一种连续催化加氢还原制备CLT酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种连续催化加氢还原制备CLT酸的方法，该方法是在一套喷射环路连续反应器内进行，该方法采用喷射环路连续反应器，简化了催化加氢还原工艺流程，提高了加氢还原的效率；同时该方法能够有效降低间歇催化加氢还原反应过程中由于频繁过滤而造成催化剂的流失损耗，实现催化剂的内循环利用，以提高催化剂寿命；另外，利用该方法连续催化加氢还原制备CLT酸时，反应釜体积较小，反应稳定性好，反应产物中脱氯产物含量较低，选择性高，副产物较少，残留主硝基物的含量也较低，硝基转化率高达99.80％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种连续催化加氢还原制备CLT酸的方法
本专利技术属于有机化学合成领域，具体涉及一种连续催化加氢还原制备CLT酸的方法。
技术介绍
CLT酸又名2-氨基-4-甲基-5-氯苯磺酸，是一种重要的红色有机颜料中间体，主要用于制造有机颜料金光红C、橡胶大红LG和立索尔大红等，其广泛用于配制油墨、油漆和涂料以及塑料和橡胶的着色。目前国内外采作的CLT酸合成方法基本上是甲苯磺化法，即甲苯经磺化、氯化、硝化，还原、酸析、压滤和干燥后得到CLT酸成品。对于CLT酸的还原工艺，目前国内外普遍采用的是铁粉还原工艺，铁粉还原过程中会消耗大量的铁粉，劳动强度较大，不但反应中会有大量废气排放到空气中，而且生产过程中会产生大量的铁泥，存在环境污染问题。由于CLT酸是一种重要的红色有机颜料中间体，为了该产品的可持续发展，如何利用催化加氢还原替代铁粉还原成为了目前研发的主要方向。目前，对催化加氢还原制备CLT酸的研究报导较多，主要有以下几种方法：一、利用Pd/C做催化剂，在高压加氢反应釜内采用间歇式反应方式进行催化加氢还原制备CLT酸，该方法存在如下问题：⑴反应釜体积较大，造成设备投资较高。⑵反应稳定性差，产品脱氯较高，选择性低，造成副产物较多。⑶存在催化剂活性组分流失损耗大，催化剂寿命短，从而造成催化剂成本偏高；二、利用Pt/C做催化剂，在高压加氢反应釜内采用间歇式反应方式进行催化加氢还原制备CLT酸，该方法存在如下问题：(1)反应釜体积较大，造成设备投资较高。(2)虽然利用Pt/C做催化剂时的催化加氢还原效果很好，产品脱氯较低，但是由于于CLT酸的市场售价只有25000-28000元/吨，而Pt/C的价格较高，在间歇式反应方式中催化剂活性组分流失损耗大，造成催化剂成本偏高。三、利用颗粒型碳负载或三氧化二铝负载Pt型催化剂，在固定床反应器中，采用连续进料、连续出料和连续通入氢气的方式，进行连续催化加氢还原制备CLT酸，该方法存在如下问题：(1)反应温度和压力较高，对设备的材质和耐压等级要求也高，从而造成设备投资较高。(2)固定床反应器对原料的纯度要求较高，否则由于物料杂质太多会容易造成颗粒型催化剂中毒失效，从而造成大生产中的风险较大，不易控制，此外由于CLT酸硝基物料的纯度不是很高，因此不适合进行连续催化加氢还原制备CLT酸。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是针对现有技术的不足而提出的一种连续催化加氢还原制备CLT酸的方法，该方法采用了喷射环路进行反应，实现了CLT酸的连续制备，反应稳定性好，产品脱氯较低，选择性高，副产物较少。一种连续催化加氢还原制备CLT酸的方法，该方法通过一套喷射环路反应系统来实现，该喷射环路反应系统包括顶部装有喷射器的反应釜、循环泵、冷却器、过滤器、气液分离器和还原液接受罐；该方法的步骤如下：(1)在顶部装有喷射器的反应釜内，首先加入CLT酸硝化物(2-硝基-4-甲基-5-氯苯磺酸)的水溶液，然后加入负载镍催化剂，整个反应系统用氮气置换空气两次，再用氢气置换氮气两次后，启动喷射环路连续反应器循环泵使物料循环，将连续反应器内的物料温度升至60-65℃，连续通入氢气，保持反应系统内的氢气压力为1.5-2MPa进行反应；(2)将反应釜内的物料循环反应2-3小时后，保持物料循环的条件下，再用计量泵以稳定的流量向喷射环路连续反应器中泵CLT酸硝化物(2-硝基-4-甲基-5-氯苯磺酸)水溶液，同时控制系统反应温度在60-65℃；在用计量泵向喷射环路连续反应器中泵入CLT酸硝化物水溶液的同时，开启喷射环路连续反应系统中在线过滤器的出料自控阀门，将催化加氢还原完成的CLT酸(2-氨基-4-甲基-5-氯苯磺酸)水溶液经过在线过滤器过滤后进入气液分离器内，还原液经过气液分离后进入还原液贮槽内。本专利技术中，该催化加氢还原所用的反应系统包括：反应釜、安装在反应釜顶部的喷射器、连通反应釜底部与喷射器入口的外部管路和连通反应釜顶部与喷射器入口的支管道；所述的外部管路上设有用于输送物料的循环泵以及用于冷却物料的冷却器以及用于导出还原产物的出料口；所述的出料口依次连接有过滤器、气液分离器以及还原液接受罐，在出料口和过滤器之间设有控制出料速率的出料阀门。其中，喷射器的入口可以为一个或者多个。本专利技术通过采用喷射环路连续反应器，对CLT酸硝化物进行连续加氢还原，整个反应过程在稳态条件下进行，连续地从反应体系中得到CLT酸，降低了反应釜的体积，并且反应稳定性好，产品脱氯较低，选择性高，副产物较少。该制备方法用化学反应式表示如下：作为优选，所述负载镍催化剂为碳负载镍催化剂或硅藻土负载镍催化剂，镍含量≥40％(质量百分比)。作为进一步的优选，步骤(1)中，镍含量在40～50％之间。作为优选，所述的CLT酸硝化物的水溶液的质量浓度为15～30％。此时，整个还原反应的转化率高。作为优选，步骤(1)中，所述负载镍催化剂的用量为所述的CLT酸硝化物的水溶液的质量的0.1％～1％。作为优选，步骤(1)中，CLT酸硝化物的水溶液的加入量与物料循环的速率之间的比值为5～10g：1g/min。采用该循环速率，能够使反应体系中的物料充分混合，提高传质效率。作为优选，步骤(2)中，物料循环的速率、加料速率和出料速率的比值为15～25g/min：1g/min：1g/min。作为优选，所述的反应釜的体积为2～3L；步骤(1)中，所述的CLT酸硝化物的水溶液的质量为500～700g；步骤(2)中，物料循环的速率为100～110g/min，泵入的CLT酸硝化物水溶液的速率为4～6g/min，出料的CLT酸水溶液的速率为4～6g/min。此时，整个喷射环路连续反应器运行稳定，产品能在较长时间内保持较高的纯度。还原液通过化学方法检测硝基转化率≥99.8％，通过液相色谱分析其脱氯产物含量≤0.2％，残留主硝基物≤0.05％。本专利技术与现有技术相比，具有以下显著有益效果：1、利用该方法连续加氢、连续进料、连续出料的方式，进行催化加氢还原制备CLT酸时，所需要的反应釜体积较小，反应稳定性好，反应产物中脱氯产物含量较低，选择性高，副产物较少，残留主硝基物的含量也较低，硝基转化率高达99.80％以上；2、催化剂在喷射环路连续反应器内循环利用，能够有效降低间歇反应过程中由于频繁过滤而造成催化剂的流失损耗，实现催化剂的内循环利用，以提高催化剂寿命。附图说明图1是本专利技术的连续催化加氢还原制备CLT酸的装置和工艺流程示意图。具体实施方式如图所示，本专利技术中用于连续催化加氢还原制备CLT酸的反应装置包括：反应釜、安装在反应釜顶部的喷射器、连通反应釜底部与喷射器入口的外部管路和连通反应釜顶部与喷射器入口的支管道；所述的外部管路上设有用于输送物料的循环泵以及用于冷却物料的冷却器以及用于导出还原产物的出料口；所述的出料口依次连接有过滤器、气液分离器以及还原液接受罐。以下实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术不限于此。实施例1在喷射环路反应装置的反应釜(2L)内，首先加入650g的质量浓度为15％的CLT酸硝化物(2-硝基-4-甲基-5-氯苯磺酸)的水溶液，然后加入3g碳负载镍催化剂(镍含量为41％)；整个反应系统用氮气置换空气两次，再用氢气置换氮气两次后，启动喷射环路连续反应器循环泵，将连续反应器内的物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续催化加氢还原制备CLT酸的方法，其特征在于，该方法通过一套喷射环路反应系统来实现，该喷射环路反应系统包括顶部装有喷射器的反应釜、循环泵、冷却器、过滤器、气液分离器和还原液接受罐；该方法的步骤如下：(1)在顶部装有喷射器的反应釜内，首先加入CLT酸硝化物的水溶液，然后加入负载镍催化剂，整个反应系统用氮气置换空气两次，再用氢气置换氮气两次后，启动喷射环路连续反应器循环泵使物料循环，将连续反应器内的物料温度升至60‑65℃，连续通入氢气，保持反应系统内的氢气压力为1.5‑2MPa进行反应；(2)将反应釜内的物料循环反应2‑3小时后，保持物料循环的条件下，再用计量泵以稳定的流量向喷射环路连续反应器中泵CLT酸硝化物水溶液，同时控制系统反应温度在60‑65℃；在用计量泵向喷射环路连续反应器中泵入CLT酸硝化物水溶液的同时，开启喷射环路连续反应系统中在线过滤器的出料自控阀门，将催化加氢还原完成的CLT酸水溶液经过在线过滤器过滤后进入气液分离器内，还原液经过气液分离后进入还原液贮槽内。

【技术特征摘要】
1.一种连续催化加氢还原制备CLT酸的方法，其特征在于，该方法通过一套喷射环路反应系统来实现，该喷射环路反应系统包括顶部装有喷射器的反应釜、循环泵、冷却器、过滤器、气液分离器和还原液接收罐；该方法的步骤如下：(1)在顶部装有喷射器的反应釜内，首先加入CLT酸硝化物的水溶液，然后加入负载镍催化剂，整个反应系统用氮气置换空气两次，再用氢气置换氮气两次后，启动喷射环路连续反应器循环泵使物料循环，将连续反应器内的物料温度升至60-65℃，连续通入氢气，保持反应系统内的氢气压力为1.5-2MPa进行反应；(2)将反应釜内的物料循环反应2-3小时后，保持物料循环的条件下，再用计量泵以稳定的流量向喷射环路连续反应器中泵CLT酸硝化物水溶液，同时控制系统反应温度在60-65℃；在用计量泵向喷射环路连续反应器中泵入CLT酸硝化物水溶液的同时，开启喷射环路连续反应系统中在线过...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹世英，仇文仲，李明，王晓辉，徐蔚，杨军浩，谢晓刚，
申请(专利权)人：浙江秦燕化工有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33