二茂镁制备系统及制备方法与流程

1.本发明属于二茂镁制备技术领域，具体涉及一种二茂镁制备系统及制备方法。


背景技术：

2.二茂镁又称双(环戊二烯基)镁，白色晶体，升华温度为100℃。现有技术中通常通过环戊二烯与金属镁进行二茂镁的合成。
3.现有的二茂镁合成工艺中，主要采用小玻璃设备进行，单批合成的二茂镁只有100g左右，产量和效率低下，且合成出来的纯度低，无法满足大量的生产。
4.因此，针对上述技术问题，有必要提供一种二茂镁制备系统及制备方法。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种二茂镁制备系统及制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
7.一种二茂镁制备系统，所述制备系统包括合成装置及纯化装置，所述合成装置用于将环戊二烯与镁合成得到二茂镁粗品，所述纯化装置用于提纯二茂镁粗品得到高纯二茂镁，其中：
8.所述合成装置包括第一发生器、第一接收器及反应室，第一发生器上设有分馏柱，所述反应室分别与第一接收器和分馏柱相连，反应室内设有若干竖直分布的合成柱；
9.所述纯化装置包括第二发生器、第二接收器及升华管和气化管，所述升华管与第二发生器相连，且升华管为竖直分布，所述气化管分别与第二接收器和升华管相连。
10.一实施例中，所述第一发生器设有第一加料口，反应室上设有第二加料口；和/或，
11.所述分馏柱为刺形分馏柱；和/或，
12.所述第一接收器上连接有缓冲瓶，缓冲瓶上连接有第一尾气瓶。
13.一实施例中，所述反应室外部设有第一加热装置；和/或，
14.所述反应室内部设有若干水平分布的挡板，挡板上设有若干空隙槽，空隙槽的尺寸为1～2mm。
15.一实施例中，所述第一发生器及反应室外部通过套管分别插设有第一温度传感器和第二温度传感器。
16.一实施例中，所述第二发生器为前馏分瓶或中馏分瓶；和/或，
17.所述第二接收器上连接有计泡器，计泡器上连接有第二尾气瓶。
18.一实施例中，所述第二发生器及升华管外部通过套管分别插设有第三温度传感器和第四温度传感器。
19.一实施例中，所述升华管外部设有第二加热装置；和/或，
20.所述气化管外部设有第三加热装置；和/或，
21.所述第二接收器的瓶口设有第四加热装置。
22.本发明另一实施例提供的技术方案如下：
23.一种二茂镁制备方法，所述制备方法包括：
24.s1、于惰性气氛下，将第一发生器产生的环戊二烯蒸汽随载气通入反应室内，在反应室内与镁反应，生成二茂镁粗品沉降于第一接收器中；
25.s2、将二茂镁粗品加入第二发生器中进行加热精馏，经过升华、气化后，通过第二接收器收集高纯二茂镁。
26.一实施例中，所述步骤s1具体为：
27.在合成装置中通入惰性气体，使合成装置处于惰性气氛；
28.将500～900质量份的环戊二烯和90～130质量份的镁分别加入第一发生器和反应室内；
29.对第一发生器进行加热，在100～180℃温度下产生的环戊二烯蒸汽随载气通入反应室内；
30.对反应室内的合成柱进行加热，在510～540℃温度下环戊二烯蒸汽与与镁反应，生成二茂镁粗品沉降于第一接收器中。
31.一实施例中，所述步骤s2具体为：
32.将升华管加热至170～180℃，气化管加热至220～240℃；
33.将二茂镁粗品加入前馏分瓶中并对前馏分瓶进行加热，在190～220℃温度下进行加热精馏，经过升华、气化后，收集前馏分；
34.将前馏分瓶替换为中馏分瓶；
35.将升华管加热至170～180℃，气化管加热至220～240℃；
36.将前馏分加入中馏分瓶中并对中馏分瓶进行加热，在190～220℃温度下进行加热精馏，经过升华、气化后，收集高纯二茂镁。
37.本发明具有以下有益效果：
38.本发明在常压下即可合成纯化直接制备高纯度二茂镁，可满足半导体行业的使用需求，制备系统结构简单，制备方法成本较低，操作简单，适合大量的生产。
附图说明
39.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为本发明中二茂镁制备系统的模块示意图；
41.图2为本发明中二茂镁制备方法的流程示意图；
42.图3为本发明实施例1中合成装置的结构示意图；
43.图4为本发明实施例1中纯化装置的结构示意图。
具体实施方式
44.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
45.参图1所示，本发明公开了一种二茂镁制备系统，包括合成装置10及纯化装置20，合成装置10用于将环戊二烯与镁合成得到二茂镁粗品，纯化装置20用于提纯二茂镁粗品得到高纯二茂镁。
46.参图2所示，本发明还公开了一种二茂镁制备方法，包括：
47.s1、于惰性气氛下，将第一发生器产生的环戊二烯蒸汽随载气通入反应室内，在反应室内与镁反应，生成二茂镁粗品沉降于第一接收器中；
48.s2、将二茂镁粗品加入第二发生器中进行加热精馏，经过升华、气化后，通过第二接收器收集高纯二茂镁。
49.以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
50.实施例1：
51.参图1并结合图3、图4所示，本实施例中的二茂镁制备系统包括合成装置10及纯化装置20，合成装置10用于将环戊二烯与镁合成得到二茂镁粗品，纯化装置20用于提纯二茂镁粗品得到高纯二茂镁。
52.参图3所示，合成装置10包括第一发生器11、第一接收器12及反应室13，第一发生器11上设有分馏柱14，反应室13分别与第一接收器12和分馏柱14相连，反应室13内设有若干竖直分布的合成柱(未标号)。
53.第一发生器11的顶部设有第一加料口111，用于加入环戊二烯，反应室13上设有第二加料口131，用于加入镁(如镁屑等)。
54.本实施例中的分馏柱14为刺形分馏柱，刺形分馏柱通过f46管与反应室相连通。
55.反应室内部设有若干水平分布的挡板，挡板上设有若干空隙槽，空隙槽的尺寸为1～2mm，其作用为挡住大颗粒的镁屑原料，小颗粒的原料可以通过。
56.进一步地，第一发生器11及反应室13外部通过套管分别插设有第一温度传感器(未图示)和第二温度传感器(未图示)；反应室外部设有第一加热装置，本实施例中反应室的外层包裹有电加热丝，以提供反应所需要的温度，电加热丝与温度传感器由绝缘材料隔开。
57.另外，本实施例中第一接收器12上连接有缓冲瓶15，防止反应后的产品被载气带出堵住出气口；缓冲瓶15上连接有第一尾气瓶(未图示)，用于吸收尾气和观察气体流速。
58.合成装置应用于合成二茂镁时，预先从第二加料口加入镁屑，用载气排除整个装置的空气之后，由电加热丝加热反应室到指定温度，再将第一发生器产生的环戊二烯蒸汽随载气经过f46管进入反应室，在反应室内与镁反应，生成的二茂镁经过挡板随载气流下，变成固体沉降在第一接收器中，从而实现二茂镁与原料镁的充分隔离。挡板上的镁与环戊二烯反应，提高了反应的转化率节省了成本。
59.参图4所示，纯化装置20包括第二发生器21、第二接收器22及升华管23和气化管24，升华管23与第二发生器21相连，且升华管23为竖直分布，气化管24分别与第二接收器22和升华管23相连。
60.本实施例中的第二发生器21根据蒸馏工艺的不同，可以为前馏分瓶或中馏分瓶。第二接收器22上连接有计泡器25，以观察出料情况，计泡器25上连接有第二尾气瓶(未图
示)，用于吸收尾气。
61.进一步地，第二发生器21及升华管23外部通过套管分别插设有第三温度传感器和第四温度传感器。升华管外部设有第二加热装置，本实施例中升华管外层包裹有电加热丝，以提供二茂镁升华除杂需要的温度。
62.另外，第二接收器22的瓶口设有第四加热装置(未图示)，如本实施例中第二接收器22瓶口缠上加热丝防止瓶口堵塞。
63.纯化装置应用于提纯二茂镁时，先将升华管加热至指定温度，再将二茂镁粗品加入第二发生器中，通过加热精馏提纯二茂镁。这样最后在第二接收器中可以得到高纯的二茂镁，其纯度满足半导体行业的使用需求。
64.实施例2：
65.本实施例中的二茂镁制备方法，采用实施例1中的制备系统进行制备，具体包括以下步骤：
66.s1、于惰性气氛下，将第一发生器产生的环戊二烯蒸汽随载气通入反应室内，在反应室内与镁反应，生成二茂镁粗品沉降于第一接收器中。
67.向第一发生器中加入700g环戊二烯，在反应室中加入110g镁屑后，将合成装置与氩气管路连接，先打开第一发生器侧的通气旋塞，以5l/min的通气速度通气20分钟，置换第一发生器中气体。关闭第一发生器侧通气旋塞，同时打开缓冲瓶后的阀门，置换反应室及第一接收器中的气氛，通气20分钟。
68.调节氩气的流量，目测尾气瓶气泡数在1个/秒左右，对反应室内的合成柱进行调压加热，记录电压和柱温。
69.当合成柱的温度达到500℃，开始对第一发生器内的环戊二烯加热和搅拌，开始反应时，柱温会上升，需要降低合成柱加热，控制柱温在510℃-540℃之间。
70.当第一发生器温升至180℃，停止对第一发生器的加热，撤掉保温，调整氩气流量，使计泡器继续鼓泡，待第一发生器温度下降到100℃，停止对合成柱加热。
71.取下第一接收器并用塞上塞子，同时，切断氩气，反应室下用封口瓶封口。第一接收器称重能得到600g二茂镁粗品。
72.s2、将二茂镁粗品加入第二发生器中进行加热精馏，经过升华、气化后，通过第二接收器收集高纯二茂镁。
73.二茂镁精馏的第二发生器为3l的两口玻璃烧瓶，将其作为反应釜，向其中加入1800g二茂镁粗品，放入2颗不锈钢填料作为沸石；
74.加热精馏时，调节升华管加热电压为40v，气化管加热电压为78v，等柱温上升到170℃，调节柱加热电压为25v；稳定出料时柱温不得低于175℃；气化管温度上升到220℃左右，调节气化管加热电压为48v，控制气化管温在230℃左右；开釜加热电压，初始为150v；待釜温升至190℃，降低釜加热电压至105v；当釜温升至210℃左右，柱温和顶温会慢慢上升；调节釜加热电压，控制顶温范围在170℃左右。
75.接收前馏分大约4小时，关釜加热。当釜温降至190℃，关闭气化管加热电压，拆下前馏分瓶，称重可得到150g二茂镁前馏分。
76.中馏分瓶称重后，换上中馏分瓶，连接好尾接管。重新对升华管、气化管加热。控制釜电压在110v左右，控制顶温在185℃左右；平稳出料时，釜温会维持在一个基本稳定的温
度213℃左右，当釜温渐渐上升到217℃时，关釜加热；当釜温降至190℃，关闭精馏柱、气化管加热电压。
77.拆下中馏分瓶，称重最后得到1350g高纯二茂镁，产率为75％左右。
78.实施例3：
79.本实施例中的二茂镁制备方法，采用实施例1中的制备系统进行制备，具体包括以下步骤：
80.s1、于惰性气氛下，将第一发生器产生的环戊二烯蒸汽随载气通入反应室内，在反应室内与镁反应，生成二茂镁粗品沉降于第一接收器中。
81.在合成装置中通入惰性气体，使合成装置处于惰性气氛；
82.将500质量份的环戊二烯和90质量份的镁分别加入第一发生器和反应室内；
83.对第一发生器进行加热，在100℃温度下产生的环戊二烯蒸汽随载气通入反应室内；
84.对反应室内的合成柱进行加热，在510℃温度下环戊二烯蒸汽与与镁反应，生成二茂镁粗品沉降于第一接收器中。
85.s2、将二茂镁粗品加入第二发生器中进行加热精馏，经过升华、气化后，通过第二接收器收集高纯二茂镁。
86.将升华管加热至170℃，气化管加热至2200℃；
87.将二茂镁粗品加入前馏分瓶中并对前馏分瓶进行加热，在190℃温度下进行加热精馏，经过升华、气化后，收集前馏分；
88.将前馏分瓶替换为中馏分瓶；
89.将升华管加热至170℃，气化管加热至220℃；
90.将前馏分加入中馏分瓶中并对中馏分瓶进行加热，在190℃温度下进行加热精馏，经过升华、气化后，收集高纯二茂镁。
91.实施例4：
92.本实施例中的二茂镁制备方法，采用实施例1中的制备系统进行制备，具体包括以下步骤：
93.s1、于惰性气氛下，将第一发生器产生的环戊二烯蒸汽随载气通入反应室内，在反应室内与镁反应，生成二茂镁粗品沉降于第一接收器中。
94.在合成装置中通入惰性气体，使合成装置处于惰性气氛；
95.将900质量份的环戊二烯和130质量份的镁分别加入第一发生器和反应室内；
96.对第一发生器进行加热，在180℃温度下产生的环戊二烯蒸汽随载气通入反应室内；
97.对反应室内的合成柱进行加热，在540℃温度下环戊二烯蒸汽与与镁反应，生成二茂镁粗品沉降于第一接收器中。
98.s2、将二茂镁粗品加入第二发生器中进行加热精馏，经过升华、气化后，通过第二接收器收集高纯二茂镁。
99.将升华管加热至180℃，气化管加热至240℃；
100.将二茂镁粗品加入前馏分瓶中并对前馏分瓶进行加热，在220℃温度下进行加热精馏，经过升华、气化后，收集前馏分；
101.将前馏分瓶替换为中馏分瓶；
102.将升华管加热至180℃，气化管加热至240℃；
103.将前馏分加入中馏分瓶中并对中馏分瓶进行加热，在220℃温度下进行加热精馏，经过升华、气化后，收集高纯二茂镁。
104.由以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
105.本发明在常压下即可合成纯化直接制备高纯度二茂镁，可满足半导体行业的使用需求，制备系统结构简单，制备方法成本较低，操作简单，适合大量的生产。
106.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
107.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。