CN107698480A - 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 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

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

技术领域

本发明涉及化学领域，具体涉及一种过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺。

背景技术

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(Acylation procedures)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***。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***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(batch process)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(Scaling up Effect)，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CN 101479239A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秒到45秒的范围内，而在工业规模上最高达2分钟到3分钟。相比间歇工艺，该连续制备方法在生产效率和安全性上有一定的优势，但是由于不可避免地存在了放大效应，其工业规模反应时间是实验室规模的2～180倍，存在大幅度不确定(反应时间2～180倍极宽范围的延长)的放大效应，大大增加了工业化的难度。大幅度不确定的放大效应会给该工艺的工业化应用带来诸多不利，例如，在向工业化放大时，只能采取多次逐级放大的方法，并且为了获得与实验室规模一致性的结果，每次放大过程都要重新调整优化工艺条件和参数，这会极大地消耗人力物力和项目开发的时间；即使采用多次逐级放大，由于放大效应变化幅度太大，也可能最终导致放大后无法达到实验室规模的好结果；同时大幅度不确定的放大效应会影响工艺的稳定性和可靠性，导致产品质量不稳定，难以控制；另外，这也会给生产过程带来潜在的安全风险。

中国专利CN 104592080A描述了一种连续流制备BNP的方法，其反应过程在微反应器中进行，而后必须经过延迟管线进一步充分反应并冷却，收集产品。在15～35℃条件下获得98％以上的收率。相比间歇工艺，虽然利用微反应器在传质传热的优势，在一定程度上提高了酯化反应的反应温度，缩短了反应时间，但仍存在许多不足：一是酯化反应温度仍然偏低(15～35℃)，导致反应不够充分；二是为了进一步充分反应并冷却，必须使用延迟管线才能达到反应的目的。延迟管线作为一种管式反应器，在向工业化规模放大时仍不可避免地存在放大效应。即该方案未能完全避免间歇工艺存在的放大效应问题，增加工艺的放大难度，使得工艺过程可靠性、产品质量稳定性和生产安全性都存在问题；三是由于反应不充分，使用了延迟管线，导致反应总时间偏长，通常至少要5分钟以上，甚至长达20分钟，导致生产效率较低。此外，延迟管线需要的管式反应器需要占据一定的空间，造成空间浪费。

从现有技术中可以看出，现有的过氧化新癸酸叔丁酯的合成工艺均存在不同程度的放大效应，由于反应温度低，导致反应总时间过长，且产率不高，增加了工业化的难度。无法实现大规模生产，限制了其应用。因此，需要寻找一种无放大效应，操作简单，高效，易于大规模生产的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺。

发明内容

针对现有技术是不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种无放大效应，操作简单，高效，易于大规模生产的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺。

连续合成工艺(连续工艺，continuous process)是指生产过程中生产***各生产步骤之间相互衔接，整体上保证持续运行，但每个步骤中允许停留等待。连续流合成工艺(连续流工艺，continuous-flow process)作为连续工艺的一种，是一种快速高效的全流程连续工艺，具有用时短、效率高、易操作等特点，过程中连续不间断地加入原料，连续不间断地生产制得产品，过程中物料(即包含有原料、中间体、产品、溶剂等的反应混合物)是连续流动的，没有间断，没有停留等待，即产品被源源不断地生产出来，是一种“流水线”式的化工生产过程。当工艺操作达到定态时，反应器内任何位置上物料的组成、温度等状态参数不随时间而变化，是稳态过程，因而生产过程和产品质量都是稳定的。在包含有多步反应的工艺中，如果其中某几个步骤是连续的或者只是将原有间歇工艺中的各步骤简单连接起来，该工艺可以称为(半)连续工艺；而只有所有步骤都是连续的并且物料在整个工艺过程中是连续流动的，即连续加入原料，连续得出产品，才能称为连续流工艺(或者全流程连续工艺)。

为解决本发明的技术问题，本发明提供一种过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺，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，反应路线如下：

本发明创新性地提供一种过氧化新癸酸叔丁酯(BNP)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。

本发明提供了一个无放大效应的高效的BNP连续流合成方案，即，三种反应物不断地输入反应器里，并连续地收集反应产物。本发明集成反应工艺和反应器的优势，利用功能单元温区划分和温度设置的优化以及功能单元的协同作用，无需增加延迟管线就能够充分反应，反应总时间可缩短至3分钟内，大大提升了工艺的效率，并且合成工艺无放大效应。尤其是可以在较高温度(50℃以上，甚至高达60℃以上)下完成了酯化反应，大大加快了反应进程，无需延迟管线在较短时间内(通常在180秒以内)即可得到98％以上(甚至可高达99.5％以上)的高收率，克服了现有技术的缺陷，实现了BNP的高效率、高质量、大规模生产。

在连续流工艺稳定性和可靠性好，因而产品质量稳定、重现性好；工艺没有放大效应，也解决了BNP连续流工艺工业化存在放大效应的问题；同时该一体化连续流反应器由于无需延迟管线，体积小，占地面积小，极大地节约了厂房用地。

为满足本发明连续流工艺的条件，本发明开发了专门的一体化反应器。所述的反应器可以是模块化的结构，需要设计模块的组织方式、数量，各温区包含的模块，还需要开发针对性的工艺条件和参数，包括各温区的划分和温度设置，以上各种因素发生协同作用，使得这一连续流工艺得以实现。还可以进一步地结合各温度与物料浓度、物料配比和物料流速，使之与反应进程相匹配，得到更好的反应效果。所述的物料包含各原料、反应过程的各中间产物，所述的物料浓度包含各原料的浓度、各中间产物的浓度，所述的物料配比包含各原料的配比、各中间产物的浓度，所述的物料流速包含各原料的流速、各中间产物的流速。

进一步地，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。所述的反应总时间是指从原料进入反应器到产品输出反应器所需的时间，在连续流工艺中也称其为停留时间(residence time)。

进一步地，所述过氧化新癸酸叔丁酯的收率≥98％；优选的，所述过氧化新癸酸叔丁酯的收率≥99％；更优选的，所述过氧化新癸酸叔丁酯的收率≥99.5％

进一步地，所述过氧化新癸酸叔丁酯的含量≥89.4％；优选的，所述过氧化新癸酸叔丁酯的含量≥90％；所述过氧化新癸酸叔丁酯的含量≥92％。

进一步地，所述碱化反应的温度为5～35℃，优选5～30℃，更优选5～20℃，更优选5～18℃，更优选5～13℃，更优选6～11℃，更优选7～9℃。

进一步地，所述酯化反应的温度为15～65℃，优选35～60℃，更优选35～55℃，更优选35～45℃，更优选50～60℃。

进一步地，所述淬灭步骤的温度为5～35℃，优选10～30℃。

进一步地，所述碱液选自氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液。

进一步地，所述碱液浓度为5％～45％，优选15％～35％，更优选20％～30％。

进一步地，所述过氧化叔丁醇浓度为60％～85％，优选65％～80％，更优选70％～75％。

进一步地，所述碱与过氧化叔丁醇的摩尔比为1.0～1.5:1，优选1.10～1.25:1，更优选为1.18:1。

进一步地，所述新癸酰氯与过氧化叔丁醇的摩尔比为0.6～1.1:1，优选0.7～0.9:1，更优选为0.75:1。

进一步地，为与过氧化新癸酸叔丁酯连续流合成工艺相匹配，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(BNP)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。

进一步地，所述碱化单元的温度为5～35℃，优选5～30℃，更优选5～20℃，更优选5～18℃，更优选5～13℃，更优选6～11℃，更优选7～9℃。

进一步地，所述酯化单元的温度为15～65℃，优选35～60℃，更优选35～55℃，更优选35～45℃，更优选50～60℃。

进一步地，所述淬灭单元的温度为5～35℃，优选10～30℃。

进一步地，为与过氧化新癸酸叔丁酯连续流合成工艺相匹配，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。

进一步地，为与过氧化新癸酸叔丁酯连续流合成工艺相匹配，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，每个温区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，各温区之间相互串联。

进一步地，所述的单元之间还进一步包含缓冲器(Buffer vessel)，所述的缓冲器为具有一定容积的容器，主要用于缓冲***的压力波动和平衡流量差异，使***工作更平稳。

进一步地，所述一体化连续流反应器进料口的数量为1个或多个，所述一体化连续流反应器出料口的数量为1个或多个。

进一步地，所述的反应器模块任选是任意一种能实现连续流工艺的反应器，所述的反应器选自微反应器(Microreactor)，串联盘管反应器(Tandem loop reactor)，管式反应器(Tubular reactor)的任意一种或任意多种。所述的微反应器，又称微结构反应器或微通道反应器，是一种在其中化学反应发生在普遍侧向尺寸在1mm及以下的有限区域内的设备，这类有限区域最典型的形式即是微型尺寸通道。串联盘管反应器，即用管道将盘管反应器串联起来组成的反应器，其中盘管反应器是将管式反应器做成盘管的形式。管式反应器是上个世纪中叶出现的一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。这种反应器可以很长；可以单管也可以多管并联；可以空管，也可以是填充管。

进一步地，反应器可以是一台或多台。

进一步地，所述反应器通道的材质为单晶硅、特种玻璃、陶瓷、涂有耐腐涂层的不锈钢或金属合金、聚四氟乙烯。

进一步地，所述的反应器模块之间、反应器模块组之间、反应器模块和反应器模块组之间均分别是串联或并联。

进一步地，所述碱化单元对应温区1，所述酯化单元对应温区2，所述淬灭单元对应温区3。

进一步地，所述的连续流合成工艺在包含3个温区的一体化连续流反应器中进行。

进一步地，所述的连续流合成工艺包括如下步骤：

(a)将过氧化叔丁醇和碱液输送进温区1中，流经温区1发生反应，生成中间体叔丁基过氧化盐；

(b)流出温区1的反应液与新癸酰氯混合后进入温区2，流经温区2，直至反应完全。

(c)流出温区2的反应液进入温区3降温来淬灭反应，输出含有过氧化新癸酸叔丁酯的反应母液。

进一步地，所述温区1的温度为5～35℃，优选5～30℃，更优选5～20℃，更优选5～18℃，更优选5～13℃，更优选6～11℃，更优选7～9℃。

进一步地，所述温区2的温度为15～65℃，优选35～60℃，更优选35～55℃，更优选35～45℃，更优选50～60℃。

进一步地，所述温区3的温度为5～35℃，优选10～30℃。

进一步地，步骤(a)所述碱液选自氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液。

进一步地，所述碱液浓度为5％～45％，优选15％～35％，更优选20％～30％。

进一步地，步骤(a)所述过氧化叔丁醇浓度为60％～85％，优选65％～80％，更优选70％～75％。

进一步地，碱与过氧化叔丁醇的摩尔比为1.0～1.5:1，优选1.10～1.25:1，更优选为1.18:1。

进一步地，新癸酰氯与过氧化叔丁醇的摩尔比为0.6～1.1:1，优选0.7～0.9:1，更优选为0.75:1。

进一步地，所述过氧化新癸酸叔丁酯的收率≥98％；优选的，所述过氧化新癸酸叔丁酯的收率≥99％；更优选的，所述过氧化新癸酸叔丁酯的收率≥99.5％。

进一步地，所述过氧化新癸酸叔丁酯的含量≥89.4％；优选的，所述过氧化新癸酸叔丁酯的含量≥90％；所述过氧化新癸酸叔丁酯的含量≥92％。

需要说明的是，实际合成中(包括实验室、中试、实际生产过程中)所用的过氧化叔丁醇浓度会有±3个百分点的质量浓度的偏差；碱液浓度会有±3个百分点的质量浓度的偏差；温区温度会有±5℃的偏差；反应总时间会有±5s的偏差。

本发明的第二个目的是提供一种专用于如前所述任何一种形式的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺的一体化连续流反应器，所述的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。

本发明的第三个目的是提供一种专用于如前所述任何一种形式的的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺的一体化连续流反应器，所述的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。

本发明的第四个目的是提供一种专用于如前所述任何一种形式的的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺的一体化连续流反应器，所述的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，每个温区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，各温区之间相互串联。

以上三种连续流反应器进一步可以是：

进一步地，所述的单元之间还进一步包含缓冲器(Buffer vessel)，所述的缓冲器为具有一定容积的容器，主要用于缓冲***的压力波动和平衡流量差异，使***工作更平稳。

进一步地，所述一体化连续流反应器进料口的数量为1个或多个，所述一体化连续流反应器出料口的数量为1个或多个。

进一步地，所述的反应器模块任选是任意一种能实现连续流工艺的反应器，所述的反应器选自微反应器(Microreactor)，串联盘管反应器(Tandem loop reactor)，管式反应器(Tubular reactor)的任意一种或任意多种。所述的微反应器，又称微结构反应器或微通道反应器，是一种在其中化学反应发生在普遍侧向尺寸在1mm及以下的有限区域内的设备，这类有限区域最典型的形式即是微型尺寸通道。串联盘管反应器，即用管道将盘管反应器串联起来组成的反应器，其中盘管反应器是将管式反应器做成盘管的形式。管式反应器是上个世纪中叶出现的一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。这种反应器可以很长；可以单管也可以多管并联；可以空管，也可以是填充管。

进一步地，反应器可以是一台或多台。

进一步地，所述的反应器模块之间、反应器模块组之间、反应器模块和反应器模块组之间均分别是串联或并联。

进一步地，所述反应器通道的材质为单晶硅、特种玻璃、陶瓷、涂有耐腐涂层的不锈钢或金属合金、聚四氟乙烯。

进一步地，所述的一体化连续流反应器包含3个温区。

进一步地，所述碱化单元对应温区1，所述酯化单元对应温区2，所述淬灭单元对应温区3。

进一步地，所述温区1的温度为5～35℃，优选5～30℃，更优选5～20℃，更优选5～18℃，更优选5～13℃，更优选6～11℃，更优选7～9℃。

进一步地，所述温区2的温度为15～65℃，优选35～60℃，更优选35～55℃，更优选35～45℃。

进一步地，所述温区3的温度为5～35℃，优选10～30℃。

本发明与现有技术的比较，有益效果如下：

1、在一体化连续流反应器上实现了BNP高效的连续流合成。即，三种反应物不断地输入反应器里，并连续地收集反应产物。借助于功能单元温区划分和温度设置的优化，无需增加延迟管线就能够充分反应，大大提升了工艺的效率。反应总时间至多为180秒。

2、工艺安全性极大提升，连续流反应器相对较小的持液量和优良的传热特性，加之较短的反应时间(180秒以内)使得该工艺过程更为安全。其中所述的反应器持液量是指当操作达到定态时，任一时刻反应器中存有的反应物料的总体积。

3、BNP的自加速分解温度为20℃，有些连续流工艺中酯化反应温度设定在较低温度(15～35℃)时，为了达到适当的收率，需要使用延迟管线来延长反应时间，而这显然会降低连续反应的效率。而本工艺过程，在酯化单元中酯化反应在55℃甚至更高温度下依然非常平稳进行，观察不到显著的分解现象。随着温度的提高，反应的收率明显提高，无需延迟管线即可得到98％高收率，以至于反应时间大大缩短，通常是3分钟内即可反应完全，生产更为高效。

4、根据BNP的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，在一体化连续流反应器中设计了三个功能单元，碱化单元、酯化单元和淬灭单元，其中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化钠(钾)并将其输送至酯化单元；酯化单元用于叔丁基过氧化钠(钾)与新癸酰氯的反应生成过氧化新癸酸叔丁酯(BNP)并将其输送至淬灭单元；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。通过三个功能单元协同作用，尤其是可以在较高温度(50℃以上，甚至高达60℃以上)下完成了酯化反应，大大加快了反应进程，无需延迟管线在较短时间内(通常在180秒以内)即可得到98％以上(甚至可高达99.5％以上)的高收率，克服了现有技术的缺陷，实现了BNP的高效率、高质量、大规模生产。

5、在一体化连续流反应器中，由于流速稳定、生产过程稳定，因而产品质量稳定、重现性好。

6、该工艺在工业化规模上依然在3分钟内完成反应，产品含量和收率与实验室规模时基本相同，未发现放大效应，解决了BNP连续流工艺工业化放大的问题。

7、该一体化连续流反应器由于无需延迟管线，体积小，占地面积小，极大地节约了厂房用地。

附图说明

图1本发明实施例1连续合成工艺工艺图；

其中，T1为温区1的温度；T2为温区2的温度；T3为温区3的温度。

图2是本发明所述的一体化反应器的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明实施例中的浓度均为质量浓度，产物的含量利用高效液相色谱(HPLC)检测，反应器中无需延迟管线。

实施例1

如图1和图2所示，将原料1(过氧化叔丁醇)和原料2(氢氧化钾水溶液)以恒流泵输送进温区1中，流经温区1发生反应，生成中间体叔丁基过氧化钾。使用恒流泵将原料3(新癸酰氯)输送进温区2中，流经温区2，反应完全。流出温区2的反应液进入温区3降温来淬灭反应，收集反应母液。母液分层，洗涤等，即可得到过氧化新癸酸叔丁酯。各反应参数和结果如下：

表1：原料流量、温区温度、反应时间、含量和收率

实施例2-19

采用实施例1的操作方法，考察了不同反应参数下制备过氧化新癸酸叔丁酯的反应时间、含量和收率，各参数条件和结果如下表2和3所示。

表2：实施例2-19的原料浓度和流量

表3：实施例2-19各温区的温度、反应时间、含量和收率

a实际合成中所用的过氧化叔丁醇浓度与表中所列的浓度会有±3个百分点的质量浓度的偏差。

b实际合成中所用的碱液浓度与表中所列的浓度会有±3个百分点的质量浓度的偏差。

c实际合成中的温区温度与表中所列的温度会有±5℃的偏差。

d实际合成中的反应总时间与表中所列的反应总时间会有±5s的偏差。

由实施例8和9，实施例11和12，实施例13和14可知，放大反应规模并没有对产品的含量和收率产生影响，即本工艺并不存在放大效应；由实施例16可知，即使在较低的15℃进行酯化反应，无需延迟管线，反应仍能在3分钟完成，并获得90.3％的产品含量和98.6％的产品收率；而在较高温度(50℃以上，甚至高达60℃以上)下，反应可以在更短时间内完成。这都表明本工艺具有稳定、可靠、高效和适于工业化放大的特点。

Claims (11)

1.一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，每个温区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，各温区之间相互串联。

6.根据权利要求1-5任一项所述的连续流合成工艺，其特征在于：所述的连续流合成工艺在包含3个温区的一体化连续流反应器中进行。

7.根据权利要求3-5任一项所述的连续流合成工艺，其特征在于：所述碱化单元对应温区1，所述酯化单元对应温区2，所述淬灭单元对应温区3。

8.根据权利要求6或7所述的连续流合成工艺，其特征在于：所述的连续流合成工艺包括如下步骤：

（a）将过氧化叔丁醇和碱液输送进温区1中，流经温区1发生反应，生成中间体叔丁基过氧化盐；

（b）流出温区1的反应液与新癸酰氯混合后进入温区2，流经温区2，直至反应完全；

（c）流出温区2的反应液进入温区3降温来淬灭反应，输出含有过氧化新癸酸叔丁酯的反应母液。

9.一种专用于权利要求1-8任一项所述的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺的一体化连续流反应器，其特征在于：所述的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。

10.一种专用于权利要求1-8任一项所述的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺的一体化连续流反应器，其特征在于：所述的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。

11.一种专用于权利要求1-8任一项所述的过氧化新癸酸叔丁酯的连续流合成工艺的一体化连续流反应器，其特征在于：每个所述的单元对应至少一个温区，每个温区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，各温区之间相互串联。