C1-4卤代烷的生产方法 本发明涉及卤代烷的生产方法,特别是直接法制备低级C1-4卤代烷的生产工艺。
C1-4卤代烷在有机合成方面有着广泛的应用,C1-4卤代烷老的生产工艺是用硫酸作催化剂,C1-4醇和氢卤酸反应生成卤代烷,该工艺收率低且有大量废硫酸存在,三废严重。近期采用了用C1-4醇和氢卤酸直接反应,不用硫酸作催化剂,无硫酸三废产生,且其收率也有所提高。欧洲专利:制备低级卤代烷工艺“(公开号:0446537A1),公开了直接法连续生产低级卤代烷的生产工艺,其低级卤代烷的含量为98%左右,杂质异构体的含量大于0.5%,由于卤代烷的含量及杂质对其合成的产品质量有较大的影响,故需进一步的提高纯度。
本发明的目的是提拱一种能提高C1-4卤代烷纯度和收率的生产方法。
实现本发明目的的生产方法是:它由C1-4醇和氢卤酸在反应器内直接反应,其特征在于:反应器中氢卤酸和C1-4醇在单位时间(分)内的摩尔比大于1000;当采用氢溴酸生产溴代烷时,其反应器内的温度控制大于125℃;当采用氢氯酸生产氯代烷时其反应器内的温度控制大于109℃。
由于在反应的过程中当酸和醇的摩尔比大于1000以上时,反应的速度加快,反应过程完全,并且随着摩尔比的增大,反应速度递增,反应过程越完全,提高反应温度可提高反应速度,在反应器中地温度控制极为重要。当采用氢溴酸生产溴代烷时,其反应器内的温度控制大于125℃;当采用氢氯酸生产氯代烷时其反应器内的温度控制大于109℃,从而,提高了反应产物卤代烷的纯度和收率。采用氢溴酸时,为防止高浓度的氢溴酸氧化产生的单质溴,故可以在反应器中加入赤磷,将单质溴还原成氢溴酸。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明。
图1为反应器及装置示意图。
在反应器1中加入氢卤酸,在反应器1上连接精馏洗涤柱,精馏洗涤柱内装有填料,酸高位槽5中卤氢酸通过阀门12、流量计16及精馏洗涤柱2内的分布器9进入柱内,醇高位槽6中的C1-4醇通过阀门15,流量计18进入反应器1内,醇高位槽6内也可以装入预先混合配置好的酸和醇混合物。在反应器1内进行酸和醇的反应,其反应物卤代烷、酸及水蒸发为气体上升进入精馏洗涤柱2,分离和洗涤,并从顶部通过管路进入冷凝器3冷凝成液体,再进入分离器7,在分离器7的上层为水21,经阀门13、泵10打入回水高位槽4,回水高位槽4中的水经阀门14、流量计17进入精馏洗涤柱2内的分布板8均匀喷出,下层为卤代烷22,经阀门14放出。反应器1放入油浴20中加热,温度计19测量反应器1内的温度。
制备C1-4卤代烷的操作过程为:在反应器1内放置足够的氢卤酸并加热至控制温度,在酸高位槽5内放置氢卤酸,在醇高位槽6内放置C1-4醇,控制醇的进料量为单位时间(分)反应器内氢卤酸摩尔数量/进料醇摩尔数大于1000,例如,反应器1中的氢卤酸为8摩尔,则每分钟加入醇的数量要小于0.008摩尔,而从酸高位槽5中加入到精馏洗涤柱内的氢卤酸,应和醇相等也为0.008摩尔/分,同样,也可以将氢卤酸与C1-4醇按1∶1摩尔数预先混合,然后,放置在醇高位槽6中,并以单位时间(分)反应器1内的氢卤酸摩尔数/醇的摩尔数大于1000的速度进料。
实施例1
在反应器1内加入浓度大于46%氢溴酸溶液32摩尔及少量红磷,C1-4醇采用乙醇,并与浓度大于46%氢溴酸按摩尔比1∶1均匀混合,放置于醇高位槽6内,加热油浴20,控制反应器内温度大于125℃,控制酸、醇混合液的进料量为0.0268摩尔/分,摩尔比为1200,卤代烷产品为溴乙烷,含量99.0%,收率93.0%。
实施例2
C1-4醇采用正丙醇,控制进料量=0.0278摩尔/分,摩尔比为1150/分,其余同实施例1,其卤代烷的产品为1-溴丙烷,含量99 1%,收率95.1%,异构体含量小于0.5%。
实施例3
C1-4醇采用异丙醇,其余同实施例1,其卤代烷的产品为2-溴丙烷,含量99.2%,收率95.2%。
实施例4
与实施例3的进料方式不同,异丙醇和氢溴酸分别从醇高位槽6和酸高位槽5加入,控制异丙醇进料量=0.0267摩尔/分,其摩尔比为1200/分,氢溴酸的进料的摩尔数与醇相等,得到的卤代烷产品为2-溴丙烷,含量99.3%,收率95.3%。
实施例5C1-4醇采用正丁醇,控制正丁醇进料量=0.0291摩尔/分,其摩尔比为1100/分,其余同实施例1,其卤代烷产品为1-溴丁烷,含量为98.6%,收率95.0%,异构体含量小于0.5%。
实施例6
氢卤酸采用含量大于20.3%氢氯酸溶液,C1-4醇采用正丁醇,反应器1中放置含量为20.3%的氢氯酸20摩尔,醇高位槽6中放置由正丁醇与氢氯酸等摩尔混合的混合液,控制反应器中的温度大于109℃,控制正丁醇进料量=0.0148摩尔/分,其摩尔比为1350/分,其卤代烷产品为1-氯丁烷,含量为98.5%,收率为90.0%。
从上述实施例的结果可以得出,其C1-4卤代烷的含量特别是溴代烷的含量约为99%,异物体含量小于0.5%,收率也可达到95%左右,其纯度有较大提高。