[发明专利]一种利用微通道反应器合成硝基氯苯胺类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用微通道反应器进行氯苯胺硝化，具体内容包括利用该反应器进行氯苯胺胺基保护及硝化以及在反应器外水解反应的方法，是一种在微通道反应器中完成原料预热，胺基保护，硝化反应过程的连续流工艺过程。本方法可在强混酸及50～110℃反应条件下连续安全的合成硝基氯苯。

技术背景

微通道反应器一般是指经过微加工和精密加工技术制造的小型反应系统。它包括化工单元所需要的混合器、换热器、反应器、控制器等，但是，其管道尺寸远远小于常规管式反应器，微型化的结构使其拥有一些新的特性。

氯苯胺硝化是重要的化学工业反应，其硝化产物是一种重要的医药、农药中间体。目前氯苯胺硝化工业生产主要采用三步间歇工艺，氯苯胺经酰化、硝化、水解得到产品硝基氯苯胺类化合物，产品总收率大多为60%左右。因此目前氯苯胺硝化工艺存在工艺操作复杂，反应时间长，收率较低等问题，并且所用硝化反应器多为釜式机械搅拌反应器或静态混合管式反应器，都不可避免因混合不均而导致局部过热以及设备腐蚀的问题，存在安全生产隐患。

CN 1418861A （5-氯-2-硝基苯胺的化学合成方法）中公开了以3-氯苯胺为起始原料，经甲酰化、硝化和水解三步反应合成目标产物5-氯-2-硝基苯胺的化学合成方法。该方法操作过程复杂，溶剂消耗量大，工业化生产中难以精确控制反应条件，易造成副产物的产生，并且总反应时间达8h。

CN 1418861A （5-氯-2-硝基苯胺制备方法）中公开了由间氯苯胺与乙酰氯在非质子溶剂中较温和的条件下经酰化反应获得间氯乙酰苯胺，然后在硝酸与醋酐的混酸溶液中硝化，最后在Claisen碱的存在下水解得到产物，该方法旨在减少反应的危险性，保证生产安全，但较长的反应时间以及剧烈的硝化反应过程的危险性仍然存在。

由以上公开专利文献可以看出，利用微通道反应器进行合成硝基氯苯胺类化合物合成工艺研究，是对常规硝化工艺的一个突破。微通道反应器具有常规硝化反应器所不具备的一些特性：通道尺寸微型化；较大的比表面积；优良的传质传热特性；连续反应；不需中试直接放大；生产灵活且安全性能高。因此利用微通道反应器进行氯苯胺硝化这类强放热反应连续流工艺的开发具有无可比拟的优势。但在专利及期刊文献中尚未见在微通道反应器内进行连续流的氯苯胺酰化及硝化的报道。本发明选用微通道反应器进行连续流酰化以及强放热混酸硝化反应，提高传质、传热速率、反应速率以及产物硝基氯苯胺的选择性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用微通道反应器进行连续流氯苯胺酰化、硝化反应的方法以及在反应器外水解反应的方法，该方法中的酰化、硝化过程可在高于常温的反应器操作条件下，依靠流体本身动能完成传质传热，无需机械搅拌过程、无需反应通道外继续反应过程就可获得高于常规反应器转化率和硝化产物选择性的连续流反应方法，其中水解过程需要借助常规反应设备进行。利用微通道反应器可提高酰化、硝化反应本征反应速率，显著提高硝化产物的选择性，减少副产物的形成，同时大大提高空时反应速率，反应过程中避免温度与浓度波动，无飞温与过热现象，反应过程安全。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明一种利用微通道反应器合成硝基氯苯胺类化合物的方法，按照下述步骤进行：

1）反应中所用氯苯胺与酰化剂在微通道反应器内混合反应，将按照反应所需的氯苯胺与酰化剂配比计算的氯苯胺、酰化剂两股物料经由各自计量泵同步进入微通道反应器内进行混合，混合温度由外部换热器进行控制，换热介质为水、导热油，温度为50～100℃，通道出口即为混合反应完全的酰化氯苯胺。该反应过程在微通道反应器内反应停留时间为10s～15s。

2）将所需混酸配比计算的硝酸、硫酸两股物料经由各自计量泵同步进入该微通道反应器内进行混合，混合温度由外部换热器进行控制，换热介质为水、导热油，温度为50～100℃，通道出口即为混合均匀的混酸硝化剂。

3）上步所得的酰化氯苯胺与混酸混合反应，反应温度为50～100℃，产物从反应器的出口流出，出口前进行冷却处理，出口处即可进行水解处理过程，得到反应产物。