1.本發(fā)明涉及亞磷酸三甲酯制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ipc c07f9領(lǐng)域，更具體的，涉及一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的裝置及工藝。

背景技術(shù)：

2.亞磷酸三甲酯作為烯磷酸酯類殺蟲劑的主要原料需求量很大，而且用于制造塑料、木材工業(yè)中的增塑劑、阻燃劑和穩(wěn)定劑，也具有很好的開發(fā)應(yīng)用前景。在傳統(tǒng)工藝中，亞磷酸三甲酯的制備通常采用以三氯化磷和甲醇為原料的連續(xù)化生產(chǎn)工藝，伴隨一定程度的副反應(yīng)，降低產(chǎn)品質(zhì)量，同時蒸餾過程采用先粗蒸、再精蒸的方法，且回流系統(tǒng)采用下回流，使產(chǎn)品蒸餾時間長，真空損耗大，增加生產(chǎn)成本。

3.cn102838632b公開了一種n,n-二甲基苯胺法連續(xù)化生產(chǎn)亞磷酸三甲酯的工藝，通過合成、水洗、分層、干燥、蒸餾、廢水回收等步驟，污水處理費(fèi)用低，保證了亞磷酸三甲酯的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)量，但傳統(tǒng)反應(yīng)釜一定程度增加l副反應(yīng)，使得收率降低，同時還增加了塔釜焦油。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明第一方面提供了一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的裝置，所述裝置包括甲醇罐，三氯化磷罐，溶劑罐，堿罐，微通道反應(yīng)器，水洗釜，精餾系統(tǒng)，換熱器。

5.所述甲醇罐通過管道與微通道反應(yīng)器連接，所述三氯化磷罐通過管道與微通道反應(yīng)器連接，所述溶劑罐經(jīng)換熱器通過管道與微通道反應(yīng)器連接，所述堿罐經(jīng)換熱器通過管道與水洗釜連接，所述水洗釜通過管道與精餾系統(tǒng)連接，所述微通道反應(yīng)器包括預(yù)冷模塊和反應(yīng)模塊。

6.所述反應(yīng)模塊的個數(shù)為3-5個。

7.優(yōu)選的，所述反應(yīng)模塊的個數(shù)為3個，以串聯(lián)進(jìn)行連接。

8.所述精餾系統(tǒng)包括精餾塔、焦油罐、地下罐，切斷閥，螺桿泵，所述精餾塔和焦油罐通過管道連接，并在管道上設(shè)置2個切斷閥，所述焦油罐頂部設(shè)置切斷閥，并與氮?dú)庠聪噙B接，所述地下罐通過管道與焦油罐相連接，并在管道上設(shè)置1個切斷閥，所述地下罐頂部設(shè)置螺桿泵。

9.所述精餾系統(tǒng)可實現(xiàn)液位自控，當(dāng)液位高關(guān)閉切斷閥

①②

，打開切斷閥

④③

。當(dāng)液位低關(guān)閉切斷閥

③④

，打開切斷閥

②①

，所述地下罐中焦油用螺桿泵輸送到后續(xù)裝置處理。

10.本發(fā)明第二方面提供了一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的工藝，包括以下步驟：

11.s1，將溶劑罐中的溶劑經(jīng)換熱器通過管道泵入微通道反應(yīng)器的反應(yīng)模塊；

12.s2，將甲醇罐中的甲醇通過管道泵入微通道反應(yīng)器，甲醇依次進(jìn)入預(yù)冷模塊，反應(yīng)模塊；

13.s3，將三氯化磷罐中的三氯化磷通過管道泵入微通道反應(yīng)器，三氯化磷依次進(jìn)入

預(yù)冷模塊，反應(yīng)模塊；

14.s4，反應(yīng)后，將s3得到的反應(yīng)產(chǎn)物泵入水洗釜，同時將堿罐中的堿液經(jīng)換熱器通過管道泵入水洗釜，進(jìn)行水洗，在上層得到粗亞磷酸三甲酯；

15.s5，將粗亞磷酸三甲酯干燥后泵入精餾系統(tǒng)進(jìn)行精餾，即得。

16.所述溶劑包括有機(jī)溶劑和縛酸劑，所述有機(jī)溶劑和縛酸劑重量比為(4-8)：1。

17.優(yōu)選的，所述溶劑包括有機(jī)溶劑和縛酸劑，所述有機(jī)溶劑和縛酸劑重量比為5：1。

18.所述有機(jī)溶劑包括苯，甲苯，二甲苯中的至少一種。

19.優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑包括苯。

20.所述縛酸劑包括吡啶、三乙基胺、堿金屬碳酸鹽、堿土金屬碳酸鹽中的至少一種。

21.優(yōu)選的，所述縛酸劑包括三乙基胺。

22.所述堿液包括氫氧化鈉水溶液，氫氧化鉀水溶液中的至少一種。

23.優(yōu)選的，所述堿液包括氫氧化鈉水溶液。

24.所述氫氧化鈉水溶液的濃度為5-20wt％。

25.優(yōu)選的，所述氫氧化鈉水溶液的濃度為5wt％。

26.所述三氯化磷和甲醇摩爾進(jìn)料速率比為1：(3-3.05)。

27.優(yōu)選的，所述三氯化磷和甲醇摩爾進(jìn)料速率比為1：3。

28.微通道反應(yīng)器反應(yīng)通道微米級，使反應(yīng)物之間的擴(kuò)散距離大大縮短，且比表面積更大，質(zhì)的傳遞速度加快，反應(yīng)物在流動過程中短時間內(nèi)即可充分混合，物料可以根據(jù)精確配比迅速均勻混和，從而極大地降低了副產(chǎn)物產(chǎn)生的可能性，但本發(fā)明中三氯化磷與甲醇反應(yīng)較為迅速，且為放熱反應(yīng)，在微通道反應(yīng)器中易發(fā)生劇烈聚合而堵塞管壁，本技術(shù)人研究發(fā)現(xiàn)，通過限定溶劑以及反應(yīng)原料間的進(jìn)料速率，并將甲醇的進(jìn)料速率為40-55g/min，控制反應(yīng)物料在在反應(yīng)模塊停留的時間為3-7s，可降低副反應(yīng)的發(fā)生，提高了亞磷酸三甲酯收率，本技術(shù)人為了進(jìn)一步提高收率控制塔釜焦油的產(chǎn)生，研究發(fā)現(xiàn)，將微通道反應(yīng)器中預(yù)冷模塊的溫度為0-15℃，反應(yīng)模塊的溫度為50-70℃，效果最佳，可能是較低溫度的預(yù)冷模塊，物料在進(jìn)入反應(yīng)模塊時，由于反應(yīng)模塊自身具有的溫度以及反應(yīng)放熱帶來的溫升，可將物料的溫度逐步提升，在提高反應(yīng)效率的同時進(jìn)一步降低了副產(chǎn)物的發(fā)生。

29.所述甲醇的進(jìn)料速率為40-55g/min。

30.優(yōu)選的，所述甲醇的進(jìn)料速率為47.1g/min。

31.所述三氯化磷和溶劑質(zhì)量進(jìn)料速率比為1：(2-2.5)。

32.優(yōu)選的，所述三氯化磷和溶劑質(zhì)量進(jìn)料速率比為1：2.33。

33.所述三氯化磷和堿液質(zhì)量進(jìn)料速率比為1：(3.5-4.5)。

34.優(yōu)選的，所述三氯化磷和堿液質(zhì)量進(jìn)料速率比為1：4.16。

35.所述微通道反應(yīng)器中物料在反應(yīng)模塊停留的時間為3-7s。

36.優(yōu)選的，所述微通道反應(yīng)器中物料在反應(yīng)模塊停留的時間為5.3s。

37.所述微通道反應(yīng)器中預(yù)冷模塊的溫度為0-15℃，反應(yīng)模塊的溫度為50-70℃。

38.優(yōu)選的，所述微通道反應(yīng)器中預(yù)冷模塊的溫度為10℃，反應(yīng)模塊的溫度為65℃。

39.所述反應(yīng)產(chǎn)物在水洗釜中停留時間為25-38min。

40.優(yōu)選的，所述反應(yīng)產(chǎn)物在水洗釜中停留時間為30min。

41.所述水洗釜的溫度為為0-12℃。

42.優(yōu)選的，所述水洗釜的溫度為為10℃。

43.有益效果

44.1.通過在連續(xù)化裝置中設(shè)置微通道反應(yīng)器，可提高反應(yīng)產(chǎn)物的含量(99.46％)。

45.2.所述甲醇的進(jìn)料速率為40-55g/min，控制反應(yīng)物料在在反應(yīng)模塊停留的時間為3-7s，可降低副反應(yīng)的發(fā)生，提高了亞磷酸三甲酯收率(98.72％)。

46.3.預(yù)冷模塊的溫度為0-15℃，反應(yīng)模塊的溫度為50-70℃，可有效降低塔釜焦油的產(chǎn)生。

附圖說明

47.圖1為微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的裝置。其中，1、甲醇罐；2、三氯化磷罐；3、溶劑罐；4、堿罐；5、微通道反應(yīng)器；6、水洗釜；7、精餾系統(tǒng)；8、換熱器。

48.圖2為精餾系統(tǒng)的裝置。其中，a、精餾塔；b、焦油罐；c、地下罐；

①

、

②

、

③

、

④

均為切斷閥，

⑤

為螺桿泵。

具體實施方式

49.實施例1

50.一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的裝置，如圖1所示，所述裝置為甲醇罐1，三氯化磷罐2，溶劑罐3，堿罐4，微通道反應(yīng)器5，水洗釜6，精餾系統(tǒng)7，換熱器8。

51.所述甲醇罐1通過管道與微通道反應(yīng)器5連接，所述三氯化磷罐2通過管道與微通道反應(yīng)器5連接，所述溶劑罐3經(jīng)換熱器8通過管道與微通道反應(yīng)器5連接，所述堿罐4經(jīng)換熱器8通過管道與水洗釜6連接，所述水洗釜6通過管道與精餾系統(tǒng)7連接，所述微通道反應(yīng)器5為預(yù)冷模塊和反應(yīng)模塊。

52.所述反應(yīng)模塊的個數(shù)為3個，以串聯(lián)進(jìn)行連接。

53.如圖2所示，所述精餾系統(tǒng)7為精餾塔、焦油罐a、地下罐b，切斷閥

①

、

②

、

③

、

④

，螺桿泵

⑤

，所述精餾塔和焦油罐通過管道連接，并在管道上設(shè)置切斷閥

①

、

②

，所述焦油罐a頂部設(shè)置切斷閥

③

，并與氮?dú)庠聪噙B接，所述地下罐b通過管道與焦油罐a相連接，并在管道上設(shè)置切斷閥

④

，所述地下罐頂部設(shè)置螺桿泵

⑤

。

54.一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的工藝，為以下步驟：

55.s1，將溶劑罐3中的溶劑經(jīng)換熱器8通過管道泵入微通道反應(yīng)器5的反應(yīng)模塊；

56.s2，將甲醇罐1中的甲醇通過管道泵入微通道反應(yīng)器5，甲醇依次進(jìn)入預(yù)冷模塊，反應(yīng)模塊；

57.s3，將三氯化磷罐2中的三氯化磷通過管道泵入微通道反應(yīng)器5，三氯化磷依次進(jìn)入預(yù)冷模塊，反應(yīng)模塊；

58.s4，反應(yīng)后，將s3得到的反應(yīng)產(chǎn)物泵入水洗釜6，同時將堿罐4中的堿液經(jīng)換熱器8通過管道泵入水洗釜6，進(jìn)行水洗，在上層得到粗亞磷酸三甲酯；

59.s5，將粗亞磷酸三甲酯干燥后泵入精餾系統(tǒng)7進(jìn)行精餾，即得得到1262.60g無色透明的油狀液體。

60.當(dāng)液位達(dá)到高限關(guān)閉切斷閥

①②

，打開切斷閥

④③

。當(dāng)液位達(dá)到低限關(guān)閉切斷閥

③④

，打開切斷閥

②①

，所述地下罐b中焦油用螺桿泵

⑤

輸送到后續(xù)裝置處理。

61.所述甲醇罐1中甲醇質(zhì)量為300g，所述三氯化磷罐2中三氯化磷質(zhì)量為430g。

62.所述甲醇的進(jìn)料速率為47.1g/min，三氯化磷的進(jìn)料速率為67.2g/min，溶劑的進(jìn)料速率為156.3g/min，堿液的進(jìn)料速率為280.0g/min，所述微通道反應(yīng)器5中物料在反應(yīng)模塊停中留的時間為5.3s。

63.所述溶劑為有機(jī)溶劑和縛酸劑，所述有機(jī)溶劑和縛酸劑重量比為5：1。

64.所述有機(jī)溶劑為苯，所述縛酸劑為三乙基胺。

65.所述堿液為5wt％的氫氧化鈉水溶液。

66.所述反應(yīng)產(chǎn)物在水洗釜6中停留時間為30min。

67.所述水洗釜6的溫度為為10℃。

68.所述微通道反應(yīng)器5中預(yù)冷模塊的溫度為10℃，反應(yīng)模塊的溫度為65℃。

69.對比例1

70.具體實施方式同實施例1；不同的是，對比例1中將微通道反應(yīng)器替換為常壓反應(yīng)釜。

71.一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的工藝，為以下步驟：

72.s1，將溶劑罐3中的溶劑經(jīng)換熱器8通過管道泵入常壓反應(yīng)釜；

73.s2，將甲醇罐1中的甲醇通過管道泵入常壓反應(yīng)釜，甲醇依次進(jìn)入預(yù)冷模塊，反應(yīng)模塊；

74.s3，將三氯化磷罐2中的三氯化磷通過管道泵入常壓反應(yīng)釜；

75.s4，反應(yīng)后，將s3得到的反應(yīng)產(chǎn)物泵入水洗釜6，同時將堿罐4中的堿液經(jīng)換熱器8通過管道泵入水洗釜6，進(jìn)行水洗，在上層得到粗亞磷酸三甲酯；

76.s5，將粗亞磷酸三甲酯干燥后泵入精餾系統(tǒng)7進(jìn)行精餾，即得。

77.對比例2

78.具體實施方式同實施例1；不同的是，對比例2中：所述甲醇的進(jìn)料速率為30g/min，所述微通道反應(yīng)器5中物料在反應(yīng)模塊停留的時間為3.4s。

79.對比例3

80.具體實施方式同實施例1；不同的是，對比例3中：所述微通道反應(yīng)器5中預(yù)冷模塊的溫度為25℃，反應(yīng)模塊的溫度為55℃。

81.性能測試方法

82.將實施例和對比例中進(jìn)行測試，測試數(shù)據(jù)列于表1中。

83.亞磷酸三甲酯反應(yīng)收率(質(zhì)量比)計算：(亞磷酸三甲酯實際質(zhì)量/亞磷酸三甲酯實際質(zhì)量)

×

100％。

84.含量(質(zhì)量比)測試：使用高效液相色譜檢測。

85.塔釜焦油量：記錄塔釜焦油質(zhì)量。

86.性能測試數(shù)據(jù)

87.表1

[0088] 收率(％)含量(％)塔釜焦油(g)實施例198.7299.463.14對比例197.2398.678.34對比例297.4599.147.84

對比例397.1698.588.61技術(shù)特征：

1.一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的裝置，其特征在于，所述裝置包括甲醇罐(1)，三氯化磷罐(2)，溶劑罐(3)，堿罐(4)，微通道反應(yīng)器(5)，水洗釜(6)，精餾系統(tǒng)(7)，換熱器(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的裝置，其特征在于，所述甲醇罐(1)通過管道與微通道反應(yīng)器(5)連接，所述三氯化磷罐(2)通過管道與微通道反應(yīng)器(5)連接，所述溶劑罐(3)經(jīng)換熱器(8)通過管道與微通道反應(yīng)器(5)連接，所述堿罐(4)經(jīng)換熱器(8)通過管道與水洗釜(6)連接，所述水洗釜(6)通過管道與精餾系統(tǒng)(7)連接，所述微通道反應(yīng)器(5)包括預(yù)冷模塊和反應(yīng)模塊。3.一種根據(jù)權(quán)利1所述的微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的工藝，其特征在于，包括以下步驟：s1，將溶劑罐(3)中的溶劑經(jīng)換熱器(8)通過管道泵入微通道反應(yīng)器(5)的反應(yīng)模塊；s2，將甲醇罐(1)中的甲醇通過管道泵入微通道反應(yīng)器(5)，甲醇依次進(jìn)入預(yù)冷模塊，反應(yīng)模塊；s3，將三氯化磷罐(2)中的三氯化磷通過管道泵入微通道反應(yīng)器(5)，三氯化磷依次進(jìn)入預(yù)冷模塊，反應(yīng)模塊；s4，反應(yīng)后，將s3得到的反應(yīng)產(chǎn)物泵入水洗釜(6)，同時將堿罐(4)中的堿液經(jīng)換熱器(8)通過管道泵入水洗釜(6)，進(jìn)行水洗，在上層得到粗亞磷酸三甲酯；s5，將粗亞磷酸三甲酯干燥后泵入精餾系統(tǒng)(7)進(jìn)行精餾，即得。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的工藝，其特征在于，所述溶劑包括有機(jī)溶劑和縛酸劑，所述有機(jī)溶劑和縛酸劑重量比為(4-8)：1。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的工藝，其特征在于，所述三氯化磷和甲醇摩爾進(jìn)料速率比為1：(3-3.05)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的工藝，其特征在于，所述三氯化磷和溶劑質(zhì)量進(jìn)料速率比為1：(2-2.5)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的工藝，其特征在于，所述三氯化磷和堿液質(zhì)量進(jìn)料速率比為1：(3.5-4.5)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的工藝，其特征在于，所述微通道反應(yīng)器(5)中物料在反應(yīng)模塊停留的時間為3-7s。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的工藝，其特征在于，所述微通道反應(yīng)器(5)中預(yù)冷模塊的溫度為0-15℃，反應(yīng)模塊的溫度為50-70℃。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的工藝，其特征在于，所述反應(yīng)產(chǎn)物在水洗釜(6)中停留時間為25-38min。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及亞磷酸三甲酯制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及IPC C07F9領(lǐng)域，更具體的，涉及一種微通道反應(yīng)器連續(xù)化制備亞磷酸三甲酯的的裝置及工藝。所述裝置包括甲醇罐(1)，三氯化磷罐(2)，溶劑罐(3)，堿罐(4)，微通道反應(yīng)器(5)，水洗釜(6)，精餾系統(tǒng)(7)，換熱器(8)。通過在連續(xù)化裝置中設(shè)置微通道反應(yīng)器，可提高反應(yīng)產(chǎn)物的含量(99.46％)；所述甲醇的進(jìn)料速率為40-55g/min，控制反應(yīng)物料在在反應(yīng)模塊停留的時間為3-7s，可降低副反應(yīng)的發(fā)生，提高了亞磷酸三甲酯收率(98.72％)。(98.72％)。

技術(shù)研發(fā)人員：沈康 瞿峰 王謙 潘風(fēng)春 丁偉

受保護(hù)的技術(shù)使用者：南通江山農(nóng)藥化工股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2023.04.24

技術(shù)公布日：2023/6/26