[發明專利]2,4-二硝基氯苯的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202111565087.3
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN116283593A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 孫冰;朱紅偉;馮俊杰;李娜;安飛;姜杰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化安全工程研究院有限公司
• 主分類號: C07C201/08
• 分類號: C07C201/08;C07C201/16;C07C205/12
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉兵

本發明涉及微通道反應器合成領域，公開了一種2,4?二硝基氯苯的制備方法及其應用。本發明的2,4?二硝基氯苯的制備方法包括：1)將酸和氯苯通入微通道反應器的微通道；2)使酸和氯苯在微通道中進行接觸反應；3)將反應產物進行純化得到2,4?二硝基氯苯，其中，步驟2)中，所述微通道沿著入口到出口方向分為2個以上控溫區，最靠近入口的控溫區的溫度為70?120℃，相鄰的兩個控溫區中靠近出口方向的控溫區的溫度比靠近入口方向的控溫區溫度高5℃以上，所述酸包括硫酸和/或硝酸，單個所述控溫區的長度為所述微通道總長度的10％以上。根據本發明的方法，其反應速率和氯苯轉化率高，且副反應產物少。

技術領域

本發明涉及微通道反應器合成領域，具體涉及一種2,4-二硝基氯苯的制備方法及其應用。

背景技術

2,4-二硝基氯苯是一種重要的有機中間體，廣泛應用于染料、醫藥、農藥、炸藥等領域。其主要是由氯苯或一硝基氯苯硝化制得，生產工藝按操作方式可以分為間歇式與連續式。間歇式硝化是最傳統的硝化法，可分為兩種，1)一步法：在硝化釜內加入氯苯，在攪拌狀態下向釜內緩慢加入兩個硝基所需的混酸(H₂SO₄和HNO₃)，加料完畢后升溫至80～90℃并保溫約2小時。2)分步法：在一硝化釜內加入氯苯，按比例加入一硝化所需的混酸，加料完畢后升溫至65℃并保溫約3小時；將上層有機相引入二硝化釜內，繼續加入二硝化所需的硝酸，升溫至80℃并保溫約1小時。間歇式方法采用釜式進行生產，具有工藝成熟、生產靈活的優點，但也有反應速率慢、反應時間長、過程控制差、產品品質較低、持液量大危險度高的缺點。連續硝化法主要分為釜式串聯、管式、環式和微通道反應器等，微通道反應器是近幾年快速發展的新技術，因其獨特的特征尺寸，適合此類放熱量大、反應速率快，生產過程危險度高的工藝。然而使用微通道反應器合成2,4-二硝基氯苯時，存在隨著反應原料在反應器內的反應和流動，反應速率下降、轉化速率下降的問題，而整體提升反應器溫度雖然可以提高反應速率，但會由于初始階段硝酸濃度高，導致反應副產物增加。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的使用微通道反應器合成2,4-二硝基氯苯時反應速率和轉化速率隨反應進行下降的問題，提供一種二硝基氯苯的制備方法及其應用，該方法反應速率和氯苯轉化率高，且副反應產物少。

本發明的發明人經過研究發現，當使用微通道反應器制備二硝基氯苯時，使得溫度沿微通道反應器的微通道入口到出口方向逐漸提高，整個反應過程總的平均反應速率顯著提高，與溫度一直保持不變相比相同停留時間內氯苯轉化率高，且副反應產物少。

本發明第一方面提供一種2,4-二硝基氯苯的制備方法，其中，該方法包括以下步驟：

1)將酸和氯苯通入微通道反應器的微通道的步驟；

2)使酸和氯苯在微通道反應器的微通道中進行接觸反應的步驟；

3)將反應產物進行純化得到2,4-二硝基氯苯的步驟，

其中，步驟2)中，所述微通道反應器的微通道沿著入口到出口方向分為2個以上控溫區，最靠近入口的控溫區的溫度為70-120℃，相鄰的兩個控溫區中靠近出口方向的控溫區的溫度比靠近入口方向的控溫區溫度高5℃以上，所述酸包括硫酸和/或硝酸，單個所述控溫區的長度為所述微通道反應器的微通道總長度的10％以上。

優選地，步驟1)中，所述酸為硫酸和硝酸的混合酸；

優選地，所述混合酸中硫酸和硝酸的摩爾比為1.5-5：1，更優選為1.5-3：1；

優選地，所述混合酸中水的含量小于6質量％；

優選地，所述酸和氯苯的通入量使得，以硝酸計的所述混合酸與所述氯苯的摩爾比為2.1-2.8：1。

優選地，所述酸和氯苯的通入量使得，以硝酸計的所述混合酸與所述氯苯的摩爾比為2.2-2.6：1。