对氯甲基苯乙烯的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种对氯甲基苯乙烯的合成方法。该方法采用合适的反应器、合理的生产流程、必要的生产环节和设备条件下，以对甲基苯乙烯为反应原料，氯气为卤化试剂，氮气为循环保护气体，对苯二酚为阻聚剂，四氯化碳为溶剂合成了目的产物，在合成过程中：对甲基苯乙烯流速为０．０３５～０．０９２ｍｏｌ／ｍｉｎ，对甲基苯乙烯与氯气摩尔比为１０∶３～１０∶９．５，反应温度为１８０～２２０℃。利用该方法提高了对甲基苯乙烯的单程转化率和生成对氯甲基苯乙烯的选择性，降低未反应的对甲基苯乙烯蒸馏循环使用消耗的能量，并得到较好质量的目的产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有机原料中间体的合成方法，尤其是一种。
技术介绍
对氯甲基苯乙烯作为有机原料中间体，对氯甲基苯乙烯的化学名4-氯甲基-苯乙烯(p-chloromethylstyrene)缩写(p-CMS)，是分子内具有乙烯基和反应性高的氯甲基的功能性单体。近年来，要求赋予高分子材料各种功能的倾向日益增强，作为橡胶、离子交换膜、偶联剂、其它各种处理剂，其用途日益扩大。但目前的合成方法转化率低，未反应的对甲基苯乙烯蒸馏循环使用消耗的能量高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术存在的缺点，提出一种，利用该方法提高了原料对甲基苯乙烯的单程转化率和生成产物对氯甲基苯乙烯的选择性，降低未反应的对甲基苯乙烯蒸馏循环使用消耗的能量，并得到较好质量的目的产品。本专利技术采用的技术方案是采用高温气相氯化法合成了对氯甲基苯乙烯的方法，用合适的反应器、合理的生产流程、必要的生产环节和设备条件下，以对甲基苯乙烯为反应原料，氯气为卤化试剂，氮气为循环保护气体，对苯二酚为阻聚剂，四氯化碳为溶剂合成了目的产物，在合成过程中对甲基苯乙烯流速为0.035～0.092mol/min，对甲基苯乙烯与氯气摩尔比为10∶3～10∶9.5，反应温度为180～220℃。上述的反应器使用管式反应器，管式反应器的长径比在40∶3～25∶1范围内；对甲基苯乙烯流速为0.07mol/min；对甲基苯乙烯与氯气摩尔比为10∶8；反应温度为200℃。反应装置在氯化器中进行，设备内部安装加热装置(紫外光灯)，采用液氯作为氯化剂，气相氯化反应的温度在180～220℃，如果温度偏低，环上取代氯化副产物将增多。本专利技术所依据的实验原理是在一定的反应条件下，对甲基苯乙烯与氯气可以发生侧链甲基取代、侧链乙烯基和苯环上的加成氯化反应。那么，如何使反应尽可能地有利于取代甲基侧链的一个氢，也就是使对氯甲基苯乙烯的产率高。我们通过控制高温反应抑制侧链乙烯基的和苯环上加成氯化反应；但是高温反应不可能控制在只生成侧链一氯化物，同时可能还要生成侧链二、三氯化物，而在此反应条件要使侧链甲基上3个氢全部被氯取代所需的较高的反应条件还不能满足，但苯环上的侧链乙烯基的热聚合反应会加剧，通过采用必要的方法进行控制。本方法所研究的目的是如何使产物中对氯甲基苯乙烯含量高，其它副产物的含量低，也就是要使对甲基苯乙烯单程转化率高和生成对氯甲基苯乙烯的选择性好。反应在高于对甲基苯乙烯的沸腾温度(172.8℃)进行对甲基苯乙烯的甲基侧链的氯取代反应，这样可减少乙烯基侧链、苯环上的氯加成和苯环上侧链乙烯基的聚合反应，对甲基苯乙烯的甲基侧链的氯取代的选择性依赖于对甲基苯乙烯的甲基侧链，氯化的管式反应器、调节对甲基苯乙烯与氯气的摩尔、反应物料在反应器中的停留时间(流速)和温度，也就是控制对甲基苯乙烯与氯气的碰撞频率来实现对反应操作的控制。本专利技术所采用的具体操作过程如下所述，液氯在蒸发器内蒸发，在加热器内微热，而后通过流量计进入氯化反应器的上部进料；在循环氮气的吹扫下对甲基苯乙烯在全沸器中加热到175℃，亦由氯化器的上部进料。氯化反应器升温至180～220℃(随不同反应条件连续可调)。控制对甲基苯乙烯(液态)、氯气的流速、反应温度及光源和反应器间的距离，得到不同反应条件下的反应产物；反应气由氯化反应器的下部流出，通过冷却器进行初步降温中，然后进入汽——液分离器，氯化产物被溢流到液封槽中，进入氯化产物储罐，气体混合物从塔的上部流出，通过薄膜吸收得到副产品浓盐酸，未被吸收的气体进行尾气的后处理排空；储罐中的氯化产物在被送到减压精馏设备前补充适量的阻聚剂，用氮气吹除氯化液体中的残留氯气及氯化氢气体，然后将氯化液体送入第一减压精馏设备中分离原料对甲基苯乙烯，对甲基苯乙烯精制后可循环使用，再在第二减压精馏设备中分离出产品对氯甲基苯乙烯，同时排出高沸点的杂质物。本专利技术具有如下有益效果该方法综合考察了合成对氯甲基苯乙烯的影响因素。研究了反应器型式、反应物流速、原料对甲基苯乙烯与氯气的摩尔比、反应温度对反应结果的影响。找到了提高原料对甲基苯乙烯单程转化率和生成产物对氯甲基苯乙烯选择性的方法。通过采用本专利技术的方法，能够在使用合适的反应器、合理的生产流程、必要的生产环节和设备条件下，在保证反应副产物少的前提下，尽可能提高对甲基苯乙烯的单程转化率和生成对氯甲基苯乙烯的选择性，降低未反应的对甲基苯乙烯蒸馏循环使用消耗的能量，并得到较好质量的目的产品。对甲基苯乙烯的单程转化率约为73％，其选择性为86.2％，其纯度98.8％以上，达到工业生产优极品的要求。附图说明图1是本专利技术的工艺流程框图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明实施例1、反应器型式对对甲基苯乙烯侧链甲基氯取代的影响在对甲基苯乙烯流速为0.07mol/min，对甲基苯乙烯与氯气摩尔比为10∶5，氯化反应器升温至200℃的条件下，使反应物在球式和管式反应器中进行反应。结果见下表1表1 其结果表明在上述物料流速的管式反应器中，随管式反应器的长径比的增加，对二氯甲基苯乙烯的生成量减少。管式反应器的对二氯甲基苯乙烯的生成量明显少于球形反应器。在球式反应器中，通入的氯气充满全部空间，先期生成的对氯甲基苯乙烯会与氯气再次发生氯化反应，而管式反应器中反应物流动方式较球式反应器更接近于活塞型流动。先期生成的对氯甲基苯乙烯再次与氯气接触的机会大大降低，对二氯甲基苯乙烯及其它副产物的生成量也相应减少。可以看出，随管式反应器直径的减小，对二氯甲基苯乙烯的生成量呈递减趋势，但在相同进料量的情况下，管径缩小会提高反应物的流速，故管径的选择需考虑流速的影响。实施例2、反应物流速对对甲基苯乙烯氯化的影响采用石英管式反应器(Φ10mm；L250mm)，对甲基苯乙烯与氯气的摩尔比为10∶5和反应器升温至200℃的条件下，改变管式反应器中反应物的通入量，也就是改变反应物在反应器中的流速，结果见下表2表2 实验结果表明，反应物流速提高到一定程度，反应系统中气体流动的湍流加剧，而使对氯甲基苯乙烯再次与氯自由基碰撞生成对二氯甲基苯乙烯。而其它的苯环氯化产物、苯环侧链乙烯基氯化产物、苯环侧链乙烯基聚合产物的变化规律不明显。实验过程中原料对甲基苯乙烯流速范围在0.035mol/min～0.092mol/min之间变化，最终确定最佳的对甲基苯乙烯流速为0.07mol/min。实施例3、对甲基苯乙烯与氯气不同摩尔比对对甲基苯乙烯侧链甲基的氯取代的影响 采用石英管式反应器(Φ10mm；L250mm)，对甲基苯乙烯流速为0.07mol/min氯化反应器反应温度200℃的反应条件，只改变氯气的通入量，对甲基苯乙烯与氯气的摩尔比为10∶3～10∶8。结果见下表3表3 实验结果表明，对甲基苯乙烯与氯气摩尔比由10∶3提高到10∶8，对甲基苯乙烯的单程转化率也由20.6％提高到63.6％，在此摩尔比的范围内对乙烯基苯二氯甲烷的生成量增加的较为平稳，但继续加大氯气与对甲基苯乙烯的摩尔比，对乙烯基苯二氯甲烷的生成量显著增加。通过检测发现，反应系统中对甲基苯乙烯的量在下降，对氯甲基苯乙烯的量在增加，也就是氯自由基与对甲基苯乙烯碰撞生成对乙烯基苯二氯甲烷的几率在增大，从而导致生成对氯甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用气相氯化法合成对氯甲基苯乙烯的方法，用合适的反应器、合理的生产流程、必要的生产环节和设备条件下，以对甲基苯乙烯为反应原料，氯气为卤化试剂，氮气为循环保护气体，对苯二酚为阻聚剂，四氯化碳为溶剂合成了目的产物，其特征在于：在合成过程中：对甲基苯乙烯流速为０．０３５～０．０９２ｍｏｌ／ｍｉｎ，对甲基苯乙烯与氯气摩尔比为１０∶３～１０∶９．５，反应温度为１８０～２２０℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李国祥，顾强，解永成，丁智勇，朱雪峰，
申请(专利权)人：大庆石油管理局，
类型：发明
国别省市：23[中国|黑龙江]