一种连续化生产二碳酸二叔丁酯的反应系统及方法

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种连续化生产二碳酸二叔丁酯的反应系统及方法。

背景技术

二碳酸二叔丁酯，中文别称Boc酸酐，分子式C10H18O5，相对分子质量：218.10，23℃以上时为无色透明液体，在23℃以下时为白色结晶体,相对密度0.950。溶解于四氢呋喃、正己烷、苯和三氯甲烷等有机溶剂,微溶于水。二碳酸二叔丁酯是一种氨基保护剂,有机合成中用来引入叔丁氧羰基(Boc)保护剂,特别适用于氨基酸的氨基保护。广泛应用于医药、蛋白质及多肽合成、生物化学、食品、化妆品等多种产品的合成中。近些年随着多肽类药物市场的兴起，下游需求客户逐渐扩大，目前工业上主要采用间歇法生产工艺，普遍存在以下缺陷：(1)不能连续化生产，单套装置产量低，设备占地及投资大；(2)反应时间长，能耗高，产品质量不稳定；(3)作业环境差，生产过程中跑冒滴漏较严重；(4)原料二氧化碳加入过量，生产成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续化生产二碳酸二叔丁酯的反应系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种连续化生产二碳酸二叔丁酯的反应系统，包括第一缩合反应器、第二缩合反应器、第一酰化反应器、第二酰化反应器和尾气吸收塔，且所述第一缩合反应器、第二缩合反应器、第一酰化反应器、第二酰化反应器和尾气吸收塔上均设置有气相出口和液相出口，所述第二缩合反应器的气相出口管上设有压力调节阀，所述第一缩合反应器的液相出口连接至第二缩合反应器上，所述第二缩合反应器的气相出口连接至第一缩合反应器上，所述第二缩合反应器的液相出口连接至第一酰化反应器上，所述第一酰化反应器的液相出口连接至第二酰化反应器，所述第一缩合反应器、第一酰化反应器和第二酰化反应器的气相出口汇合后连接至尾气吸收塔上。

优选地，所述第一缩合反应器的液相出口设置于第一缩合反应器的侧壁上，第二缩合反应器的液相出口设置于第二缩合反应器的侧壁上，所述第一酰化反应器的液相出口设置于第一酰化反应器的底部，所述第二酰化反应器的液相出口设置于第二酰化反应器的底部。

优选地，所述第一缩合反应器、第二缩合反应器、第一酰化反应器、第二酰化反应器的内部均设有电机驱动旋转的搅拌组件，所述搅拌组件包括搅拌轴和安装在搅拌轴底部的搅拌杆。

优选地，所述第一缩合反应器、第二缩合反应器、第一酰化反应器、第二酰化反应器的外壁均设有外夹套，所述外夹套循环通过冷冻水进行降温。

优选地，所述尾气吸收塔包括但不限于填料塔、筛板塔和泡罩塔。

一种连续化生产二碳酸二叔丁酯的反应方法，包括以下步骤：

A、将原料叔丁醇钠均匀分散于溶剂正己烷中，通过泵输送至第一缩合反应器内，在一定的温度和压力下，控制反应器的液位，通过液位差将物料输送至第二缩合反应器中；

B、原料二氧化碳通过压力差输送至第二缩合反应器中，在一定的温度和压力下，叔丁醇钠和二氧化碳在反应器中发生缩合反应生成碳酸叔丁酯钠盐，控制反应器的压力，过量的二氧化碳从反应器气相出口排出进入第一缩合反应器中进行缩合反应；

C、第二缩合反应器出口物料通过液位差输送至第一酰化反应器，将三光气溶解于正己烷中，通过泵输送至第一酰化反应器中，催化剂通过泵输送至第一酰化反应器中，在一定的温度和压力下，碳酸叔丁酯钠盐和三光气在催化剂的作用下在反应器内发生酰化反应生成二碳酸二叔丁酯、氯化氢和二氧化碳；

D、第一酰化反应器出口物料通过液位差输送至第二酰化反应器，在一定的温度和压力下，在第二酰化反应器内继续进行老化反应，反应物料通过泵连续排出去后续工序；

E、第一酰化反应器、第二酰化反应器反应生成的氯化氢和二氧化碳气体和第一缩合反应器非正常工况下过量的二氧化碳气体汇合后进入尾气吸收塔进行尾气吸收处理。

优选地，在步骤A中，所述反应温度为-10℃～10℃，反应压力为常压。

优选地，在步骤B中，所述反应温度为-10℃～10℃，反应压力为0.01MPaG-0.1MPaG。

优选地，在步骤C中，所述催化剂包括但不限于吡啶、二乙烯三胺和四甲基乙二胺，催化剂的加入量为三光气的0.5wt％～1.5wt％。

优选地，在步骤C和D中，所述反应温度为-10℃～10℃，反应压力为常压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用两级串联缩合反应器，在实现连续进出物料且保证第二缩合反应器二氧化碳过量的情况下，可以将加入的二氧化碳完全反应掉，降低二氧化碳消耗量，提高缩合反应转化率；

(2)本发明采用两级串联酰化反应器，在实现连续进出物料的同时，降低返混对反应转化率和收率的不利影响，缩短反应时间，提高反应收率；

(3)本发明通过反应器气相出口连接至尾气吸收塔，将反应生成的气体吸收，防止污染环境；

(4)本发明通过每个反应器都设有进料管口和出料管口，第二酰化反应器的出料管口位于底部，其余反应器的出料管口位于侧壁。反应液通过溢料的方式逐级进入下一个反应器，保证每个反应器都有充足的反应物料。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1、第一缩合反应器；2、第二缩合反应器；3、第一酰化反应器；4、第二酰化反应器；5、尾气吸收塔。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提供如下技术方案：

一种连续化生产二碳酸二叔丁酯的反应系统，包括第一缩合反应器、第二缩合反应器、第一酰化反应器、第二酰化反应器和尾气吸收塔，且第一缩合反应器、第二缩合反应器、第一酰化反应器、第二酰化反应器和尾气吸收塔上均设置有气相出口和液相出口，第二缩合反应器的气相出口管上设有压力调节阀，第一缩合反应器的液相出口连接至第二缩合反应器上，第二缩合反应器的气相出口连接至第一缩合反应器上，第二缩合反应器的液相出口连接至第一酰化反应器上，第一酰化反应器的液相出口连接至第二酰化反应器，第一缩合反应器、第一酰化反应器和第二酰化反应器的气相出口汇合后连接至尾气吸收塔上。

第一缩合反应器的液相出口设置于第一缩合反应器的侧壁上，第二缩合反应器的液相出口设置于第二缩合反应器的侧壁上，第一酰化反应器的液相出口设置于第一酰化反应器的底部，第二酰化反应器的液相出口设置于第二酰化反应器的底部。

第一缩合反应器、第二缩合反应器、第一酰化反应器、第二酰化反应器的内部均设有电机驱动旋转的搅拌组件，搅拌组件包括搅拌轴和安装在搅拌轴底部的搅拌杆。

第一缩合反应器、第二缩合反应器、第一酰化反应器、第二酰化反应器的外壁均设有外夹套，外夹套循环通过冷冻水进行降温。

尾气吸收塔包括但不限于填料塔、筛板塔和泡罩塔。

一种连续化生产二碳酸二叔丁酯的反应方法，包括以下步骤：

A、将原料叔丁醇钠均匀分散于溶剂正己烷中，通过泵输送至第一缩合反应器内，反应温度为-10℃～10℃，反应压力为常压，控制反应器的液位，通过液位差将物料输送至第二缩合反应器中；

B、原料二氧化碳通过压力差输送至第二缩合反应器中，在反应温度为-10℃～10℃，反应压力为0.01MPaG-0.1MPaG条件下，叔丁醇钠和二氧化碳在反应器中发生缩合反应生成碳酸叔丁酯钠盐，控制反应器的压力，过量的二氧化碳从反应器气相出口排出进入第一缩合反应器中进行缩合反应；

C、第二缩合反应器出口物料通过液位差输送至第一酰化反应器，将三光气溶解于正己烷中，通过泵输送至第一酰化反应器中，将吡啶、二乙烯三胺和四甲基乙二胺其中的一种催化剂通过泵输送至第一酰化反应器中，且催化剂的加入量为三光气的0.5wt％～1.5wt％，在反应温度为-10℃～10℃，反应压力为常压的条件下，碳酸叔丁酯钠盐和三光气在催化剂的作用下在反应器内发生酰化反应生成二碳酸二叔丁酯、氯化氢和二氧化碳；

D、第一酰化反应器出口物料通过液位差输送至第二酰化反应器，在反应温度为-10℃～10℃，反应压力为常压的条件下，在第二酰化反应器内继续进行老化反应，反应物料通过泵连续排出去后续工序；

E、第一酰化反应器、第二酰化反应器反应生成的氯化氢和二氧化碳气体和第一缩合反应器非正常工况下过量的二氧化碳气体汇合后进入尾气吸收塔进行尾气吸收处理。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。