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一種四苯基卟吩的連續制備方法_2

文檔序號:9880930閱讀:來源:國知局
元,生成了相 對熱穩定的目標產物的TPP。因此,在本發明中,該步反應的溫度可由傳統的常壓沸點下反 應大幅提高到0.1~l.OMPa下的130~200°C,反應時間由傳統的0.5~lh大幅縮短到10~ 300s。不但可省掉傳統工藝中的每批次的加熱冷卻操作,使得四苯基卟吩的生產能耗成本 大幅降低、生廣效率大幅提尚,而且使得廣物選擇性提尚,雜質量減少,后續的二廢處理成 本顯著降低。
[0033] 反應(y)和反應(z)均為氧化過程,該過程為快速反應過程,反應速度受氧傳遞速 率的限制。傳統操作中,在進行反應(y)和反應(z)時,由于操作的安全性和傳統攪拌釜的傳 質局限性,不能快速的供給足夠多的氧氣,導致在傳統的間歇攪拌釜反應器操作中,反應時 間較長。而四苯基卟吩中間產物TPPG和TPC或四苯基卟吩TPP均為熱敏性物質,長時間的停 留會導致其分解損失,使得產物收率降低。由于微通道反應器具有比表面積大、傳質傳熱效 率高和操作安全等顯著有點,使得該步反應在供氧充足的情況下快速進行完畢成為可能。 采用本發明所述的微反應器后,能快速將該步反應的放熱及時移出,實現了高通量的TPP的 連續合成與移出。由于反應時間短,TPP及其原料TPPG和TPC發生分解副反應的概率也大幅 下降,導致反應收率大幅提高。同時,由于移熱及時,該步反應的反應溫度也可較傳統工藝 明顯提高,使得反應原料TPPG和TPC還沒來得及分解即被氧氣氧化為了目標產物TPP。在本 發明中,該步反應的溫度可由傳統的常壓沸點大幅提高至l」〇. 1~1 .OMPa下的130~200°C,反 應時間由傳統的0.5~3h大幅縮短到10~300s。不但可省掉傳統工藝中的每批次的加熱冷 卻操作,使得四苯基卟吩的能耗成本大幅降低,而且使得生產效率大幅提高,產物選擇性提 高,雜質量減少,后續的三廢處理成本顯著降低。
[0034]進一步的,為了提供反應所需的酸性體系,并增加體系的流動性,可向步驟(a)中 所述的吡咯和芳香醛中加入溶劑后制成吡咯溶液和芳香醛溶液,溶液中吡咯和芳香醛的濃 度大于等于0.05mol/L。
[0035]更進一步的,以上所述的溶劑優選為丙酸或乙酸、或者為乙酸或丙酸與環己烷、甲 苯、苯、乙苯、二甲苯中的一種或多種組成的混合物。
[0036]更優選的,所述混合物中丙酸或乙酸的體積分數大于等于60%。
[0037] 按照本發明,產品中TPP含量用液相色譜分析,液相中殘留的吡咯的量由氣相色譜 分析。由于吡咯是本反應中價格最昂貴的反應物,其自聚或氧化產物也是TPP中最難出去的 雜質,因此,本發明中把以吡咯計的TPP的合成產率作為衡量工藝過程優劣的主要標志之 一,計算方法為:
[0038]
[0039] 與現有技術相比,本發明的優點為:
[0040] 1、高收率。由于采用短時間高溫反應,使得產物四苯基卟吩或其中間產物在高溫 狀態下停留時間很短,發生分解副反應的概率也大幅下降,導致反應收率大幅提高。目標產 物四苯基卟吩的產率在63.9%以上。
[0041] 2、高效。采用連續式操作后,在相同產能的情況下,可極大的縮短反應時間,大幅 提尚了生廣效率。
[0042] 3、節能。省掉傳統工藝中的每批次的加熱冷卻操作,使得四苯基卟吩的能耗成本 大幅降低。
[0043] 4、安全。本發明所采用的微通道反應器具有比表面積大、傳質傳熱效率高等優點, 使得本發明所述的強放熱反應的熱量能及時移出,避免了局部過熱點的出現,同時也避免 了高危的氧化間歇操作風險,使得反應條件易控制,工藝的安全性能大幅提升。
[0044] 5、環保。由于以反應物吡咯計的產品TPP的合成產率較現有技術明顯提高,副反應 顯著減少,在相同產能的情況下,三廢副產物的量顯著下降。
[0045] 6、適合工業放大。通過并聯增加微通道反應器,即可實現工業化、擴大化生產,無 放大效益,且裝置體積小,占地少。
【附圖說明】
[0046] 圖1為本發明的流程示意圖。
[0047] 圖中:1為第一反應器,2為第二反應器,3、4為計量栗,5為氣體流量控制器
【具體實施方式】
[0048] 下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步詳細描述,但本發明的保護范圍并不 受實施例的限制。
[0049] 如圖1所示,本發明中第一反應器1、第二反應器2均為為高通量微通道反應器(購 自Corning,型號為G1)。本發明的工藝流程為:
[0050] (1)將吡咯和芳香醛分別通過計量栗1和計量栗2連續加入到第一反應器1中進行 反應,或者將吡咯和芳香醛分別加入溶劑中制成溶液后,再分別通過計量栗1和計量栗2連 續加入到第一反應器1中進行反應,第一反應器出料為第一反應液,將其連續進入第二反應 器2中;
[0051] (2)將含氧氣體通過氣體流量控制器5后連續加入第二反應器2中,與來自第一反 應器1的第一反應液連續反應,第二反應器2出料為第二反應液;
[0052] (3)收集第二反應液后經冷卻、結晶、過濾和洗滌后得到四苯基卟吩產品。
[0053] 實施例中的芳香醛結構式如通式(I)所示: 通式(I)
[0054]
[0055] 實施例1
[0056] 第一反應器1中反應原料吡咯和芳香醛(1^ = !1、1?2 = !1、1?3 = !〇以溶液形式進料,溶 劑為丙酸,吡咯的摩爾濃度為〇.40mol/L,芳香醛的摩爾濃度為0.40mol/L,吡咯的體積流量 為1.05ml/min,吡咯與的芳香醛的摩爾流量比為1:1。第一反應器1的反應壓力為0.83MPa, 反應溫度為163.5°C,停留時間為244s。第二反應器2中含氧氣體為純氧,其與第一反應器1 中加入的芳香醛的摩爾流量比為0.075:1,第二反應器2的反應壓力為0.8MPa,反應溫度為 13 3.5 °C,停留時間為2 3 5 s。最終以反應物吡咯計的產品T P P的合成產率為6 3.9 %,純度 98.7%〇
[0057] 實施例2
[0058] 第一反應器1中反應原料吡咯和芳香醛(辦=!1、1?2 = !1、1?3 = (:1)以溶液形式進料,溶 劑為丙酸和甲苯的混合物,其中丙酸的體積分數為70%,吡咯的摩爾濃度為0.10m〇l/L,芳 香醛的摩爾濃度為0.20mol/L,吡咯的體積流量為2.66ml/min,吡咯與的芳香醛的摩爾流量 比為0.5:1。第一反應器1的反應壓力為0.731〇^,反應溫度為179.2°(:,停留時間為968。第二 反應器2中含氧氣體為純氧,其與第一反應器1中加入的芳香醛的摩爾流量比為1:1,第二反 應器2的反應壓力為0.70MPa,反應溫度為149.2 °C,停留時間為74s。最終以反應物吡咯計的 產品TPP的合成產率為65.9%,純度99.1 %。
[0059] 實施例3
[0060] 第一反應器1中反應原料吡咯和芳香醛(辦=!1、1?2 = (:1、1?3 = !〇以溶液形式進料,溶 劑為丙酸和苯的混合物,其中丙酸的體積分數為80%,吡咯的摩爾濃度為0.60mol/L,芳香 醛的摩爾濃度為0.60mol/L,吡咯的體積流量為2.39ml/min,吡咯與的芳香醛的摩爾流量比 為1.0:1。第一反應器1的反應壓力為0.90MPa,反應溫度為176.7°C,停留時間為107s。第二 反應器2中含氧氣體為空氣,其與第一反應器1中加入的芳香醛的摩爾流量比為0.9:1,第二 反應器2的反應壓力為0.87MPa,反應溫度為176.7°C,停留時間為25s。最終以反應物吡咯計 的產品TPP的合成產率為66.6%,純度99.1 %。
[0061 ] 實施例4
[0062] 第一反應器1中反應原料吡咯和芳香醛(1^ = !1、1?2 = !1、1?3 = 013)以溶液形式進料, 溶劑為丙酸和環己烷的混合物,其中丙酸的體積分數為60%,吡咯的摩爾濃度為O.lOmol/ L,芳香醛的摩爾濃度為0.10m 〇l/L,吡咯的體積流量為0.85ml/min,吡咯與的芳香醛的摩爾 流量比為1.0:1。第一反應器1的反應壓力為0.441^ &,反應溫度為133.0°(:,停留時間為 300s。第二反應器2中含氧氣體為氧體積分數為10 %的貧氧空氣,其與第一反應器1中加入 的芳香醛的摩爾流量比為0.32 :1,第二反應器2的反應壓力為0.41MPa,反應溫度為132.2 °C,停留時間為84s。最終以反應物吡咯計的產品TPP的合成產率為64.7 %,純度98.5 %。 [0063] 實施例5
[0064] 第一反應器1中反應原料吡咯和芳香醛(RpmzCHhRpH)以溶液形式進料, 溶劑為丙酸和間二甲苯的混合物,其中丙酸的體積分數為90 %,吡咯的摩爾濃度為 0.20mol/L,芳香醛的摩爾濃度為0.38mol/L,吡咯的體積流量為2.99ml/min,吡咯與的芳香 醛的摩爾流量比為0.53:1。第一反應器1的反應壓力為0.771〇^,反應溫度為181.9°(:,停留 時間為85s。第二反應器2中含氧氣體為為氧體積分數為15 %的貧氧空氣,其與第一反應器1 中加入的芳香醛的摩爾流量比為0.7:1,第二反應器2的反應壓力為0.74MPa,反應溫度為 151.9 °C,停留時間為24s。最終以反應物吡咯計的產品TPP的合成產率為65.2 %,純度 99.2%〇
[0065] 實施例6
[0066] 第一反應器1中反應原料吡咯和芳香醛(辦=0!1、1?2 = !1、1?3 = !〇以溶液形式進料,溶 劑為丙酸和鄰二甲苯的混合物,其中丙酸的體積分數為90%,吡咯的摩爾濃度為0.15mol/ L,芳香醛的摩爾濃度為0.27mol/L,吡咯的體積流量為2.39ml/min,吡咯與的芳香醛的摩爾 流量比為0.56:1。第一反應器1的反應壓力為0.701〇^,反應溫度為176.7°(:,停留時間為 107s。第二反應器2中含氧氣體為為氧體積分數為30 %的富氧空氣,其與第一反應器1中加 入的芳香醛的摩爾流量比為0.6:1,第二反應器2的反應壓力為0.67MPa,反應溫度為156.7 °C,停留時間為57s。最終以反應物吡咯計的產品TPP的合成產率為66.6%,純度99.1 %。 [0067] 實施例7<
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