一种3,4-二氯硝基苯的一体化全连续流反应系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种3,4‑二氯硝基苯的一体化全连续流反应系统，该反应系统下能够实现3,4‑二氯硝基苯的全连续流合成工艺。所述一体化全连续流反应系统采用单元化结构，包括硝化单元和后处理单元，单元之间相互串联；每个单元包含至少一个温区，各温区之间相互串联；每个温区包含至少一个反应器模块或反应器模块组，其中反应器模块组由多个反应器模块串联或并联组成；所述反应器模块包含至少一个反应器。在所述一体化全连续流反应系统中进行3,4‑二氯硝基苯的全连续流合成，生产时间缩短为120秒内，且无放大效应，产品指标稳定、重现性好。

【技术实现步骤摘要】
一种3,4-二氯硝基苯的一体化全连续流反应系统
本技术属于化学领域，尤其涉及一种3,4-二氯硝基苯的连续流硝化反应生产装置。
技术介绍
3,4-二氯硝基苯是多种染料、颜料、医药以及精细化工产品的中间体,是合成3-氯-4-氟苯胺、2,4-二氯氟苯及3,4-二氯苯胺等的中间体。其中3-氯-4-氟苯胺和2,4-二氯氟苯是制备喹诺酮类抗菌药的原料，这类药已广泛用于我国医药领域。喹诺酮类抗菌素杀菌谱广，毒副作用小，且价格适中，为近年发展较快的一类抗菌素。我国已开发并投入量产的喹诺酮类抗菌素主要有诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星等，约占国内喹诺酮类抗菌素的总产量的98%。喹诺酮类一般由含氟苯环合成含氟喹啉类化合物后与哌嗪（或甲基哌嗪）缩合而得。我国是世界含氟药物和中间体产能最大的国家之一，其中80%以上含氟中间体供应出口。三氟甲苯类中间体发展较晚，近年来发展迅速，含氟吡啶类中间体的合成技术，将成为今后几年国内含氟中间体研发的主要方向之一。目前的工艺合成3,4-二氯硝基苯路线主要有两条。第1条是对氯硝基苯氯化。以无水三氯化铁为催化剂，向105℃熔融状态的对氯硝基苯中通氯气，得到3,4-二氯硝基苯。该方法对工艺及设备要求高，产品外观及内在质量均难以控制，且反应中产生大量废液对环境污染比较严重。氯气是此类反应常用的氯化剂，但是由于苯环上吸电子基NO2的存在，对于反应条件要求较为苛刻，使副反应增多，操作也比较烦琐，反应收率低。此外，还有文献报道亚氯酸也可以作为此类芳香族化合物的氯化剂。第2条是邻二氯苯硝化得到3,4-二氯硝基苯。芳烃的硝化反应存在三种异构体，随着芳环上的取代基不同和工艺条件的变化，三种异构体的组成比例也不同。对于邻二氯苯为原料的硝化反应，由于取代基位置特殊，产物只存在2,3-二氯硝基苯和3,4-二氯硝基苯，该工艺虽然比较简单，但是硝化过程中产生大量的异构体2,3-二氯硝基苯，后续需要纯化分离。但无论采用哪条工艺路线合成，现有技术生产3,4-二氯硝基苯基本均采用间歇釜式反应，间歇生产过程中需要进行装料和卸料等辅助操作，劳动强度大，易造成物料和能量的损失，生产成本高，延长生产周期，并且产品存在批次差异、质量不稳定，由于是硝化反应，釜式工艺安全性难以保证。间歇工艺最重要的特征有两点，一是过程中存在“停留”或“中断”，二是产品生产是间隔开的，即产品存在批次并且一个批次生产只能得到固定数量的产品。也就是，对于每一批次的生产，固定数量的原料按照反应步骤的顺序进行反应，最终得到有限的固定数量的产品（产物）；然后再投入固定数量的原料，按照同样的步骤进行下一批次的反应，制得有限的固定品。间歇工艺实现的方式有两种：1）分别用多个反应器（例如，烧瓶、反应釜等）实现，每一步反应在一个反应器中进行；2）用一个反应器（例如，烧瓶、反应釜等）实现，在该反应器中依次完成每步反应，反应过程中需要根据反应进程依次添加多个原料，也就是每一步反应后，就会有“停留”，等待进一步添加后续反应的原料。有的文献也把方式2）称作连续（continuous），其实质也是间歇的，因为过程中存在“停留”，需等待加料，或者需要为下一步反应调节到合适的温度（例如，升温、降温或保温）。间歇工艺主要存在以下问题:1.批次操作效率不高，反应时间很长，生产周期非常长，产品质量不一。2.由于是硝化反应，大量使用浓硫酸、浓硝酸，同时有一定量的爆炸性多硝产物生成，因此间歇工艺存在很大的安全隐患。3.硝化反应都是强放热反应，是十八类国家重点监管的危险化工工艺之一，需要反应器具有很好的换热性能，保证反应不飞温。一旦温度过高，副反应增多，使收率降低。现有间歇工艺主要通过控制混酸的加入速度结合相应的移热装置来实现对反应温度的控制，这样大大延长了操作时间，不但降低了生产效率，也没有从根本上解决工艺安全性问题。即间歇工艺安全性、产品收率和质量稳定性都亟待改善。4.间歇工艺不可避免地会带来放大效应（ScalingupEffect），给工业上生产规模放大带来很大障碍。放大效应是指利用小型设备进行化工过程（即小规模）实验（例如实验室规模）得出的研究结果，在相同的操作条件下与大型生产装置（例如工业化规模）得出的结果往往有很大差别。有关这些差别的影响称为放大效应。其原因主要是小规模的实验设备中的温度、浓度、物料停留时间分布与大规模设备中的不同。也就是说，相同的操作条件下，无法在工业化规模上完全重复小规模实验的研究结果；若要在工业化规模上得到与小规模实验相同或近似的结果，需要通过优化调整，改变工艺参数和操作条件。对于化工过程来说，放大效应是一个难度较大而且迫切需要解决的问题。如果不解决，会导致生产过程和产品质量具有很大的不确定性，一是直接导致下游产品的质量不稳定，难以控制；二是不确定性会带来生产过程工艺参数波动，进而导致无法有效控制生产过程，使得生产安全性不能得到保证，为生产过程埋下诸多安全隐患。中国专利CN105418433A描述了对氯硝基苯连续釜式工艺制备3,4-二氯硝基苯，由于是釜式工艺必然存在放大效应，同时由于使用大量氯气，一方面对于设备要求高，需要定期更换反应釜，大大增加了生产成本，影响生产效率，另一方面存在很大的安全隐患。中国专利CN102675120A描述了使用固体酸催化剂合成3,4-二氯硝基苯，也是釜式工艺，在工业化放大时，只能采取多次逐级放大的方法，并且为了获得与实验室规模一致性的结果，每次放大过程中都需要调整优化工艺条件和参数，这会极大的消耗人力物力及项目时间，存在大幅度不确定的放大效应，同时需要滴加硝酸，因此安全性无法保证，反应需要6-8h，生产效率极低。中国专利CN107417536A描述了连续合成对氯硝基苯，第一段反应温度为100-200℃，反应时间为15-50min，第二段反应温度为10-100℃，反应时间1-50min，整体反应温度高，反应时间长，并且中间还需分液步骤，操作复杂，生产周期非常长，反应温度高安全性差。中国专利CN107973720A描述了连续合成对氯硝基苯，反应温度0-50℃，反应时间30-120s，原料和混酸都需要预热，并且不包括连续后处理工艺，后处理仍然是采用釜式工艺，效率低，因此整体生产周期长。综上，3,4-二氯硝基苯现有生产工艺中存在诸多问题：釜式工艺即使控制混酸的滴加速度，仍然存在飞温甚至爆炸的风险，使得工艺存在极大的安全隐患。此外，现有工艺均存在不同程度的放大效应，导致向工业化放大时会消耗大量人力物力且存在诸多不确定性；放大后工艺可靠性也存在问题，导致产品质量不稳定，难以控制；并且生产过程缺乏灵活性并且会有潜在的安全风险；也有部分连续工艺，只是针对反应步骤，却没有连续后处理工艺，导致生产总时间过长且产率不高，降低了生产效率，这些都增加了工业化的难度。因此，需要寻找一种操作简单安全，高效，易于大规模生产且无放大效应的3,4-二氯硝基苯的反应及后处理全连续流催化生产工艺。现地生产是指生产厂家将设备安置到终端消费者（或下游使用者）就近或同一地点进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3,4-二氯硝基苯的一体化全连续流反应系统，其特征在于：/n所述一体化全连续流反应系统采用单元化结构，包括硝化单元和后处理单元，单元之间相互串联；其中：所述的硝化单元用于实现反应底物、硫酸和硝酸反应生成所述3,4-二氯硝基苯，所述后处理单元用于所述3,4-二氯硝基苯的中和清洗；/n每个所述的单元包含至少一个温区，各温区之间相互串联；/n每个温区包含至少一个反应器模块或反应器模块组，其中反应器模块组由多个反应器模块串联或并联组成；/n所述反应器模块至少包含一个反应器；/n所述一体化全连续流反应系统还包括至少一个进料口和至少一个出料口，进料口和出料口位于所述一体化全连续流反应系统的最前端和最末端。/n

【技术特征摘要】
1.一种3,4-二氯硝基苯的一体化全连续流反应系统，其特征在于：
所述一体化全连续流反应系统采用单元化结构，包括硝化单元和后处理单元，单元之间相互串联；其中：所述的硝化单元用于实现反应底物、硫酸和硝酸反应生成所述3,4-二氯硝基苯，所述后处理单元用于所述3,4-二氯硝基苯的中和清洗；
每个所述的单元包含至少一个温区，各温区之间相互串联；
每个温区包含至少一个反应器模块或反应器模块组，其中反应器模块组由多个反应器模块串联或并联组成；
所述反应器模块至少包含一个反应器；
所述一体化全连续流反应系统还包括至少一个进料口和至少一个出料口，进料口和出料口位于所述一体化全连续流反应系统的最前端和最末端。


2.根据权利要求1所述的一种3,4-二氯硝基苯的一体化全连续流反应系统，其特征在于：所述后处理单元的各温区还包含丝网分离器，所述丝网分离器和反应器模块交替串联，所述丝网分离器用于连续的在线油水分离，与其串联的反应器模块完成物料的混合清洗，两者相互协同完...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒鑫琳，李建敏，吴政杰，
申请(专利权)人：浙江本立科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33