[發明專利]一種實現無水無氧操作的方法以及應用該方法的甲基環戊二烯基錳的環錳反應生產工藝

有效

• 申請號: 201410322249.4
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104084102A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 司志華;呂家鑫;楊飛飛;孫海洋;于娜
• 申請（專利權）人: 山東東昌精細化工科技有限公司
• 主分類號: B01J19/14
• 分類號: B01J19/14;C07F17/00
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯玉山

技術領域

本發明涉及精細化工生產領域，更具體的說是一種實現無水無氧操作的方法以及應用該方法的甲基環戊二烯基錳的環錳反應生產工藝。

背景技術

許多物質，特別是人類所合成的一些物質中有不少對空氣敏感，即對空氣中的氧氣和水分不穩定，比如堿金屬、有機堿金屬、自由基、厭氧生物、環戊二烯基錳、甲基環戊二烯基錳等。因此，研究和生產中如果涉及這些化合物時，比如在生產MMT（即：甲基環戊二烯三羰基錳）和CMT（即：環戊二烯三羰基錳）時，均需要在無水無氧條件下進行操作。

保證反應物料不含水的情況下，在實驗室中無水無氧操作技術目前采用3種方法：1.Schlenk操作技術即用Schlenk型玻璃儀器反復抽真空和充惰性氣體來實現；2.高真空線操作技術（vacuum-line）即在無機玻璃管中或金屬儀器中并使用液氮冷阱，用機械真空泵抽至10^-7~10^-4KPa的高真空；3.手套箱操作技術（glove-box）即用有機玻璃制成的手套箱內通入惰性氣體置換其中的空氣后放入干燥劑來實現。以上每種方法都有各自的局限性和適宜的應用領域。在工業化生產中，一般采用反復抽真空和充惰性氣體置換來實現無水無氧操作，與Schlenk操作技術相類似。

在有機金屬的合成、自由基聚合的高分子、厭氧的菌種的培養等類型的工業化生產中，無水無氧的操作條件關系到人身、設備安全和產品的收率、成本。

環錳反應是MMT、CMT生產中的第二步反應，一般在反應釜中密閉狀態下進行化學反應。但是，當向反應釜中加入物料以便進行化學反應時，必需打開反應釜的放空線閥門或打開反應釜的加料口（通常是手孔、人孔等），以便保持釜內壓力與釜外大氣壓力相等，這種情況下不可避免的要接觸空氣，所以為了實現無水無氧操作條件應設法將空氣從釜內趕出來或者不讓空氣進入釜內。常規方法中，無論是用氮氣對反應釜反復置換或者對反應釜抽真空再用氮氣置換，還是對反應釜加熱排除釜壁上的水汽等方法，這些做法存在很大缺陷。主要是因為反應釜進出物料造成釜內壓力輕微變化、甚至因冷熱物料混合而造成釜溫大幅波動，釜內氣壓由于熱脹冷縮也會產生輕微變化，這樣在釜內壓力低于外界壓力時，釜外空氣就會沿與空氣相通的部位（如反應釜的放空管線）“倒吸”進入釜內，從而需要增加置換次數，氮氣的消耗量比較大，能耗也高。在實際生產中，操作人員往往對釜內“倒吸”空氣而不知情，致使反應失敗，影響工業裝置正常運行，造成了巨大的經濟損失。

發明內容

本發明就是要克服現有技術的不足，提供了一種工業上的無水無氧技術，來解決“倒吸”問題，以滿足MMT、CMT等化工生產過程中的無水無氧環境需求；該技術能夠使反應釜用盡量少的惰性氣體，并在其保護下完成進出物料，減少反應失敗的風險。

本發明的原理是在化工生產中，需要無水無氧操作的反應釜進料時，使反應釜內始終處于惰性氣體的保護下，并且使釜內始終保持微正壓狀態；具體是通過以下步驟實現的：

（1）、在反應釜的排空管線上安裝微正壓單呼閥，并通過充入惰性氣體維持進料前反應釜內呈微正壓狀態；所述的微正壓為表壓不大于400Kpa的正壓；

（2）、通過小量程流量計向反應釜內充入微流量惰性氣體，接著打開加料口進行投料，始終保持釜內有惰性氣體向釜外流出；所述惰性氣體的流量控制在20~200升/分鐘。具體來說，就是通過在氣體進線上安裝能夠測量微流量的小量程流量計系統組件，以手動或自動調節方法來控制惰性氣體流量，推薦采用轉子流量計；當物料進料時（特別是向反應釜加固體物料時），先向釜內通入惰性氣體再打開加料口，用流量計控制進氣量保證惰性氣體的持續微流量進入，直到完成進料關閉加料口為止。

上述惰性氣體是指化學性質不活潑，較為穩定的氣體，如：氦氣、氮氣、氬氣等。處于成本考慮，工業上通常以氮氣作為惰性氣體，要求氮氣純度越高越好，即優選為純度不低于99.999%的高純度氮氣。

上述微正壓是指表壓為0~400Kpa（不含0），特別適合壓力為0.001~10KPa。

一般意義上的呼吸閥是一種安全設備，主要作用是防止容器（大多數為儲罐）內超壓、并防止容器被抽癟，而本發明中的微正壓單呼閥是指一種氣體單向流通閥門（在配件商店可以購買得到，或可以按要求向閥門廠訂做），將該閥門安裝在反應釜的排空管線上，使氣體只能由反應釜內向外流通，而不能由外向內流通。并且該閥向外流通的開啟壓力可以人為設定，一般設定為微正壓，如100KPa、20KPa、5?KPa等。當釜內壓力低于此微正壓時，微正壓單呼閥將關閉，切斷氣體流通。