一种基于微反应器的光致氧化苯连续流合成苯酚的方法技术

一种基于微反应器的光致氧化苯连续流合成苯酚的方法，将含有苯的乙腈溶液与含有2,3

【技术实现步骤摘要】
一种基于微反应器的光致氧化苯连续流合成苯酚的方法


[0001]本专利技术属于化工
，具体涉及一种基于微反应器的光致氧化苯连续流合成苯酚的方法。

技术介绍

[0002]苯酚(Phenol)是一种重要的有机化工原料，主要用于生产苯胺、双酚A、己内酰胺、酚醛树脂等精细化工品，广泛应用于医药、化工、合成橡胶、合成纤维等行业。工业上传统釜式反应制备苯酚主要通过异丙苯法，其合成流程包括：首先将苯与丙烯加成生成异丙苯；然后，异丙苯经氧气氧化形成过氧化氢异丙苯；最终，过氧化氢异丙苯在酸性条件下水解得到苯酚和丙酮。在整个反应过程中，会生成易燃易爆的中间体过氧化氢异丙苯及大量酸性废水，不仅安全风险大，而且容易污染环境。
[0003]当前研究苯酚合成的特点有：简化反应步骤，直接一步氧化苯制备苯酚；在温和条件下进行反应，且注重安全操作；减少“三废”(废渣、废气和废水)，坚持“绿色化学”。与热反应相比，光反应被认为是一种环境友好、过程安全的化学合成方法。过去，在釜式反应器中进行一些光化学反应，常因为传质传热效率低、光照强度分布不均等原因导致反应效率低、目标产物选择性差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了解决传统釜式反应制备苯酚导致的产率低、反应步骤多、安全风险大等问题，而提供一种基于微反应器的光致氧化苯连续流合成苯酚的方法。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术将含有苯的有机溶剂与含有2,3
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二氯
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5,6
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二氰对苯醌(DDQ)和水的有机溶剂在微反应器中混合，经毛细管微通道与光反应器相连，通过可见光照射，在室温条件下直接合成苯酚。
[0007]进一步地，所述的微反应器包括T型三通和与之相连的毛细管微通道，其中，T型三通的两个输入端分别输入含有苯的有机溶剂与含有DDQ和水的有机溶剂，毛细管微通道的输出端与LED光反应装置相连。
[0008]进一步地，所述的毛细管微通道的内径为1.0mm，采用PFA材料。
[0009]进一步地，所述的毛细管微通道一端连接微型注射器，采用微型注射泵控制毛细管微通道的液体总流速为0.0883～4.24mL/min，优选地，将液体流速控制为0.044～2.12mL/min。
[0010]进一步地，所述的含有苯的有机溶剂中苯的浓度为0.01～0.06mol/L，优选地，苯的浓度为0.03mol/L。
[0011]进一步地，所述的含有DDQ和水的有机溶剂中2,3
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二氯
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5,6
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二氰基苯醌的浓度为0.045～0.105mol/L。
[0012]进一步地，所述的含有DDQ和水的有机溶剂中水的浓度为0.12～1.2mol/L。
[0013]进一步地，反应温度为室温。
[0014]进一步地，光反应装置的光照强度为1861lux～177733lux，优选地，光照强度应使用177733lux。
[0015]进一步地，所述有机溶剂包括丙酮、乙醇、二甲基亚砜、乙酸或乙腈中的一种或多种混合，优选地，所述有机溶剂为乙腈。
[0016]进一步地，水与苯的摩尔比为12，DDQ/苯摩尔比选择为12。
[0017]与传统釜式反应器相比，微反应器特征尺寸一般在10
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1000微米之间，其比表面积体积比非常大，一般可以达到10000
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50000m2/m3，因此微反应器具有极高的混合效与极强的换热能力。本专利技术通过将光反应与微反应器相结合，构建的光微反应器拥有优秀的传质传热效率以及分布均匀的光照强度，而且由于微反应器对工艺参数的精确控制，同样的反应过程在微反应器中可以实现更加精细的操作，往往可以实现缩短反应时间，提高产率和选择性，降低物耗能耗和减少“三废”排放，并且可以通过反应器数量的增加直接进行放大。
[0018]与现有研究相比，本专利技术对合成苯酚具有较高的选择性可达到99％以上，反应时间缩短至60min，反应条件温和、安全风险极低、易于操作、可连续流合成。
附图说明
[0019]图1为水/苯的摩尔比对微反应器内合成苯酚的影响示意图；
[0020]图2为DDQ/苯的摩尔比对微反应器内合成苯酚的影响示意图；
[0021]图3为苯的浓度对微反应器内合成苯酚的影响示意图；
[0022]图4为停留时间对微反应器内合成苯酚的影响示意图；
[0023]图5为不同溶剂对微反应器内合成苯酚的影响示意图；
[0024]图6为不同反应环境对微反应器内合成苯酚的影响示意图；
[0025]图7为光照强度对微反应器内合成苯酚的影响示意图；
[0026]图8为实验装置示意图；
[0027]图中：1
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微量注射泵、2
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注射器、3
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T型三通、4
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毛细管微通道、5
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铝箔、6
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LED灯带、7
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可调压电源适配器、8
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鼓风机、9
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气相色谱仪。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0029]实施例1
[0030]本实施例采用鼓风机将温度控制在室温，将含有苯的乙腈溶液与含有DDQ和水的乙腈溶液在微反应器混合，经毛细管微通道与光反应器相连，通过可见光照射下直接合成苯酚。
[0031]如图8，微反应器包括T型三通3和与之相连的毛细管微通道4，其中T型三通3与毛细管微通道4通过螺纹连接。光反应器包括：缠绕在烧杯上的LED灯带6、缠绕在LED灯带6外侧的毛细管微通道4、鼓风机8、铝箔5，LED灯带6连接可调压电源适配器7调节LED灯带功率。T型三通3的两个输入端分别连接微量注射泵1及注射器2，输入含有苯的乙腈溶液与含有2,3
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二氯
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5,6
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二氰对苯醌和水的乙腈溶液，
[0032]作为优选的实施方式，含有苯的乙腈溶液的流速以及含有DDQ和水的乙腈溶液的
流速均控制为0.044～2.12mL/min。
[0033]作为优选的实施方式，T型三通采用PEEK材料，内径为1.0mm。
[0034]作为优选的实施方式，毛细管微通道的内径为1.0mm，采用PFA材料。
[0035]作为优选的实施方式，光反应器所用LED灯带波长约为450nm，功率为12瓦/米。
[0036]作为优选的实施方式，反应体系中苯的浓度为0.03mol/L，DDQ的浓度为0.045mol/L，水的浓度为0.06～0.6mol/L，液体总流速控制为0.1767mL/min，管的内径为1.0mm，长度为13.5m，溶剂为乙腈，反应环境为空气，光照强度177733lux。苯的浓度和苯酚的浓度采用气相色谱仪9(Ailg本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微反应器的光致氧化苯连续流合成苯酚的方法，其特征在于，将含有苯的有机溶剂与含有2,3
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二氯
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5,6
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二氰对苯醌和水的有机溶剂在微反应器中混合，经毛细管微通道与光反应器相连，通过可见光照射，在室温条件下直接合成苯酚。2.根据权利要求1所述的一种基于微反应器的光致氧化苯连续流合成苯酚的方法，其特征在于，所述的微反应器包括T型三通和与之相连的毛细管微通道，其中，所述T型三通的两个输入端分别输入含有苯的有机溶剂与含有2,3
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二氯
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5,6
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二氰对苯醌和水的有机溶剂。3.根据权利要求1所述的一种基于微反应器的光致氧化苯连续流合成苯酚的方法，其特征在于，所述的含有苯的有机溶剂中苯的浓度为0.01～0.06mol/L。4.根据权利要求1所述的一种基于微反应器的光致氧化苯连续流合成苯酚的方法，其特征在于，所述的含有2,3
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二氯
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5,6
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二氰对苯醌和水的有机溶剂中2,3
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二氯
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【专利技术属性】
技术研发人员：苏远海，商敏静，施晓琪，刘塞尔，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：