Page 225 - 《精细化工》2022年第6期
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第 6 期 姚翰林，等: 连续流高效制备成核剂中间体二芳基磷酰氯 ·1291·
2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酰氯 场成功克服了沉淀产物极易在反应管路内积聚这一
（Ⅱ）（简称二芳基磷酰氯）是 NA-40、NA-45 等一 难题，避免了流道堵塞。混合片的填充长度较长：
系列成核剂的合成中间体，与聚丙烯、聚乙烯等多 入口段可用于促进反应物的快速混合，之后的填充
种塑料树脂的机械性能和热性能的改性过程密切相 段产生的强湍动流场可保证含固物料的稳定流动，
关，在精细化工中占有重要地位 [1-3] 。它通常由 2,2′- 使整个反应器可处理“分钟级”的沉淀反应。通过
亚甲基-双（4,6-二叔丁基）苯酚（Ⅰ）（简称二芳基 测量反应器的压降确定了合适的填充长度，并优化
酚）和 POCl 3 在溶剂甲苯中以三乙胺作缚酸剂经磷 了连续流合成二芳基磷酰氯（Ⅱ）的工艺条件。
酰化缩合反应制备，同时生成沉淀产物三乙胺盐酸
盐（Ⅲ） [4-6] ，如下所示。虽然间歇式反应中的产物 1 实验部分
收率已优化至接近 90%，但此过程中仍存在传热效
1.1 试剂与仪器
果差、过程安全性低、反应时间长、生产效率低等 甲苯、三乙胺、POCl 3 ，AR，上海泰坦科技股
缺陷 [7-8] 。 份有限公司；2,2′-亚甲基-双（4,6-二叔丁基）苯酚
（质量分数≥99%），工业品，上海晟磐新材料科技
有限公司；实验用水为超纯水，自制。
NP7000 型柱塞泵，江苏汉邦科技有限公司；
HH-WO 型恒温水浴锅，巩义市予华仪器有限责任
公司；反应器由曲率直径 50 cm、长 85 m 的 316 L
连续流微反应器由于具有更大的比表面积、强
不锈钢盘管（内径 4 mm，壁厚 1 mm）内置约 0.5 mm
化的传热和传质性能以及良好的密封性和工艺耐受
厚、3 mm 宽的同材质连续螺旋混合片制得，若定义
性，已成为建立高效、安全工艺流程的强大工具，
每旋转 180°为一节螺旋片，则单节螺旋片的长度约
在精细化工和制药领域得到了广泛应用，为反应过 10 mm，总反应体积约 650 mL；Agilent 1260 型高
程的强化提供了巨大的潜力 [9-16] 。然而，在管式通
效液相色谱仪，美国安捷伦公司；WRS-1C 型熔点
道等连续流反应器中操作此类沉淀工艺仍是目前面
仪，上海仪电科学仪器股份有限公司；AVANCE Ⅲ
临的巨大挑战，沉淀产物（如卤化盐）的沉积极易
500 MHz 型核磁共振波谱仪，德国布鲁克公司。
造成反应器压降的急剧增加，进而导致流道堵塞并 1.2 合成方法
迫使生产停工 [17-20] 。由于沉淀反应在精细化工和制
实验流程示意如图 1 所示。
药过程中极为常见，极大限制了连续流反应器在此
领域中的应用。虽然连续搅拌和振荡流技术的使用
在一定程度上缓解了反应流道堵塞的风险，但工艺
过程中存在的机械松动、磨损以及能量消耗增加了
工艺的不稳定性，且流动的返混较大 [21-26] ；而对反
应器施加超声的方法又面临噪音污染和难以工程放
大等困难 [27-29] 。
在管式通道中内嵌静态混合片已成为过程设备
强化的重要手段，目前已广泛应用于各种混合和换
热工艺中 [30-31] 。混合片的存在使物料在高流速下形
图 1 实验流程示意图
成强烈的湍动，可明显强化传递过程，同时保持极 Fig. 1 Schematic diagram of experimental process
小的返混和较高的生产通量；而高速剪切形成的强
旋流场为含固物料的稳定均质流提供了极为有利的 称取二芳基酚（Ⅰ）63.72 g（0.15 mol）于圆底
条件和可能性。然而，静态混合的主要用途仍局限 烧瓶 A 中，再加入 275 mL 溶剂甲苯和 58.38 mL
于促进反应物的快速混合，特别是对浓度效应敏感 （0.42 mol）三乙胺，混合均匀；量取 15.38 mL
的反应，以及快速结晶过程，因此，其长度和对应 （0.165 mol）POCl 3 于圆底烧瓶 B 中，再加入 78 mL
的物料停留时间通常很短 [32-33] 。 溶剂甲苯，混合均匀。两股物料经 T 型射流式预混
本文设计了一种特殊的连续螺旋式静态混合 合器汇合后通入反应器，通过设置两台进料泵的流
片，内嵌于盘管式连续流反应器中。通过与其他类 量来控制反应停留时间，控制原料 A、B 的体积流
型静态混合片的对比，发现内嵌此种混合片可使管 量比为 4.5∶1。若进料泵的压力传感器检测到系统
式通道内流动的压降更小，且流动形成的高剪切流 压降快速上升并超过设置的压力上限（比初始压降
