一种微通道反应器合成2,5‑二氯苯胺的方法技术

本发明专利技术提供一种微通道反应器合成2,5‑二氯苯胺的方法，使用的微通道反应器进行硝化反应和催化加氢反应，包括以下步骤：硝化反应：将原料1,4‑二氯苯溶解于有机溶剂中预热；浓硝酸与浓硫酸混合预热，物料预热后进入反应模块组进行反应，精制后得到中间体2,5‑二氯硝基苯；催化加氢反应：将2,5‑二氯硝基苯溶解于溶剂中，加入负载Pd的活性炭催化剂，加入脱氯抑制剂后预热；物料预热后与氢气进入反应模块组进行反应，后处理得到2,5‑二氯苯。本发明专利技术提供的方法物料混合效果好，温度、物料比例控制精确，提高了反应的收率和产品的纯度；反应安全稳定、时间短无放大效应，在工业生产上有广阔的应用前景。

A method of micro channel reactor for synthesis of 2,5 two chloro aniline

The present invention provides a method of micro channel reactor for synthesis of 2,5 two chloro aniline, nitration reaction and catalytic hydrogenation using micro channel reactor, which comprises the following steps: nitration reaction: 1,4 material two chlorobenzene dissolved in an organic solvent preheating; concentrated nitric acid and concentrated sulfuric acid mixed preheating, material preheating after entering the reaction module was obtained after refinement of intermediate 2,5 two chloro nitrobenzene; catalytic hydrogenation reaction: 2,5 two 4-chloronitrobenzene dissolved in solvent, adding activated carbon supported Pd catalyst, adding a dechlorination inhibitor after preheating; material after preheating and hydrogen into the reaction module for reaction, postprocessing obtained 2,5 two chlorobenzene. Methods the effect of mixing materials provided by the invention, the material ratio, temperature control precision, improve the reaction yield and product purity; the reaction time is short, safe and stable no amplification effect, has a broad application prospect in industrial production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机合成领域，具体涉及一种合成2,5-二氯苯胺的方法。
技术介绍
2,5-二氯苯胺是一种重要的精细化工中间体，广泛用于染料、医药、香料和橡胶助剂等精细化学品的生产。其结构如下：农业工业中2,5-二氯苯胺主要用于合成除草剂麦草畏，染料工业上用作合成冰染染料大红色基GG，印染大红色布显色剂；也用于制造氮肥增效剂，如N-2,5-二氯苯基琥珀酰胺酸。因此，国内生产2,5-二氯苯胺市场前景广阔。目前国内生产2,5-二氯苯胺的方法主要是由1,4-二氯苯为起始原料，经过硝化和还原后得到2,5-二氯苯胺。其中硝化的方法主要是由硝酸与硫酸的混酸进行硝化，硝基的还原大多用催化加氢的方法来代替传统的高污染高能耗金属还原的方法，但是以上方法在釜氏反应器中仍然存在以下明显的缺陷：1.硝化反应属于强放热反应，在常规的反应釜中操作时都需要控制在比较低的温度下进行，存在反应放出的热量不能及时带走、反应温度不能精确控制、非均相反应搅拌不充分等缺点，容易造成多硝化、氧化等副反应，工艺操作十分复杂，放大效应明显、能耗高，收率低。2.催化加氢反应是典型的气-液-固三相反应，在反应釜中操作时，为保证三相之间充分接触，通常需要高温高压和长时间的反应，能耗高，并且由于反应时间过长会使反应体系中会出现大量脱氯杂质，最终产物杂质多，不宜纯化，收率低；而由于H2的易燃易爆属性，生产中若发生泄露则安全隐患极大；同时在高温情况下反应时间过长，催化剂表面结构发生了比较大的改变，因此催化剂回收后很难直接套用。
技术实现思路
为克服上述缺点，本专利技术提供一种微通道反应器合成2,5-二氯苯胺的方法，该反应器与传统反应釜相比具有传质传热效率高、操作方便、可以精确控制反应时间，占地面积小、绿色环保安全等优点；该方法操作简单、放热可控、生产周期短、环保安全，且所得产品异构体少，收率高、纯度高。本专利技术提供的合成2,5-二氯苯胺的方法中所阐述的微通道反应器与传统的间歇反应工艺有很大的不同，由微加工技术所制造的反应微通道特征尺寸介于10～1000微米之间，把在常规反应釜中进行的化学反应控制在微小的体积之内，狭窄的微通道增加了温度梯度，极大的比表面积强化了反应器的传热能力，在进行邻二氯苯硝化这类放热十分剧烈的反应过程中有无可比拟的优势，对气-液-固三相反应能够有效强化相态混合，提高其反应本征反应速率，同时极小的持液量大大降低了氢气泄露燃烧爆炸的安全隐患，提高了催化剂Pd/C的回收利用率，为了实现上述专利技术目的，申请人提供了以下技术方案：使用的微通道反应器包括预热模块组和反应模块组，预热模块组与反应模块组串联，预热模块组包括一个预热模块或两个以上并联的预热模块，反应模块组包括一个反应模块或两个以上串联的反应模块；合成2,5-二氯苯胺的方法包括以下步骤：1)硝化反应：将原料1,4-二氯苯溶解于有机溶剂中作为物料1，进入预热模块；将浓硝酸与浓硫酸分别作为物料2与物料3，进入另一预热模块，物料1、2、3预热后进入反应模块组进行反应，收集流出的反应液，后处理精制后得到中间体2,5-二氯硝基苯；2)催化加氢反应：将2,5-二氯硝基苯溶解于甲醇中，加入负载10％(w/w)Pd的活性炭催化剂，加入脱氯抑制剂后作为物料4，进入预热模块；物料4预热后与氢气进入反应模块组进行反应，收集流出的反应液，后处理得到2,5-二氯苯胺；本专利技术的一个优选方案中，上述步骤1)所述反应温度为10～50℃，更优选20～40℃；物料预热温度与反应温度相同；物料在反应模块组中的总停留时间为30s～120s。本专利技术的一个优选方案中，上述步骤2)所述的反应温度为80～140℃；物料预热温度与反应温度相同；物料在反应模块组中的总停留时间为30s～90s。本专利技术的一个优选方案中，上述步骤1)所述的1,4-二氯苯与有机溶剂的浓度为0.5mol/L～2mol/L；浓硫酸的质量分数为98％，浓硝酸的质量分数为65％；硝酸与硫酸的摩尔比为1:1.0～1:3.0，更优选1:2.0；1,4-二氯苯与硝酸的摩尔比为1:1.5～1:4.0，更优选1:2.5。本专利技术的一个优选方案中，上述步骤2)所述的2,5-二氯硝基苯溶解于有机溶剂的浓度为0.5mol/L～2mol/L；2,5-二氯硝基苯与负载10％(w/w)Pd的活性炭催化剂的质量比为1:0.02～1:0.1；2,5-二氯硝基苯与脱氯抑制剂的质量比为1:0.02～1:0.1；2,5-二氯硝基苯与氢气的摩尔比为1:3.0～1:4.0，更优选1:3.5；反应的压力为0.5～1.5MPa。本专利技术的一个优选方案中，上述各步骤物料之间的比例用计量泵来控制；所述反应模块的材质为碳硅陶瓷、特种玻璃、涂有耐腐蚀层的不锈钢金属或聚四氟乙烯中的一种以上，可承受的最大安全压力为1.5～1.8MPa；所述预热模块为直型结构或两进一出的心型结构模块；所述反应模块为两进一出或单进单出的心型结构模块，连接顺序为预热模块、两进一出结构的反应模块、单进单出结构的反应模块，两进一出结构的反应模块用于预热后混合反应，单进单出结构的反应模块用于延长反应停留时间。本专利技术的一个优选方案中，上述脱氯抑制剂为吗啉、三乙胺、乙醇胺、亚磷酸、磷酸三甲酯、磷酸三苯酯中的一种或二种以上。本专利技术的一个优选方案中，上述有机溶剂为甲醇、乙醇、四氢呋喃、甲苯、乙酸乙酯中的一种或二种以上。为了方便理解，将本专利技术的一些优选方案整理如下：1.硝化反应：反应式：将原料1,4-二氯苯溶解于有机溶剂中作为物料1，经计量泵A进入预热模块1，预热温度与反应温度相同；将65％的浓硝酸与98％的浓硫酸分别作为物料2与物料3，分别经过计量泵B和计量泵C进入预热模块2，预热温度与反应温度相同；经过四个模块进行反应后流出反应器，收集流出的反应液，后处理得到中间体2,5-二氯硝基苯。通过控制计量泵的流量来调节1,4-二氯苯与硝酸的摩尔比为1:1.0～1:3.0，优选1:2.0；硝酸与硫酸的摩尔比为1:1.0～1:3.0，优选1:2.0；反应温度为0～50℃，优选30～40℃；停留时间为30s～150s。该方案使用的微通道反应系统由多块模块组成。模块的材质为特种玻璃、涂有耐腐蚀层的不锈钢金属、聚四氯乙烯等。反应系统可抗腐蚀，反应的最大安全压力为1.5～1.8MPa。模块类型为心型结构与直行结构，直行结构用于物料的预热，心形结构分为单进单出与两进一出两种类型，两进一出用于物料预热及预热后的混合反应，而单进单出用于延长反应的停留时间，反应模块的多少具体由反应的停留时间决定。连接方式为(结合图2)：物料1经过预热模块1与反应模块3串联；物料2和物料3经过预热模块2与预热模块1并联，与反应模块3串联。2.催化加氢反应：反应式：将原料2,5-二氯硝基苯溶解于甲醇中，加入10％的Pd/C催化剂和脱氯抑制剂作为物料4，经浆料泵E进入预热模块7；氢气经流量计D直接进入反应模块8，再经过四个模块进行反应后流出反应器，收集流出的反应液，后处理得到最终产品2,5-二氯苯胺。通过控制浆料泵的流速以及气体流量计的流量来调节物料2,5-二氯硝基苯与物料氢气的摩尔比为1:3.0～1:4.0，优选1:3.5；3,4-二氯硝基苯与10％Pd/C的质量比为1:0.02～1:0.1；3,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微通道反应器合成2,5‑二氯苯胺的方法，其特征在于：使用的微通道反应器包括预热模块组和反应模块组，预热模块组与反应模块组串联，预热模块组包括一个预热模块或两个以上并联的预热模块，反应模块组包括一个反应模块或两个以上串联的反应模块；合成2,5‑二氯苯胺的方法包括以下步骤：1)硝化反应：将原料1,4‑二氯苯溶解于有机溶剂中作为物料1，进入预热模块；将浓硝酸与浓硫酸分别作为物料2与物料3，进入另一预热模块，物料1、2、3预热后进入反应模块组进行反应，收集流出的反应液，后处理精制后得到中间体2,5‑二氯硝基苯；2)催化加氢反应：将2,5‑二氯硝基苯溶解于甲醇中，加入负载10％(w/w)Pd的活性炭催化剂，加入脱氯抑制剂后作为物料4，进入预热模块；物料4预热后与氢气进入反应模块组进行反应，收集流出的反应液，后处理得到2,5‑二氯苯。

【技术特征摘要】
1.一种微通道反应器合成2,5-二氯苯胺的方法，其特征在于：使用的微通道反应器包括预热模块组和反应模块组，预热模块组与反应模块组串联，预热模块组包括一个预热模块或两个以上并联的预热模块，反应模块组包括一个反应模块或两个以上串联的反应模块；合成2,5-二氯苯胺的方法包括以下步骤：1)硝化反应：将原料1,4-二氯苯溶解于有机溶剂中作为物料1，进入预热模块；将浓硝酸与浓硫酸分别作为物料2与物料3，进入另一预热模块，物料1、2、3预热后进入反应模块组进行反应，收集流出的反应液，后处理精制后得到中间体2,5-二氯硝基苯；2)催化加氢反应：将2,5-二氯硝基苯溶解于甲醇中，加入负载10％(w/w)Pd的活性炭催化剂，加入脱氯抑制剂后作为物料4，进入预热模块；物料4预热后与氢气进入反应模块组进行反应，收集流出的反应液，后处理得到2,5-二氯苯。2.根据权利要求1所述的微通道反应器合成2,5-二氯苯胺的方法，其特征在于：步骤1)所述反应温度为10～50℃，更优选20～40℃；物料预热温度与反应温度相同；物料在反应模块组中的总停留时间为30s～120s。3.根据权利要求2所述的微通道反应器合成2,5-二氯苯胺的方法，其特征在于：步骤2)所述的反应温度为80～140℃；物料预热温度与反应温度相同；物料在反应模块组中的总停留时间为30s～90s。4.根据权利要求1或3所述的微通道反应器合成2,5-二氯苯胺的方法，其特征在于：步骤1)所述的1,4-二氯苯溶于有机溶剂的浓度为0.5mol/L～2mol/L；浓硫酸的质量分数为98％，浓硝酸的质量分数为65％；硝酸与硫酸的摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂梅，任吉秋，杨昆，安永生，
申请(专利权)人：黑龙江鑫创生物科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23