專利名稱：一種烷基鋰的合成新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰工業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種烷基鋰的合成新工藝。
背景技術(shù)：
發(fā)達(dá)國(guó)家于二十世紀(jì)六十年代開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)烷基鋰，主要應(yīng)用于制藥領(lǐng)域，作 為有機(jī)合成催化劑。國(guó)內(nèi)的烷基鋰研究和生產(chǎn)起步較晚，于80年代后期才開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)化 生產(chǎn)，主要應(yīng)用于合成橡膠行業(yè)。目前，作為陰離子聚合引發(fā)劑，烷基鋰廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥合 成、石油化工、精細(xì)化工等領(lǐng)域，對(duì)烷基鋰的需求在近期出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，尤其在石油化工和 醫(yī)藥合成兩個(gè)行業(yè)的增長(zhǎng)最為明顯。烷基鋰的合成采用氯代烷烴和金屬鋰砂在烴類溶劑中反應(yīng)的路線。由于是放熱反 應(yīng)加上副反應(yīng)的制約，反應(yīng)周期長(zhǎng)，產(chǎn)能低。烷基鋰的工業(yè)生產(chǎn)需要采用低成本、高效率并 且很安全的技術(shù)，如何使一定規(guī)模的裝置產(chǎn)出最多的更廉價(jià)的產(chǎn)品顯得非常重要?？紤]貯 存和運(yùn)輸問(wèn)題，就要制備高濃度的烷基鋰，以使整個(gè)過(guò)程更經(jīng)濟(jì)。通常的方法是采用減壓或 常規(guī)蒸餾移去低濃度烷基鋰溶液中的溶劑，反應(yīng)溫度一般控制在35°C 55°C，但該方法需 要加熱，而烷基鋰的分解溫度一般較低，容易發(fā)生副反應(yīng)，從而影響烷基鋰活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn) 單、安全而且經(jīng)濟(jì)的烷基鋰的新合成工藝，其能夠提高烷基鋰產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本，并且能 得到高濃度的烷基鋰溶液，使其貯存和作為商品運(yùn)輸時(shí)費(fèi)用更為低廉。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種烷基鋰的合成新工藝，其特征在于包括以下步驟(1)在氬氣的保護(hù)下，在洗滌釜中加入金屬鋰粒和烴類溶劑，啟動(dòng)攪拌，洗滌金屬 鋰粒，除去金屬鋰粒的保護(hù)油層以及夾帶的氧化鋰、氮化鋰、氫化鋰等雜質(zhì)，然后停止攪拌， 排出烴類溶劑；(2)在氬氣的保護(hù)下，在合成釜內(nèi)加入步驟(1)的洗滌后的金屬鋰粒和烴類溶劑， 調(diào)整總?cè)軇┝吭谝?guī)定值；(3)啟動(dòng)合成釜，按鋰的反應(yīng)比計(jì)算氯代烷烴加入量，采用混合滴加方式加入氯代 烷烴，保持溶劑回流平穩(wěn)，滴加時(shí)間3 4h，總反應(yīng)時(shí)間為5h 6h，控制反應(yīng)溫度50°C 60 0C ；(4)合成完畢停止攪拌，通氬氣，將合成釜內(nèi)反應(yīng)物經(jīng)固液分離器攔截未反應(yīng)完的 鋰粒后，進(jìn)入緩沖罐；(5)用氬氣從插底管將物料從緩沖罐壓往過(guò)濾器壓濾，得到無(wú)色或微黃色透明、無(wú) 懸浮物的烷基鋰溶液。進(jìn)一步地，所述步驟(5)所得的烷基鋰溶液的濃度可達(dá)30 35%。本發(fā)明的工藝還可以進(jìn)一步包括步驟(6)將步驟(5)所得的烷基鋰溶液經(jīng)薄膜蒸發(fā)器蒸餾后得到高濃度烷基鋰。
所述高濃度烷基鋰的濃度可達(dá)40 95%。上述步驟(2)中所說(shuō)的總?cè)軇┝吭谝?guī)定值是指根據(jù)所用的合成釜體積大小而將 投入的金屬鋰粒和溶劑限制在一個(gè)規(guī)定的值以內(nèi)，一般來(lái)說(shuō)投入的金屬鋰粒和溶劑的總體 積不能大于合成釜容積的75%。所述步驟(3)所述的氯代烷烴加入量是根據(jù)下面的反應(yīng)以及副反應(yīng)方程式計(jì)算 的2Li+RCl — RLi+LiClRLi+RCl — R-R+LiCl其中，在計(jì)算中，鋰的量按照比實(shí)際鋰量過(guò)量5 10%的量計(jì)算出氯代烷烴的加 入量，以使氯代烷烴與金屬鋰在短時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)過(guò)程。理論值是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì) 算出來(lái)的投料量，在反應(yīng)中，因生成物烷基鋰隨著濃度的提高以及反應(yīng)溫度的提升，氯代烷 烴又與烷基鋰反應(yīng)，形成副反應(yīng)；因此為了使氯代烷烴與金屬鋰在短時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)過(guò)程， 本發(fā)明的做法是在計(jì)算中，鋰的量按照比實(shí)際鋰量過(guò)量5 10%的量計(jì)算出氯代烷烴的加 入量。所述步驟(3)中，在滴加氯代烷烴的同時(shí)保持溶劑回流，用冷凝器對(duì)溶劑進(jìn)行冷 卻，冷卻后的溶劑回流至合成釜。所述步驟(3)中，所述冷凝器是用冷卻油帶走溶劑冷凝放熱。上述步驟(3)中，以混合滴加方式加入氯代烷烴。本發(fā)明的工藝裝置中采用了溶 劑回流技術(shù)，增加了與合成釜保持溶劑循環(huán)回流的回流冷凝器，因氯代烷烴與金屬鋰反應(yīng) 為放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中合成釜內(nèi)溶劑達(dá)到一定的溫度(沸點(diǎn))后形成氣相，氣相通過(guò)冷 凝器冷凝后形成液相又回到合成釜形成溶劑的回流，合成釜內(nèi)反應(yīng)熱被溶劑帶出，抑制了 合成釜中部因溫度過(guò)高產(chǎn)生副產(chǎn)物或烷基鋰分解，同時(shí)又免除了因溫度過(guò)高停止氯代烷烴 加入而終止反應(yīng)，是以氯代烷烴相當(dāng)于以混合滴加的方式加入合成釜。所述步驟(1)的金屬鋰粒的直徑尺寸為Φ 1 10mm。所述步驟(1)的攪拌時(shí)間為IOmin 30min。所述合成反應(yīng)時(shí)合成釜為一密閉系統(tǒng)，保持0 0. 02MPa微正壓(表壓)。所述烴類溶劑為正己烷、環(huán)己烷、正戌烷、環(huán)戌烷、丙烷、辛烷和庚烷等中任意一種 或兩種以上的混合；所述氯代烷烴為正氯丁烷、氯代仲丁烷、氯代叔丁烷、氯乙烷、氯丙烷和 氯甲烷等中的任意一種。所述步驟(5)中，通過(guò)加入烴類溶劑，對(duì)過(guò)濾器中的鋰渣進(jìn)行洗滌，洗滌后的烴類 溶劑回收至合成釜，重新參與合成反應(yīng)。在烷基鋰合成工藝中，一般采用的是單管(燒結(jié)網(wǎng)或搪瓷濾心)或多管直立式過(guò) 濾器，經(jīng)過(guò)這種過(guò)濾器過(guò)濾后的產(chǎn)品殘存較多，拆洗困難，而本發(fā)明的步驟(5)中的過(guò)濾器 是自主研制的、其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和上述傳統(tǒng)的過(guò)濾形式不同，為多管(燒結(jié)網(wǎng))偏心臥式過(guò)濾， 過(guò)濾效果好，基本無(wú)殘存，拆洗方便、安全可靠，可提高合格烷基鋰收率4 5%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)1、安全性高采用了金屬鋰粒直接合成，直接分離、直接過(guò)濾工藝，工藝參數(shù)設(shè)置 比較平穩(wěn)，易于掌握，質(zhì)量穩(wěn)定，安全可靠。
2、收率高采用了特殊的過(guò)濾裝置，精度高，速度快，殘留少，提高合格烷基鋰收率 4 5%。3、節(jié)能降耗省略了金屬鋰在230°C高溫分散或250°C高溫噴射后快速降溫形成鋰砂等工序，免除了分散、升溫、降溫等工序以及分散劑的使用，以及繁雜的升溫與降溫過(guò) 程，即縮短了生產(chǎn)周期，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，降低了生產(chǎn)成本。4、本工藝采用了鋰粒攔截技術(shù)，在合成釜底部設(shè)固液分離器，消除了金屬鋰進(jìn)入 下道工序帶來(lái)的安全隱患和鋰的損失，提高了反應(yīng)收率。5、本工藝采用了金屬鋰清洗技術(shù)，使鋰表層氧化物及雜質(zhì)油得到控制和清理，降 低產(chǎn)品中的雜質(zhì)，有效保證了產(chǎn)品中的活性。6、產(chǎn)品濃度高、活性大、雜堿低。7、本發(fā)明采用溶劑回流及氯代烷烴混合加入方式，降低了因直接加入造成局部溫 度過(guò)高、形成分解產(chǎn)物的風(fēng)險(xiǎn)。


圖1為本發(fā)明的烷基鋰的合成新工藝的工藝流程示意圖附圖標(biāo)記說(shuō)明1-洗滌釜，2-合成釜，3-回流冷凝器，4-緩沖釜，5-過(guò)濾器，6_烷基鋰儲(chǔ)槽
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 將體積為250L的洗滌釜用氬氣置換2次，再加入直徑Φ5 6mm、含鈉量為 1. 5 (wt) %金屬鋰粒40kg和100L正己烷。用氬氣重新置換2次后開(kāi)啟攪拌洗滌金屬鋰粒， IOmin后停止攪拌排出溶劑。將體積為2000L的合成釜用氬氣置換2 3次，加入600L正己 烷，然后把洗滌釜中鋰粒放入合成釜內(nèi)。啟動(dòng)合成釜攪拌后用計(jì)量泵往釜內(nèi)滴加250L正氯 丁烷，保持溶劑回流平緩，合成釜夾套內(nèi)充填冷卻油，用冷卻油給溶劑降溫。2h后加料完畢， 停冷卻油繼續(xù)合成2h，控制整個(gè)過(guò)程反應(yīng)溫度為50-60°C。合成完后，物料壓入緩沖罐，用 氬氣從插底管將物料壓往過(guò)濾器過(guò)濾，得到800L、濃度為25%的淺黃透明的丁基鋰溶液， 活性C-Li含量為98. 4%，殘留BuCl含量為0. 01%。加入100L正己烷洗滌鋰渣，洗滌后， 正己烷回到合成釜，鋰渣送下道工序。實(shí)施例2 將體積為250L的洗滌釜用氬氣置換2次，再加入直徑Φ5 6mm、含鈉量為 1. 5 (wt) %金屬鋰粒30kg和100L正己烷。用氬氣重新置換2次后開(kāi)啟攪拌洗滌金屬鋰粒， IOmin后停止攪拌排出溶劑。將體積為2000L的合成釜用氬氣置換2 3次，加入500L環(huán) 己烷，然后把洗滌釜中鋰粒放入合成釜內(nèi)。啟動(dòng)合成釜攪拌后用計(jì)量泵往釜內(nèi)滴加250L正 氯丁烷(按照鋰的量比理論值過(guò)量10%左右計(jì)算正氯丁烷的加入量)，保持溶劑回流平緩， 合成釜夾套內(nèi)充填冷卻油，用冷卻油給溶劑降溫。2h后加料完畢，停冷卻油繼續(xù)合成2h，控 制整個(gè)過(guò)程反應(yīng)溫度為50-60°C。合成完后，物料壓入緩沖罐，用氬氣從插底管將物料壓往 過(guò)濾器過(guò)濾得到670L、濃度為21%的淺黃透明的丁基鋰溶液，活性C-Li含量為98. 2%，殘 留BuCl含量為0.02%。加入100L環(huán)己烷洗滌鋰渣，洗滌后，環(huán)己烷回到合成釜，鋰渣送下道工序。
實(shí)施例3 將體積為250L的洗滌釜用氬氣置換2次，再加入直徑05 6mm、含鈉量為 1. 5 (wt) %金屬鋰粒45kg和100L環(huán)己烷。用氬氣重新置換2次后開(kāi)啟攪拌洗滌金屬鋰粒， IOmin后停止攪拌排出溶劑。將體積為2000L的合成釜用氬氣置換2 3次，加入600L環(huán) 己烷，然后把洗滌釜中鋰粒放入合成釜內(nèi)。啟動(dòng)合成釜攪拌后用計(jì)量泵往釜內(nèi)滴加250L正 氯丁烷，保持溶劑回流平緩，合成釜夾套內(nèi)充填冷卻油，用冷卻油給溶劑降溫。2h后加料完 畢，停冷卻油繼續(xù)合成2h，控制整個(gè)過(guò)程反應(yīng)溫度為50-60°C。合成完后，物料壓入緩沖罐， 用氬氣從插底管將物料壓往過(guò)濾器過(guò)濾得到780L、濃度為23%的淺黃透明的丁基鋰溶液， 活性C-Li含量為98. 1%，殘留BuCl含量為0. 02%。加入100L環(huán)己烷洗滌鋰渣，洗滌后， 環(huán)己烷回到合成釜，鋰渣送下道工序。實(shí)施例4 將體積為250L的洗滌釜用氬氣置換2次，再加入直徑 4mm、含鈉量為 1. 8 (wt) %金屬鋰粒40kg和100L正己烷。用氬氣重新置換2次后開(kāi)啟攪拌洗滌金屬鋰粒， IOmin后停止攪拌排出溶劑。將體積為2000L的合成釜用氬氣置換2 3次，加入600L正 己烷，然后把洗滌釜中鋰粒放入合成釜內(nèi)。啟動(dòng)合成釜攪拌后用計(jì)量泵往釜內(nèi)滴加250L正 氯丁烷，保持溶劑回流平緩，合成釜夾套內(nèi)充填冷卻油，用冷卻油給溶劑降溫。2h后加料完 畢，停冷卻油繼續(xù)合成2h，控制整個(gè)過(guò)程反應(yīng)溫度為50-60°C。合成完后，物料壓入緩沖罐， 用氬氣從插底管將物料壓往過(guò)濾器過(guò)濾得到800L、濃度為26%的淺黃透明的丁基鋰溶液， 活性C-Li含量為98. 2%，殘留BuCl含量為0. 012%。加入100L正己烷洗滌鋰渣，洗滌后， 正己烷回到合成釜，鋰渣送下道工序。實(shí)施例5 將體積為250L的洗滌釜用氬氣置換2次，再加入直徑02 4mm、含鈉量為 1. 6 (wt) %金屬鋰粒40kg和100L環(huán)己烷。用氬氣重新置換2次后開(kāi)啟攪拌洗滌金屬鋰粒， IOmin后停止攪拌排出溶劑。將體積為2000L的合成釜用氬氣置換2 3次，加入600L環(huán) 己烷，然后把洗滌釜中鋰粒放入合成釜內(nèi)。啟動(dòng)合成釜攪拌后用計(jì)量泵往釜內(nèi)滴加250L正 氯丁烷，保持溶劑回流平緩，合成釜夾套內(nèi)充填冷卻油，用冷卻油給溶劑降溫。2h后加料完 畢，停冷卻油繼續(xù)合成2h，控制整個(gè)過(guò)程反應(yīng)溫度為50-60°C。合成完后，物料壓入緩沖罐， 用氬氣從插底管將物料壓往過(guò)濾器過(guò)濾得到得到820L、濃度為25%的淺黃透明的丁基鋰 溶液，活性C-Li含量為98. 1%，殘留BuCl含量為0.02%。加入100L環(huán)己烷洗滌鋰渣，洗 滌后，環(huán)己烷回到合成釜，鋰渣送下道工序。
權(quán)利要求
一種烷基鋰的合成新工藝，其特征在于包括以下步驟(1)在氬氣的保護(hù)下，在洗滌釜中加入金屬鋰粒和烴類溶劑，啟動(dòng)攪拌，洗滌金屬鋰粒，除去金屬鋰粒的保護(hù)油層以及夾帶的氧化鋰、氮化鋰、氫化鋰等雜質(zhì)，然后停止攪拌，排出烴類溶劑；(2)在氬氣的保護(hù)下，在合成釜內(nèi)加入步驟(1)的洗滌后的金屬鋰粒和烴類溶劑，調(diào)整總?cè)軇┝吭谝?guī)定值；(3)啟動(dòng)合成釜，按鋰的反應(yīng)比計(jì)算氯代烷烴加入量，采用混合滴加方式加入氯代烷烴，保持溶劑回流平穩(wěn)，滴加時(shí)間3～4h，總反應(yīng)時(shí)間為5h～6h，控制反應(yīng)溫度50℃～60℃；(4)合成完畢停止攪拌，通氬氣，將合成釜內(nèi)反應(yīng)物經(jīng)內(nèi)部的固液分離器攔截未反應(yīng)完的鋰粒后，進(jìn)入緩沖罐；(5)用氬氣從插底管將物料從緩沖罐壓往過(guò)濾器過(guò)濾，得到無(wú)色或微黃色透明、無(wú)懸浮物的烷基鋰溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基鋰的合成新工藝，其特征在于所述步驟(5)所得的烷 基鋰溶液的濃度為30 35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的烷基鋰的合成新工藝，其特征在于所述工藝還包括步驟 (6)將步驟(5)所得的烷基鋰溶液經(jīng)薄膜蒸發(fā)器蒸餾后得到高濃度烷基鋰。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的烷基鋰的合成新工藝，其特征在于所述高濃度烷基鋰的濃 度為40 95%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基鋰的合成新工藝，其特征在于所述步驟(3)所述的氯 代烷烴加入量是根據(jù)下面的反應(yīng)以及副反應(yīng)方程式計(jì)算的2Li+RCl — RLi+LiClRLi+RCl — R-R+LiCl其中，在計(jì)算中，鋰的量按照比實(shí)際鋰量過(guò)量5 10%的量計(jì)算出氯代烷烴的加入量， 以使氯代烷烴與金屬鋰在短時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)過(guò)程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的烷基鋰的合成新工藝，其特征在于在滴加氯代烷烴的同時(shí) 保持溶劑回流，用冷凝器對(duì)溶劑進(jìn)行冷卻，冷卻后的溶劑回流至合成釜，所述冷凝器是用冷 卻油帶走溶劑冷凝放熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基鋰的合成新工藝，其特征在于所述步驟(1)的金屬鋰 粒的直徑尺寸為Φ 1 10mm，攪拌時(shí)間為IOmin 30min ；所述合成反應(yīng)時(shí)合成釜為一密閉 系統(tǒng)，保持0 0. 02MPa微正壓(表壓)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的烷基鋰的合成新工藝，其特征在于所述烴類溶劑為正己 烷、環(huán)己烷、正戌烷、環(huán)戌烷、丙烷、辛烷和庚烷等中任意一種或兩種以上的混合；所述氯代 烷烴為正氯丁烷、氯代仲丁烷、氯代叔丁烷、氯乙烷、氯丙烷和氯甲烷等中的任意一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基鋰的合成新工藝，其特征在于通過(guò)加入烴類溶劑，對(duì)過(guò) 濾器中的鋰渣進(jìn)行洗滌，洗滌后的烴類溶劑回收至合成釜，重新參與合成反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種烷基鋰的合成新工藝，本工藝是在氬氣的保護(hù)下，用烴類物質(zhì)為溶劑，用金屬鋰粒與氯代烷烴合成烷基鋰，采用氯代烷烴滴加法反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中保持溶劑回流，反應(yīng)溫度控制在50～60℃，壓力控制在0～0.02MPa微正壓狀態(tài)；合成反應(yīng)完成后直接經(jīng)特制的固液分離器進(jìn)行未反應(yīng)完的鋰粒與氯化鋰和烷基鋰混合物分離，再經(jīng)自主研制的過(guò)濾器過(guò)濾得到烷基鋰溶液。溶劑洗滌鋰渣后回到合成釜參與下次合成反應(yīng)，該方法采用了金屬鋰粒直接合成，直接分離、直接過(guò)濾工藝，反應(yīng)平穩(wěn)，易于掌握，質(zhì)量穩(wěn)定，安全可靠，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，降低了生產(chǎn)成本，精度高，速度快，殘留少，同時(shí)可提高烷基鋰收率。
文檔編號(hào)C07F1/02GK101805360SQ20101016734
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者劉明, 文本華, 曹志昂, 曾輝如, 李良彬, 胡萍, 馬木林 申請(qǐng)人:江西贛鋒鋰業(yè)股份有限公司