一种两相法合成4-溴-3-甲基苯甲醚的微反应系统和方法与流程

本发明属于化工技术领域，特别涉及一种两相法合成4-溴-3-甲基苯甲醚的微反应系统和方法。

背景技术：

4-溴-3-甲基苯甲醚是荧烷类压敏、热敏染料的中间体原料，常用于有机合成过程中；这类物质主要通过3-甲基苯甲醚的溴化反应完成。传统的合成方法为：在低温反应条件下向3-甲基苯甲醚中滴加含br2的溶液，在滴加过程中苯环发生取代反应形成4-溴-3-甲基苯甲醚，主要的副产物为6-溴-3-甲基苯甲醚、4,6-二溴-3-甲基苯甲醚、2,4,6-三溴-3-甲基苯甲醚等，如图1所示。工业上主要采用釜式反应器生产4-溴-3-甲基苯甲醚，反应为放热过程且副反应的存在导致多溴代副产物的形成(6-溴-3-甲基苯甲醚作为4-溴-3-甲基苯甲醚的同分异构体在某些过程中也被当作主产物)，为了控制反应温度和反应物的混合状态，br2溶液的加料速度十分缓慢，因此反应时间长，生产效率十分低下且产物中多溴代物多，增加了后续精馏分离的负担和成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种两相法合成4-溴-3-甲基苯甲醚的微反应系统和方法，具体技术方案如下：

一种两相法合成4-溴-3-甲基苯甲醚的微反应系统包括顺次连接的微混合器1、微填充床2、管道反应器3、液液相分离器4。

所述微混合器1为微筛孔分散混合器或膜分散混合器；所述微筛孔分散混合器中筛孔直径为0.2mm～1.0mm，筛孔数量≥1；所述膜分散混合器中分散膜的平均孔径为5μm～100μm。

所述微填充床2为列管式结构，列管内填充粒径0.5mm～3mm惰性球型颗粒，列管间隙通入换热介质，列管直径不小于颗粒直径的10倍，列管个数≥1。

所述管道反应器3为带有换热夹套的反应管道，液液相分离器4为澄清槽。

基于所述微反应系统合成4-溴-3-甲基苯甲醚的方法包括以下步骤：

(a)含有br2和hbr的水溶液a与3-甲基苯甲醚b进入微混合器1内混合，形成有机相初次分散的液液两相反应液c；

(b)液液两相反应液c进入微填充床2，在列管内进行有机相的二次破碎，形成液滴直径更加细小的乳液反应体系d；

(c)乳液反应体系d在管道反应器3内完成溴化反应，充分反应后成的乳液e进入液液相分离器4，分离出有机相产品p和残余水相f，其中4-溴-3-甲基苯甲醚存在于有机相产品p中。

所述步骤(a)含有br2和hbr的水溶液a经br2溶解在hbr水溶液形成，其中br2浓度为5～25wt％，hbr浓度为3～30wt％；微混合器1中br2与3-甲基苯甲醚b的摩尔比为0.9～1.1。

微填充床2、管道反应器3内温度相同，均通过换热介质控制在-5～50℃，换热介质为水或其他易控制反应温度的介质。物料在微填充床2中的停留时间为0.5～5min，在管道反应器3中的停留时间为1～10min。

利用所述微反应系统合成的4-溴-3-甲基苯甲醚收率达到92％，3-甲基苯甲醚转化率达到98％。

本发明的有益效果为：本发明微反应系统采用先进的微混合器和微填充床共同作用强化液液混合，使有机相液滴分散得更加细小和均匀，减少了传质对反应动力学的限制，有效控制br2局部浓度进而抑制副反应的进行；连续化生产使得反应时间大大缩短，反应可以在较高的温度下进行，显著提高了目标产物收率、选择性，具有混合速率快、低能耗、生产效率高的优点。

附图说明

图1为3-甲基苯甲醚溴化反应历程；

图2为本发明提供的一种两相法合成4-溴-3-甲基苯甲醚的微反应系统示意图；

标号说明：1-微混合器、2-微填充床、3-管道反应器、4-液液相分离器；a-含有br2和hbr的水溶液、b-3-甲基苯甲醚、c-有机相初次分散的液液两相反应液、d-乳液反应体系、e-乳液、f-水相、p-有机相。

具体实施方式

本发明提供了一种两相法合成4-溴-3-甲基苯甲醚的微反应系统和方法，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

根据图2所示工艺路线建设连续化的微反应系统，待微反应系统中温度达到反应温度后，采用计量泵分别输送预先配置好的反应原料a、b进入微混合器1内，微填充床2、管道反应器3内温度通过循环水控制，在液液相分离器4出口收集油水两相反应产物p、f；

残余水相f中含有hbr和极低含量的br2，向残余水相f加入naoh和na2s2o5的混合溶液并调整ph值>8以转化未反应的br2；

对于有机相产品p，利用气相色谱分析有机相p内3-甲基苯甲醚、4-溴-3-甲基苯甲醚、6-溴-3-甲基苯甲醚以及多溴代3-甲基苯甲醚的含量，计算原料转化率和产物收率。

实施例1-5所用微反应系统中各设备参数、操作条件及产物分析结果如表1所示。

表1实施例1-5数据对比

从表1可以看出，利用本发明提供的微反应系统可以得到高收率的4-溴-3-甲基苯甲醚收率、6-溴-3-甲基苯甲醚收率，且为连续化反应，生产效率高。

技术特征：

技术总结
本发明公开了属于化工技术领域的一种两相法合成4‑溴‑3‑甲基苯甲醚的微反应系统和方法。该微反应系统包括顺次连接的微混合器、微填充床、管道反应器、液液相分离器，以含有Br2和HBr的水溶液、3‑甲基苯甲醚为原料，在微混合器中混合、微填充床中二次破碎、管道反应器中完成溴化反应、液液相分离器分离有机相进而收集目标产物，该系统显著提高了目标产物的收率，具有低能耗、高选择性、连续化生产的优点。

技术研发人员：王凯;骆广生;谢沛;张鹏;王德强;卢凤阳;李立强
受保护的技术使用者：山东道可化学有限公司;清华大学
技术研发日：2018.07.18
技术公布日：2018.12.21