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一种流化床合成甲基二氯化膦的方法

阅读:1030发布:2020-07-04

专利汇可以提供一种流化床合成甲基二氯化膦的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 流化床 合成甲基二氯化膦(MDP)的方法,主要包括以下步骤:将三氯化磷与助剂在流化气存在下和甲烷一起经换热器和混合预热器混合并预热至预定 温度 ,以气体状态进入流化床反应器,在催化剂存在下进行反应;通过反应器的气体经一、二级冷凝后,收集液体,液体送至MDP精馏塔进行精馏,可得含量≥98%的MDP;通过一、二级 冷凝器 后的不凝气经 水 洗 碱 洗塔吸收后,进入干燥塔干燥,并经变压 吸附 除杂后重新进入反应体系。该方法原料成本低廉,操作安全,采用流化床反应器,撤热方便,床层内部温度均匀,而且易于控制,有效地抑制了副反应的发生和黄磷、 焦炭 等固体杂质的生成,提高了产品纯度。,下面是一种流化床合成甲基二氯化膦的方法专利的具体信息内容。

1.一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,其特征在于主要包括如下步骤:
(1)反应工序:先将惰性气体通入反应体系中,然后将三氯化磷与助剂在流化气存在下和甲烷一起混合、预热,以气体状态进入流化床反应器,在反应器中停留反应一定时间得到的气体依次通过一、二级冷凝器后,在二级冷凝器出料口收集液体;通过一、二级冷凝器后的不凝气经过处理后重新进入反应体系;
(2)产品后处理工序:将步骤(1)中在二级冷凝器出料口收集的液体送至精馏塔进行精馏,经精馏塔处理后收集到含量≥99.0%的三氯化磷和含量≥98.0%甲基二氯化膦。
2.根据权利要求1所述的一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,其特征在于具体包括如下步骤:
(1)反应工序:先将0.1~0.5MPa压的惰性气体通入反应体系中,然后将三氯化磷与助剂在流化气存在下和甲烷一起经换热器和混合预热器混合并预热到一定温度时,以气体状态进入流化床反应器,在流化床反应器中有催化剂床层,调整流化床反应器内部的反应温度、压力和物料停留时间;流化床反应器中少量填充固体催化剂颗粒通过流化床反应器内部挡板后被气体夹带而出,经旋分离器进一步分离后再循环返回床层,通过反应器的气体经一、二级冷凝器冷凝后,在二级冷凝器出料口收集液体,通过一、二级冷凝器后的不凝气经洗塔吸收后,进入干燥塔干燥,并经变压吸附除杂后重新进入反应体系;
(2)产品后处理工序:将步骤(1)中在二级冷凝器出料口收集的液体送至甲基二氯化膦精馏塔进行精馏,经精馏塔处理后可以收集到含量≥99.0%的三氯化磷和含量≥98.0%的甲基二氯化膦。
3.根据权利要求1或2所述的一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,其特征在于步骤(1)中的助剂为三氯磷、脂肪醇聚氧乙烯醚、四氯化、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种混合。
4.根据权利要求1或2所述的一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,其特征在于步骤(1)中惰性气体为氮气,氩气和氦气,优选氮气;步骤(1)中流化气为氮气,氩气和氦气中的一种气体或多种气体的混合气。
5.根据权利要求1或2所述的一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,其特征在于步骤(1)中预热温度为250~300℃。
6.根据权利要求1或2所述的一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,其特征在于步骤(1)流化床反应器的反应温度为300~480℃,反应器压力为0.01~0.1MPa,物料停留时间为
0.1~1.0s。
7.根据权利要求1或2所述的一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,其特征在于步骤(1)中甲烷与三氯化磷的摩尔比为3~10:1;优选5~8:1。
8.根据权利要求1或2所述的一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,其特征在于步骤(1)中二级冷凝器出料口收集液体为含量12~17%甲基二氯化膦。
9.根据权利要求2所述的一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,其特征在于步骤(1)中流化床填充催化剂为Co-La/γ-Al2O3,其中镧的负载量为0.2~0.5%,钴的负载量为0.3~
0.8%。
10.根据权利要求1或2所述的一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,其特征在于步骤(2)中甲基二氯化膦精馏塔的理论塔板数为50~100,回流比为10~20。

说明书全文

一种流化床合成甲基二氯化膦的方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工合成技术领域,具体涉及一种流化床合成甲基二氯化膦的方法。

背景技术

[0002] 甲基二氯化膦纯品为无色透明液体,沸点为81.5℃。是一种用途极其广泛的有机膦中间体,由它可以合成包括农药,医药,阻燃剂等化学品,如用于合成新型高效除草剂草铵膦。甲基二氯化膦化学性质极其活泼,遇爆炸,纯品在空气中极易化,它不易储存,市场上难以买到。
[0003] 有关甲基二氯化膦的合成文献和专利不下百篇,目前主要有3条路线:(1)甲烷和三氯化磷(2)三元络合物——氯甲烷、三氯化和三氯化磷(3)三氯化磷、铝粉和氯甲烷。路线(1):以甲烷和三氯化磷为原料,目前的文献报道较多,如专利US4518538,该反应的缺点是反应条件苛刻,反应温度在600℃左右,能耗大,反应压也高达3MPa以上,工业化设备很难到达;路线(2)的缺点为原料三氯化铝难以回收利用,需要耗费大量溶剂,且配合物还原过程会产生固废,环保压力大;路线(3):如专利US3840576,该反应缺点是步骤稍长,总收率不高,而且所形成的配合物中间体极不稳定,操作危险性大。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的上述问题,本发明的目的是提供一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,以廉价的甲烷和三氯化磷为原料,采用装载有催化剂的流化床反应器进行反应,撤热方便,床层内部温度均匀,而且易于控制,有效抑制副反应的发生,提高了产品纯度,该方法操作安全,反应所需压力、温度等条件都较之前工艺有所改进,降低了生产成本,实现了连续化生产。
[0005] 为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0006] 一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,主要包括如下步骤:
[0007] (1)反应工序:先将惰性气体通入反应体系中,然后将三氯化磷与助剂在流化气存在下和甲烷一起混合、预热,以气体状态进入流化床反应器,在反应器中停留反应一定时间得到的气体依次通过一、二级冷凝器后,在二级冷凝器出料口收集液体;通过一、二级冷凝器后的不凝气经过处理后重新进入反应体系;
[0008] (2)产品后处理工序:将步骤(1)中在二级冷凝器出料口收集的液体送至精馏塔进行精馏,经精馏塔处理后收集到含量≥99.0%的三氯化磷和含量≥98.0%甲基二氯化膦。
[0009] 所述的一种流化床合成甲基二氯化膦的方法,具体包括如下步骤:
[0010] (1)反应工序:先将0.2MPa压力的惰性气体通入反应体系中,然后将三氯化磷与助剂在流化气存在下和甲烷一起经换热器和混合预热器混合并预热到一定温度时,以气体状态进入流化床反应器,在流化床反应器中有催化剂床层,调整流化床反应器内部的反应温度、压力和物料停留时间;流化床反应器中少量填充固体催化剂颗粒通过流化床反应器内部挡板后被气体夹带而出,经旋分离器进一步分离后再循环返回床层,通过反应器的气体经一、二级冷凝器冷凝后,在二级冷凝器出料口收集液体,通过一、二级冷凝器后的不凝气经水洗洗塔吸收后,进入干燥塔干燥,并经变压吸附除杂后重新进入反应体系;
[0011] (2)产品后处理工序:将步骤(1)中在二级冷凝器出料口收集的液体送至甲基二氯化膦精馏塔进行精馏,经精馏塔处理后可以收集到含量≥99.0%的三氯化磷和含量≥98.0%的甲基二氯化膦。
[0012] 步骤(1)中惰性气体为氮气,氩气和氦气,优选氮气;
[0013] 步骤(1)中流化气为氮气,氩气和氦气中的一种气体或多种气体的混合气。
[0014] 步骤(1)中预热温度为250~300℃
[0015] 步骤(1)流化床反应器的反应温度为300~480℃,反应器压力为0.01~0.1MPa,物料停留时间为0.1~1.0s。
[0016] 步骤(1)中甲烷与三氯化磷的摩尔比为3~10:1;优选5~8:1。
[0017] 步骤(1)中二级冷凝器出料口收集液体为含量12~17%甲基二氯化膦。
[0018] 步骤(1)中流化床填充催化剂为Co-La/γ-Al2O3,其中镧的负载量为0.2~0.5%,钴的负载量为0.3~0.8%。
[0019] 所述步骤(2)中甲基二氯化膦精馏塔的理论塔板数为50~100,回流比为10~20。
[0020] 通过与现有技术相比,本发明具备以下优点:本发明原料成本低廉,操作安全,采用流化床反应器,有效地抑制了副反应的发生和黄磷、焦炭等固体杂质的生成,提高了产品纯度,实现了连续化生产。

具体实施方式

[0021] 以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。为了方便计算,本发明采用间歇反应的方式进行了研究,这些实施例仅是为了说明本发明,本发明不受以下实施例的限制,凡根据本发明所做出的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0022] 实施例1
[0023] 先将0.2MPa压力的氮气通入反应体系中,将三氯化磷与助剂在氮气存在下和甲烷一起经换热器和混合预热器混合并预热到250℃,以一定的流速通过装载有催化剂的流化床反应器,其中甲烷与三氯化磷摩尔比为8:1,反应器温度控制在350℃,反应器压力控制在0.03MPa,停留时间为0.6s,经一、二级冷凝后收集得到含14%MDP液体,通过一、二级冷凝器后的不凝气经水洗碱洗塔吸收后,进入干燥塔干燥,并经变压吸附除杂后重新进入反应体系,将收集到的甲基二氯化膦液体送至理论塔板数为50~100的精馏塔,设定回流比为10~
20进行精馏,经精馏塔处理后可以得到含量为99.3%的三氯化磷和含量≥98.5%的甲基二氯化膦,经计算三氯化磷的转化率为18.8%,选择性为98.7%。
[0024] 实施例2
[0025] 先将0.3MPa压力的氩气通入反应体系中,将三氯化磷与助剂在氩气存在下和甲烷一起经换热器和混合预热器混合并预热到250℃,以一定的流速通过装载有催化剂的流化床反应器,其中甲烷与三氯化磷摩尔比为4:1,反应器温度控制在450℃,反应器压力控制在0.02MPa,停留时间为0.5s,经一、二级冷凝后收集得到含13%MDP液体,通过一、二级冷凝器后的不凝气经水洗碱洗塔吸收后,进入干燥塔干燥,并经变压吸附除杂后重新进入反应体系,甲基二氯化膦后处理同上,得到含量为99.1%的三氯化磷和含量≥98.7%的甲基二氯化膦,经计算三氯化磷的转化率为16.6%,选择性为99.3%。
[0026] 实施例3
[0027] 先将0.3MPa压力的氮气通入反应体系中,将三氯化磷与助剂在氮气存在下和甲烷一起经换热器和混合预热器混合并预热到300℃,以一定的流速通过装载有催化剂的流化床反应器,其中甲烷与三氯化磷摩尔比为6:1,反应器温度控制在450℃,压力控制在0.1MPa,停留时间为0.8s,经一、二级冷凝后收集得到含15%MDP液体,通过一、二级冷凝器后的不凝气经水洗碱洗塔吸收后,进入干燥塔干燥,并经变压吸附除杂后重新进入反应体系,甲基二氯化膦后处理同上,得到含量为99.2%的三氯化磷和含量≥98.6%的甲基二氯化膦,经计算三氯化磷的转化率为22.2%,选择性为98.4%。
[0028] 实施例4
[0029] 先将0.2MPa压力的氮气通入反应体系中,将三氯化磷与助剂在氮气存在下和甲烷一起经换热器和混合预热器混合并预热到280℃,以一定的流速通过装载有催化剂的流化床反应器,其中甲烷与三氯化磷摩尔比为4:1,反应器温度控制在400℃,反应器压力控制在0.03MPa,停留时间为0.5s,经一、二级冷凝后收集得到含14%MDP液体,通过一、二级冷凝器后的不凝气经水洗碱洗塔吸收后,进入干燥塔干燥,并经变压吸附除杂后重新进入反应体系,甲基二氯化膦后处理同上,得到含量为99.4%的三氯化磷和含量≥98.1%的甲基二氯化膦,经计算三氯化磷的转化率为19.8%,选择性为98.2%。
[0030] 实施例5
[0031] 先将0.4MPa压力的氩气通入反应体系中,将三氯化磷与助剂在氩气存在下和甲烷一起经换热器和混合预热器混合并预热到280℃,以一定的流速通过装载有催化剂的流化床反应器,其中甲烷与三氯化磷摩尔比为3:1,反应器温度控制在350℃,反应器压力控制在0.06MPa,停留时间为0.8s,经一、二级冷凝后收集得到含13%MDP液体,通过一、二级冷凝器后的不凝气经水洗碱洗塔吸收后,进入干燥塔干燥,并经变压吸附除杂后重新进入反应体系,甲基二氯化膦后处理同上,得到含量为99.5%的三氯化磷和含量≥98.3%的甲基二氯化膦,经计算三氯化磷的转化率为16.4%,选择性为97.5%。
[0032] 实施例6
[0033] 先将0.2MPa压力的氩气通入反应体系中,将三氯化磷与助剂在氩气存在下和甲烷一起经换热器和混合预热器混合并预热到300℃,以一定的流速通过装载有催化剂的流化床反应器,其中甲烷与三氯化磷摩尔比为8:1,反应器温度控制在400℃,反应器压力控制在0.04MPa,停留时间为0.3s,经一、二级冷凝后收集得到含12%MDP液体,通过一、二级冷凝器后的不凝气经水洗碱洗塔吸收后,进入干燥塔干燥,并经变压吸附除杂后重新进入反应体系,甲基二氯化膦后处理同上,得到含量为99.5%的三氯化磷和含量≥98.1%的甲基二氯化膦,经计算三氯化磷的转化率为14.8%,选择性为99.1%。
[0034] 对比例1
[0035] 将甲烷与三氯化磷蒸汽按照4:1的摩尔比混合预热,以一定的流速通过哈氏合金管反应器,其中三氯化磷中含有2~7mol%的四氯化,保持反应器温度在580℃,反应器压力控制在3.0MPa,停留时间为0.8s,高温产物经冷凝至-60℃,冷凝产物经气相色谱分析,经计算三氯化磷转化率17%,甲基二氯化膦选择性为90%。
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