利用微通道反应器合成三乙膦酸铝

结果与分析 根据目前三乙膦酸铝的合成工艺[1-3]和实验室 前期工作，在应用连续流微通道反应技术合成三乙 膦酸铝的过程中，笔者考察了反应停留时间、温度 对反应结果的影响，并优化了工艺条件。 2.1 反应停留时间的优化 2.1.1 中间体1反应停留时间的优化 微通道反应器反应区模块数为6块，反应区总 体积为36 mL。储液瓶A为11.45 mmol/L的三氯化 磷，储液瓶B为17.14 mmol/L的无水乙醇。A、B泵流 速比设置为1∶2，分别泵入微通道反应器进行反 应，反应温度设为0℃[3]，停留时间分别设为2、4、6、 8、10 s，研究停留时间对中间体1含量的影响。 从图2可以看出，在微通道反应器中，三氯化磷 和无水乙醇的反应速率大幅提高，数秒内即可完成 反应。随着反应停留时间的延长，中间体1的含量逐 渐降低。因此，优选反应停留时间为2 s。 2.1.2 中间体2反应停留时间的优化 微通道反应器反应区模块数为8块，反应区总 体积为48 mL。储液瓶C为7.76 mmol/L的中间体1， 储液瓶B为7.65 mmol/L的30%氨水。C、D泵流速比 设置为1∶1.06，分别泵入微通道反应器进行反应，反 应温度设为50℃[4]，停留时间分别设为2、5、10、15、 20 s，研究停留时间对中间体2转化率的影响。 图 1 三乙膦酸铝合成路线 2021 年 10 月 孙丽梅，等： 连续流微反应技术合成三乙膦酸铝 - 17 -从图3可以看出，在微通道反应器中，中间体2 在10 s时转化率即可达到100%，合成时间从6～9 h[3] 缩短至秒级单位内，从生产效率和能耗角度考虑， 中间体2的合成优选反应停留时间为10 s。 2.2 反应温度的优化 分别采用2.1.1和2.1.2的微通道反应系统和优 化的反应停留时间，研究了反应温度对中间体1含 量和中间体2转化率的影响。表1可见，温度低于20℃ 时，中间体1含量均大于99.5%；温度高于30℃时，中 间体1分解加快，含量降低，故优选反应温度为20℃。 从表2可以看出，合成中间体2时，反应温度为 35℃，中间体2转化率可达100%。 3 结 论 笔者采用连续流微反应技术，在反应温度为 20℃，反应停留时间2 s时合成中间体1；反应温度为 35℃，反应停留时间10 s时合成中间体2，经复分解 反应得到三乙膦酸铝，产品纯度和收率均达到98% 以上。连续流技术与传统釜式间歇式反应相比，速 度更快，转化率更高，显著降低了副反应的发生，同 时提升了安全性，符合绿色化工的发展方向。