CN109503381A - 4-氯乙酰乙酸乙酯微通道反应方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种4‑氯乙酰乙酸乙酯微通道反应方法及装置，其特征在于包括以下步骤：1．双乙烯酮、二氯甲烷按体积比2~3.6:1在双乙烯酮罐混合，随后按10~25mL/min流速从第1反应模块进料，并向第1反应模块通氯气，控制氯气压力0.25~0.3Mpa、流速1500~7500mL/min，反应温度‑18~3℃；2．氯化反应液进入第5反应模块时，向第5模块通入无水乙醇，控制其流速6~10mL/min，反应温度40~70℃；3．第5反应模块出来的酯化反应液依次蒸馏、精馏即可。本发明优点：1.氯化反应和酯化反应均在微通道反应器中进行，反应速度快、生产能力高、反应温度更易控制；2.氯气先未溶于有机溶剂使反应更充分，效率更高；3.无需增加稳定剂，降低了后续固废处理难度；4.物料在反应中停留时间短，减少副反应发生。
Description
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，涉及一种4-氯乙酰乙酸乙酯微通道反应方法及装置。
背景技术
4-氯乙酰乙酸乙酯外观为无色液体，密度为1.218，英文名4-Chloroacetoaceticacid ethyl ester，CAS为638-07-3，为新一代益智药奥拉西坦的关键中间体。奥拉西坦是一种作用于脑干网状结构胆碱能的益智药，通过刺激二磷酸腺苷向三磷酸腺苷（ATP）的转化来提高大脑中ATP的水平，加快大脑磷脂的新陈代谢、刺激大脑核糖酸和蛋白质的合成，增强大脑皮质对缺氧的耐受能力，降低脑血管阻力，恢复脑血流量，阻止继发病变发生，对强化记忆、恢复脑细胞功能有一定作用，能改善痴呆和脑震荡后综合症患者的脑功能障碍，因此具有广泛的应用范围，具有巨大的市场前景。
经过查找相关资料和对比分析，目前国内外合成4-氯乙酰乙酸乙酯的工艺路线主要有两条：氯乙酸乙酯法和双乙烯酮法。因氯乙酸乙酯法中使用到剧毒化合物氯化汞以及苯，在安全环保及生产成本上较高，仅适合实验室小规模合成，不适合工业化生产；所以目前生产中多以双乙烯酮法为主。但双乙烯酮法也存有以下缺点：1.不加稳定剂就会造成收率偏低，通常需要反复蒸馏，造成产品的大量分解，副产物增多，生产成本增加；2.加稳定剂会造成生产成本上升，稳定剂一般是分子筛，硅胶、其他中性盐等，会产生固体废弃物难以处理。
专利公开号为CN106748764A《一种4-氯乙酰乙酸乙酯的连续合成系统和方法》中提供了一种在微通道反应器中连续合成4-氯乙酰乙酸乙酯的方法，虽有效解决了上述存在的问题，但其工艺中氯化反应和酯化反应仍是在两个反应器中进行反应，这在一定程度上限制了生产的效率，酯化反应未在微通道反应中进行，造成反应时间长，反应物混合不充分，温度不易控制，从而导致了副反应发生的多。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有双乙烯酮法生产中普遍存在的副产物增多、生产成本增加、收率低、产生固体废弃物难以处理的问题，提供一种4-氯乙酰乙酸乙酯微通道反应方法及装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种4-氯乙酰乙酸乙酯微通道反应装置，包括现有蒸馏、精馏工段，其特征在于：
用微通道反应器代替原反应釜，所述微通道反应器从上到下依次由1、2、3、4、5个反应模块串联组成；双乙烯酮罐通过泵与微通道反应器的第1反应模块入口相连，氯气罐通过管道与第1反应模块入口相连，乙醇罐通过泵与第5反应模块入口相连，第5反应模块出口通过管道依次与蒸馏、精馏工段相连。
一种4-氯乙酰乙酸乙酯微通道反应方法，其特征在于包括以下步骤：
1．将双乙烯酮和二氯甲烷按照体积比2~3.6:1在双乙烯酮罐进行混合，混合后按照10~25mL/min的流速从微通道反应器的第1反应模块进料，同时从微通道反应器的第1反应模块通入氯气进行氯化反应，控制氯气压力为0.25~0.3Mpa、流速为1500~7500mL/min，控制反应温度-18~3℃，氯气直接从第1反应模块进料，气体参与反应相比于液体接触面积大，反应更充分，效率更高；
2．从第4反应模块出来的氯化反应液进入第5反应模块时，向第5模块通入无水乙醇进行酯化反应，控制无水乙醇流速为6~10mL/min，反应温度为40~70℃，在微通道中反应物瞬间均匀混合，高效传热，使得温度更容易控制，反应时间更短，副反应少；
3．从第5反应模块出来的酯化反应液先进行蒸馏（40~60℃）除去二氯甲烷，得到4-氯乙酰乙酸乙酯粗品，随后再对4-氯乙酰乙酸乙酯粗品进行精馏（压力≦-1mmHg，温度60~78℃）得到高纯度4-氯乙酰乙酸乙酯。
本发明的优点：1.氯化反应和酯化反应均在微通道反应器中进行，反应速度快、生产能力高、反应温度更容易控制；2.氯气先未溶于有机溶剂使得反应更充分，效率更高；3.无需增加稳定剂，降低了后续固废处理难度；4.物料在反应过程中停留时间短，减少了副反应的发生，降低了多氯产物和乙酰乙酸乙酯的生成，提高了生产效率。
附图说明
图1是一种4-氯乙酰乙酸乙酯微通道反应工艺流程图。
具体实施方式
如图1所述，对本发明作进一步说明：
一种4-氯乙酰乙酸乙酯微通道反应装置，包括微通道反应器、蒸馏釜、精馏塔，所述微通道反应器从上到下依次由1、2、3、4、5个反应模块串联组成，双乙烯酮罐通过泵与第1反应模块入口相连，氯气罐通过管道与第1反应模块入口相连，乙醇罐通过泵与第5反应模块入口相连，第5反应模块出口通过管道依次与蒸馏釜、精馏塔相连。
实例1
一种4-氯乙酰乙酸乙酯微通道反应方法，具体实施步骤如下：
1.将微通道反应器的第1、2、3、4反应模块的冷媒阀打开，第5反应模块的冷媒阀关闭，制冷温度控制在3℃，双乙烯酮和二氯甲烷按照体积比2:1先在双乙烯酮罐混合，混合后按照10mL/min的流速进入微通道反应器的第1反应模块，同时将压力为0.25Mpa、流速为1500mL/min的氯气通入微通道反应器的第1反应模块进行氯化反应；
2.当第4反应模块出来的氯化反应液到达第5反应模块时，向第5反应模块加入无水乙醇，流速控制在6mL/min，第5反应模块反应温度控制在70℃；
3.从第5反应模块出来的酯化反应液，首先进行蒸馏（温度40~60℃）除去二氯甲烷，得到4-氯乙酰乙酸乙酯粗品，随后再对4-氯乙酰乙酸乙酯粗品进行精馏（压力≦-1mmHg，温度60~78℃），即得到4-氯乙酰乙酸乙酯（含量为98.5%、收率为96.8%）。
实例2
1.将微通道反应器的第1、2、3、4反应模块的冷媒阀打开，第5反应模块的冷媒阀关闭，制冷温度控制在-8℃，双乙烯酮和二氯甲烷按照体积比3:1先在双乙烯酮罐混合，混合后按照15mL/min的流速进入微通道反应器的第1反应模块，同时将压力为0.28Mpa，流速为3000mL/min的氯气通入微通道反应器的第1反应模块进行氯化反应；
2.当第4反应模块出来的氯化反应液到达第5反应模块时，在第5反应模块加入无水乙醇，流速控制在8mL/min，第5反应模块反应温度控制在60℃；
3.从第5反应模块出来的酯化反应液，首先进行蒸馏（温度40~60℃）除去二氯甲烷，得到4-氯乙酰乙酸乙酯粗品，随后再对4-氯乙酰乙酸乙酯粗品进行精馏（压力≦-1mmHg，温度60~78℃），即得到4-氯乙酰乙酸乙酯（含量为99.1%，收率为97.2%）。
实例3
1.将微通道反应器的第1、2、3、4反应模块的冷媒阀打开，第5反应模块的冷媒阀关闭，制冷温度控制在-15℃，双乙烯酮和二氯甲烷按照体积比3.5:1先在双乙烯酮罐混合，混合后按照20mL/min的流速进入微通道反应器的第1反应模块，同时将压力为0.30Mpa，流速为4000mL/min的氯气通入微通道反应器的第1反应模块进行氯化反应；
2. 当第4反应模块出来的氯化反应液到达第5反应模块时，在第5反应模块加入无水乙醇，流速控制在10mL/min，第5反应模块反应温度控制在50℃；
3. 从第5反应模块出来的酯化反应液，首先进行蒸馏（温度40~60℃）除去二氯甲烷，得到4-氯乙酰乙酸乙酯粗品，随后再对4-氯乙酰乙酸乙酯粗品进行精馏（压力≦-1mmHg，温度60~78℃），即得到4-氯乙酰乙酸乙酯（含量为99.2%，收率为97.6%）。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (3)
1.一种4-氯乙酰乙酸乙酯微通道反应装置，包括现有蒸馏、精馏工段，其特征在于：
用微通道反应器代替原反应釜，所述微通道反应器从上到下依次由1、2、3、4、5个反应模块串联组成；双乙烯酮罐通过泵与微通道反应器的第1反应模块入口相连，氯气罐通过管道与第1反应模块入口相连，乙醇罐通过泵与第5反应模块入口相连，第5反应模块出口通过管道依次与蒸馏、精馏工段相连。
2.一种4-氯乙酰乙酸乙酯微通道反应方法，其特征在于包括以下步骤：
1）．将双乙烯酮和二氯甲烷按照体积比2~3.6:1在双乙烯酮罐进行混合，混合后按照10~25mL/min的流速从微通道反应器的第1反应模块进料，同时从微通道反应器的第1反应模块通入氯气进行氯化反应，控制氯气压力为0.25~0.3Mpa、流速为1500~7500mL/min，控制反应温度-18~3℃；
2）．从第4反应模块出来的氯化反应液进入第5反应模块时，向第5模块通入无水乙醇进行酯化反应，控制无水乙醇流速为6~10mL/min，反应温度为40~70℃；
3）．从第5反应模块出来的酯化反应液先进行蒸馏除去二氯甲烷，得到4-氯乙酰乙酸乙酯粗品，随后再对4-氯乙酰乙酸乙酯粗品进行精馏得到高纯度4-氯乙酰乙酸乙酯。
3.根据权利要求2所述一种4-氯乙酰乙酸乙酯微通道反应方法，其特征在于：步骤1）中氯化反应温度优选为-10~-5℃。
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