微反应器连续合成甲基苯基碳酸酯的方法
【专利摘要】本发明属于精细化工产品的制备【技术领域】，特别涉及一种制备甲基苯基碳酸酯的方法。所述的方法包括将苯酚和均相催化剂混合均匀后再加入碳酸二甲酯混合均匀，得到反应物料；然后将反应物料分两股泵入微反应器中，流速均为0.5～5ml/min；在微反应器中，一股物料通过分散膜片喷射到另一股物料上进行合成反应，从微反应器流出的反应液即为甲基苯基碳酸酯粗产物；其中微反应器中的合成反应温度为150～250℃，压力为0.1～5MPa。本发明具有产物选择性高、收率高、设备投资少等优点，可以节约生产成本，降低物耗，减少副产物量。整个工艺流程合理、连续，能耗低、无污染，是一种高效可行的甲基苯基碳酸酯连续合成工艺。
【专利说明】微反应器连续合成甲基苯基碳酸酯的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于精细化工产品的制备【技术领域】，特别涉及一种制备甲基苯基碳酸酯的方法。
【背景技术】
[0002]甲基苯基碳酸酯是苯酚与碳酸二甲酯酯交换合成碳酸二苯酯反应的中间产物，自身可以发生歧化反应生成碳酸二苯酯和碳酸二甲酯，所以对酯交换法合成碳酸二苯酯的收率有着重要影响。目前制备甲基苯基碳酸酯的工艺方法主要有三种:一是以氯甲酸苯酯和甲醇反应生成甲基苯基碳酸酯，该工艺的缺点是:使用了剧毒的氯甲酸苯酯为原料，生成物中也含有有毒物质二氯甲烷，并且反应后的产物需要经过多道工序的洗涤、干燥和提纯后才能得纯度较高的甲基苯基碳酸酯。第二种工艺方法是使用苯酚与碳酸二甲酯进行酯交换反应生成甲基苯基碳酸酯，该工艺的缺点是:反应不易控制，甲基苯基碳酸酯易于歧化生成碳酸二苯酯，并且甲基苯基碳酸酯的收率很低。还有就是利用歧化反应可逆原理合成甲基苯基碳酸酯。在CN 1411909A、CN102531908A中以碳酸二苯酯与苯酚为原料，采用催化剂合成甲基苯基碳酸酯，此工艺实际意义不大。
[0003]连续化制备是指物料在流动中进行快速混合与反应，具有反应时间短、产能高的优点，在化学合成中占有及其重要的地位，主要包括微反应器与管式反应器两种类型。微化工技术由于其超强的传热、传质能力，将在化学、化工、能源、环境等领域得到广泛应用。其核心部件为完全或部分采用微加工技术制造出的微型化工系统，通道特征尺度在数微米至数百微米范围，包括混合器、换热器、反应器、控制器等。相对于常规反应器，微反应器具有混合性能好，停留时间控制精确和安全性高等优点。但是普通的微反应器用于甲基苯基碳酸酯的合成工艺中时会产生选择性和收率偏低的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是获得一种甲基苯基碳酸酯的微反应合成新工艺，但是仅仅简单的利用常规微反应器进行反应，存在反应物料易堵塞管路、合成收率不高等缺点。为克服上述难题，本发明提供了一种能稳定连续运行的微反应器连续合成甲基苯基碳酸酯的方法。
[0005]本发明所述的微反应器连续合成甲基苯基碳酸酯的方法包括以下步骤:
(1)将苯酚和均相催化剂混合均匀后再加入碳酸二甲酯混合均匀，得到反应物料；
(2)将反应物料分两股泵入微反应器中，流速均为0.5?5ml/min ;在微反应器的进料口处，一股物料通过分散膜片喷射到另一股物料上进行合成反应，从微反应器流出的反应液即为甲基苯基碳酸酯粗产物；
其中微反应器中的合成反应温度为150?250°C，压力为0.1?5MPa。
[0006]此外为了让步骤(1)中的苯酚和均相催化剂混合的更均匀，还可以对苯酚和均相催化剂的混合物进行适当地加热。
[0007]优选地，所述的微反应器流道长10?300cm。
[0008]更优选地，所述微反应器为喷射分散型微反应器，它的一条物料进料口处安装有分散膜片，该分散膜片为500?2000目膜片。
[0009]或者进一步优选地，所述微反应器的反应流道长150?250 cm。
[0010]再或者进一步优选地，所述微反应器的反应流道横截面积为(0.05?0.4) X(0.05 ?0.4) (mm2)。
[0011]再或者进一步优选地，所述的碳酸二甲酯与苯酚的摩尔比为1:0.5?2。
[0012]再或者进一步优选地，所述的两股反应物料的流速均为0.5?lml/min。
[0013]再或者进一步优选地，所述的微反应器中的合成反应温度为180?220°C。
[0014]再或者进一步优选地，所述的微反应器中的合成反应压力为1.5?3.5 MPa。
[0015]再或者进一步优选地，所述的均相催化剂与苯酚的摩尔比为0.005?0.1。
[0016]本发明优点是:
1、反应器为微尺寸，使物料混合均匀，传质、传热效率好；
2、微反应器为喷射分散型结合延时管结构，有效地促进反应进行；
3、微尺寸反应器可以实现反应温度的精确控制，以及精确控制反应压力；
4、通过微反应器核心器件的改进和工艺条件的控制，实现甲基苯基碳酸酯的高选择性、高产率；
5、设备投资少。
[0017]本发明提高反应选择性和转化率，降低投资，节约生产成本，整个工艺流程简单、过程连续，具有能耗低、无污染等特点，是一种高效可行的甲基苯基碳酸酯连续合成工艺。
【具体实施方式】
[0018]以下结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不局限于下述的实施例。
[0019]实施例1
根据本方法进行实验，自行设计微反应器。该微反应器的一股进料口安装有分散膜片，该分散膜片为500目膜片。微反应器的反应流道横截面积为0.05X0.05 (mm2),流道长10cmo
[0020]将680g苯酚和22.6g催化剂添加到混合罐中，加热、搅拌、混合均匀，然后再加入720g碳酸二甲酯，继续搅拌，混合均匀，碳酸二甲酯和苯酚的摩尔比为1:0.8，苯酚和催化剂的摩尔比为1:0.014 ;用两台平流泵将料液输送到微反应器中，流量分别为lml/min，进料口处一股物料通过分散膜片喷射到另一股物料上进行合成反应，反应体系的温度是190°C，调节背压阀使反应体系压力位2.5MPa，物料流过微反应器后，用储罐接受反应液。分析产物，反应的转化率为16.8%，选择性达到100%。
[0021]实施例2
根据本方法进行实验，自行设计微反应器。该微反应器的一股进料口安装有分散膜片，该分散膜片为2000目膜片。微反应器的反应流道横截面积为0.4X0.4 (mm2),流道长300cmo
[0022]将680g苯酚和32.3g催化剂添加到混合罐中，加热、搅拌、混合均匀，然后再加入720g碳酸二甲酯，继续搅拌，混合均匀，碳酸二甲酯和苯酚的摩尔比为1:0.8，苯酚和催化剂的摩尔比为1:0.02 ;用两台平流泵将料液输送到微反应器中，流量分别为lml/min，进料口处一股物料通过分散膜片喷射到另一股物料上进行合成反应，反应体系的温度是200°C，调节背压阀使反应体系压力位0.1MPa，物料流过微反应器后，用储罐接受反应液。分析产物，反应的转化率为13.9%，选择性达到100%。
[0023]实施例3
根据本方法进行实验，自行设计微反应器。该微反应器的一股进料口安装有分散膜片，该分散膜片为1500目膜片。微反应器的反应流道横截面积为0.25X0.25 (mm2)，流道长150cmo
[0024]将680g苯酚和22.6g催化剂添加到混合罐中，加热、搅拌、混合均匀，然后再加入720g碳酸二甲酯，继续搅拌，混合均匀，碳酸二甲酯和苯酚的摩尔比为1:0.8，苯酚和催化剂的摩尔比为1:0.014 ;用两台平流泵将料液输送到微反应器中，流量分别为0.5ml/min，进料口处一股物料通过分散膜片喷射到另一股物料上进行合成反应，反应体系的温度是220°C，调节背压阀使反应体系压力位3.0MPa，物料流过微反应器后，用储罐接受反应液。分析产物，反应的转化率为28.3%，选择性达到99.8%。
[0025]实施例4
根据本方法进行实验，自行设计微反应器。该微反应器的一股进料口安装有分散膜片，该分散膜片为1000目膜片。微反应器的反应流道横截面积为0.35X0.35 (mm2)，流道长200cm。
[0026]将680g苯酚和32.3g催化剂添加到混合罐中，加热、搅拌、混合均匀，然后再加入649g碳酸二甲酯，继续搅拌，混合均匀，碳酸二甲酯和苯酚的摩尔比为1: 1，苯酚和催化剂的摩尔比为1:0.02 ;用两台平流泵将料液输送到微反应器中，流量分别为0.5ml/min，进料口处一股物料通过分散膜片喷射到另一股物料上进行合成反应，反应体系的温度是200°C，调节背压阀使反应体系压力位3.0MPa，物料流过微反应器后，用储罐接受反应液。分析产物，反应的转化率为22.8%，选择性达到100%。
[0027]实施例5
根据本方法进行实验，自行设计微反应器。该微反应器的一股进料口安装有分散膜片，该分散膜片为800目膜片。微反应器的反应流道横截面积为0.10X0.10 (mm2),流道长250cm。
[0028]将680g苯酚和22.6g催化剂添加到混合罐中，加热、搅拌、混合均匀，然后再加入649g碳酸二甲酯，继续搅拌，混合均匀，碳酸二甲酯和苯酚的摩尔比为1: 1，苯酚和催化剂的摩尔比为1:0.014 ;用两台平流泵将料液输送到微反应器中，流量分别为0.5ml/min，进料口处一股物料通过分散膜片喷射到另一股物料上进行合成反应，反应体系的温度是220°C，调节背压阀使反应体系压力位0.5MPa，物料流过微反应器后，用储罐接受反应液。分析产物，反应的转化率为24.7%，选择性达到99.6%。
[0029]实施例6
根据本方法进行实验，自行设计微反应器。该微反应器的一股进料口安装有分散膜片，该分散膜片为1700目膜片。微反应器的反应流道横截面积为0.22X0.22 (mm2)，流道长210cmo
[0030]根据本方法进行实验，将680g苯酚和22.6g催化剂添加到混合罐中，加热、搅拌、混合均匀，然后再加入649g碳酸二甲酯，继续搅拌，混合均匀，碳酸二甲酯和苯酚的摩尔比为1:1，苯酚和催化剂的摩尔比为1:0.014 ;用两台平流泵将料液输送到微反应器中，流量分别为lml/min，进料口处一股物料通过分散膜片喷射到另一股物料上进行合成反应，反应体系的温度是180°C，调节背压阀使反应体系压力位2.0MPa，物料流过微反应器后，用储罐接受反应液。分析产物，反应的转化率为15.8%，选择性达到100%。
[0031]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化后替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.微反应器连续合成甲基苯基碳酸酯的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将苯酚和均相催化剂混合均匀后再加入碳酸二甲酯混合均匀，得到反应物料； (2)将反应物料分两股泵入微反应器中，流速均为0.5?5ml/min ;在微反应器的进料口处，一股物料通过分散膜片喷射到另一股物料上进行合成反应，从微反应器流出的反应液即为甲基苯基碳酸酯粗产物； 其中微反应器中的合成反应温度为150?250 °C，压力为0.1?5MPa。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的微反应器流道长10?300cm。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述微反应器为喷射分散型微反应器，它的一条反应流道进料口处安装有分散膜片，该分散膜片为500?2000目膜片。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于所述微反应器的反应流道长150?250cm0
5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于所述微反应器的反应流道横截面积为(0.05 ?0.4) X (0.05 ?0.4) (mm2)。
6.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的碳酸二甲酯与苯酚的摩尔比为1:0.5?2。
7.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的两股反应物料的流速均为0.5 ?lml/min。
8.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的微反应器中的合成反应温度为180?220°C。
9.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的微反应器中的合成反应压力为 1.5 ?3.5 MPa0
10.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的均相催化剂与苯酚的摩尔比为0.005?0.1。
【文档编号】C07C68/06GK104478711SQ201410726718
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】沈寒晰, 张金峰, 王燕, 张存社, 史李刚, 张丽娜, 卢美旭 申请人:陕西延长石油（集团）有限责任公司