一種反應(yīng)精餾制備溴乙烷的工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溴乙烷合成的生產(chǎn)工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]溴乙烷是無色油狀液體，有類似乙醚的氣味和灼燒味，置露空氣或見光逐漸變?yōu)辄S色，易揮發(fā)，能與乙醇、乙醚、氯仿等多數(shù)有機溶劑混溶，相對密度為1.4612，凝固點為-119°C，常壓下沸點為38.4°C。作為中間體原料，在醫(yī)藥農(nóng)藥合成工業(yè)和其它精細有機合成中，具有重要廣泛的用途。目前工業(yè)生產(chǎn)溴乙烷的方法主要有兩種方法:有的文獻報道是以溴素為溴化試劑，在硫磺的存在下，與乙醇反應(yīng)，制得溴乙烷。此方法雖然工藝較為簡單，但在生產(chǎn)過程中，伴生的稀硫酸水溶液排放，是難以處理的環(huán)保問題。其次是溴化鈉和硫酸法，由于該方法三廢排放更為嚴重，現(xiàn)已很少采用。
[0003]反應(yīng)精餾是蒸餾技術(shù)中的一個特殊領(lǐng)域，它是將化學(xué)反應(yīng)與精餾分離結(jié)合在同一設(shè)備中進行的一種耦合化工單元操作過程，可用于某些傳統(tǒng)工藝過程如酯化、醚化、加氫和芳烴烷基化等反應(yīng)，是化工過程強化的重要方法之一。同傳統(tǒng)工藝相比，在達到相同轉(zhuǎn)化率的情況下，反應(yīng)精餾顯著減少了催化劑的使用量，一定程度上的節(jié)能降耗，具有轉(zhuǎn)化率高、選擇性好、投資少、能耗低等優(yōu)點，因而近年來得到了廣泛的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對傳統(tǒng)方法生產(chǎn)溴乙烷存在的收率低、純度不高、污染嚴重、需要催化劑、后處理操作繁瑣復(fù)雜等問題，本發(fā)明提供了一種反應(yīng)精餾制備溴乙烷的方法，該方法工藝簡單方便，無需催化劑，環(huán)保無污染，所制產(chǎn)品純度較高，是一種綠色生產(chǎn)溴乙烷的方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種反應(yīng)精餾制備溴乙烷的工藝，包括以下步驟:
[0007](I)在反應(yīng)精餾塔塔釜中加入乙醇，并由精餾塔的中間儲存罐于精餾塔的中上部加入氫溴酸；
[0008](2)向精餾塔頂部連接的冷凝器中通入冷卻水后，打開加熱電源，溫度調(diào)至90°C進行加熱，待精餾塔頂有回流液后保持全回流操作，使乙醇蒸汽充滿全精餾塔，并使乙醇在精餾塔內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài)；
[0009](3)調(diào)節(jié)回流比，在反應(yīng)精餾段，乙醇和氫溴酸發(fā)生反應(yīng)生成溴乙烷并經(jīng)精餾段上升至塔頂，在塔頂收集產(chǎn)品溴乙烷，塔釜為水、氫溴酸以及少量的乙醇，并用氣相色譜檢測含量。
[0010]進一步的，步驟(I)中，所述氫溴酸和乙醇的摩爾比例為1:1?8:1。
[0011 ]進一步的，步驟(I)中，所述氫溴酸為質(zhì)量分數(shù)為30%?47%的氫溴酸水溶液;所述乙醇為質(zhì)量含量90 %?100 %的乙醇水溶液。
[0012]進一步的，所述的精餾塔的操作壓力為常壓，回流比為I?10，塔頂溫度為30?60°C，塔釜溫度為70?120°C。
[0013]本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于上述反應(yīng)精餾制備溴乙烷的工藝的裝置，技術(shù)方案如下:
[0014]一種反應(yīng)精餾制備溴乙烷的裝置，包括精餾塔、乙醇存儲罐、氫溴酸存儲罐，所述乙醇存儲罐通過乙醇進料栗連接精餾塔的塔釜，所述氫溴酸存儲罐通過氫溴酸進料栗連接精餾塔的中上部;所述精餾塔頂部連接有冷凝器，冷凝器連接有溴乙烷存儲罐;所述精餾塔底部連接有塔釜液回收罐。
[0015]有益效果:本發(fā)明提供了一種反應(yīng)精餾制備溴乙烷的工藝及裝置，集反應(yīng)與分離于一體，較之先反應(yīng)后分離，該方法操作方便，無需繁瑣復(fù)雜的后處理操作;本發(fā)明沒有使用催化劑，乙醇的轉(zhuǎn)化率能達到95%以上，所制溴乙烷的純度達到99% (質(zhì)量分數(shù))以上;所以，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備工藝簡單方便，環(huán)保無污染，且制備過程便于操作，設(shè)備投資少，制備的溴乙烷純度高，安全可靠。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的反應(yīng)精餾制備溴乙烷的裝置示意圖。
[0017]1-精餾塔，2-乙醇存儲罐，3-乙醇進料栗，4-氫溴酸存儲罐，5-氫溴酸進料栗，6_冷凝器，7-溴乙烷存儲罐，8-塔釜液回收罐。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0019]如圖1所示為一種反應(yīng)精餾制備溴乙烷的裝置，包括精餾塔1、乙醇存儲罐2、氫溴酸存儲罐4，所述乙醇存儲罐2通過乙醇進料栗3連接精餾塔I的塔釜，所述氫溴酸存儲罐4通過氫溴酸進料栗5連接精餾塔I的中上部;所述精餾塔I頂部連接有冷凝器6，冷凝器6連接有溴乙烷存儲罐7;所述精餾塔I底部連接有塔釜液回收罐8。
[0020]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的工藝做進一步說明。
[0021]實施例1
[0022](I)將質(zhì)量分數(shù)為99.7 %的乙醇溶液10mL由乙醇進料栗3于乙醇存儲罐2栗入精餾塔I的塔釜中，并由氫溴酸存儲罐4于精餾塔I自塔頂?shù)牡?塊塔板處栗入750mL的質(zhì)量分數(shù)為47%氫溴酸溶液；
[0023](2)向精餾塔頂冷凝器6通入冷卻水后，打開加熱電源，溫度調(diào)至90°C對塔釜進行加熱，待精餾塔頂有回流液后保持全回流操作，使乙醇蒸汽充滿全塔約30min，待乙醇在塔內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài)后，塔釜溫度計讀數(shù)穩(wěn)定在78?80 °C ；
[0024](3)調(diào)節(jié)回流比為6，在反應(yīng)精餾段，乙醇和氫溴酸發(fā)生反應(yīng)生成溴乙烷并經(jīng)精餾段上升至塔頂，在塔頂收集產(chǎn)品溴乙烷，并用氣相色譜檢測含量，最終塔頂?shù)匿逡彝橘|(zhì)量含量為99.5 %以上，塔釜為水、氫溴酸以及少量的乙醇，乙醇的轉(zhuǎn)化率達98 %。
[0025]實施例2
[0026](I)將質(zhì)量分數(shù)為95%的乙醇溶液SOmL栗入反應(yīng)精餾塔釜中，并由氫溴酸存儲罐于精餾塔自塔頂開始的第5塊塔板處加入SOOmL的質(zhì)量分數(shù)為40 %氫溴酸溶液；
[0027](2)向精餾塔頂冷凝器通入冷卻水后，打開加熱電源，調(diào)節(jié)塔釜電壓，溫度調(diào)至90°(:對塔釜進行加熱，待精餾塔頂有回流液后保持全回流操作，使乙醇蒸汽充滿全塔約30min，待乙醇在塔內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài)后，塔釜溫度計讀數(shù)穩(wěn)定在78?80 V ；
[0028](3)調(diào)節(jié)回流比為10，在反應(yīng)精餾段，乙醇和氫溴酸發(fā)生反應(yīng)生成溴乙烷并經(jīng)精餾段上升至塔頂，在塔頂收集產(chǎn)品溴乙烷，并用氣相色譜檢測含量，最終塔頂?shù)匿逡彝橘|(zhì)量含量為99.8 %以上，塔釜為水、氫溴酸以及少量的乙醇，乙醇的轉(zhuǎn)化率為96 %。
[0029]實施例3
[0030](I)將質(zhì)量分數(shù)為90%的乙醇溶液10mL栗入反應(yīng)精餾塔釜中，并由氫溴酸存儲罐于精餾塔自塔頂開始的第5塊塔板處加入700mL的質(zhì)量分數(shù)為30 %氫溴酸溶液；
[0031](2)向精餾塔頂冷凝器通入冷卻水后，打開加熱電源，調(diào)節(jié)塔釜電壓，溫度調(diào)至90°(:對塔釜進行加熱，待精餾塔頂有回流液后保持全回流操作，使乙醇蒸汽充滿全塔約30min，待乙醇在塔內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài)后，塔釜溫度計讀數(shù)穩(wěn)定在78?80 V ；
[0032](3)調(diào)節(jié)回流比為I，在反應(yīng)精餾段，乙醇和氫溴酸發(fā)生反應(yīng)生成溴乙烷并經(jīng)精餾段上升至塔頂，在塔頂收集產(chǎn)品溴乙烷，并用氣相色譜檢測含量，最終塔頂?shù)匿逡彝橘|(zhì)量含量為95 %以上，塔釜為水、氫溴酸以及少量的乙醇，乙醇的轉(zhuǎn)化率為95 %。
[0033]實施例4
[0034](I)將質(zhì)量分數(shù)為99.7%的乙醇溶液150mL栗入反應(yīng)精餾塔釜中，并由氫溴酸存儲罐于精餾塔自塔頂開始的第5塊塔板處加入700mL的質(zhì)量分數(shù)為40 %氫溴酸溶液；
[0035](2)向精餾塔頂冷凝器通入冷卻水后，打開加熱電源，調(diào)節(jié)塔釜電壓，溫度調(diào)至90°(:對塔釜進行加熱，待精餾塔頂有回流液后保持全回流操作，使乙醇蒸汽充滿全塔約30min，待乙醇在塔內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài)后，塔釜溫度計讀數(shù)穩(wěn)定在78?80 V ；
[0036](3)調(diào)節(jié)回流比為8，在反應(yīng)精餾段，乙醇和氫溴酸發(fā)生反應(yīng)生成溴乙烷并經(jīng)精餾段上升至塔頂，在塔頂收集產(chǎn)品溴乙烷，并用氣相色譜檢測含量，最終塔頂?shù)匿逡彝橘|(zhì)量含量為97 %以上，塔釜為水、氫溴酸以及少量的乙醇，乙醇的轉(zhuǎn)化率為96 %。
[0037]本發(fā)明通過加熱塔釜使得乙醇蒸汽上升，并回流一段時間，使其充滿全塔。在塔身上部加入氫溴酸，與上升的乙醇在塔內(nèi)進行反應(yīng)。反應(yīng)生成的溴乙烷通過精餾操作富集到塔頂，并用氣相色譜檢測含量。本發(fā)明沒有使用催化劑，集反應(yīng)與精餾于一體，無需分離等后處理操作，最終使乙醇的轉(zhuǎn)化率達95%以上，產(chǎn)品純度達到99% (質(zhì)量分數(shù))以上，實現(xiàn)溴乙烷的綠色生產(chǎn)。
[0038]以上描述了本發(fā)明的主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例細節(jié)的限制，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍之內(nèi)。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種反應(yīng)精餾制備溴乙烷的工藝，其特征在于:包括以下步驟: (1)在反應(yīng)精餾塔塔釜中加入乙醇，并由氫溴酸存儲罐于精餾塔的中上部加入氫溴酸； (2)向精餾塔頂部連接的冷凝器中通入冷卻水后，打開加熱電源，溫度調(diào)至90°C對精餾塔塔釜進行加熱，待精餾塔頂有回流液后保持全回流操作，使乙醇蒸汽充滿全精餾塔，并使乙醇在精餾塔內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài)； (3)調(diào)節(jié)回流比，在反應(yīng)精餾段，乙醇和氫溴酸發(fā)生反應(yīng)生成溴乙烷并經(jīng)精餾段上升至塔頂，在塔頂收集產(chǎn)品溴乙烷，塔釜為水、氫溴酸以及少量的乙醇，并用氣相色譜檢測各組分含量。2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)精餾制備溴乙烷的工藝，其特征在于:步驟(I)中，所述氫溴酸和乙醇的摩爾比例為1:1?8:1。3.如權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)精餾制備溴乙烷的工藝，其特征在于:步驟(I)中，所述氫溴酸為質(zhì)量分數(shù)為30 %?47 %的氫溴酸水溶液;所述乙醇為質(zhì)量含量90 %?100 %的乙醇水溶液。4.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)精餾制備溴乙烷的工藝，其特征在于:所述的精餾塔的操作壓力為常壓，回流比為I?10，塔頂溫度為30?60°C，塔釜溫度為70?120°C。5.—種反應(yīng)精餾制備溴乙烷的裝置，其特征在于:包括精餾塔、乙醇存儲罐、氫溴酸存儲罐，所述乙醇存儲罐通過乙醇進料栗連接精餾塔的塔釜，所述氫溴酸存儲罐通過氫溴酸進料栗連接精餾塔的中上部;所述精餾塔頂部連接有冷凝器，冷凝器連接有溴乙烷存儲罐；所述精餾塔底部連接有塔釜液回收罐。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種反應(yīng)精餾制備溴乙烷的工藝及裝置，該工藝為：在反應(yīng)精餾塔塔釜中加入乙醇，并由氫溴酸存儲罐于精餾塔的中上部加入氫溴酸；向精餾塔頂冷凝器通入冷卻水后，打開加熱電源，溫度調(diào)至90℃對精餾塔塔釜進行加熱，待精餾塔頂有回流液后保持全回流操作，使乙醇蒸汽充滿全精餾塔，并使乙醇在精餾塔內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài)；調(diào)節(jié)回流比，在反應(yīng)精餾段，乙醇和氫溴酸發(fā)生反應(yīng)生成溴乙烷并經(jīng)精餾段上升至塔頂，在塔頂收集產(chǎn)品溴乙烷，塔釜為水、氫溴酸以及少量的乙醇。本發(fā)明沒有使用催化劑，集反應(yīng)與精餾于一體，無需分離等后處理操作，最終使乙醇的轉(zhuǎn)化率達95％以上，產(chǎn)品純度達到99％以上，實現(xiàn)溴乙烷的綠色生產(chǎn)。
【IPC分類】C07C19/075, C07C17/16, C07C17/383
【公開號】CN105601467
【申請?zhí)枴緾N201610107769
【發(fā)明人】潘曉梅, 丁月, 肖國民, 徐威
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年2月26日