[發(fā)明專利]連續(xù)逆流硝化芳烴化合物的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010194433.7
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN102276470A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 金漢強;趙思遠;袁俊秀;周云港;陳永平;楊愛軍;王燕
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團公司;南化集團研究院
• 主分類號: C07C201/08
• 分類號: C07C201/08;C07C205/06;C07C205/12;B01J14/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域：本發(fā)明屬于有機化學技術領域，涉及一種芳烴化合物的連續(xù)逆流硝化方法。

背景技術：兩種不相互溶或稍微互溶的液體的反應是經(jīng)常發(fā)生的。典型的這類反應包括一種水相和一種不互溶的有機相進行反應。由于這類反應通常主要發(fā)生在兩相界面處，因此為了獲得較高的反應轉化率和希望的反應速率，要求兩相充分混合，其中一種液體必須充分分散到另一種液體里，使得兩相間有足夠大的接觸面積。為了實現(xiàn)此目的，目前有多種方法。一種方法是兩相液體同時或先后進入一個反應罐，采用高速攪拌槳，機械推動使兩相得以混合反應。由于反應釜的特性，這種方法反應的轉化率較低，高速攪拌的能耗也較高，同時，受反應釜和攪拌槳制作工藝的限制，生產(chǎn)規(guī)模放大有限，特別是當混合要求相當高時，攪拌槳轉速便無法達到要求。另一種方法是兩相液體進入管式反應器，管式反應器內(nèi)裝填有靜態(tài)混合元件，在一定的壓力下，兩相液體并流通過靜態(tài)混合元件，混合反應后進入下一單元。這種方法，由于兩相液體要以一定的壓力進入管道反應器，能耗較高，而且反應在管道反應器內(nèi)液體前進方向上分布不均，特別是進入后半段，反應速率變慢，因此以反應器長度為基準的反應器效率較低。

芳烴化合物的硝化反應就是該類反應很好的例子。工業(yè)上重要的硝化過程如苯硝化制硝基苯，氯苯硝化制硝基氯苯，甲苯硝化制二硝基甲苯等都是通過兩相混合反應實現(xiàn)的。

通常，芳烴化合物的硝化反應是在硫酸存在下芳烴化合物與硝酸混合進行的。在Castner的US2256999中描述了一種用來制備硝基苯的絕熱過程。為了獲得工業(yè)可接受的反應速率，Castner采用一連串攪拌罐來實施所述反應。但該方法存在多個問題，主要是攪拌不均勻，反應物料會產(chǎn)生局部過熱，從而導致低收率和形成高含量的硝基酚類雜質(zhì)，還有過度硝化產(chǎn)物二硝基苯和三硝基苯。

氰胺公司USP?4091042闡述了絕熱硝化過程。混酸和過量約10％的苯，室溫下連續(xù)加入四鍋串聯(lián)的絕熱反應器，轉化率99.5％。但該法與Castner描述的方法存在同樣問題。

拜爾公司專利CN?1406924A描述了描述甲苯等芳烴化合物及鹵代芳烴化合物在管式反應器中的絕熱硝化。陶氏環(huán)球技術公司專利CN?1208123C描述了在管式反應器中硝化芳烴化合物的方法，當所述芳烴化合物和混酸通過靜態(tài)混合元件時，一種相的小液滴分散到其他相中，混合物流過隨后的連合區(qū)時，這些液滴進行結合并至少部分相分離。

拜爾公司和陶氏公司的硝化方法類似，差別在于靜態(tài)混合元件的結構和分布，均取得了較高的反應效率，但其都存在相同的缺點，反應物料流動方式是平推流，為了獲得較好的混合效果和相分離，兩相液體在管道反應器中須克服較高壓力，能耗較高，且在管道反應器后半段，反應速率變慢，效率仍較低。

發(fā)明內(nèi)容：本發(fā)明的目的是提出一種新的芳烴硝化方法，采用它可以使兩相液體有效地進行液液反應，既很好地使參與反應的兩相混合，又能較好地控制反應，同時反應的轉化率高，副產(chǎn)物少。

本發(fā)明是通過以下方法實現(xiàn)的：芳烴化合物和用來硝化的混酸采取逆流接觸的方式進行反應；即芳烴化合物從反應器下方分離器上部進料口進入，使含有硫酸或磷酸、硝酸、水的混合酸從反應器上方分離器下部的進料口進入，其中，(1)首先關閉下分離器出料口，當反應物裝滿反應器時，才逐步開啟下分離器出料口；(2)控制上下分離器出料口流出物料流速，以使芳烴化合物向上流動通過管式反應器，混酸向下流動通過管式反應器；(3)有機相和無機相在反應器內(nèi)通過填料的作用，不斷地分散、接觸、反應，硝化產(chǎn)物向上流動，經(jīng)上方分離器出口流出，形成的廢酸向下流動，經(jīng)下方分離器出口流出。

具體地說，就是在反應條件下，芳烴化合物的硝化是在兩端連接有上、下分離器的反應器中進行的連續(xù)逆流硝化。利用兩相具有的重力差和不相溶的特性，使芳烴化合物從設置在反應器下方分離器的上部進料口進入，并自下而上經(jīng)下分離器、物料分布器流入反應器，使含有硫酸或磷酸、硝酸、水的混合物從設置在反應器上方分離器的下部進料口進入，同時，控制上下分離器出料口流出物料流速，以使芳烴化合物向上流動通過反應器，混酸向下流動通過反應器，芳烴化合物和混酸在反應器內(nèi)通過填料的作用，不斷地逆流接觸、反應、分散，生成的硝化產(chǎn)物向上流動，進入上分離器，并經(jīng)與混合酸分離流出上分離器，形成的廢酸向下流動，進入下分離器，并經(jīng)與芳烴化合物分離流出下分離器。

本發(fā)明方法不局限于芳烴硝化，可針對兩種不同密度、不相互溶，且反應后亦為不同密度、不相互溶的兩種液體的混合、反應和分離，混合、逆流接觸反應、產(chǎn)物分離一體完成，具有傳質(zhì)效率高，能耗小，反應轉化率高等特點，并且，具有低含量的副產(chǎn)雜質(zhì)。