[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)間硝基苯磺酸的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110130230.6
• 申請(qǐng)日: 2011-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102786445A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳光文;焦鳳軍;陳毅征
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): C07C309/40
• 分類號(hào): C07C309/40;C07C303/06
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及硝基芳烴磺化過(guò)程，具體涉及以微反應(yīng)器與攪拌式反應(yīng)器聯(lián)用，液體SO₃磺化硝基苯生產(chǎn)間硝基苯磺酸的方法。

背景技術(shù)：

間硝基苯磺酸是一種重要的化工中間體，廣泛應(yīng)用于合成間硝基苯磺酸鈉(防染鹽S)、間氨基苯磺酸、間氨基苯酚等。目前主要采用三氧化硫磺化法制備，也有采用發(fā)煙硫酸磺化法。

鄒友思等(有機(jī)化學(xué)，1995，15，376-381)研究了室溫下氣體SO₃和硝基苯在二氯乙烷中的反應(yīng)。在反應(yīng)時(shí)間為5h、SO₃/硝基苯＝10∶1高比值下，間硝基苯磺酸收率大于98％，該方法溫度低，反應(yīng)慢，SO₃原料消耗大，廢酸多。吉化集團(tuán)陳繼新等(吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，21(2)，9-11)在110-115℃、SO₃/硝基苯＝3.2-3.8∶1(mol/mol)條件下，液相磺化收率為72％-82％，氣相磺化收率為90％-92.5％，該工藝降低了SO₃用量。吳銀素等(河北化工，1999，4，24-26)研究表明，少量硫酸介質(zhì)可抑制SO₃氧化性提高收率，在反應(yīng)溫度110-118℃、總時(shí)間7h、且氣體SO₃含量5％-8％時(shí)，工藝收率達(dá)99.3％。

上述SO₃法磺化過(guò)程均采用釜式反應(yīng)器，SO₃投料時(shí)間與反應(yīng)時(shí)間總和超過(guò)7h、SO₃投料時(shí)間內(nèi)嚴(yán)格控制釜內(nèi)溫度低于90℃，反應(yīng)溫度不超過(guò)120℃，且SO₃與硝基苯比值較高，多需稀釋反應(yīng)物料以降低反應(yīng)速率，使之與反應(yīng)釜的傳質(zhì)傳熱速率匹配。

微反應(yīng)器內(nèi)流體通道尺寸在亞微米到亞毫米量級(jí)，由于流體流動(dòng)通道的尺寸小，微反應(yīng)器內(nèi)比表面很大，可達(dá)到1-5萬(wàn)m²/m³，微反應(yīng)器的傳質(zhì)系數(shù)、傳熱系數(shù)可以比常規(guī)設(shè)備高1-3個(gè)數(shù)量級(jí)，能夠在更高溫度壓力及極短時(shí)間(毫秒級(jí))內(nèi)強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱，且微反應(yīng)器內(nèi)的持液量小，對(duì)于快反應(yīng)強(qiáng)放熱過(guò)程，在微反應(yīng)器內(nèi)生產(chǎn)具有內(nèi)在安全性。

目前將微反應(yīng)器用于液體SO₃磺化生產(chǎn)間硝基苯磺酸尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)，將微反應(yīng)器與反應(yīng)釜聯(lián)用生產(chǎn)間硝基苯磺酸也未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在投料時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、反應(yīng)器安全性不高等問(wèn)題。

發(fā)明目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

采用微反應(yīng)器與釜式反應(yīng)器聯(lián)用的技術(shù)，即采用微反應(yīng)加攪拌的聯(lián)合工藝，以液體三氧化硫磺化硝基苯得間硝基苯磺酸，其過(guò)程為，(1)連續(xù)地使三氧化硫純液體、硝基苯以摩爾比1-2∶1的比例同步、并高速通過(guò)一微反應(yīng)器，進(jìn)行初步磺化反應(yīng)，微反應(yīng)器控制溫度為25-90℃，物料停留時(shí)間0.1～10秒；(2)高速流出微反應(yīng)器的磺化反應(yīng)產(chǎn)物直接進(jìn)入攪拌式反應(yīng)器中，進(jìn)行保溫?cái)嚢柙倩腔?，攪拌時(shí)間在1-3小時(shí)，再磺化溫度90-150℃。

根據(jù)本發(fā)明的方法，其中步驟(1)中三氧化硫∶硝基苯＝1.1-1.5∶1(mol)，微反應(yīng)器控制溫度為40-60℃，物料停留時(shí)間0.1～2秒；步驟(2)中再磺化溫度110-120℃，攪拌時(shí)間1-2h。

根據(jù)本發(fā)明的方法，以硝基苯計(jì)，主產(chǎn)物間硝基苯磺酸產(chǎn)率45～75％，最高可以獲得91％的主產(chǎn)物；保溫?cái)嚢柙倩腔蟮漠a(chǎn)物中，原料硝基苯含量低于0.1％和主產(chǎn)物間硝基苯磺酸產(chǎn)率高于92％，另有不足8％的3，3’-二硝基二苯砜(副產(chǎn))。

實(shí)現(xiàn)所述方法的聯(lián)合設(shè)備，其包括：微反應(yīng)器和攪拌式反應(yīng)器，兩者通過(guò)流體管道先后串接，微反應(yīng)器含有原料三氧化硫和硝基苯的混合通道，混合通道當(dāng)量直徑為50-1000μm；攪拌式反應(yīng)器帶有保溫或加熱構(gòu)件、及攪拌動(dòng)力裝置等。

所述的聯(lián)合設(shè)備中，還包括三氧化硫的輸送設(shè)備，硝基苯的輸送設(shè)備，并且三氧化硫的輸送設(shè)備及其配套管道在溫度25-40℃的環(huán)境下使用，如在保溫暖房中進(jìn)行。

此外，還包括微通道換熱器，并將其集成于微反應(yīng)器上，或置于微反應(yīng)器與攪拌式反應(yīng)器之間的流體管道上，調(diào)控初磺化產(chǎn)物溫度為90-120℃。