專利名稱：一種微反應(yīng)設(shè)備及在合成甲基丙烯酸縮水甘油酯上的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微反應(yīng)設(shè)備，及其在合成甲基丙烯酸縮水甘油酯上的應(yīng)用，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
甲基丙烯酸縮水甘油酯化學(xué)名稱為甲基丙烯酸-β-環(huán)氧丙酯，結(jié)構(gòu)式為
O甲基丙烯酸縮水甘油酯是一種無色透明液體，具有環(huán)氧基和碳碳雙鍵兩個(gè)活性官能團(tuán)，是一種高活性合成單體，在合成性能優(yōu)異的丙烯酸樹脂涂料中具有重要的用途，廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成、醫(yī)藥、感光材料、聚合物改性、涂料、膠黏劑、橡膠工業(yè)、印刷油墨等領(lǐng)域。一步合成法是制備甲基丙烯酸縮水甘油酯的主要方法，該方法的特點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間短Q 4h)，產(chǎn)率高(一般在92% 97% )，產(chǎn)品質(zhì)量好，是國外目前采用的方法。但是該方法要求整個(gè)反應(yīng)體系無水，對鈉鹽純度要求很高，鈉鹽含水量低于5 %，才能使酯收率達(dá)到92%以上，并且存在環(huán)氧氯丙烷用量大(需過量4 10倍)，且該方法反應(yīng)步驟長，后處理復(fù)雜。近期報(bào)道的甲基丙烯酸縮水甘油酯的兩步合成法是具有應(yīng)用前景的一種合成方法。該方法以甲基丙烯酸為原料，在催化劑和阻聚劑的作用下，與環(huán)氧氯丙烷進(jìn)行開環(huán)酯化反應(yīng)；然后用氫氧化鈉進(jìn)行閉環(huán)反應(yīng)合成甲基丙烯酸縮水甘油酯。該方法具有環(huán)氧氯丙烷用量少、操作簡便、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。但是該方法具有反應(yīng)時(shí)間長，副反應(yīng)多，不能夠連續(xù)生產(chǎn)，工藝放大困難等局限。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微反應(yīng)設(shè)備，其具有結(jié)構(gòu)簡單、無放大效應(yīng)、操作條件易于控制和內(nèi)在安全等優(yōu)點(diǎn)。使用微反應(yīng)成套設(shè)備進(jìn)行的微化工過程具有以連續(xù)過程代替間歇過程，過程強(qiáng)化，安全性提高，產(chǎn)品性質(zhì)改變，分散式生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所提供的一種微反應(yīng)設(shè)備，其特征在于至少由一個(gè)設(shè)備單元組成；所述的設(shè)備單元包括恒溫油浴槽和出料罐和至少兩個(gè)進(jìn)料罐I、進(jìn)料罐II ；還包括微混合器和延時(shí)反應(yīng)通道；所述的進(jìn)料罐I通過恒流泵I與微混合器相連、進(jìn)料罐II通過恒流泵II與微混合器相連，微混合器的另一側(cè)通過延時(shí)反應(yīng)通道與接收器相連，延時(shí)反應(yīng)通道固定在恒溫油浴槽中。上述微反應(yīng)設(shè)備中，進(jìn)一步優(yōu)化其設(shè)備，根據(jù)原料的性質(zhì)，可將微混合器固定在恒溫油浴槽中，其微混合器的通道直徑為50 μ m 600 μ m。上述微反應(yīng)設(shè)備中，為了更進(jìn)一步的優(yōu)化，延時(shí)反應(yīng)通道的直徑優(yōu)選為1. 59mm 6. 35mm,長度優(yōu)選為30cm 500cm。延時(shí)反應(yīng)通道的材質(zhì)優(yōu)選為不銹鋼。上述微反應(yīng)設(shè)備中，所述的接收器優(yōu)選為出料罐或下一所述設(shè)備單元中的微混合
上述的微反應(yīng)設(shè)備中，優(yōu)選兩個(gè)所述設(shè)備單元；微反應(yīng)設(shè)備的的進(jìn)料罐I通過恒流泵I與微混合器I相連、進(jìn)料罐II通過恒流泵II與微混合器I相連，微混合器I的另一側(cè)通過延時(shí)反應(yīng)通道I與微混合器II相連，微混合器I和延時(shí)反應(yīng)通道I固定在恒溫油浴槽I中；所述的進(jìn)料罐III通過恒流泵III與微混合器II相連，微混合器II的另一側(cè)通過延時(shí)反應(yīng)通道II與接收器相連，微混合器II和延時(shí)反應(yīng)通道II固定在恒溫油浴槽II中。本發(fā)明的另一目的是提供一種合成甲基丙烯酸縮水甘油酯的方法，包括開環(huán)酯化反應(yīng)和閉環(huán)反應(yīng)，其特征在于所述反應(yīng)在上述任一所述的微反應(yīng)設(shè)備中進(jìn)行。所述的合成甲基丙烯酸縮水甘油酯的方法步驟如下①開環(huán)酯化反應(yīng)a將環(huán)氧氯丙烷加入到進(jìn)料罐I中；將烏洛托品和對羥基苯甲醚溶解于甲基丙烯酸中得混合物I，將其混合物I加入到進(jìn)料罐II中；其中，環(huán)氧氯丙烷與甲基丙烯酸按摩爾比1.3 1 1進(jìn)行投料，烏洛托品的加入量為甲基丙烯酸和環(huán)氧氯丙烷總質(zhì)量的0.5 1.0%，對羥基苯甲醚的加入量為甲基丙烯酸和環(huán)氧氯丙烷總質(zhì)量的0. 1 0.5% ；b將恒溫油浴槽的溫度升至70 100°C時(shí)，打開恒流泵I和恒流泵II，流速為 0. 5ml/min 20ml/min，進(jìn)入到微混合器中混合，流入直徑為1. 59mm 6. ；35_、長度為 30cm 500cm的延時(shí)反應(yīng)通道進(jìn)行反應(yīng)，得到的產(chǎn)物I進(jìn)入出料罐中；②閉環(huán)反應(yīng)a將產(chǎn)物I加入到進(jìn)料罐I中；將氫氧化鈉水溶液加入到進(jìn)料罐II中；其中，氫氧化鈉與甲基丙烯酸-2-羥基-3-氯丙酯按摩爾比1. 0 1. 1 1進(jìn)行投料；b將恒溫油浴槽的溫度升至40°C時(shí)，打開恒流泵I和恒流泵11，進(jìn)入到微混合器中混合，流入延時(shí)反應(yīng)通道進(jìn)行反應(yīng)，得到的產(chǎn)物II進(jìn)入出料罐中；③將產(chǎn)物II分離，取油層，洗滌至中性，干燥，得甲基丙烯酸縮水甘油酯。上述合成甲基丙烯酸縮水甘油酯的方法中，為了使恒流泵控制流量的準(zhǔn)確，在使用微反應(yīng)設(shè)備前還包括對其進(jìn)行校準(zhǔn)的步驟，所述的校準(zhǔn)為使用無水乙醇進(jìn)行。上述合成甲基丙烯酸縮水甘油酯的方法中，可通過延時(shí)反應(yīng)通道容積與液體流速之比計(jì)算產(chǎn)物反應(yīng)時(shí)間。計(jì)算式如下t = V/ (U 恒流s !+U 恒流s π)其中t為反應(yīng)時(shí)間，V為延時(shí)反應(yīng)通道容積，U為恒流泵流速。合成甲基丙烯酸縮水甘油酯反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1.一種微反應(yīng)設(shè)備，至少由一個(gè)設(shè)備單元組成；所述的設(shè)備單元包括恒溫油浴槽(2) 和出料罐C3)和至少兩個(gè)進(jìn)料罐I (101)、進(jìn)料罐II (102)；還包括微混合器(4)和延時(shí)反應(yīng)通道(5)；所述的進(jìn)料罐1(101)通過恒流泵1(601)與微混合器(4)相連、進(jìn)料罐11(102) 通過恒流泵11(60 與微混合器(4)相連，微混合器的另一側(cè)通過延時(shí)反應(yīng)通道(5) 與接收器(3)相連，延時(shí)反應(yīng)通道(5)固定在恒溫油浴槽O)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微反應(yīng)設(shè)備，其特征在于所述的微混合器(4)固定在恒溫油浴槽O)中，其微混合器的通道直徑為50μπι 600μπι。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微反應(yīng)設(shè)備，其特征在于所述的延時(shí)反應(yīng)通道(5) 的直徑為1. 59mm 6. 35mm,長度為30cm 500cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微反應(yīng)設(shè)備，其特征在于所述的延時(shí)反應(yīng)通道(5)的材質(zhì)為不銹鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種微反應(yīng)設(shè)備，其特征在于所述的接收器(3)為出料罐或下一所述設(shè)備單元中的微混合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微反應(yīng)設(shè)備，其特征在于所述的微反應(yīng)設(shè)備的進(jìn)料罐 I (101)通過恒流泵I (601)與微混合器I (401)相連、進(jìn)料罐II (102)通過恒流泵II (602) 與微混合器I (401)相連，微混合器I 001)的另一側(cè)通過延時(shí)反應(yīng)通道I (501)與微混合器 11(402)相連，微混合器I (401)和延時(shí)反應(yīng)通道I (501)固定在恒溫油浴槽I (201)中；所述的進(jìn)料罐111(103)通過恒流泵111(603)與微混合器11(402)相連，微混合器11(402)的另一側(cè)通過延時(shí)反應(yīng)通道II (50 與接收器(301)相連，微混合器11(40 和延時(shí)反應(yīng)通道11 (502)固定在恒溫油浴槽II (202)中。
7.—種連續(xù)合成甲基丙烯酸縮水甘油酯的方法，包括開環(huán)酯化反應(yīng)和閉環(huán)反應(yīng)，其特征在于所述反應(yīng)在權(quán)利要求1所述的微反應(yīng)設(shè)備中進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種連續(xù)合成甲基丙烯酸縮水甘油酯的方法，其特征在于所述的方法步驟如下①開環(huán)酯化反應(yīng)合成a將環(huán)氧氯丙烷加入到進(jìn)料罐I (101)中；將烏洛托品和對羥基苯甲醚溶解于甲基丙烯酸中得混合物I，將其混合物I加入到進(jìn)料罐11(102)中；其中，環(huán)氧氯丙烷與甲基丙烯酸按摩爾比1. 3 1 1進(jìn)行投料，烏洛托品的加入量為甲基丙烯酸和環(huán)氧氯丙烷總質(zhì)量的 0. 5 1. 0%，對羥基苯甲醚的加入量為甲基丙烯酸和環(huán)氧氯丙烷總質(zhì)量的0. 1 0. 5% ；b將恒溫油浴槽(2)的溫度升至70 100°C時(shí)，打開恒流泵I (601)和恒流泵II (602)， 流速為0. 5ml/min 20ml/min，進(jìn)入到微混合器(4)中混合，流入直徑為1. 59mm 6. 35mm, 長度為30cm 500cm的延時(shí)反應(yīng)通道(5)進(jìn)行反應(yīng)，得到的產(chǎn)物I進(jìn)入出料罐(3)中；②閉環(huán)反應(yīng)a將產(chǎn)物I加入到進(jìn)料罐1(101)中；將質(zhì)量百分濃度為10% 30%的氫氧化鈉水溶液加入到進(jìn)料罐II (102)中；其中，氫氧化鈉與產(chǎn)物I按摩爾比1.0 1.1 1進(jìn)行投料；b將恒溫油浴槽(2)的溫度升至40°C時(shí)，打開恒流泵I (601)和恒流泵II (602)，進(jìn)入到微混合器(4)中混合，流入延時(shí)反應(yīng)通道( 進(jìn)行反應(yīng)，得到的產(chǎn)物II進(jìn)入出料罐C3)中；③將產(chǎn)物II分離，取油層，洗滌至中性，干燥，得甲基丙烯酸縮水甘油酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種合成甲基丙烯酸縮水甘油酯的方法，其特征在于使用微反應(yīng)設(shè)備前還包括對其進(jìn)行校準(zhǔn)的步驟，所述的校準(zhǔn)為使用無水乙醇或乙酸乙酯進(jìn)行校準(zhǔn)。
全文摘要
一種微反應(yīng)設(shè)備及在合成甲基丙烯酸縮水甘油酯上的應(yīng)用。本發(fā)明的微反應(yīng)設(shè)備，所述的至少由一個(gè)設(shè)備單元組成；所述的設(shè)備單元包括恒溫油浴槽和出料罐和至少兩個(gè)進(jìn)料罐I、進(jìn)料罐II；還包括微混合器和延時(shí)反應(yīng)通道；所述的進(jìn)料罐I通過恒流泵I與微混合器相連、進(jìn)料罐II通過恒流泵II與微混合器相連微混合器的另一側(cè)通過延時(shí)反應(yīng)通道與接收器相連，延時(shí)反應(yīng)通道固定在恒溫油浴槽中。微反應(yīng)設(shè)備中物料在反應(yīng)系統(tǒng)中的輸送和轉(zhuǎn)移處于封閉的狀態(tài)，使反應(yīng)操作安全。應(yīng)用到合成甲基丙烯酸縮水甘油酯的反應(yīng)上，節(jié)省反應(yīng)時(shí)間及能源消耗、反應(yīng)工藝放大簡便；無需反應(yīng)釜以及冷凝器等常規(guī)化工反應(yīng)設(shè)備，相對設(shè)備投入和維護(hù)費(fèi)用低。
文檔編號C07D301/26GK102580643SQ20111045557
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者曹彩虹, 李長紅, 趙宏 申請人:微楷化學(xué)(大連)有限公司