分散器和合成降冰片烯类化合物的方法及系统与流程

本发明涉及有机合成领域，具体地，涉及一种分散器，所述分散器在分散共轭双烯烃和/或其前体中的应用，一种合成降冰片烯类化合物的系统，所述分散器或所述系统在合成降冰片烯类化合物中的应用，以及一种合成降冰片烯类化合物的方法。

背景技术：

1、降冰片烯是一种重要的共聚单体，可与乙烯、丙烯、苯乙烯等α-烯烃在ziegler-natta或茂金属催化剂作用下通过非开环聚合反应制备环烯烃共聚物(coc)。coc具有良好的耐热性、化学稳定性、极高的透明度、尺寸稳定性、熔体流动性、隔湿性能和极低的介电常数，被大规模应用在隐形眼镜、汽车头灯、光学镜头、棱柱、lcd用光学薄膜、食品包装电子及电气部件的制造等。降冰片烯由环戊二烯和乙烯在高温高压条件下经diels-alder环加成反应制备，反应释放大量的热，容易造成局部温度过热，过高的温度使有机物断链分解，产生小分子化合物甚至气体，致使系统压力突然升高，存在爆炸风险。

2、环戊二烯是一种环状共轭双烯烃，化学性质活泼，成为非常重要的化工原料，具有广泛的应用。环戊二烯常温自身环加成为双环戊二烯，以双环戊二烯形式存在，在使用时需要通过解聚反应获得环戊二烯。(双)环戊二烯主要通过两条途径获得，一是从石油馏份热裂解制乙烯的工业装置中生产的裂解碳五馏份中分离而来，二是从乙烯装置的裂解碳九馏份中分离获得。两种来源不同，所含杂质不同，通常双环戊二烯的纯度为80-85％。为了获得更高纯度的环戊二烯，通常采用热解聚的方法使双戊二烯解聚为环戊二烯，环戊二烯与其它组分的相对挥发度差别加大，通过精馏分离获得高纯度环戊二烯。双环戊二烯解聚的方法分为液相解聚和气相解聚。目前的液相解聚是指双环戊二烯在液相状态的溶剂(或称为高温载热油)中受热分解为环戊二烯，解聚温度较为温和，缺点是解聚产生的重组分留在溶剂中，溶剂难以回收，产生有机废液，存在绿色环保问题。气相解聚是指双环戊二烯在较高温度下受热气化，以气态形式发生热分解。

3、合成降冰片烯的工艺分为无溶剂工艺和有溶剂工艺。无溶剂工艺中反应物浓度较高，环戊二烯与环戊二烯、双环戊二烯、降冰片烯、低聚物等发生环加成串级反应，生成分子量较大的胶质等副产物。为了减少副反应发生，在反应体系中引入溶剂，以减少副反应发生。

4、已公开的技术中，有的技术在管式反应器前设置解聚釜，使胶质留在解聚釜内便于清理，分析发现解聚釜内环戊二烯浓度较高，发生副反应的几率更大；有的技术采用微通道反应器，可以实现较高的转化率和选择性，但是反应器尺寸较小，更容易堵塞等。现有技术都存在着不尽人意的问题，使得国内仍无法将该技术工业化，降冰片烯产品需要依赖进口，受制于人，如何打破技术障碍是本领域研究人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了在保证维持较高转化率和选择性的基础上，提供一种分散效果好、能显著减少胶质生成的装置用于降冰片烯化合物的生产，提供一种分散器，该分散器能够将共轭双烯烃有效分散、强化传质，提高降冰片烯化合物的选择性，减少胶质组分的生成，且安全性高。本发明还提供了所述分散器在分散共轭双烯烃和/或其前体中的应用，一种合成降冰片烯类化合物的系统，所述分散器或所述系统在合成降冰片烯类化合物中的应用，以及一种合成降冰片烯类化合物的方法。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种分散器，所述分散器包括分散器外壳、位于外壳内部的物料分布器和多个分散管、以及位于分散器外壳上的前端进料口和侧边进料口；

3、其中，所述前端进料口位于外壳前端，物料分布器和多个分散管位于分散器前侧，所述物料分布器上分布有孔，并在每个孔的位置分别与每个分散管连通，使得第一物料经前端进料口进入分散器后经物料分布器分散后进入多个分散管中；

4、所述多个分散管沿外壳的轴线方向向分散器后端延伸，且不与其接触；

5、所述侧边进料口设置于物料分布器和分散管出口之间的外壳上。

6、本发明第二方面提供如上所述的分散器在分散共轭双烯烃和/或其前体中的应用。

7、优选地，所述第一物料包含共轭双烯烃和/或其前体，以及任选的惰性溶剂。

8、优选地，通过侧边进料口进入的第二物料的种类与第一物料不同，所述第二物料为亲双烯体和/或惰性溶剂。

9、本发明第三方面提供一种合成降冰片烯类化合物的系统，所述系统包括依次连接的如上所述的分散器和diels-alder反应器，用于使得经分散器混合的含有共轭双烯烃和/或其前体、亲双烯体和任选的惰性溶剂的物料进入diels-alder反应器中进行diels-alder反应。

10、本发明第四方面提供如上所述的分散器或如上所述的系统在合成降冰片烯类化合物中的应用。

11、本发明第五方面提供一种合成降冰片烯类化合物的方法，该方法包括：将共轭双烯烃和/或其前体与亲双烯体在如上所述的分散器中混合，得到混合后的物料；然后使混合后的物料发生diels-alder反应，得到降冰片烯类化合物；

12、其中，第一物料包含共轭双烯烃和/或其前体；经侧边进料口进入分散器的第二物料包含亲双烯体。

13、优选地，所述diels-alder反应在diels-alder反应器中进行，所述diels-alder反应器中设置有螺旋叶片。

14、优选地，所述第一物料的温度为50-120℃，压力为5-20mpa。

15、优选地，所述第二物料的温度为200-320℃，压力为5-20mpa。

16、共轭双烯烃及其前体性质活泼，易发生聚合反应，生成胶质物，造成反应器堵塞，产物收率降低，副产物增多等问题，尤其是用于合成降冰片烯类化合物的共轭双烯烃在和亲双烯体在高温高压条件下经diels-alder环加成反应制备降冰片烯类化合物时，反应释放大量的热，分散效果不佳时容易造成局部温度过热，存在爆炸风险。而本发明中，通过具有特定结构的细束式分散器将共轭双烯烃或其前体分散于亲双烯体或惰性溶剂的环境中，然后输送至反应器中进行反应，实现强化传质和均匀分散的效果，从而有效地提高降冰片烯类化合物的选择性，减少重组分的生成，同时减少了爆炸风险，提高了生产安全性。

17、在生产降冰片烯类化合物的过程中，控制第一物料和第二物料的温度和压力在优选的范围内，使用优选具有螺旋叶片的反应器用于反应，均能够进一步减少副产物和重组分的生成，提高降冰片烯类化合物的选择性。

技术特征：

1.一种分散器，其特征在于，所述分散器包括分散器外壳、位于外壳内部的物料分布器和多个分散管、以及位于分散器外壳上的前端进料口和侧边进料口；

2.根据权利要求1所述的分散器，其中，所述物料分布器上孔的密度为1-4个/cm2；所述孔的孔径为0.5-2.5mm；

3.根据权利要求1或2所述的分散器，其中，所述侧边进料口对应于分散管的前5-60％的位置设置在分散器外壳上；

4.权利要求1-3中任意一项所述的分散器在分散共轭双烯烃和/或其前体中的应用，

5.一种合成降冰片烯类化合物的系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的权利要求1-3中任意一项所述的分散器和diels-alder反应器，用于使得经分散器混合的含有共轭双烯烃和/或其前体、亲双烯体和任选的惰性溶剂的物料进入diels-alder反应器中进行diels-alder反应；

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述分散器和所述diels-alder反应器轴向竖直放置，且分散器位于diels-alder反应器上方，所述diels-alder反应器中设置或不设置螺旋叶片；或

7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，该系统还包括亲双烯体回收塔，所述亲双烯体回收塔通过管路与diels-alder反应器连接，用于从塔顶回收diels-alder反应后的物料中的亲双烯体；

8.权利要求1-3中任意一项所述的分散器或权利要求5-7中任意一项所述的系统在合成降冰片烯类化合物中的应用；

9.一种合成降冰片烯类化合物的方法，其特征在于，该方法包括：将共轭双烯烃和/或其前体与亲双烯体在权利要求1-3中任意一项所述的分散器中混合，得到混合后的物料；然后使混合后的物料发生diels-alder反应，得到降冰片烯类化合物；

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述diels-alder反应的条件包括：温度为180-310℃，优选为240-290℃；压力为5-20mpa，优选为10-18mpa；

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述分散器和所述diels-alder反应器轴向竖直放置，且分散器位于diels-alder反应器上方，所述diels-alder反应器中设置或不设置螺旋叶片；或

12.根据权利要求9-11中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括：对diels-alder反应后的物料进行精制处理，得到降冰片烯；

技术总结
本发明涉及有机合成领域，具体涉及分散器和合成降冰片烯类化合物的方法及系统。本发明采用所述分散器将共轭双烯烃或其前体分散在亲双烯体中，然后在优选设置螺旋叶片的Diels‑Alder反应器进行Diels‑Alder反应，能够强化传质效果，提高了降冰片烯选择性，有效地提高降冰片烯收率，减少重组分的生成，且提高生产安全性。

技术研发人员：田保亮,唐国旗,付思贤,彭晖,张利军
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17