專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于溴素與乙炔進(jìn)行加成反應(yīng)制備四溴乙烷的反應(yīng)器及合成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及四溴乙烷，特別是一種用于溴素與乙炔氣進(jìn)行加成反應(yīng)制備四溴乙烷
的反應(yīng)器及合成工藝。
背景技術(shù)：
1，1，2，2_四溴乙烷為白色或淺黃色強(qiáng)折光性液體，具有碘仿氣味。與乙醇、乙醚、氯仿、苯胺、冰醋酸混溶，不溶于水。熔點(diǎn)0t:。沸點(diǎn)243.5 °C，151°C (7.2kPa)，114°C (0. 267kPa)。相對(duì)密度2. 9656 (20/4°C )，折射率1. 638。光照和受熱時(shí)能分解，顏色變黃。高于19(TC時(shí)分解產(chǎn)物為劇毒的碳酰溴蒸氣。四溴乙烷是一種重要的化工助劑，在滌綸用原料聚酯(PTA)生產(chǎn)工藝中，用作二甲苯氧化成對(duì)苯二甲酸過(guò)程的助催化劑；在人造纖維、塑料制品如可發(fā)性聚苯乙烯泡沫塑料中用作阻燃劑；在偏苯三酸生產(chǎn)中使用為催化劑；還用作分離碎石的浮選液，染料中間體、油脂與蠟的溶劑，用于礦石比重和折光率的測(cè)定，用于合成殺蟲(chóng)劑，顯微鏡儀表清洗劑等等。 四溴乙烷是以乙炔為原料，經(jīng)溴化而得到的，生產(chǎn)工藝流程如下
原料一合成一中和一蒸餾一產(chǎn)品 乙炔氣由電石在乙炔發(fā)生器內(nèi)生成，經(jīng)過(guò)凈化、干燥后，進(jìn)入反應(yīng)器與溴素反應(yīng)得到四溴乙烷粗品。四溴乙烷粗品經(jīng)過(guò)堿洗、水洗以除去HBr等酸性物質(zhì)和水溶性物質(zhì)，然后通過(guò)精餾精制得到四溴乙烷產(chǎn)品。目前，溴素和乙炔通過(guò)加成反應(yīng)生成四溴乙烷粗品的合成工藝主要是間歇式工藝，合成過(guò)程主要在反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行。先利用真空將一定量溴素抽吸至反應(yīng)釜內(nèi)，然后將乙炔氣直接通入釜內(nèi)溴素中開(kāi)始反應(yīng)，生成四溴乙烷粗品。
但是，上述合成工藝存在以下問(wèn)題 (1)在利用真空將溴素加入反應(yīng)釜后，反應(yīng)釜充滿空氣，隨后通入的乙炔氣與釜內(nèi)空氣可能混合形成爆炸性混合物。乙炔在空氣中的爆炸極限為3%_81% (體積分?jǐn)?shù))，乙炔與空氣形成爆炸性混合物的組成范圍大于其他烴類(lèi)物質(zhì)。因此，該工藝過(guò)程存在安全隱患，容易造成安全事故。雖然采取了多種措施，但效果不理想。(2)溴素與乙炔的加成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中會(huì)放出大量熱量，從而使得反應(yīng)體系溫度升高。反應(yīng)體系溫度過(guò)高，容易使溴素?fù)]發(fā)性增大，造成通過(guò)尾氣損失的溴素量增加。同時(shí)，過(guò)高的溫度可以增加乙炔與空氣形成的爆炸性混合物德燃爆可能性。過(guò)高的反應(yīng)溫度也會(huì)增加生成副反應(yīng)產(chǎn)物的幾率，降低產(chǎn)品收率和產(chǎn)品質(zhì)量。(3)目前采用的反應(yīng)釜只能進(jìn)行間歇式合成生產(chǎn)，無(wú)法連續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)率的提高，也造成原料乙炔氣的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決合成工藝中存在的問(wèn)題，特別是合成反應(yīng)器無(wú)法連續(xù)生產(chǎn)，容易形成乙炔與空氣形成爆炸性混合物，反應(yīng)放熱無(wú)法及時(shí)移走容易對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生影響等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于溴素與乙炔加成反應(yīng)制備四溴乙烷的反應(yīng)器，其目的是可以實(shí)現(xiàn)溴素與乙炔氣的連續(xù)加成反應(yīng)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)率，提高原料乙炔氣的利用率；及時(shí)移走反應(yīng)放熱，避免溫度過(guò)高帶來(lái)的安全問(wèn)題和副產(chǎn)物過(guò)多的問(wèn)題；避免形成乙炔與空氣的爆炸性混合物，提高反應(yīng)安全性。
發(fā)明要點(diǎn) —種用于溴素與乙炔加成反應(yīng)制備四溴乙烷的反應(yīng)器，主要部件包括中心冷卻管(F)、內(nèi)裝填料的反應(yīng)管(D)、外冷卻管(C)，上訴三個(gè)主要部件由內(nèi)向外依次分布，組合為反應(yīng)器主體。 所述的中心冷卻管為一帶有冷卻劑進(jìn)口 (G)、冷卻劑出口 (K)的直型冷卻管，兩頭封閉。中心冷卻管長(zhǎng)度與反應(yīng)管長(zhǎng)度相等，直徑為反應(yīng)管直徑的1/3。 所述的反應(yīng)管(D)為一帶有溴素進(jìn)料口 (1)、乙炔氣進(jìn)氣口 (H)的反應(yīng)管，管內(nèi)裝有耐腐蝕填料，管中心為中心冷卻管。與溴素進(jìn)料口 (I)相連的是溴素分散器，作用是使溴素均勻進(jìn)入管內(nèi)。與乙炔氣進(jìn)氣口 (H)相連的是乙炔氣分布器，作用是使乙炔氣均勻進(jìn)入管內(nèi)。填料的作用是使溴素與乙炔氣在管內(nèi)充分均勻接觸。填料的尺寸、裝填密度和高度是根據(jù)原料進(jìn)料流量和產(chǎn)物生成量來(lái)確定的。 所述的外冷卻管為一帶有冷卻劑進(jìn)口 (A)、冷卻劑出口 (J)的直型冷卻管，長(zhǎng)度與反應(yīng)管長(zhǎng)度相等，直徑為反應(yīng)管直徑的1. 5倍。 中心冷卻管、反應(yīng)管和外冷卻管均由耐腐蝕材料制造，耐腐蝕材料主要是無(wú)機(jī)材料，包括硼硅玻璃、搪瓷、耐腐蝕合金等。 反應(yīng)管內(nèi)裝填的耐腐蝕填料主要是無(wú)機(jī)材料，包括硼硅玻璃、搪瓷、耐腐蝕合金等。 利用以上反應(yīng)器，本發(fā)明還提供了一種四溴乙烷的合成方法，所述的四溴乙烷由
溴素與乙炔氣通過(guò)在上述反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行加成反應(yīng)而得。在反應(yīng)器內(nèi)，溴素由溴素進(jìn)料口進(jìn)
入反應(yīng)管并在重力作用下由上向下移動(dòng)，乙炔氣體由乙炔氣進(jìn)氣口進(jìn)入反應(yīng)管并借助壓力
由下向上移動(dòng)，溴素和乙炔氣體在管內(nèi)借助填料作用充分逆流接觸發(fā)生反應(yīng)生成四溴乙
烷，揮發(fā)的溴素蒸氣在反應(yīng)管上部繼續(xù)與乙炔氣反應(yīng)。乙炔氣流量為溴素流量的2-3倍。生
成的四溴乙烷粗品由反應(yīng)器下部出料口移出，再進(jìn)行下一步處理。未反應(yīng)的微量溴素和過(guò)
量的乙炔氣由上部出料口排出，經(jīng)過(guò)吸收器吸收未反應(yīng)的溴素，乙炔氣回收使用。中心冷卻
管和外冷卻管內(nèi)通入冷卻齊U，并通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻劑溫度和流量來(lái)控制反應(yīng)管內(nèi)反應(yīng)溫度，冷
卻劑主要為水、鹽水、甲醇和乙醇等。冷卻劑流動(dòng)方向與乙炔氣流動(dòng)方向相反。
發(fā)明效果本發(fā)明的用于溴素與乙炔氣進(jìn)行加成反應(yīng)制備四溴乙烷的反應(yīng)器及合
成工藝通過(guò)溴素與乙炔氣在管內(nèi)連續(xù)逆流接觸反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了四溴乙烷的連續(xù)合成，提高了
生產(chǎn)效率，通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)外冷卻管內(nèi)冷卻劑的溫度和流量實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)溫度的控制，避免了反
應(yīng)溫度過(guò)高發(fā)生危險(xiǎn)以及對(duì)加成反應(yīng)的影響，。


圖1是一種用于溴素與乙炔氣進(jìn)行加成反應(yīng)制備四溴乙烷的反應(yīng)器示意圖。
具體實(shí)施例方式
所用的溴素與乙炔加成反應(yīng)制備四溴乙烷的反應(yīng)器具有如下主要參數(shù)
反應(yīng)管總長(zhǎng)度為2. 2m，反應(yīng)管內(nèi)填料裝填高度為2m，塔內(nèi)裝填直徑(p5x5mm硼硅
玻璃9網(wǎng)環(huán)型填料。中心冷卻管和外冷卻管長(zhǎng)度分別為2m。中心冷卻管直徑為50mm，反應(yīng)管直徑為100mm，外冷卻管直徑為150mm。反應(yīng)器材質(zhì)為硼硅玻璃。 下面說(shuō)明四溴乙烷的合成工藝，乙炔氣由通過(guò)乙炔氣分布器進(jìn)入反應(yīng)管并均勻分布管內(nèi)，乙炔氣在壓力作用下自下向上移動(dòng)并充滿反應(yīng)管，完全排出空氣。然后，溴素由進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)管，溴素流量為1Kg/h，通過(guò)溴素分散器使溴素均勻分布管內(nèi)，在重力作用下向下移動(dòng)，與乙炔氣逆流接觸發(fā)生加成反應(yīng)生成四溴乙烷，乙炔氣流量為溴素流量的2倍。中心冷卻管和外冷卻管內(nèi)通入l(TC的冷卻水，流動(dòng)方向與乙炔氣流動(dòng)方向相反，調(diào)節(jié)冷卻水的流量以保證反應(yīng)管管內(nèi)反應(yīng)溫度小于3(TC。流出反應(yīng)管的四溴乙烷粗品經(jīng)過(guò)中和和精制步驟得到四溴乙烷產(chǎn)品。 采用上述反應(yīng)器和合成工藝，可以實(shí)現(xiàn)溴素與乙炔氣的連續(xù)加成反應(yīng)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)率，可以避免形成乙炔與空氣的爆炸性混合物，提高反應(yīng)安全性，同時(shí)可以及時(shí)移
走反應(yīng)放熱，解決溫度過(guò)高帶來(lái)的安全問(wèn)題和副產(chǎn)物過(guò)多的問(wèn)題。
權(quán)利要求
一種用于溴素與乙炔加成反應(yīng)制備四溴乙烷的反應(yīng)器，主要部件為中心冷卻管(F)、內(nèi)裝填料的反應(yīng)管(D)、外冷卻管(C)，上訴三個(gè)主要部件組合為反應(yīng)器主體。所述的中心冷卻管為一帶有冷卻劑進(jìn)口(G)、冷卻劑出口(K)的直型冷卻管，中心冷卻管長(zhǎng)度與反應(yīng)管長(zhǎng)度相等，直徑為反應(yīng)管直徑的1/3。所述的反應(yīng)管(D)為一帶有溴素進(jìn)料口(I)、乙炔氣進(jìn)氣口(H)的反應(yīng)管，反應(yīng)管中心為中心冷卻管，反應(yīng)管外為外冷卻管。所述的外冷卻管為一帶有冷卻劑進(jìn)口(A)、冷卻劑出口(J)的直型冷卻管，長(zhǎng)度與反應(yīng)管長(zhǎng)度相等，直徑為反應(yīng)管直徑的1.5倍。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的一種用于溴素與乙炔加成反應(yīng)制備四溴乙烷的反應(yīng)器，其特征是反應(yīng)管內(nèi)裝有耐腐蝕填料，填料的材質(zhì)選用以下材質(zhì)中的一種硼硅玻璃、搪瓷、耐腐蝕合金。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于溴素與乙炔加成反應(yīng)制備四溴乙烷的反應(yīng)器，其特征是反應(yīng)器的材質(zhì)選用以下材質(zhì)中的一種硼硅玻璃、搪瓷、耐腐蝕合金。
4. 一種用于權(quán)利要求1所述反應(yīng)器的四溴乙烷的合成方法，其特征是溴素由溴素進(jìn) 料口進(jìn)入反應(yīng)管，與由乙炔氣進(jìn)氣口進(jìn)入反應(yīng)管的乙炔氣逆流接觸發(fā)生加成反應(yīng)生成四溴乙烷，乙炔氣流量為溴素流量的2-3倍，生成的四溴乙烷粗品由反應(yīng)器下部出料口移出，未反應(yīng)的微量溴素和過(guò)量的乙炔氣由上部出料口排出；中心冷卻管和外冷卻管內(nèi)通入冷卻 劑，通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻劑流量來(lái)控制反應(yīng)管內(nèi)反應(yīng)溫度。所述的冷卻劑選用以下一種水、鹽水、甲醇和乙醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于溴素與乙炔進(jìn)行加成反應(yīng)制備四溴乙烷的反應(yīng)器及合成工藝，其特征是該反應(yīng)器主要由中心冷卻管、內(nèi)裝填料的反應(yīng)管、外冷卻管組成，通過(guò)溴素與乙炔在反應(yīng)管內(nèi)的連續(xù)逆流接觸反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了四溴乙烷的連續(xù)合成，提高了生產(chǎn)效率，通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)外冷卻管內(nèi)冷卻水的溫度和流量，可以控制加成反應(yīng)溫度，解決了反應(yīng)溫度過(guò)高引發(fā)的安全問(wèn)題和副產(chǎn)物過(guò)多的問(wèn)題，使用本發(fā)明的反應(yīng)器及合成工藝可以在反應(yīng)過(guò)程中避免形成乙炔與空氣的爆炸性混合物，提高了反應(yīng)安全性。
文檔編號(hào)B01J12/00GK101766980SQ20091025609
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者劉磊力 申請(qǐng)人:山東輕工業(yè)學(xué)院