] 張躍,嚴(yán)生虎,劉建武,等.甘油反應(yīng)精餾法連續(xù)制備環(huán)氧氯丙烷的方法:CN,101337950.2009-01-07.

        [18] 嚴(yán)生虎,張沫,張躍,等.毫米通道內(nèi)氯苯-水非均相體系混合效果研究[J].化學(xué)工程,2012,40(6):47-50.

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