激光辐照提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量方法

专利名称：激光辐照提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量方法技术领域：本发明涉及一种用激光辐照合成四溴乙烷产品工艺用由溴与乙炔反应生成主要成份为四溴乙烷的合成液，以提高其四溴乙烷含量的方法。四溴乙烷在工业中得到广泛的应用，例如壁纸、纤维中需加入四溴乙烷作为阻燃剂;涤纶用原料聚酯生产工艺中要用四溴乙烷作为助催化剂;分离碎石的浮选液，矿石比重和折光率的测定;合成杀虫剂用;染料中间体、油脂与蜡的溶剂;显微镜仪表清洗剂等。目前，国内外采用乙炔加溴在流动式合成塔中逆向流动，自动或半自动操作生产四溴乙烷。该工艺主体是将净化、干燥的乙炔气从合成塔底部送入，溴从合成塔上部流入，二者在反应区相遇进行加成反应而生成四溴乙烷。从理论上讲，若按化学计算量把溴与乙炔送入合成塔，用上述工艺方法可全部生成四溴乙烷。实际上，在整个工艺生产过程中由于受操作精度、反应环境和原材料品质等诸多因素影响，从合成塔流出的合成液中四溴乙烷含量及其产率都远远达不到百分之百，合成液中四溴乙烷的含量最高只有90%左右。而整个工艺合成四溴乙烷时四溴乙烷产率只有70%左右，为了提高合成液中四溴乙烷含量，通常采用一般光照方法，即让合成塔中流出的合成液通过用高压及汞灯或其它灯光发出的光而非激光照射的蛇形管通道，使合成液中未反应完全的溴与乙炔及各种副产物进一步反应，以期提高合成液中四溴乙烷的含量。高压汞灯产生的光虽然可以把副产物分解，并重新组合成四溴乙烷，但由于高压汞灯所产生光的波长范围大，从260mm到1100mm，其中一些波长光可能使合成液中一些成份分解成各种活性原子团或原子，这些原子团又相互结合而产生更多的副产物，因而对提高四溴乙烷含量的效果不明显。为了生产合格的四溴乙烷产品要对合成液进行蒸馏、精馏处理。最终得到四溴乙烷产品(四溴乙烷含量为99.5%以上)。总之，现行工艺的不足之处是1.由于合成液中四溴乙烷含量不高，在90%左右，所以造成蒸馏、精馏工序工作量大;2.头馏液多，且其中尚含有70%～80%的四溴乙烷弃之可惜，回收困难，存放又占地、占容量;3.副产物达20%～30%，无良法处理，弃之会严重污染环境;4.高压汞灯用高压作为电源，生产现场有乙炔易燃物漏泄的可能，所以使用本身就存在不安全因素。本发明的目的是改进现行工艺流程，提供一种操作程序简单，头馏液少，安全可靠的提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量的方法，以克服现行工艺中的缺点。同时还可用于头馏液，以回收头馏液中四溴乙烷。本发明用激光辐照提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量方法的内容是将由流动塔流出的溴和乙炔合成液流入固定容器或流动容器，此流动容器也可与连续流动反应塔联在一个系统中，并取样用色谱仪分析此合成液中各成份含量，经计算将所需溴量加入上述溴与乙炔合成液中而得到混合液。用激光辐照，同时搅拌此混合液或使混合液按所需速度流动，为生产合格的四溴乙烷产品对处理后的溶液进行蒸馏及精馏处理，最终得到合格的四溴乙烷产品。辐照用容器是透明的或者是不透明的，采用透明容器时，可用激光直接辐照;如果是不透明容器，可用光纤把激光导入盛有上述溶液的容器中进行辐照。辐照容器可与合成塔连为一体，或与合成塔分离。溴与乙炔合成后其主要化学反应是生成四溴乙烷和其它副产物，具体的化学反应式是生成的C2H2Br2仅占90%(重量百分比，下同)因为还有下列副反应发生，生成副产物的三种主要化学反应在现行工艺流程中反应后的合成液中C2H2Br2、CH3Br3占6%，C2H3Br3占3%左右及未反应的Br2与其他产物。用高压汞灯照射该合成液时，虽然可以把副产物C2H2Br2、CHBr3转变成C2H2Br4，但由于高压汞灯产生光的波长范围宽，其中一些波长的光可能把反应体系中的成份C2H2Br4、C2H2Br2、CHBr3、Br2等再分解成各种活性原子因，这些原子团又互相结合而生成许多副产物，这就是用高压汞灯照射提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量效果不明显的原因。本发明采用激光辐照，选取的波长为325.0mm～690.00mm中的某一特定的激光波长，如He-cd激光的波长为325.0mm或442.0mm，He-Ne激光波长为633.0mm，Ar+激光的514.5mm或488.0mm，染料激光的620mm等波长中任一种或几种混合的激光波长辐照。由于激光波长一定，能量密度大所用的激光功率虽然不大，但可使溴与乙炔合成液中主要副产物CHBr3、C2H2Br2等转变成C2H2Br4，却不能使合成液中的各成份再分解而生成其他副产物。由上所述，本发明从反应塔中流出的溴与乙炔合成液中取样分析，计算出应加的溴量并配成混合液再用特定波长的激光辐照，同时使混合液流动或搅拌，从而提高萁四溴乙烷含量，经测定四溴乙烷含量达到97%左右的稳定值，还使头馏液大大减少，此方法若用于头馏液中四溴乙烷，可以将头馏液中四溴乙烷含量提高5%～8%，从而使溴与乙烷合成时的总产率达到90%左右。比原工艺提高20%左右，蒸馏、精馏工作量也大为下降，减少了废物对环境污染。由于采用激光辐照，故安全可靠。实施例中采用的辐照工艺参数光功率密度50mW～250mW/cm2，6～20Kg/H体功率4～67mW/L，光照距离1～2m。流动或搅拌速度按以上数据计算得出。其反应混合物产量按设计要求进行计算，年产100吨的合成塔，需要的激光功率为20～60mW。(每小时按6～7kg计)。加溴计算公式W＝(0.86M-0.316M)G/100其中MC2H2Br2百分量;mCHBr3百分量G合成液(或头馏液)总重量，单位g;0.86、0.316为计算时的换算系数。此外，还可以用激光辐照四溴乙烷生产过程中第一次蒸馏出的头馏液。权利要求1.一种用光照射从流动塔中流出的溴与乙炔合成液，以提高其四溴乙烷含量的方法，本激光辐照提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量方法的特征在于溴和乙炔合成液由流动塔流入固定容器或流动容器，并取样用色谱仪分析此合成液中各成份含量，再经计算将所需溴量加入所述的溴与乙炔合成液中而得到混合液，搅拌此混合液或使混合液按所需速度流动，同时用激光辐照，经激光辐照后的溶液进行蒸馏及精馏再处理。2.根据权利要求1所述的激光辐照提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量方法，其特征在于辐照用容量是透明材质时，用激光直接辐照。3.根据权利要求1所述的激光辐照提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量方法，其特征在于辐照用容器是不透明材质时，用光纤把激光导入盛有所述的溶液的容器中进行辐照。4.根据权利要求1所述的激光辐照提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量方法，其特征在于辐照容器与合成塔连为一体。5.根据权利要求1所述的激光辐照提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量方法，其特征在于所述的辐照容器与合成塔分离。6.根据权利要求1所述的激光辐照提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量方法，其特征在于可以用激光辐照四溴乙烷生产过程中第一次蒸馏出的头馏液。全文摘要一种激光辐照提高溴与乙炔合成液中四溴乙烷含量方法。对溴与乙炔合成四溴乙烷的流动反应塔中流出的合成液取样分析，计算出应加溴量并配合成混合液，再用波长325.0～690.00nm激光辐照，同时使混合液流动或搅拌，激光使合成液中主要副产物重新生成四溴乙烷，从而使四溴乙烷含量达到95％左右，还可把头馏液中四溴乙烷含量提高～8％，使蒸馏、精馏工作量下降，稳定，减少废物对环境污染。文档编号C07C19/00GK1079460SQ9210292公开日1993年12月15日 申请日期1992年5月30日 优先权日1992年5月30日发明者刘新 申请人:天津市激光技术研究所, 天津长芦塘沽盐场