【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工产品合成，具体涉及一种连续合成除草剂烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的微反应器系统与方法。
技术介绍
1、5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮是环己烯酮类除草剂的重要中间体，该类除草剂具有很好的除草活性、选择性高和易于讲解等优点，主要用于防治一年生和多年生禾本科杂草及阔叶作物田中自生的禾谷类作物，具有广阔的市场前景。
2、其化学结构式如下：
3、
4、目前，工业上均采用间歇釜式反应来制备烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮，以甲苯做溶剂，升温至35℃时，滴加丙二酸二甲酯，控制滴加速度，温度控制38～40℃，滴加4h，滴加完毕后，38～42℃保温一小时，再控制温度40℃以下，向釜内滴加庚烯酮，严格控制滴加速度，温度控制43～47℃，滴加1.5～2h，滴完后，该温度下保温搅拌3h，减压脱溶除去甲苯，将该环合产物溶于水中，加入氢氧化钠溶液，70℃回流反应5h，然后用盐酸调ph＝4，55℃反应4h，反应结束后甲苯萃取，减压脱溶得到目标产物烯草酮中间体。传统的间歇式反应装置还存在许多问题：首先，由于反应釜体积较大，机械搅拌的效果较差，容易导致反应物料浓度分布不均匀，产生局部热点，会引发安全事故；其次，间歇反应时间较长，不仅能耗较高，而且产物稳定性较差，反应时间过长，烯草酮中间体分解更明显。目前的工业生产过程中，烯草酮中间体收率在80～85％之间。
5、南京理工大学硕士论文《烯草酮的合成及
6、随着现代化工技术的发展，反应过程微型化成为一个重要的趋势。相对于常规的反应装置，微化工技术能够实现快速混合，强化传质传热性能，而且还提高了过程的安全性。因此，采用微反应装置进行烯草酮中间体一个有效途径，有利于实现烯草酮的绿色、安全和高效生产。
技术实现思路
1、为解决现有烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮合成技术中存在的反应时间长、收率不高、烯草酮中间体含量低等问题。本专利技术提出了一种连续合成烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的微反应系统与方法，反应速度快、制备的烯草酮中间体收率高和过程安全，并且后处理简单，溶剂可回收利用，环境污染小，适合连续化大规模生产。
2、本专利技术技术方案如下：
3、本专利技术提供一种连续合成烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的微反应系统，所述微反应系统包括两个微通道混合器和两个微通道反应器；所述微通道混合器包括小流量微混合器和大流量微混合器，所述小流量微混合器具有z型或锯齿型的单通道结构，两进一出混合设计，持液量0.2-20ml/min，所述大流量微混合器为三进一出混合设计，持液量50-200ml/min，所述微通道反应器由一个或多个串联起来的反应盘管组成，所述反应盘管包括两种：第一微通道反应盘管和第二微通道反应盘管，第一微通道反应盘管具有0.8mm的内径，3ml持液量10匝的盘管结构，第二微通道反应盘管具有0.8mm的内径，12ml持液量40匝的盘管结构，
4、所述微通道反应器设有反应换热系统；所述微通道反应器的反应物料在进入混合之前设有预热系统；所述微通道反应器的反应盘管设有加热系统；所述微通道反应器的反应物料在出料之前有淬灭装置。加热系统的温度范围在-20～200℃，传热性能良好，温度控制稳定。
5、所述z型通道或锯齿型通道角度为90°～160°；所述微通道混合器单管道的水力直径0.1～4mm、长度0.2～90cm；当反应物料在所述90～160°角度的通道内流动过程中，不断改变流动方向或发生扰流，实现混合与反应。
6、微通道反应器进一步包括多个微通道反应盘管，串联起来之后，构造较大的内部有效体积，以利于调控反应所需的停留时间，能使在微通道反应盘管内的物料提留时间达到1～10小时，以最大程度转化原料。
7、该方法包括以下步骤:
8、(1)将丙二酸二甲酯和甲醇钠的甲醇溶液分别输送至第一微混合器进行混合，然后进入第一微通道反应器内进行成盐反应，得到丙二酸二甲酯的钠盐溶液；
9、(2)将上述钠盐溶液和庚烯酮分别输送至第二微混合器进行混合，然后进入第二微通道反应器内进行环合反应，通过换热系统控制系统温度，环合产物从出料口出来并进行反应情况的监测，庚烯酮转化率到99％之后，收集起来，减压脱溶除去溶剂甲醇。
10、(3)将上述环合产物溶于水中进入产物收集器，加入氢氧化钠溶液进行水解反应，之后加入盐酸进行脱羧反应，检测分析之后，加入甲苯萃取，减压脱溶之后得到目标产物5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮。
11、具体化学反应式为：
12、
13、优选地，步骤(1)中，所述甲醇钠的甲醇溶液的浓度控制在10％～50％，更优选地，甲醇钠的甲醇溶液的浓度控制在20％～40％。
14、优选地，步骤(1)中，控制丙二酸二甲酯与甲醇钠的甲醇溶液输送至第一微混合器内的流量比，使得丙二酸二甲酯与甲醇钠的甲醇溶液的摩尔比在(1.0～1.3)：1范围内，更优选地，使得丙二酸二甲酯与甲醇钠的甲醇溶液的摩尔比在(1.0～1.2)：1范围内。
15、优选地，步骤(1)中，控制生成的钠盐的含量在20～40g/l范围内，更优选地，控制生成的钠盐的含量在25～35g/l范围内，反应过程中需防止生成的钠盐结晶出来。
16、优选地，步骤(1)中，所述第一微通道反应器内的温度控制在15～30℃范围内，更优选地，所述第一微通道反应器内的温度控制在15～25℃范围内。混合反应物料在第一微通道反应器内的停留时间为0.1～15分钟，更优选地，混合反应物料在第一微通道反应器内的停留时间为0.1～10分钟。优选地，反应过程中背压为0.1～0.5mpa，更优选地，反应过程中背压为0.1～0.2mpa。
17、优选地，步骤(2)中，控制钠盐与庚烯酮输送至第二微混合器内的流量比，使得钠盐与庚烯酮的摩尔比在(1.00～1.20):1范围内，更优选地，控制钠盐与庚烯酮的摩尔比在(1.00～1.15):1范围内。
18、优选地，步骤(2)中，所述第二微通道反应器内的温度控制在50～85℃范围内，更优选地，所述第二微通道反应器内的温度控制在60～80℃范围内。混合反应物料在第二微通道反应器内的停留时间为0.1～20分钟，更优选地，混合反应物料在第二微通道反应器内的停留时间为0.1～10分钟。反应过程中背压为0.1～4.0mpa，更优选地，反应过程中背压为1.0～3.5mpa。
19、优选地，步骤(3)中，所述氢氧化钠溶液与缓和产物的摩尔比(1.0～4.0:1.0)范围内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种连续合成烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的微反应系统，其特征在于，所述微反应系统包括两个微通道混合器和两个微通道反应器；所述微通道混合器包括小流量微混合器和大流量微混合器，所述小流量微混合器具有Z型或锯齿型的单通道结构，两进一出混合设计，持液量0.2-20mL/min，所述大流量微混合器为三进一出混合设计，持液量50-200mL/min，所述微通道反应器由一个或多个串联起来的反应盘管组成，所述反应盘管包括两种：第一微通道反应盘管和第二微通道反应盘管，第一微通道反应盘管具有0.8mm的内径，3mL持液量10匝的盘管结构，第二微通道反应盘管具有0.8mm的内径，12mL持液量40匝的盘管结构。
2.根据权利要求1所述的一种连续合成烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的微反应系统，其特征在于，所述微通道反应器设有换热系统；所述微通道反应器的反应物料在进入混合之前设有预热系统；所述微通道反应器的反应盘管设有加热系统；加热系统的温度范围在-20～200℃；所述微通道反应器的反应物料在出料之前有淬灭装置。
3.根据权利要求2所述的一种连续合成烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的微反应系统，其特征在于，所述Z型通道或锯齿型通道角度为90°～160°；所述微通道混合器单管道的水力直径0.1～4mm、长度0.2～90cm。
4.一种连续合成烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的方法，采用如权利要求2-3中任意一项所述的微反应系统进行，其特征在于，所述方法步骤如下：
5.根据权利要求4所述的一种连续合成烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的方法，其特征在于，步骤(1)中：
6.根据权利要求4所述的一种连续合成烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的方法，其特征在于，步骤(2)中：
7.根据权利要求4所述的一种连续合成烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的方法，其特征在于，步骤(3)中：
...【技术特征摘要】
1.一种连续合成烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的微反应系统，其特征在于，所述微反应系统包括两个微通道混合器和两个微通道反应器；所述微通道混合器包括小流量微混合器和大流量微混合器，所述小流量微混合器具有z型或锯齿型的单通道结构，两进一出混合设计，持液量0.2-20ml/min，所述大流量微混合器为三进一出混合设计，持液量50-200ml/min，所述微通道反应器由一个或多个串联起来的反应盘管组成，所述反应盘管包括两种：第一微通道反应盘管和第二微通道反应盘管，第一微通道反应盘管具有0.8mm的内径，3ml持液量10匝的盘管结构，第二微通道反应盘管具有0.8mm的内径，12ml持液量40匝的盘管结构。
2.根据权利要求1所述的一种连续合成烯草酮中间体5-[2-(乙硫基)丙基]-3-羟基-2-环己烯-1-酮的微反应系统，其特征在于，所述微通道反应器设有换热系统；所述微通道反应器的反应物料在进入混合之前设有预热系统；所述微通道反应器的反应盘管设有加热系统；加热系统的温度范围在-20～200℃；所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈芬儿，谭成侠，吴克崇，柯淼林，吴贯中，吴军辉，雍学锋，王士钊，鞠志冉，肖霄，陈见爱，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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