1.本发明涉及亚磷酸三甲酯制备技术领域，尤其涉及ipc c07f9领域，更具体的，涉及一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的装置及工艺。
背景技术：
2.亚磷酸三甲酯作为烯磷酸酯类杀虫剂的主要原料需求量很大，而且用于制造塑料、木材工业中的增塑剂、
阻燃剂和稳定剂，也具有很好的开发应用前景。在传统工艺中，亚磷酸三甲酯的制备通常采用以三氯化磷和甲醇为原料的连续化生产工艺，伴随一定程度的副反应，降低产品质量，同时蒸馏过程采用先粗蒸、再精蒸的方法，且回流系统采用下回流，使产品蒸馏时间长，真空损耗大，增加生产成本。
3.cn102838632b公开了一种n,n-二甲基苯胺法连续化生产亚磷酸三甲酯的工艺，通过合成、水洗、分层、干燥、蒸馏、废水回收等步骤，
污水处理费用低，保证了亚磷酸三甲酯的产品质量和生产量，但传统反应釜一定程度增加l副反应，使得收率降低，同时还增加了塔釜焦油。
技术实现要素：
4.本发明第一方面提供了一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的装置，所述装置包括甲醇罐，三氯化磷罐，溶剂罐，碱罐，微通道反应器，水洗釜，精馏系统，换热器。
5.所述甲醇罐通过管道与微通道反应器连接，所述三氯化磷罐通过管道与微通道反应器连接，所述溶剂罐经换热器通过管道与微通道反应器连接，所述碱罐经换热器通过管道与水洗釜连接，所述水洗釜通过管道与精馏系统连接，所述微通道反应器包括预冷模块和反应模块。
6.所述反应模块的个数为3-5个。
7.优选的，所述反应模块的个数为3个，以串联进行连接。
8.所述精馏系统包括精馏塔、焦油罐、地下罐，切断阀，螺杆泵，所述精馏塔和焦油罐通过管道连接，并在管道上设置2个切断阀，所述焦油罐顶部设置切断阀，并与氮气源相连接，所述地下罐通过管道与焦油罐相连接，并在管道上设置1个切断阀，所述地下罐顶部设置螺杆泵。
9.所述精馏系统可实现液位自控，当液位高关闭切断阀
①②
，打开切断阀
④③
。当液位低关闭切断阀
③④
，打开切断阀
②①
，所述地下罐中焦油用螺杆泵输送到后续装置处理。
10.本发明第二方面提供了一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的工艺，包括以下步骤：
11.s1，将溶剂罐中的溶剂经换热器通过管道泵入微通道反应器的反应模块；
12.s2，将甲醇罐中的甲醇通过管道泵入微通道反应器，甲醇依次进入预冷模块，反应模块；
13.s3，将三氯化磷罐中的三氯化磷通过管道泵入微通道反应器，三氯化磷依次进入
预冷模块，反应模块；
14.s4，反应后，将s3得到的反应产物泵入水洗釜，同时将碱罐中的碱液经换热器通过管道泵入水洗釜，进行水洗，在上层得到粗亚磷酸三甲酯；
15.s5，将粗亚磷酸三甲酯干燥后泵入精馏系统进行精馏，即得。
16.所述溶剂包括有机溶剂和缚酸剂，所述有机溶剂和缚酸剂重量比为(4-8)：1。
17.优选的，所述溶剂包括有机溶剂和缚酸剂，所述有机溶剂和缚酸剂重量比为5：1。
18.所述有机溶剂包括苯，甲苯，二甲苯中的至少一种。
19.优选的，所述有机溶剂包括苯。
20.所述缚酸剂包括吡啶、三乙基胺、碱金属碳酸盐、碱土金属碳酸盐中的至少一种。
21.优选的，所述缚酸剂包括三乙基胺。
22.所述碱液包括氢氧化钠水溶液，氢氧化钾水溶液中的至少一种。
23.优选的，所述碱液包括氢氧化钠水溶液。
24.所述氢氧化钠水溶液的浓度为5-20wt％。
25.优选的，所述氢氧化钠水溶液的浓度为5wt％。
26.所述三氯化磷和甲醇摩尔进料速率比为1：(3-3.05)。
27.优选的，所述三氯化磷和甲醇摩尔进料速率比为1：3。
28.微通道反应器反应通道微米级，使反应物之间的扩散距离大大缩短，且比表面积更大，质的传递速度加快，反应物在流动过程中短时间内即可充分混合，物料可以根据精确配比迅速均匀混和，从而极大地降低了副产物产生的可能性，但本发明中三氯化磷与甲醇反应较为迅速，且为放热反应，在微通道反应器中易发生剧烈聚合而堵塞管壁，本技术人研究发现，通过限定溶剂以及反应原料间的进料速率，并将甲醇的进料速率为40-55g/min，控制反应物料在在反应模块停留的时间为3-7s，可降低副反应的发生，提高了亚磷酸三甲酯收率，本技术人为了进一步提高收率控制塔釜焦油的产生，研究发现，将微通道反应器中预冷模块的温度为0-15℃，反应模块的温度为50-70℃，效果最佳，可能是较低温度的预冷模块，物料在进入反应模块时，由于反应模块自身具有的温度以及反应放热带来的温升，可将物料的温度逐步提升，在提高反应效率的同时进一步降低了副产物的发生。
29.所述甲醇的进料速率为40-55g/min。
30.优选的，所述甲醇的进料速率为47.1g/min。
31.所述三氯化磷和溶剂质量进料速率比为1：(2-2.5)。
32.优选的，所述三氯化磷和溶剂质量进料速率比为1：2.33。
33.所述三氯化磷和碱液质量进料速率比为1：(3.5-4.5)。
34.优选的，所述三氯化磷和碱液质量进料速率比为1：4.16。
35.所述微通道反应器中物料在反应模块停留的时间为3-7s。
36.优选的，所述微通道反应器中物料在反应模块停留的时间为5.3s。
37.所述微通道反应器中预冷模块的温度为0-15℃，反应模块的温度为50-70℃。
38.优选的，所述微通道反应器中预冷模块的温度为10℃，反应模块的温度为65℃。
39.所述反应产物在水洗釜中停留时间为25-38min。
40.优选的，所述反应产物在水洗釜中停留时间为30min。
41.所述水洗釜的温度为为0-12℃。
42.优选的，所述水洗釜的温度为为10℃。
43.有益效果
44.1.通过在连续化装置中设置微通道反应器，可提高反应产物的含量(99.46％)。
45.2.所述甲醇的进料速率为40-55g/min，控制反应物料在在反应模块停留的时间为3-7s，可降低副反应的发生，提高了亚磷酸三甲酯收率(98.72％)。
46.3.预冷模块的温度为0-15℃，反应模块的温度为50-70℃，可有效降低塔釜焦油的产生。
附图说明
47.图1为微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的装置。其中，1、甲醇罐；2、三氯化磷罐；3、溶剂罐；4、碱罐；5、微通道反应器；6、水洗釜；7、精馏系统；8、换热器。
48.图2为精馏系统的装置。其中，a、精馏塔；b、焦油罐；c、地下罐；
①
、
②
、
③
、
④
均为切断阀，
⑤
为螺杆泵。
具体实施方式
49.实施例1
50.一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的装置，如图1所示，所述装置为甲醇罐1，三氯化磷罐2，溶剂罐3，碱罐4，微通道反应器5，水洗釜6，精馏系统7，换热器8。
51.所述甲醇罐1通过管道与微通道反应器5连接，所述三氯化磷罐2通过管道与微通道反应器5连接，所述溶剂罐3经换热器8通过管道与微通道反应器5连接，所述碱罐4经换热器8通过管道与水洗釜6连接，所述水洗釜6通过管道与精馏系统7连接，所述微通道反应器5为预冷模块和反应模块。
52.所述反应模块的个数为3个，以串联进行连接。
53.如图2所示，所述精馏系统7为精馏塔、焦油罐a、地下罐b，切断阀
①
、
②
、
③
、
④
，螺杆泵
⑤
，所述精馏塔和焦油罐通过管道连接，并在管道上设置切断阀
①
、
②
，所述焦油罐a顶部设置切断阀
③
，并与氮气源相连接，所述地下罐b通过管道与焦油罐a相连接，并在管道上设置切断阀
④
，所述地下罐顶部设置螺杆泵
⑤
。
54.一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的工艺，为以下步骤：
55.s1，将溶剂罐3中的溶剂经换热器8通过管道泵入微通道反应器5的反应模块；
56.s2，将甲醇罐1中的甲醇通过管道泵入微通道反应器5，甲醇依次进入预冷模块，反应模块；
57.s3，将三氯化磷罐2中的三氯化磷通过管道泵入微通道反应器5，三氯化磷依次进入预冷模块，反应模块；
58.s4，反应后，将s3得到的反应产物泵入水洗釜6，同时将碱罐4中的碱液经换热器8通过管道泵入水洗釜6，进行水洗，在上层得到粗亚磷酸三甲酯；
59.s5，将粗亚磷酸三甲酯干燥后泵入精馏系统7进行精馏，即得得到1262.60g无色透明的油状液体。
60.当液位达到高限关闭切断阀
①②
，打开切断阀
④③
。当液位达到低限关闭切断阀
③④
，打开切断阀
②①
，所述地下罐b中焦油用螺杆泵
⑤
输送到后续装置处理。
61.所述甲醇罐1中甲醇质量为300g，所述三氯化磷罐2中三氯化磷质量为430g。
62.所述甲醇的进料速率为47.1g/min，三氯化磷的进料速率为67.2g/min，溶剂的进料速率为156.3g/min，碱液的进料速率为280.0g/min，所述微通道反应器5中物料在反应模块停中留的时间为5.3s。
63.所述溶剂为有机溶剂和缚酸剂，所述有机溶剂和缚酸剂重量比为5：1。
64.所述有机溶剂为苯，所述缚酸剂为三乙基胺。
65.所述碱液为5wt％的氢氧化钠水溶液。
66.所述反应产物在水洗釜6中停留时间为30min。
67.所述水洗釜6的温度为为10℃。
68.所述微通道反应器5中预冷模块的温度为10℃，反应模块的温度为65℃。
69.对比例1
70.具体实施方式同实施例1；不同的是，对比例1中将微通道反应器替换为常压反应釜。
71.一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的工艺，为以下步骤：
72.s1，将溶剂罐3中的溶剂经换热器8通过管道泵入常压反应釜；
73.s2，将甲醇罐1中的甲醇通过管道泵入常压反应釜，甲醇依次进入预冷模块，反应模块；
74.s3，将三氯化磷罐2中的三氯化磷通过管道泵入常压反应釜；
75.s4，反应后，将s3得到的反应产物泵入水洗釜6，同时将碱罐4中的碱液经换热器8通过管道泵入水洗釜6，进行水洗，在上层得到粗亚磷酸三甲酯；
76.s5，将粗亚磷酸三甲酯干燥后泵入精馏系统7进行精馏，即得。
77.对比例2
78.具体实施方式同实施例1；不同的是，对比例2中：所述甲醇的进料速率为30g/min，所述微通道反应器5中物料在反应模块停留的时间为3.4s。
79.对比例3
80.具体实施方式同实施例1；不同的是，对比例3中：所述微通道反应器5中预冷模块的温度为25℃，反应模块的温度为55℃。
81.性能测试方法
82.将实施例和对比例中进行测试，测试数据列于表1中。
83.亚磷酸三甲酯反应收率(质量比)计算：(亚磷酸三甲酯实际质量/亚磷酸三甲酯实际质量)
×
100％。
84.含量(质量比)测试：使用高效液相色谱检测。
85.塔釜焦油量：记录塔釜焦油质量。
86.性能测试数据
87.表1
[0088] 收率(％)含量(％)塔釜焦油(g)实施例198.7299.463.14对比例197.2398.678.34对比例297.4599.147.84
对比例397.1698.588.61技术特征：
1.一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的装置，其特征在于，所述装置包括甲醇罐(1)，三氯化磷罐(2)，溶剂罐(3)，碱罐(4)，微通道反应器(5)，水洗釜(6)，精馏系统(7)，换热器(8)。2.根据权利要求1所述的一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的装置，其特征在于，所述甲醇罐(1)通过管道与微通道反应器(5)连接，所述三氯化磷罐(2)通过管道与微通道反应器(5)连接，所述溶剂罐(3)经换热器(8)通过管道与微通道反应器(5)连接，所述碱罐(4)经换热器(8)通过管道与水洗釜(6)连接，所述水洗釜(6)通过管道与精馏系统(7)连接，所述微通道反应器(5)包括预冷模块和反应模块。3.一种根据权利1所述的微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1，将溶剂罐(3)中的溶剂经换热器(8)通过管道泵入微通道反应器(5)的反应模块；s2，将甲醇罐(1)中的甲醇通过管道泵入微通道反应器(5)，甲醇依次进入预冷模块，反应模块；s3，将三氯化磷罐(2)中的三氯化磷通过管道泵入微通道反应器(5)，三氯化磷依次进入预冷模块，反应模块；s4，反应后，将s3得到的反应产物泵入水洗釜(6)，同时将碱罐(4)中的碱液经换热器(8)通过管道泵入水洗釜(6)，进行水洗，在上层得到粗亚磷酸三甲酯；s5，将粗亚磷酸三甲酯干燥后泵入精馏系统(7)进行精馏，即得。4.根据权利要求3所述的一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的工艺，其特征在于，所述溶剂包括有机溶剂和缚酸剂，所述有机溶剂和缚酸剂重量比为(4-8)：1。5.根据权利要求4所述的一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的工艺，其特征在于，所述三氯化磷和甲醇摩尔进料速率比为1：(3-3.05)。6.根据权利要求5所述的一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的工艺，其特征在于，所述三氯化磷和溶剂质量进料速率比为1：(2-2.5)。7.根据权利要求6所述的一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的工艺，其特征在于，所述三氯化磷和碱液质量进料速率比为1：(3.5-4.5)。8.根据权利要求7所述的一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的工艺，其特征在于，所述微通道反应器(5)中物料在反应模块停留的时间为3-7s。9.根据权利要求8所述的一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的工艺，其特征在于，所述微通道反应器(5)中预冷模块的温度为0-15℃，反应模块的温度为50-70℃。10.根据权利要求9所述的一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的工艺，其特征在于，所述反应产物在水洗釜(6)中停留时间为25-38min。
技术总结
本发明涉及亚磷酸三甲酯制备技术领域，尤其涉及IPC C07F9领域，更具体的，涉及一种微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的的装置及工艺。所述装置包括甲醇罐(1)，三氯化磷罐(2)，溶剂罐(3)，碱罐(4)，微通道反应器(5)，水洗釜(6)，精馏系统(7)，换热器(8)。通过在连续化装置中设置微通道反应器，可提高反应产物的含量(99.46％)；所述甲醇的进料速率为40-55g/min，控制反应物料在在反应模块停留的时间为3-7s，可降低副反应的发生，提高了亚磷酸三甲酯收率(98.72％)。(98.72％)。
技术研发人员：沈康 瞿峰 王谦 潘风春 丁伟
受保护的技术使用者：南通江山农药化工股份有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/6/26
声明：
“微通道反应器连续化制备亚磷酸三甲酯的装置及工艺的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：南通江山农药化工股份有限公司
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