本發(fā)明屬于氟化工領域，具體涉及一種微通道反應管束、連續(xù)制備六氟環(huán)氧丙烷的裝置及方法。

背景技術：

1、六氟環(huán)氧丙烷(hfpo)是有機氟化學中的重要中間體，以六氟環(huán)氧丙烷為源頭的含氟精細化學品產(chǎn)業(yè)鏈是氟化學工業(yè)重要組成部分，六氟環(huán)氧丙烷是多種含氟精細化學品的重要原料，從六氟環(huán)氧丙烷可以衍生出多種下游產(chǎn)品，包括全氟丙酰氟，全氟磺酰基乙烯基醚，全氟烷基乙烯基醚，全氟聚醚，六氟丙酮等，進而通過這些衍生物又可以制備全氟磺酸離子膜，可溶性聚四氟乙烯，含氟表面活性劑，含氟醫(yī)用麻醉劑等產(chǎn)品。六氟環(huán)氧丙烷的下游產(chǎn)品被用在多個行業(yè)，包括化學化工，航空航天，電子，醫(yī)藥，環(huán)保，建筑，消防等領域。所以，如何合成高品質(zhì)的六氟環(huán)氧丙烷是含氟精細化學品領域的重要課題。

2、杜邦公司在20世紀60年代第一次報道了六氟環(huán)氧丙烷的合成方法，隨著全世界對于六氟環(huán)氧丙烷的需求量逐年增加，對于合成六氟環(huán)氧丙烷的研究成為氟化工的一個熱點。目前，絕大多數(shù)六氟環(huán)氧丙烷的合成工藝是以六氟丙烯(hfp)為原料，通過環(huán)氧化反應制備六氟環(huán)氧丙烷，常用的氧化劑包括氣體氧化劑的氧氣和液體氧化劑的次氯酸鈉或雙氧水。

3、氧氣氧化法在高溫高壓，有含氟溶劑的參與下制備六氟環(huán)氧丙烷的方法，該方法雖然氧化劑的成本很低，但是需要加入價格昂貴的含氟溶劑才能控制反應而且會產(chǎn)生酰氟類的副產(chǎn)物，提純過程比較復雜，提純過程中會產(chǎn)生一定量的廢水。目前采用氧氣氧化法制備六氟環(huán)氧丙烷丙烷的主流工藝為間歇工藝(us3600409，jp9052886，us3536733和jp2003040879)，雖然該工藝中六氟丙烯的轉(zhuǎn)化率和六氟環(huán)氧丙烷的選擇性較高，但是間歇工藝的設備利用率低，為了保證產(chǎn)能，設備體積大，導致建造成本高且危險性高。

4、近年來，氧氣氧化法制備六氟環(huán)氧丙烷丙烷進行了連續(xù)工藝的研究工作。專利cn101157669、cn201692802、以及cn10651357雖然實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，但是該工藝存在危險性，而且反應熱量不易擴散。反應條件依舊是苛刻，仍然需要在100℃以上的高溫，1.5mpa以上的壓力下進行。

5、液體氧化劑主要可以分為雙氧水和次氯酸鈉兩個氧化體系，雖然液相氧化法會產(chǎn)生一定量的廢水，但是該方法產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物較為單一，所采用的氧化劑主要包括雙氧水(gb904877，us3858003和jp63027487)和次氯酸鈉(ep2409970，us4902810，us7405312和cn102356072)，液相氧化法的氧化效率高，反應速率快，而且反應過程中無有害的酰氟類氣體產(chǎn)生。此外，液體氧化劑的反應條件比氧氣氧化較為溫和，危險性低。所以，將六氟環(huán)氧丙烷的反應在溫和條件下，采用連續(xù)法進行生產(chǎn)一直是氟化學行業(yè)內(nèi)追求的目標。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的缺點，提供一種微通道反應管束、連續(xù)制備六氟環(huán)氧丙烷的裝置及方法。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

3、一種微通道反應管束，包括1個或者多個并列的微通道反應器；每個所述的微通道反應器包括多個連續(xù)的反應單元；每個所述的反應單元包括s型上升段以及豎直下降段。

4、所述的s段由兩個相對設置的弧形段連接組成。

5、組成所述的反應單元的管路的直徑為1.5-5mm；優(yōu)選為4mm。

6、所述的反應單元為1-20個；優(yōu)選為4-8個；更優(yōu)選為4個；所述的反應單元的制備材質(zhì)為含氟塑料管。

7、本發(fā)明還包括一種連續(xù)制備六氟環(huán)氧丙烷的微通道反應裝置，包括液體分布器以及所述的微通道反應管束；所述的液體分布器包括液體分布器本體以及與所述的液體分布器本體連通的多條管路；每條所述的管路與1個所述的微通道反應器連通。

8、每條所述的管路上設置有氣體入口與氣體儲存罐連通；所述的液體分布器本體上的液體入口與液體原料配置釜連通；優(yōu)選的，所述的管路為10條。

9、所述的氣體入口與所述的氣體儲存罐之間的氣體通路上設置有氣體流量控制閥；所述的液體入口與所述的液體原料配置釜之間的液體通路上設置有反應進料泵。

10、所述的微通道反應管束的出口端與氣液分離罐連通；所述的氣液分離罐設置有液相出口以及氣相出口；所述的液相出口分別與廢液排放管路以及液體回用管路連通。

11、本發(fā)明還包括一種使用所述的微通道反應裝置制備六氟環(huán)氧丙烷的方法，包括下述步驟：在液體原料配置釜內(nèi)配置液體原料；液體原料進入液體分布器并與氣體原料混合后進入微通道反應裝置進行反應，反應結(jié)束后進入氣液分料罐進行分離。

12、所述的液體原料包括所述的氧化劑、碳酸鉀、碳酸氫鉀、相轉(zhuǎn)移催化劑以及溶劑；所述的氣體原料為六氟丙烯；

13、優(yōu)選的，所述的氧化劑為次氯酸鈉溶液；所述的次氯酸鈉溶液的有效氯含量為3.8％；所述的溶劑為甲苯，所述的相轉(zhuǎn)移催化劑為三辛基甲基氯化銨；

14、優(yōu)選的，所述的氧化劑、碳酸鉀、碳酸氫鉀、溶劑、相轉(zhuǎn)移催化劑的質(zhì)量比為(200-300)：(1-10)：(1-5)：(10-50)：(0.1-2)；優(yōu)選為260：6:2:35:1。

15、氣體原料進入微通道反應器的流速為0.3-0.58kg/h；液體原料進入微通道反應器的流速為36-72kg/h；微通道反應裝置的反應壓力為0.1-0.4mpa，溫度為-20℃到50℃。

16、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

17、本申請的微通道反應管束由1個或者多個并列的微通道反應器組成，每個所述的微通道反應器包括多個連續(xù)的反應單元形成長度不同的反應裝置，每個所述的反應單元包括s型上升段以及豎直下降段。氣體和液體在上升階段反應單元呈現(xiàn)s型，氣體和液體在下降階段反應單元呈現(xiàn)直線型，在整個微通道反應器中，氣體和液體通過時，氣體一直沿管路方向向前運動，而液體在經(jīng)過微通道管束反應器中垂直于地面的s型上升段中會由于重力作用而向下運動，在微通道反應器狹小的空間內(nèi)，由于空間限制，加劇了氣液接觸程度，使氣體和液體在垂直于地面的s型上升段做連續(xù)地翻滾運動，進而達到氣液充分混合接觸的目的，對反應結(jié)果有益；而豎直下降段為直線型，可以使密度較大的液體更快的到達豎直的底部，封住微通道有限的空間，便于在下一個s型的上升段與氣體充分接觸。

18、采用本申請的微通道反應裝置制備六氟環(huán)氧丙烷，能夠使得反應在常溫條件，且較低的壓力條件下，實現(xiàn)了連續(xù)法合成。本反應是在微通道反應器中進行，且進行了放大實驗，產(chǎn)能達到中試規(guī)模。

技術特征：

1.一種微通道反應管束，其特征在于，包括1個或者多個并列的微通道反應器；每個所述的微通道反應器包括多個連續(xù)的反應單元；每個所述的反應單元包括s型上升段以及豎直下降段。

2.根據(jù)權利要求1所述的微通道反應管束，其特征在于，所述的s段由兩個相對設置的弧形段連接組成。

3.根據(jù)權利要求1所述的微通道反應管束，其特征在于，組成所述的反應單元的管路的直徑為1.5-5mm；優(yōu)選為4mm。

4.根據(jù)權利要求1所述的微通道反應管束，其特征在于，所述的反應單元為1-20個；優(yōu)選為4-8個；更優(yōu)選為6個；所述的反應單元的制備材質(zhì)為含氟塑料管。

5.一種連續(xù)制備六氟環(huán)氧丙烷的微通道反應裝置，其特征在于，包括液體分布器以及權利要求1-4任一項所述的微通道反應管束；所述的液體分布器包括液體分布器本體以及與所述的液體分布器本體連通的多條管路；每條所述的管路與1個所述的微通道反應器連通。

6.根據(jù)權利要求5所述的連續(xù)制備六氟環(huán)氧丙烷的微通道反應裝置，其特征在于，每條所述的管路上設置有氣體入口與氣體儲存罐連通；所述的液體分布器本體上的液體入口與液體原料配置釜連通；優(yōu)選的，所述的管路為10條。

7.根據(jù)權利要求6所述的連續(xù)制備六氟環(huán)氧丙烷的微通道反應裝置，其特征在于，所述的氣體入口與所述的氣體儲存罐之間的氣體通路上設置有氣體流量控制閥；所述的液體入口與所述的液體原料配置釜之間的液體通路上設置有反應進料泵。

8.根據(jù)權利要求6所述的連續(xù)制備六氟環(huán)氧丙烷的微通道反應裝置，其特征在于，所述的微通道反應管束的出口端與氣液分離罐連通；所述的氣液分離罐設置有液相出口以及氣相出口；所述的液相出口分別與廢液排放管路以及液體回用管路連通。

9.一種使用權利要求5-8任一項所述的微通道反應裝置制備六氟環(huán)氧丙烷的方法，其特征在于，包括下述步驟：在液體原料配置釜內(nèi)配置液體原料；液體原料進入液體分布器并與氣體原料混合后進入微通道反應裝置進行反應，反應結(jié)束后進入氣液分料罐進行分離。

10.根據(jù)權利要求9所述的制備六氟環(huán)氧丙烷的方法，其特征在于，所述的液體原料包括所述的氧化劑、碳酸鉀、碳酸氫鉀、相轉(zhuǎn)移催化劑以及溶劑；所述的氣體原料為六氟丙烯；

技術總結(jié)
本發(fā)明屬于氟化工領域，具體涉及微通道反應管束、連續(xù)制備六氟環(huán)氧丙烷的裝置及方法。微通道反應管束，包括1個或者多個并列的微通道反應器；每個所述的微通道反應器包括多個連續(xù)的反應單元；每個所述的反應單元包括S型上升段以及豎直下降段。采用本申請的微通道反應裝置制備六氟環(huán)氧丙烷，能夠使得反應在常溫條件，且較低的壓力條件下，實現(xiàn)了連續(xù)法合成。本反應是在微通道反應器中進行，且進行了放大實驗，產(chǎn)能達到中試規(guī)模。

技術研發(fā)人員：冀汝南,白智勇,胡仲嬋,趙禹,白福旺,張志君
受保護的技術使用者：天津市長蘆化工新材料有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6