CN110642671A - 一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***及方法，该***包括用于氯苯化合物溶液与镁反应连续制备格式试剂的塔式反应器，所述的塔式反应器沿高度方向通过分隔板分为多个反应区域，每个分隔区域内设有多层搅拌桨，该***还包括格式反应釜、降膜刮板蒸发器、搪瓷反应釜、连续分层器、萃取器和精馏塔；镁与氯苯在塔式反应器中逆流流动，在流动过程中完成反应，通过沉降分离除去未反应的镁泥得到格氏试剂反应液，格式试剂反应液与环氧乙烷溶液混合反应，得到取代的苯乙醇。与现有技术相比，本发明原料加入速度稳定，反应产生的热量稳定，可避免瞬间放热量大反应失控的风险，安全性大大提高，同时避免返混，大大提高选择性，适合工业化生产。

Description

一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***和方法

技术领域

本发明属于香精香料领域，涉及一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的方法。

背景技术

苯乙醇，又名2-苯乙醇，分子式为：C₈H₁₀O，其分子结构式式(I)所示：

苯乙醇是芳香族中重要中最重要香料品种之一，具有淡雅、细腻的玫瑰香味，其香气轻柔甜和，主要用于玫瑰、焦糖、蜂蜜和其它果香型食品香精及各种酒用香精和烟用香精的配制，也是玫瑰和其它植物风味中不可缺少的物质，对碱的稳定使得它能专门地用于肥皂等香料中。

目前合成苯乙醇的文献较多(CN1465557A、US2125490A及US2483323A)，苯-环氧乙烷法利用“Friedel-Crafts”反应合成苯乙醇，该法投资小，设备要求低，但副反应多，选择性差，且生产大量的含苯的酸性废水，收率一般在40-65％；而苯-环氧乙烷法利用格式试剂来合成苯乙醇的收率虽高，但是间歇反应生产效率低下，安全性不高。

反应方程式如下：

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***和方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***，包括用于氯苯化合物溶液与镁反应连续制备格式试剂的塔式反应器，所述的塔式反应器沿高度方向通过分隔板分为多个反应区域，每个分隔区域内设有多层搅拌桨。

本发明中的分隔板起到将其两侧的反应液分隔的作用，以减少分隔板间物料返混作用；搅拌桨用于使每个分隔区域内反应液达到全混效果。

作为本发明优选的技术方案，氯苯化合物溶液从塔底部进入塔式反应器，镁(优选采用镁粉)从塔顶部进入塔式反应器，氯苯化合物溶液和镁在塔式反应器中逆流接触，格式反应液从塔顶流出。

作为本发明优选的技术方案，塔式反应器的每个反应区域内设有冷却盘管，塔式反应器的每个反应区域外设有冷却夹套。

作为本发明优选的技术方案，塔式反应器顶部设有回流冷却器。

作为本发明优选的技术方案，该***还包括格式反应釜、降膜刮板蒸发器、搪瓷反应釜、连续分层器、萃取器和精馏塔；

所述的格式反应釜用于环氧乙烷溶液和塔式反应器流出的格式反应液的连续流入，及冷却条件下的反应，

所述的降膜刮板蒸发器用于格式反应釜流出的反应液的连续浓缩和溶剂的连续回收，

所述的搪瓷反应釜用于盐酸溶液和浓缩的格式反应釜反应液的连续流入，及冷却和搅拌条件下的中和，

所述的连续分层器用于搪瓷反应釜流出液的连续流入，及搪瓷反应釜流出液中有机相和水相的分层，

所述的萃取器用于水相的连续流入，及通过连续流入甲苯进行水相中反应产物的连续萃取，

所述的精馏塔用于有机相和萃取液的连续流入，及通过精馏得到反应产物。

本发明还提供一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的方法，采用所述的***，该方法包括氯苯化合物溶液与镁在塔式反应器中连续制备格氏试剂的步骤。

作为本发明优选的技术方案，该方法还包括格式试剂与环氧乙烷溶液连续反应制备苯乙醇镁盐，苯乙醇镁盐经过中和、分层和精馏得到苯乙醇。

作为本发明优选的技术方案；

在连续制备格式试剂前，先制备塔式反应器体积60～90％的格式试剂溶液作为底料，并在塔式反应器中保持足够1～5h反应的镁(以维持连续反应过程镁的过量)；

格式试剂的连续制备在回流条件下进行。

作为本发明优选的技术方案，，所述的氯苯化合物溶液采用浓度为10～30wt％的氯苯化合物的四氢呋喃溶液，氯苯化合物溶液和镁定量连续进入塔式反应器，控制苯化合物溶液和镁的比例使镁过量0～1％之间(按摩尔比计，根据反应实际镁过量情况调整)。

作为本发明优选的技术方案：

环氧乙烷溶液采用环氧乙烷的四氢呋喃溶液，格式试剂与环氧乙烷溶液连续反应过程中，控制环氧乙烷与氯苯化合物的摩尔比在1:1±0.05之间(运行时实际运行比例根据检测结果调整)，格式反应结束后直接回收四氢呋喃；

回收四氢呋喃后，连续用10％盐酸进行中和，中和至pH值3～6为终点。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)反应原料镁(优选镁粉)从塔式反应器顶部加入，氯苯化合物溶液(优选氯苯化合物的四氢呋喃溶液)从塔底部加入，二种原料在塔式反应器中逆流流动，氯苯化合物从底部上升到顶部反应结束。反应时间短，选择性高。

(2)在塔式反应器内加装大量冷却盘管，外表面加夹套进行冷却，反应塔顶部加全回流冷却器，优选冷却面积达到反应器体积的20倍以上的回流冷却器，保证即时转移反应生成的热量。

(3)反应过程连续进行，原料加入速度稳定，反应产生的热量稳定，可避免瞬间放热量大反应失控的风险。

(4)分隔板将不同区域间的物料起到相对间隔作用；而搅拌桨起到混合作用，使区域内物料进行全混合釜反应效果。分隔板和搅拌桨相互作用，可以使反应器达到多级釜式串联效果，且级数可按需要设计，从理论上杜绝了返混因素的影响。

(5)本发明实现了苯乙醇的连续合成。

附图说明

图1为本发明连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***的示意图。

图中，1为塔式反应器，11为分隔板，12为反应区域，13为搅拌桨，14为冷却盘管，15为冷却夹套，16为回流冷却器，2为格式反应釜，3为降膜刮板蒸发器，4为搪瓷反应釜，5为连续分层器，6为萃取器，7为精馏塔。

具体实施方式

一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的方法，其过程包括氯苯化合物溶液与镁连续制备格氏试剂的步骤；制备的格氏试剂与环氧乙烷溶液连续反应制备苯乙醇镁盐，镁盐经中和、分层、精馏等步骤获得苯乙醇。

上述方法在连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***(参见图1)中进行反应：连续制备格氏试剂在塔式反应器1中进行，制备苯乙醇镁盐在格式反应釜2中进行，格式反应结束后，直接用降膜刮板蒸发器3回收溶剂，镁盐的中和在搪瓷反应釜4中进行，分层在连续分层器5中进行，分层后的水相在萃取器6中进行萃取，精馏在精馏塔7中进行。

优选地，塔式反应器沿高度方向通过分隔板11(可以采用网孔板)分为多个反应区域12，每个分隔区域12内设有多层搅拌桨13。塔式反应器1的每个反应区域12内设有冷却盘管14，塔式反应器1的每个反应区域12外设有冷却夹套15。塔式反应器1顶部设有回流冷却器16。氯苯化合物溶液从塔底部进入塔式反应器1，镁从塔顶部进入塔式反应器1，氯苯化合物溶液和镁在塔式反应器1中逆流接触，格式反应液从塔顶流出。在连续制备格式试剂前，先(通过间歇法)制备塔式反应器1体积60～90％的格式试剂溶液作为底料，并在塔式反应器1中保持足够1～5h反应的镁，以维持连续反应过程镁的过量。氯苯化合物溶液采用浓度为10～30wt％的氯苯化合物的四氢呋喃溶液，氯苯化合物溶液和镁定量连续进入塔式反应器1，控制苯化合物溶液和镁的比例使镁过量0～1％之间(按摩尔比计)。格式试剂的连续制备在回流条件下进行。

优选地，格式反应釜2用于环氧乙烷溶液和塔式反应器1流出的格式反应液的连续流入，及冷却条件下的反应；降膜刮板蒸发器3用于格式反应釜2流出的反应液的连续浓缩和溶剂的连续回收；搪瓷反应釜4用于盐酸溶液和浓缩的格式反应釜反应液的连续流入，及冷却和搅拌条件下的中和；连续分层器5用于搪瓷反应釜流出液的连续流入，及搪瓷反应釜流出液中有机相和水相的分层；萃取器6用于水相的连续流入，及通过连续流入甲苯进行水相中反应产物的连续萃取；精馏塔7用于有机相和萃取液的连续流入，及通过精馏得到反应产物。环氧乙烷溶液采用环氧乙烷的四氢呋喃溶液，格式试剂与环氧乙烷溶液连续反应过程中，控制环氧乙烷与氯苯化合物的摩尔比在1:1±0.05之间，格式反应结束后直接回收四氢呋喃；回收四氢呋喃后，连续用10％盐酸进行中和，中和至pH值3～6为终点。

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

塔式反应器1直径600mm，反应段高8米，沉降分离段高1米，直径900mm；反应段体积2.2立方米，沉降段0.63立方米。沉降段顶部设一面积为10平方列管式全回流冷凝器与镁粉连续加料器。反应段每2米为一段(一个反应区域)，段间采用法兰连接，并设一分隔板，每段设外夹套，内设冷却盘管；搅拌间距500mm、三叶桨式、桨叶长200mm，分隔板间设三层搅拌桨。

在塔中预先加入塔体积90％的已反应好的格氏试剂，从格氏反应塔底部连续打入氯苯四氢呋喃溶液(质量比浓度为20％)280公斤/小时(0.5Kmol/小时)，从塔顶连续加入镁粉12.3公斤/小时(0.506Kmol/小时)。控制搅拌速度为60转/分钟，在夹套与冷却盘管冷却，轻微回流条件下连续反应。塔顶流出的格氏反应液，取样加冰的稀盐酸后，GC分析含量99.5％。从塔式反应器溢流出的格氏反应液流入到一500升的格氏反应釜内，同时用泵输入环氧乙烷四氢呋喃(质量比浓度为15％)的混合液148公斤/小时(0.505Kmol/小时)在冷却条件下进行反应。

反应结束后，反应液流经降膜刮板蒸发器连续回收四氢呋喃。浓缩后的反应液流入到一500升设有上溢流口的搪瓷反应釜内，冷却且在搅拌条件下连续用10％盐酸溶液进行中和，中和到pH值3～5。从搪瓷釜内溢流出的反应液进入一连续分层器，收集上层有机相。水相用50升/小时甲苯进行连续萃取，合并有机相回收溶剂后进行精馏得到苯乙醇纯品。产品纯度达到99.9％以上，质量符合食品级添加剂质量要求。按时间计每小时可得产品57.5公斤/小时，收率达到94.2％。

实施例2

从600mm塔式反应器底部连续打入氯苯四氢呋喃溶液(质量比浓度为10％)560公斤/小时(0.5Kmol/小时)，从塔顶连续加入镁粉12.0公斤/小时(0.5Kmol/小时)。控制搅拌速度为60转/分钟，在夹套与冷却盘管冷却，轻微回流条件下连续反应。从格氏反应塔溢流出的格氏反应液流入到一500升格氏反应釜内(GC分析含量98.9％)，同时用泵输入环氧乙烷四氢呋喃(质量比浓度为15％)的混合液146公斤/小时(0.501Kmol/小时)在冷却条件下进行反应。

反应结束后，反应液流经降膜刮板蒸发器连续回收四氢呋喃。浓缩后的反应液流入到一500升设有上溢流口的搪瓷反应釜内，冷却且在搅拌条件下连续用10％盐酸溶液进行中和，中和到pH值4～6。从搪瓷反应釜内溢流出的反应液进入一连续分层器，收集上层有机相。水相用50升/小时甲苯进行连续萃取，合并有机相回收溶剂后进行精馏得到苯乙醇纯品。产品纯度达到99.9％以上，质量符合食品级添加剂质量要求。按时间计每小时可得产品55.5公斤/小时，收率达到91.0％。

实施例3

从600mm塔式反应器底部连续打入氯苯四氢呋喃溶液(质量比浓度为30％)1公斤/小时(0.5Kmol/小时)，从塔顶连续加入镁粉12.2公斤/小时(0.502Kmol/小时)。控制搅拌速度为60转/分钟，在夹套与冷却盘管冷却，轻微回流条件下连续反应。从格氏反应塔溢流出的格氏反应液流入到一500升的格氏反应釜内，同时用泵输入环氧乙烷四氢呋喃(质量比浓度为15％)的混合液154公斤/小时(0.525Kmol/小时)在冷却条件下进行反应。

反应结束后，反应液流经降膜刮板蒸发器连续回收四氢呋喃。浓缩后的反应液流入到一500升设有上溢流口的搪瓷反应釜内，冷却且在搅拌条件下连续用10％盐酸溶液进行中和，中和到pH值4-6。从搪瓷反应釜内溢流出的反应液进入一连续分层器，收集上层有机相。水相用50升/小时甲苯进行连续萃取，合并有机相回收溶剂后进行精馏得到苯乙醇纯品。产品纯度达到99.9％以上，质量符合食品级添加剂质量要求。按时间计每小时可得产品56.7公斤/小时，收率达到93.1％。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***，其特征在于，包括用于氯苯化合物溶液与镁反应连续制备格式试剂的塔式反应器，所述的塔式反应器沿高度方向通过分隔板分为多个反应区域，每个分隔区域内设有多层搅拌桨。

2.根据权利要求1所述的一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***，其特征在于，氯苯化合物溶液从塔底部进入塔式反应器，镁从塔顶部进入塔式反应器，氯苯化合物溶液和镁在塔式反应器中逆流接触，格式反应液从塔顶流出。

3.根据权利要求1所述的一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***，其特征在于，塔式反应器的每个反应区域内设有冷却盘管，塔式反应器的每个反应区域外设有冷却夹套。

4.根据权利要求1所述的一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***，其特征在于，塔式反应器顶部设有回流冷却器。

5.根据权利要求1所述的一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的***，其特征在于，该***还包括格式反应釜、降膜刮板蒸发器、搪瓷反应釜、连续分层器、萃取器和精馏塔；

所述的格式反应釜用于环氧乙烷溶液和塔式反应器流出的格式反应液的连续流入，及冷却条件下的反应，

所述的降膜刮板蒸发器用于格式反应釜流出的反应液的连续浓缩和溶剂的连续回收，

所述的搪瓷反应釜用于盐酸溶液和浓缩的格式反应釜反应液的连续流入，及冷却和搅拌条件下的中和，

所述的连续分层器用于搪瓷反应釜流出液的连续流入，及搪瓷反应釜流出液中有机相和水相的分层，

所述的萃取器用于水相的连续流入，及通过连续流入甲苯进行水相中反应产物的连续萃取，

所述的精馏塔用于有机相和萃取液的连续流入，及通过精馏得到反应产物。

6.一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的方法，其特征在于，采用权利要求1～5任一所述的***，该方法包括氯苯化合物溶液与镁在塔式反应器中连续制备格氏试剂的步骤。

7.根据权利要求6所述的一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的方法，其特征在于，该方法还包括格式试剂与环氧乙烷溶液连续反应制备苯乙醇镁盐，苯乙醇镁盐经过中和、分层和精馏得到苯乙醇。

8.据权利要求6所述的一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的方法，其特征在于；

在连续制备格式试剂前，先制备塔式反应器体积60～90％的格式试剂溶液作为底料，并在塔式反应器中保持足够1～5h反应的镁；

格式试剂的连续制备在回流条件下进行。

9.据权利要求6所述的一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的方法，其特征在于，所述的氯苯化合物溶液采用浓度为10～30wt％的氯苯化合物的四氢呋喃溶液，氯苯化合物溶液和镁定量连续进入塔式反应器，控制苯化合物溶液和镁的比例使镁过量0～1％之间。

10.据权利要求7所述的一种连续制备格氏试剂合成苯乙醇的方法，其特征在于：

环氧乙烷溶液采用环氧乙烷的四氢呋喃溶液，格式试剂与环氧乙烷溶液连续反应过程中，控制环氧乙烷与氯苯化合物的摩尔比在1:1±0.05之间，格式反应结束后直接回收四氢呋喃；

回收四氢呋喃后，连续用10％盐酸进行中和，中和至pH值3～6为终点。

Images