一种无放大效应的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺制造技术

本发明专利技术提供一种无放大效应的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺，所述的合成工艺是以过氧化叔丁醇、碱液、新癸酰氯为原料，连续依次经碱化反应、酯化反应以及淬灭步骤得到过氧化新癸酸叔丁酯，所述的合成工艺在一体化连续流反应器中进行，在所述一体化连续流反应器的进料口不间断加入反应原料过氧化叔丁醇、碱液、新癸酰氯，在所述一体化连续流反应器出料口不间断得到过氧化新癸酸叔丁酯，无放大效应，反应总时间≤180s。与传统的生产工艺相比，温度大幅提升，反应总时间大大缩短，无放大效应，产品指标稳定、重现性好。

【技术实现步骤摘要】
一种无放大效应的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺
本专利技术涉及化学领域，具体涉及一种过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺。
技术介绍
过氧酯是重要的有机过氧化物，如过氧化新癸酸叔丁酯，过氧化新癸酸异丙苯酯，和过氧化新癸酸-1,1,3,3-四甲基丁酯。过氧酯是自由基聚合反应的低温引发剂，广泛用于聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯共聚物(如，ABS)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)等生产领域。同时，其也是不饱和聚酯的高温固化剂。自从1901年Baeyer和Villiger报道制取了第一例过氧酯至今，已有许多过氧酯产品问世，从实验室规模到工业化规模的制备均有报道。目前，总体上看，绝大部分过氧酯的制备都是通过酰化工序(Acylationprocedures)完成的。其基本原理为：将过氧醇与酰化剂(包括酰氯、酸酐、烯酮、硫酰氯、碳酰氯、氯仿、异氰酸酯的氨基甲酰氯(Carbamylchloride)等)进行反应而制备的。下面的反应即该原理的具体形式：过氧酯是非常活泼的化合物，极易分解为高反应活性的自由基和氧，该过程中会释放大量的热甚至引发爆炸。作为有机过氧化物，其重要特征是自加速分解温度(SADT)，在等于或高于自加速分解温度下，有机过氧化物分解反应放热速率与环境散热速率是失衡的，即体系热量在不断累积，此时，有机过氧化物可通过热分解导致危险的自加速分解反应和在不利环境下的爆炸或起火。与不相容的物质接触以及提高机械应力可导致在等于或低于SADT下的分解。不同有机过氧化物，自分解加速温度和热稳定性会有很大差别。同时由于结构差异，不同有机过氧化物的合成路线和所需原料都不同的，原料的物理、化学性质也千差万别。这众多差异导致不存在一个所谓“通用”的工艺过程能适用所有的有机过氧化物，不同的有机过氧化物的合成工艺也无法相互移植套用。每个具体有机过氧化物的合成都需要根据其自加速分解温度和热稳定性以及使用原料的物理、化学性质来专门设计开发个性化的适用工艺过程、条件和参数。例如，过氧化二异丁酰的自分解加速温度(SADT)为0℃，10小时半衰期对应的温度为23℃；过氧化新癸酸异丙苯酯的自分解加速温度(SADT)为10℃，10小时半衰期对应的温度为38℃；过氧化新戊酸叔丁酯的自分解加速温度(SADT)为20℃，10小时半衰期对应的温度为57℃；而过氧化2-己基乙酸叔丁酯的自分解加速温度(SADT)则为35℃，10小时半衰期对应的温度为72℃；对于过氧化叔丁醇(TBHP)，其自分解加速温度(SADT)更高达80℃，10小时半衰期对应的温度为98℃。过氧化新癸酸叔丁酯，缩写为BNP，主要用于高压聚乙烯(LDPE)的优良低温引发剂，多用于管式法工艺，可同引发剂过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化-2-乙基已酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯等共同组成复合引发剂体系，聚合效果更好。是不饱和聚酯的高温固化剂。可用于氯乙烯，苯乙烯或苯乙烯的共聚物聚合引发剂及甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯的聚合引发剂，过氧化新癸酸叔丁酯的自加速分解温度(SADT)为20℃，10小时半衰期对应的温度为46℃。BNP的合成原料为过氧化叔丁醇，氢氧化钠或氢氧化钾和新癸酰氯。目前，多采用间歇工艺来生产，反应温度通常在20℃以下，收率为90％以上，储存温度一般要低于-10℃。反应方程式如下：间歇工艺(batchprocess)是将原料加入反应器后，等待一定时间(包括每个步骤反应的时间、降温时间、升温时间、保温时间、以及各操作的间隔等待时间等)，反应达到一定要求后，一次卸出产品，即产品的生产方式是间隔成批次的，并且每批次只能生产有限的固定数量的产品(其数量取决于反应器容积的大小)。间歇工艺的反应总时间是指从原料到制得产品的总时间，包括每个步骤的加料时间，反应时间，卸料时间，转料时间，降温时间、升温时间、保温时间以及各操作的间隔等待时间等。间歇工艺操作过程中反应器内物料(包括中间产物、最终产物)的组成、温度等状态参数会随时间变化，是非稳态过程，生产过程和产品质量具有很大的不确定性，直接导致下游产品的质量不稳定，难以控制。间歇工艺最重要的特征有两点，一是过程中存在“停留”或“中断”，二是产品生产是间隔开的，即产品存在批次并且一个批次生产只能得到固定数量的产品。也就是，对于每一批次的生产，固定数量的原料按照反应步骤的顺序进行反应，最终得到有限的固定数量的产品(产物)；然后再投入固定数量的原料，按照同样的步骤进行下一批次的反应，制得有限的固定数量的产品。间歇工艺实现的方式有两种：1)分别用多个反应器(例如，烧瓶、反应釜等)实现，每一步反应在一个反应器中进行；2)用一个反应器(例如，烧瓶、反应釜等)实现，在该反应器中依次完成每步反应，反应过程中需要根据反应进程依次添加多个原料，也就是每一步反应后，就会有“停留”，等待进一步添加后续反应的原料。有的文献也把方式2)称作连续(continuous)，其实质也是间歇的，因为过程中存在“停留”，需等待加料，或者需要为下一步反应调节到合适的温度(例如，升温、降温或保温)。目前合成BNP的工艺大多采用的是间歇工艺。主要存在以下问题：1、间歇批次操作效率不高，反应时间很长。需要先缓慢滴加碱液到过氧化叔丁醇合成叔丁基过氧化钠(钾)，过程中要控制温度，再缓慢滴加新癸酰氯继续反应。2、无论是过氧化叔丁醇与碱液的反应，还是第二步与新癸酰氯的酯化过程，都是放热反应，需要反应器具有很好的换热性能，保证反应不飞温。而且，温度过高，产品会发生分解，使收率降低。而反应釜的换热效率比较差，因此需要控制反应的滴加速度很慢才行。间歇工艺安全性有待改善。虽然已有少量的连续流工艺开发出来，但是存在问题：不可避免存在放大效应，这为进一步的工业化应用带来诸多不确定性；有些连续流工艺短时间内反应不够完全，需要通过延迟管线增加反应时间来提高转化率，造成生产效率下降。放大效应(ScalingupEffect)，是指利用小型设备进行化工过程(即小规模)实验(例如实验室规模)得出的研究结果，在相同的操作条件下与大型生产装置(例如工业化规模)得出的结果往往有很大差别。有关这些差别的影响称为放大效应。其原因主要是小规模的实验设备中的温度、浓度、物料停留时间分布与大规模设备中的不同。也就是说，相同的操作条件下，无法在工业化规模上完全重复小规模实验的研究结果；若要在工业化规模上得到与小规模实验相同或近似的结果，需要通过优化调整，改变工艺参数和操作条件。对于化工过程来说，放大效应是一个难度较大而且迫切需要解决的问题。如果不解决，会导致生产过程和产品质量具有很大的不确定性，一是直接导致下游产品的质量不稳定，难以控制；二是不确定性会带来生产过程工艺参数波动，进而导致无法有效控制生产过程，使得生产安全性不能得到保证，为生产过程埋下诸多安全隐患。中国专利CN101479239A描述了使用具有高热交换能力的板式换热器来连续制备有机过氧化物的方法，通过在板式换热器不同位置(板块)引入不同的反应物，在给定的温度下连续制备选定的过氧化物。其温度给定值为这样的温度，即高于该温度时有机过氧化物变得热敏感，最终优选的反应温度范围为5-60℃。该方法的合成反应时间在实验室规模为1秒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无放大效应的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺，其特征在于：所述的合成工艺以过氧化叔丁醇、碱液、新癸酰氯为原料，连续依次经碱化反应、酯化反应以及淬灭步骤得到过氧化新癸酸叔丁酯，所述的合成工艺在一体化连续流反应器中进行，在所述一体化连续流反应器的进料口不间断加入反应原料过氧化叔丁醇、碱液、新癸酰氯，在所述一体化连续流反应器出料口不间断得到过氧化新癸酸叔丁酯，所述的合成工艺无放大效应。

【技术特征摘要】
2016.08.13 CN 20161066832751.一种无放大效应的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺，其特征在于：所述的合成工艺以过氧化叔丁醇、碱液、新癸酰氯为原料，连续依次经碱化反应、酯化反应以及淬灭步骤得到过氧化新癸酸叔丁酯，所述的合成工艺在一体化连续流反应器中进行，在所述一体化连续流反应器的进料口不间断加入反应原料过氧化叔丁醇、碱液、新癸酰氯，在所述一体化连续流反应器出料口不间断得到过氧化新癸酸叔丁酯，所述的合成工艺无放大效应。2.根据权利要求1所述的连续流合成工艺，其特征在于：所述合成工艺的反应总时间≤180s，优选的，所述的反应总时间为20～180s；优选的，所述的反应总时间为40～90s；优选的，所述的反应总时间为20～150s；优选的，所述的反应总时间为20～110s；更优选的，所述的反应总时间为20～90s；更优选的，所述的反应总时间为20～70s；更优选的，所述的反应总时间为20～60s；更优选的，所述的反应总时间为30～50s；更优选的，所述的反应总时间为30～40s。3.根据权利要求1或2所述的连续流合成工艺，其特征在于：所述一体化连续流反应器采用单元化结构，包括碱化单元、酯化单元和淬灭单元，其中：所述的碱化单元用于过氧化叔丁醇与碱反应生成相应的叔丁基过氧盐并将其输送至酯化单元；所述的酯化单元用于叔丁基过氧盐与新癸酰氯的反应生成过氧化新癸酸叔丁酯，并将其输送至淬灭单元；所述的淬灭单元用于反应淬灭并输出含有过氧化新癸酸叔丁酯的反应母液。4.根据权利要求1或2所述的连续流合成工艺，其特征在于：所述一体化连续流反应器采用单元化结构，每个所述的单元独立地包含一个以上的反应器模块或反应器模块组，其中反应器模块组由多个反应器模块串联或并联组成，各单元之间相互串联。5.根据权利要求1或2所述的连续流合成工艺，其特征在于：所述一体化连续流反应器采用单元化结构，每个所述的单元对应至少一个温区，每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：马兵，潘帅，舒鑫琳，刘辰，
申请(专利权)人：上海惠和化德生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31