一种连续生产2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷的方法与流程

本发明属于精细化学品领域，尤其涉及一种连续生产2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷的方法。

背景技术：

有机过氧化物交联剂是有机高分子聚合物的一种重要助剂，它能将线性的或轻度支链型的有机高分子链转换为三维网状结构以限制高分子链之间以及高分子链内部链段之间的相对运动，从而改善有机高分子聚合物的某些性能，有些高分子聚合经过交联后可显著提高耐热性，耐油性、耐磨性、力学强度等性能；也有些有机高分子聚合物，如橡胶，必须经过交联才能有实际使用价值。

我们通常使用有机过氧化物交联剂是过氧化二异丙苯，但是使用这种过氧化物为交联剂，交联时产生具有难闻气味的苯乙酮，而且留在制成品中，因此这种有机过氧化物交联剂在很多情况下不能使用。

2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷作为替代品广泛用于不饱和聚酯和硅橡胶的交联剂、单体的聚合引发剂、聚丙烯改性剂、橡胶硫化剂、也可作为不机合成原料、也应用于油漆行业，是一种常用的精细化学品。

作为聚合反应的引发剂，主要用于悬浮法苯乙烯和苯乙烯的共聚体在温度为90-130℃范围内的聚合反应。与热引发聚合相比，2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的引发聚合具有单残留水平低，转化率高，反应速率高的优点。

2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷主要用过氧化叔丁醇和甲乙酮在酸的催化下合成的。但是由于这种酸催化法不使用溶剂，高含量的过氧基缩酮产品与大量的酸催化剂易发生剧烈的酸分解反应，导致产品收率低，颜色深，甚至因大量放热而引起爆炸事故，生产不安全。

而工业生产仍使用传统的间歇法生产，其加料、卸料等处理时间长，反应釜体积庞大，需要占用较大的厂房，该反应为放热反应，需要较低的温度，热量不容易散出，而传统的釜式反应，传质传热效率较低，容易发生安全事故。迄今为止，尚未见以连续方式生产2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的研究。

技术实现要素：

本发明提供了一种连续生产2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷的方法，采用以下步骤：

（1）配置酸性催化剂；

（2）将所述酸性催化剂、过氧化叔丁醇分别通过计量泵进入微反应器的同一预冷模块中混合，同时将甲乙酮通过计量泵进入微反应器的另外一个预冷模块，控制两个预冷模块的预冷温度；

（3）三种原料经预冷模块预冷后进入反应模块进行反应，反应温度和预冷模块温度保持一致；

（4）反应完成后，将从微通道反应器出口得到的反应液直接流入装有溶剂油的收集器中，待反应液停止流出后，分液，有机相碱洗，水洗，得到2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的溶剂油溶液。

进一步地，所述步骤（2）中，将所述酸性催化剂、过氧化叔丁醇在预冷模块中混合后，向预冷模块中加入催化辅剂，所述催化辅剂为硫酸钌和乙二胺四乙酸的混合物，硫酸钌和乙二胺四乙酸的混合质量比硫酸钌：乙二胺四乙酸=1:2～5；所述催化辅剂的质量为所述酸性催化剂质量的10%～16%。

进一步地，所述酸性催化剂为盐酸、硫酸、磷酸，高氯酸、硝酸、对甲基苯磺酸、对氨基苯磺酸中的一种或几种的混合。

进一步地，所述酸性催化剂为硫酸。

进一步地，所述酸性催化剂中溶质质量百分含量为45%-95%，溶剂为水。

进一步地，所述酸性催化剂中溶质质量百分含量为60%-80%，溶剂为水。

进一步地，反应模块中，所述酸性催化剂中的溶质、甲乙酮和过氧化叔丁醇的摩尔比酸性催化剂中的溶质：甲乙酮：过氧化叔丁醇=0.4～1.2:1:2。

进一步地，所述预冷温度和反应温度为6℃～15℃。

从以上技术方案可以看出，本发明的优点是：

1、本发明提供一种在微通道反应器内以连续流的方式利用过氧化叔丁醇和甲乙酮在催化下连续生产2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的工艺路线。该工艺路线优点在于精确控制了反应温度，原料的摩尔比及反应的停留时间等，在几十秒至几分钟时间内较高收率的得到2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷。这为2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的生产提供一条操作简便的安全合成路线。且本发明采用微通道反应器中连续制备的方法连续生产2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷，和传统釜式反应相比，换热效率高，体系换热均匀，反应温度利用外置换热器可精确控制，可随时开、停反应，无放大效应，安全性高，适合工业化生产。

2、本发明通过在酸性催化剂催化体系下引入催化辅剂，进一步地提高了催化效力，2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷产品的纯度较之无催化辅剂的情况下显著提高，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明所述方法的流程示意图；其中原料1代表酸性催化剂；原料2代表过氧化叔丁醇；原料3代表甲乙酮。

具体实施方式

下面结合实施例进行详细的说明：

实施例1

一种连续生产2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷的方法，包含以下步骤：

（1）配置溶质质量分数为60%的硫酸，溶剂为水；

（2）将配置的硫酸、过氧化叔丁醇分别通过计量泵进入微反应器的同一预冷模块中混合，同时将甲乙酮通过计量泵进入微反应器的另外一个预冷模块，控制两个预冷模块的预冷温度为15℃；

（3）三种原料经预冷模块预冷后进入反应模块进行反应，调整计量泵的流速，使反应模块中硫酸、甲乙酮和过氧化叔丁醇的摩尔比硫酸(硫酸溶液中的溶质)：甲乙酮：过氧化叔丁醇=0.8:1:2，反应停留时间为150秒；反应温度和预冷模块温度保持一致；

（4）反应完成后，将从微通道反应器出口得到的反应液直接流入装有溶剂油的收集器中，待反应液停止流出后，分液，有机相碱洗，水洗，得到2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的溶剂油溶液。测定溶剂油溶液中产品2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的纯度为93.02%。

实施例2

一种连续生产2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷的方法，包含以下步骤：

（1）配置溶质质量分数为70%的硫酸，溶剂为水；

（2）将配置的硫酸、过氧化叔丁醇分别通过计量泵进入微反应器的同一预冷模块中混合，同时将甲乙酮通过计量泵进入微反应器的另外一个预冷模块，控制两个预冷模块的预冷温度为8℃；

（3）三种原料经预冷模块预冷后进入反应模块进行反应，调整计量泵的流速，使反应模块中硫酸、甲乙酮和过氧化叔丁醇的摩尔比硫酸(硫酸溶液中的溶质)：甲乙酮：过氧化叔丁醇=0.6:1:2，反应停留时间为200秒；反应温度和预冷模块温度保持一致；

（4）反应完成后，将从微通道反应器出口得到的反应液直接流入装有溶剂油的收集器中，待反应液停止流出后，分液，有机相碱洗，水洗，得到2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的溶剂油溶液。测定溶剂油溶液中产品2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的纯度为92.42%。

实施例3

一种连续生产2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷的方法，包含以下步骤：

（1）配置溶质质量分数为75%的硫酸，溶剂为水；

（2）将配置的硫酸、过氧化叔丁醇分别通过计量泵进入微反应器的同一预冷模块中混合，同时将甲乙酮通过计量泵进入微反应器的另外一个预冷模块，控制两个预冷模块的预冷温度为6℃；

（3）三种原料经预冷模块预冷后进入反应模块进行反应，调整计量泵的流速，使反应模块中硫酸、甲乙酮和过氧化叔丁醇的摩尔比硫酸(硫酸溶液中的溶质)：甲乙酮：过氧化叔丁醇=0.75:1:2，反应停留时间为100秒；反应温度和预冷模块温度保持一致；

（4）反应完成后，将从微通道反应器出口得到的反应液直接流入装有溶剂油的收集器中，待反应液停止流出后，分液，有机相碱洗，水洗，得到2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的溶剂油溶液。测定溶剂油溶液中产品2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的纯度为92.35%。

实施例4

一种连续生产2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷的方法，包含以下步骤：

（1）配置溶质质量分数为80%的硫酸，溶剂为水；

（2）将配置的硫酸、过氧化叔丁醇分别通过计量泵进入微反应器的同一预冷模块中混合，同时将甲乙酮通过计量泵进入微反应器的另外一个预冷模块，控制两个预冷模块的预冷温度为10℃；

（3）三种原料经预冷模块预冷后进入反应模块进行反应，调整计量泵的流速，使反应模块中硫酸、甲乙酮和过氧化叔丁醇的摩尔比硫酸(硫酸溶液中的溶质)：甲乙酮：过氧化叔丁醇=0.7:1:2，反应停留时间为85秒；反应温度和预冷模块温度保持一致；

（4）反应完成后，将从微通道反应器出口得到的反应液直接流入装有溶剂油的收集器中，待反应液停止流出后，分液，有机相碱洗，水洗，得到2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的溶剂油溶液。测定溶剂油溶液中产品2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的纯度为93.03%。

对比例1

一种连续生产2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷的方法，包含以下步骤：

（1）配置溶质质量分数为80%的硫酸，溶剂为水；

（2）将配置的硫酸、过氧化叔丁醇分别通过计量泵进入微反应器的同一预冷模块中混合，同时将甲乙酮通过计量泵进入微反应器的另外一个预冷模块，控制两个预冷模块的预冷温度为10℃，在泵入硫酸、过氧化叔丁醇的同时，向硫酸、过氧化叔丁醇混合的预冷模块中连续加入催化辅剂，催化辅剂为硫酸钌和乙二胺四乙酸的混合物，硫酸钌和乙二胺四乙酸的混合质量比硫酸钌：乙二胺四乙酸=1:5；控制催化辅剂的添加，使得反应模块中催化辅剂的质量为反应模块中酸性催化剂质量(溶质+溶剂)的16%；

（3）原料经预冷模块预冷后进入反应模块进行反应，调整计量泵的流速，使硫酸、甲乙酮和过氧化叔丁醇的摩尔比硫酸(硫酸溶液中的溶质)：甲乙酮：过氧化叔丁醇=0.7:1:2，反应停留时间为85秒；反应温度和预冷模块温度保持一致；

（4）反应完成后，将从微通道反应器出口得到的反应液直接流入装有溶剂油的收集器中，待反应液停止流出后，分液，有机相碱洗，水洗去除催化辅剂，得到2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的溶剂油溶液。测定溶剂油溶液中产品2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的纯度为97.57%。

对比例2

一种连续生产2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷的方法，包含以下步骤：

（1）配置溶质质量分数为80%的硫酸，溶剂为水；

（2）将配置的硫酸、过氧化叔丁醇分别通过计量泵进入微反应器的同一预冷模块中混合，同时将甲乙酮通过计量泵进入微反应器的另外一个预冷模块，控制两个预冷模块的预冷温度为10℃，在泵入硫酸、过氧化叔丁醇的同时，向硫酸、过氧化叔丁醇混合的预冷模块中连续加入催化辅剂，催化辅剂为硫酸钌和乙二胺四乙酸的混合物，硫酸钌和乙二胺四乙酸的混合质量比硫酸钌：乙二胺四乙酸=1:2；控制催化辅剂的添加，使得反应模块中催化辅剂的质量为反应模块中酸性催化剂质量(溶质+溶剂)的10%；

（3）原料经预冷模块预冷后进入反应模块进行反应，调整计量泵的流速，使硫酸、甲乙酮和过氧化叔丁醇的摩尔比硫酸(硫酸溶液中的溶质)：甲乙酮：过氧化叔丁醇=0.7:1:2，反应停留时间为85秒；反应温度和预冷模块温度保持一致；

（4）反应完成后，将从微通道反应器出口得到的反应液直接流入装有溶剂油的收集器中，待反应液停止流出后，分液，有机相碱洗，水洗去除催化辅剂，得到2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的溶剂油溶液。测定溶剂油溶液中产品2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的纯度为96.42%。

对比例3～8

分别进行6次互相独立的试验，每次试验均按照实施例4所述的连续生产2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷的方法制备获得2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的溶剂油溶液，区别仅仅在于：每次试验所用的酸性催化剂种类不同，其他的工艺参数和实施例4均完全相同。各实施例所用酸性催化剂及其溶质的质量百分含量如表1所示。各实施例所得2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的溶剂油溶液测定产品2，2-双(过氧化叔丁基)丁烷的纯度，结果如表1所示。

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以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。