[发明专利]改进的管式反应器、使用该管式反应器的生产设备及使用它们制备磺酰基化合物的方法

说明书

本申请涉及一种改进的管式反应器、使用该管式反应器的生产设备、以及使用该管式反应器或生产设备制备磺酰基化合物的方法。改进的管式反应器包括反应管和支管，支管直接设置在反应管上和/或作为反应管之间的连接构件。生产设备包括依次串联的管式反应器和釜式反应器。

技术领域

本申请涉及一种改进的管式反应器、使用该管式反应器的生产设备、以及使用该管式反应器或生产设备制备磺酰基化合物的方法。

背景技术

在大规模的工业生产中，通过泵送进料时，难以保持泵的绝对稳定，由此会导致进料的不稳定和不均匀，反应物料的不均匀可能导致副反应增加、局部反应热失控等系列问题。特别是对于使用和产生易分解或易燃易爆危险物质的反应，反应热失控不仅导致易分解的物质分解进而影响反应进度或收率，还有可能导致易燃易爆物质燃爆等更严重的风险。

例如，磺酰基化合物4-甲磺酰基-2,3-二取代苯是除草剂苯唑草酮的重要中间体，其通常由相应的4-甲硫基-2,3-二取代苯化合物催化氧化而制备，氧化剂为25-30％浓度的过氧化氢(参见例如CN1300284A等)。

目前的工业生产中，上述催化氧化反应采用反应釜以间歇方式进行，物料在釜中累积，传质、传热不好。氧化剂过氧化氢的危险系数高，容易由于其在反应体系内的存量过多而产生安全问题。另外，反应热促进了反应速度的提高，反应速度的提高反过来导致放热更多，进而可能引发反应热失控。反应热导致的剧烈升温还会使过氧化氢分解比例增大，进而导致反应不完全。

发明内容

由于管式反应器的持液量少，可以缓解反应热失控的问题。因此，本申请发明人尝试用管式反应器实施上述催化氧化反应制备4-甲磺酰基-2,3-二取代苯。

然而，本申请发明人发现，使用常规的管式反应器时，反应放热剧烈，产生大量气体，收率不稳定。另外，通过HPLC对反应物的跟踪显示，作为原料的4-甲硫基-2,3-二取代苯化合物基本反应完毕，但有超过30％的亚磺酰中间体难以继续反应，并且通过进一步延长反应管长度、扩大管径、管中加填料和升温等措施都难以有效推动反应继续进行。

为了解决上述问题，本申请发明人尝试对管式反应器进行改进，发现从该改进的管式反应器出来的物料中亚磺酰中间体的剩余量减少，但仍然达不到工业生产的完全反应要求。本申请发明人进一步尝试在管式反应器后连接釜式反应器，出人意料地发现从管式反应器出来的未完全反应的物料进一步导入釜式反应器中充分搅拌后，反应充分进行，在釜式反应器中停留0.1-1小时后亚磺酰中间体的剩余量低于1％。本发明是基于以上发现而完成的。

本发明一方面提供一种改进的管式反应器，其包括反应管和支管，支管直接设置在反应管上和/或作为反应管之间的连接构件。通过支管使物料的停留时间差异化，使存在浓度差异的物料再混合，从而使物料更加均匀，并降低反应热失控风险。

本发明另一方面提供一种新型生产设备，其包括上述改进的管式反应器和与之串联的釜式反应器。通过该生产设备能有效解决如上所述的反应热失控和反应不完全的问题。

本发明再一方面提供一种使用上述改进的管式反应器或生产设备，以硫基化合物、亚磺酰基化合物为原料制备磺酰基化合物的方法。

附图说明

图1是本申请管式反应器的一个实施方式的结构示意图。

图2是本申请管式反应器的另一个实施方式的结构示意图。

图3是本申请管式反应器的再另一个实施方式的结构示意图。

图4是本申请支管的具体形态结构示意图，其中图4-1是具有上下分支的不对称口字形支管结构，图4-2是D字形支管结构。

图5是本申请生产设备的一个实施方式的结构示意图。

图6是本申请生产设备的另一个实施方式的结构示意图。