3.3 工作过程指导
3.3.1 制订小试合成方案要领
小李等一行来到了主要的实习岗位——车间小试实验室。完成岗位安全教育后，花工跟小李他们一起讨论氯甲基丁烯的合成方案。
花工拿出了一份当初小试组试制氯代异戊烯的文献方案。
在50mL三口反应瓶中放入磁子，插上温度计和冷凝管，反应瓶置于磁力搅拌的水浴装置中，称取适量氯化亚铜和助剂，转入反应瓶，用注射器转移5mL异戊二烯转入反应瓶，密封。反应液温度为10℃时开始通干燥的HCl，用气相色谱跟踪反应，控制异戊二烯在反应液中含量以确定反应终点，达到反应终点后停止通HCl并用惰性气体置换，撤去水浴，加入少量蒸馏水进行异构化反应，在室温下继续搅拌一段时间，反应结束后经过滤去除氯化亚铜催化剂即得到成品。
花工：“请大家讨论一下，以此文献方案为参考，如何制订小试合成方案？”
小李：“文献方案相对详尽，但有些细节尚不清楚。其一，氯化反应时反应釜内压力是否常压？其二，过程中反应温度控制不详。”
小赵：“助剂没有说明。”
小周：“资料上说气液反应一般可以将气体物料加压以提高浓度，这里可以加压吗？”
花工：“大家看得很仔细。氯化反应时反应釜压力为常压即可，不可以加压，这是因为加压时氯化氢的浓度将显著提高，会造成二氯产物显著提高。这里提几点建议，以便对大家制订小试方案时参考。”
3.3.2 单元反应体系构建和后处理纯化建议
3.3.2.1 氯化反应体系的构建和监控
（1）反应体系构建要点
①生产中一般不用助剂，催化剂直接加入到异戊二烯中，直接将氯化氢气体通入异戊二烯中即可，为让氯化氢与反应液更好接触，通气时可用分布管进行分散。
②如果反应物料较多，通气引起的分散效果不佳时还需用搅拌器搅拌提升氯化氢分散效果。
③虽异戊二烯能溶解氯化氢，但气体易逸出，故反应装置还需要配置尾气吸收装置。
（2）反应控制策略 为防止二氯化产物形成，故反应时应控制好氯化氢的通气速度，为防止异戊二烯聚合，反应要控制在较低的温度。
（3）反应终点的控制 反应过程中应用气相色谱跟踪反应，及时测定异戊二烯的残留量，控制在残留3%左右即到反应终点。
3.3.2.2 氯化反应后处理分离方法
反应达终点后，立即通入N2将残余氯化氢带出，然后过滤出催化剂，常压蒸出未反应的异戊二烯及副反应生成的低沸物，然后减压蒸馏收集79℃/40kPa馏分即为产品。减压蒸馏装置及操作参见附录。
3.3.2.3 产物的纯化
经减压蒸馏后产品已经足够纯。
3.3.3 绘制试验流程图
小试试验流程如图3-1。
图3-1 小试试验流程图
3.3.4 小试试验装置
小试试验需要在压力下进行，则必须配套专门的耐压装置。本项目需要用低压反应釜，反应装置可参考如图3-2。
图3-2 氯甲基丁烯的合成装置流程
1—氯化氢钢瓶；2—流量计；3—干燥塔；4—反应釜；5—磁环冷却塔；6—气液分离器；7—吸收塔
通过氯化氢钢瓶产生氯化氢气体，经过流量计严格控制流量后经干燥器输入反应器。反应器配有进料管、出料管、排气管、夹套、温度计插管及搅拌器等。反应尾气由排气管引出，通过冷却塔、气液分离器、吸收塔吸收后达标排放。反应器夹套中通入热媒进行加温操作，通入冷媒进行冷却操作。反应完毕后，料液由出料管排出。
3.3.5 小试合成工艺的评估
参考情境1评估的方法。
3.3.6 产物的检测和鉴定
1-氯-3-甲基-2-丁烯的检测可依据QB/YN CMB254—2008进行。
物性检测数据：常温折射率（n25）1.4470，沸点110℃。
企业可根据标准品的气相色谱进行定量检测。1-氯-3-甲基-2-丁烯红外标准谱如图3-3（来源：中科院上海有机化学研究所）。
图3-3 1-氯-3-甲基-2-丁烯的红外标准谱
更精确的鉴定还需进行质谱、核磁共振图谱（氢谱和碳谱）的鉴定，特别是在新物质的制备与解析过程中，有兴趣的同学可以参考相关的专业资料。
3.3.7 技能考核要点
参照情境1的考核方式，按下列方案技能考核：
在装有测温、搅拌的1L四口瓶中，加入含量为36%～38%的浓盐酸150mL（1.8mol），加入CuCl催化剂9g，并进行激烈搅拌使其溶解，将母液冷却到3℃以下，滴加入异戊二烯130g（1.9mol），GC跟踪分析，维持20℃，再继续搅拌0.5h，当异戊二烯质量分数达到4.2%左右，用5%Na2CO3中和至中性，分出有机层，饱和氯化钠溶液洗涤1～2次，干燥，减压蒸馏，收集79℃/40 kPa产物。
技能考核要点可参考情境1或情境2技能考核表自行设计。