专利名称：一种用于溴素与乙炔进行加成反应制备四溴乙烷的反应器及合成工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及四溴乙烷，特别是一种用于溴素与乙炔气进行加成反应制备四溴乙烷
的反应器及合成工艺。
背景技术：
1，1，2，2_四溴乙烷为白色或浅黄色强折光性液体，具有碘仿气味。与乙醇、乙醚、氯仿、苯胺、冰醋酸混溶，不溶于水。熔点0t:。沸点243.5 °C，151°C (7.2kPa)，114°C (0. 267kPa)。相对密度2. 9656 (20/4°C )，折射率1. 638。光照和受热时能分解，颜色变黄。高于19(TC时分解产物为剧毒的碳酰溴蒸气。四溴乙烷是一种重要的化工助剂，在涤纶用原料聚酯(PTA)生产工艺中，用作二甲苯氧化成对苯二甲酸过程的助催化剂；在人造纤维、塑料制品如可发性聚苯乙烯泡沫塑料中用作阻燃剂；在偏苯三酸生产中使用为催化剂；还用作分离碎石的浮选液，染料中间体、油脂与蜡的溶剂，用于矿石比重和折光率的测定，用于合成杀虫剂，显微镜仪表清洗剂等等。 四溴乙烷是以乙炔为原料，经溴化而得到的，生产工艺流程如下
原料一合成一中和一蒸馏一产品 乙炔气由电石在乙炔发生器内生成，经过净化、干燥后，进入反应器与溴素反应得到四溴乙烷粗品。四溴乙烷粗品经过碱洗、水洗以除去HBr等酸性物质和水溶性物质，然后通过精馏精制得到四溴乙烷产品。目前，溴素和乙炔通过加成反应生成四溴乙烷粗品的合成工艺主要是间歇式工艺，合成过程主要在反应釜内进行。先利用真空将一定量溴素抽吸至反应釜内，然后将乙炔气直接通入釜内溴素中开始反应，生成四溴乙烷粗品。
但是，上述合成工艺存在以下问题 (1)在利用真空将溴素加入反应釜后，反应釜充满空气，随后通入的乙炔气与釜内空气可能混合形成爆炸性混合物。乙炔在空气中的爆炸极限为3%_81% (体积分数)，乙炔与空气形成爆炸性混合物的组成范围大于其他烃类物质。因此，该工艺过程存在安全隐患，容易造成安全事故。虽然采取了多种措施，但效果不理想。(2)溴素与乙炔的加成反应是放热反应，反应过程中会放出大量热量，从而使得反应体系温度升高。反应体系温度过高，容易使溴素挥发性增大，造成通过尾气损失的溴素量增加。同时，过高的温度可以增加乙炔与空气形成的爆炸性混合物德燃爆可能性。过高的反应温度也会增加生成副反应产物的几率，降低产品收率和产品质量。(3)目前采用的反应釜只能进行间歇式合成生产，无法连续进行生产，影响生产效率和产率的提高，也造成原料乙炔气的浪费。
发明内容
为解决合成工艺中存在的问题，特别是合成反应器无法连续生产，容易形成乙炔与空气形成爆炸性混合物，反应放热无法及时移走容易对反应产生影响等问题，本发明提供一种用于溴素与乙炔加成反应制备四溴乙烷的反应器，其目的是可以实现溴素与乙炔气的连续加成反应，提高生产效率和产率，提高原料乙炔气的利用率；及时移走反应放热，避免温度过高带来的安全问题和副产物过多的问题；避免形成乙炔与空气的爆炸性混合物，提高反应安全性。
发明要点 —种用于溴素与乙炔加成反应制备四溴乙烷的反应器，主要部件包括中心冷却管(F)、内装填料的反应管(D)、外冷却管(C)，上诉三个主要部件由内向外依次分布，组合为反应器主体。 所述的中心冷却管为一带有冷却剂进口 (G)、冷却剂出口 (K)的直型冷却管，两头封闭。中心冷却管长度与反应管长度相等，直径为反应管直径的1/3。 所述的反应管(D)为一带有溴素进料口 (1)、乙炔气进气口 (H)的反应管，管内装有耐腐蚀填料，管中心为中心冷却管。与溴素进料口 (I)相连的是溴素分散器，作用是使溴素均匀进入管内。与乙炔气进气口 (H)相连的是乙炔气分布器，作用是使乙炔气均匀进入管内。填料的作用是使溴素与乙炔气在管内充分均匀接触。填料的尺寸、装填密度和高度是根据原料进料流量和产物生成量来确定的。 所述的外冷却管为一带有冷却剂进口 (A)、冷却剂出口 (J)的直型冷却管，长度与反应管长度相等，直径为反应管直径的1. 5倍。 中心冷却管、反应管和外冷却管均由耐腐蚀材料制造，耐腐蚀材料主要是无机材料，包括硼硅玻璃、搪瓷、耐腐蚀合金等。 反应管内装填的耐腐蚀填料主要是无机材料，包括硼硅玻璃、搪瓷、耐腐蚀合金等。 利用以上反应器，本发明还提供了一种四溴乙烷的合成方法，所述的四溴乙烷由
溴素与乙炔气通过在上述反应器内进行加成反应而得。在反应器内，溴素由溴素进料口进
入反应管并在重力作用下由上向下移动，乙炔气体由乙炔气进气口进入反应管并借助压力
由下向上移动，溴素和乙炔气体在管内借助填料作用充分逆流接触发生反应生成四溴乙
烷，挥发的溴素蒸气在反应管上部继续与乙炔气反应。乙炔气流量为溴素流量的2-3倍。生
成的四溴乙烷粗品由反应器下部出料口移出，再进行下一步处理。未反应的微量溴素和过
量的乙炔气由上部出料口排出，经过吸收器吸收未反应的溴素，乙炔气回收使用。中心冷却
管和外冷却管内通入冷却齐U，并通过调节冷却剂温度和流量来控制反应管内反应温度，冷
却剂主要为水、盐水、甲醇和乙醇等。冷却剂流动方向与乙炔气流动方向相反。
发明效果本发明的用于溴素与乙炔气进行加成反应制备四溴乙烷的反应器及合
成工艺通过溴素与乙炔气在管内连续逆流接触反应，实现了四溴乙烷的连续合成，提高了
生产效率，通过调节内外冷却管内冷却剂的温度和流量实现对反应温度的控制，避免了反
应温度过高发生危险以及对加成反应的影响，。
图1是一种用于溴素与乙炔气进行加成反应制备四溴乙烷的反应器示意图。
具体实施例方式
所用的溴素与乙炔加成反应制备四溴乙烷的反应器具有如下主要参数
反应管总长度为2. 2m，反应管内填料装填高度为2m，塔内装填直径(p5x5mm硼硅
玻璃9网环型填料。中心冷却管和外冷却管长度分别为2m。中心冷却管直径为50mm，反应管直径为100mm，外冷却管直径为150mm。反应器材质为硼硅玻璃。 下面说明四溴乙烷的合成工艺，乙炔气由通过乙炔气分布器进入反应管并均匀分布管内，乙炔气在压力作用下自下向上移动并充满反应管，完全排出空气。然后，溴素由进料口进入反应管，溴素流量为1Kg/h，通过溴素分散器使溴素均匀分布管内，在重力作用下向下移动，与乙炔气逆流接触发生加成反应生成四溴乙烷，乙炔气流量为溴素流量的2倍。中心冷却管和外冷却管内通入l(TC的冷却水，流动方向与乙炔气流动方向相反，调节冷却水的流量以保证反应管管内反应温度小于3(TC。流出反应管的四溴乙烷粗品经过中和和精制步骤得到四溴乙烷产品。 采用上述反应器和合成工艺，可以实现溴素与乙炔气的连续加成反应，提高生产效率和产率，可以避免形成乙炔与空气的爆炸性混合物，提高反应安全性，同时可以及时移
走反应放热，解决温度过高带来的安全问题和副产物过多的问题。
权利要求
一种用于溴素与乙炔加成反应制备四溴乙烷的反应器，主要部件为中心冷却管(F)、内装填料的反应管(D)、外冷却管(C)，上诉三个主要部件组合为反应器主体。所述的中心冷却管为一带有冷却剂进口(G)、冷却剂出口(K)的直型冷却管，中心冷却管长度与反应管长度相等，直径为反应管直径的1/3。所述的反应管(D)为一带有溴素进料口(I)、乙炔气进气口(H)的反应管，反应管中心为中心冷却管，反应管外为外冷却管。所述的外冷却管为一带有冷却剂进口(A)、冷却剂出口(J)的直型冷却管，长度与反应管长度相等，直径为反应管直径的1.5倍。
2. 根据权利要求l的一种用于溴素与乙炔加成反应制备四溴乙烷的反应器，其特征是反应管内装有耐腐蚀填料，填料的材质选用以下材质中的一种硼硅玻璃、搪瓷、耐腐蚀合金。
3. 根据权利要求1的一种用于溴素与乙炔加成反应制备四溴乙烷的反应器，其特征是反应器的材质选用以下材质中的一种硼硅玻璃、搪瓷、耐腐蚀合金。
4. 一种用于权利要求1所述反应器的四溴乙烷的合成方法，其特征是溴素由溴素进 料口进入反应管，与由乙炔气进气口进入反应管的乙炔气逆流接触发生加成反应生成四溴乙烷，乙炔气流量为溴素流量的2-3倍，生成的四溴乙烷粗品由反应器下部出料口移出，未反应的微量溴素和过量的乙炔气由上部出料口排出；中心冷却管和外冷却管内通入冷却 剂，通过调节冷却剂流量来控制反应管内反应温度。所述的冷却剂选用以下一种水、盐水、甲醇和乙醇。
全文摘要
本发明涉及一种用于溴素与乙炔进行加成反应制备四溴乙烷的反应器及合成工艺，其特征是该反应器主要由中心冷却管、内装填料的反应管、外冷却管组成，通过溴素与乙炔在反应管内的连续逆流接触反应，实现了四溴乙烷的连续合成，提高了生产效率，通过调节内外冷却管内冷却水的温度和流量，可以控制加成反应温度，解决了反应温度过高引发的安全问题和副产物过多的问题，使用本发明的反应器及合成工艺可以在反应过程中避免形成乙炔与空气的爆炸性混合物，提高了反应安全性。
文档编号B01J12/00GK101766980SQ20091025609
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者刘磊力 申请人:山东轻工业学院