一种在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法

摘要

本发明涉及有机合成应用的技术领域，特别是涉及一种在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法；包括以下步骤：A、将可溶性邻苯二甲酸盐溶液和氯气分别通入微通道连续流反应器的预热模块a和预热模块b，进行预热；B、将预热后的邻苯二甲酸盐溶液和氯气送入微通道连续流反应器的混合模块进行混合，然后再进入反应模块开始氯代反应，调整反应压力为0.1‑1.8MPa，反应温度为10‑200℃；C、将计量碱溶液送入步骤B中反应模块；D、将步骤C得到的反应液打入降温模块，再经气液分离模块、酸化单元、脱水单元和分离单元，得单氯代邻苯二甲酸酐；其反应时间短，产品选择性好，反应条件温和，收率高，而且反应过程安全，提高实用性。

说明书

技术领域

本发明涉及有机合成应用的技术领域，特别是涉及一种在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法。

背景技术

单氯代邻苯二甲酸酐是一种重要的化工原料，在医药、农药、塑料、染料等领域应用广泛，可作为植物生长促进剂,可以制取抗氧剂、抗肿瘤药物，还可以制备联苯四甲酸二酐的重要中间体，进而制备聚酰亚胺，是一种高附加值的精细有机化工产品。

目前单氯代邻苯二甲酸酐的工业生产依旧是采用传统的釜式机械搅拌反应器，反应器传热速率慢，气液接触面积小，物料混合不均匀，导致副产物高，反应效率低下。

微通道反应器有着独特结构特点，使得其传热、传质效率比传统的釜式反应器高出很多，不仅能够缩短反应时间，减少副反应的发生，还可以提高生产的灵活性和安全性。

中国专利CN109438219A公开了一种利用微通道反应器制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法，但反应物进料量太低，没有工业生产价值；中国专利CN 108997284 A公开了一种以氯代邻二甲苯为原料，以醋酸为溶剂，钴-锰-溴为催化剂采用微通道反应器生产单氯代苯酐的方法，该方法由于使用液相钴盐、锰盐存在一定的环境问题。中国专利CN 1526710A公开了一种4-氯代苯酐的制备方法，其采用搅拌釜式反应器，4-氯代苯酐的质量收率为50-60％，产品收率较低。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法，反应时间短，产品选择性好，反应条件温和，收率高，而且反应过程安全，提高实用性。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法，包括以下步骤：

A、将可溶性邻苯二甲酸盐溶液和氯气分别通入微通道连续流反应器的预热模块a和预热模块b，进行预热；

B、将预热后的邻苯二甲酸盐溶液和氯气送入微通道连续流反应器的混合模块进行混合，然后再进入反应模块开始氯代反应，调整反应压力为0.1-1.8MPa，反应温度为10-200℃；

C、将计量碱溶液送入步骤B中反应模块；

D、将步骤C得到的反应液打入降温模块，再经气液分离模块、酸化单元、脱水单元和分离单元，得单氯代邻苯二甲酸酐。

优选的，所述步骤A中，所述预热模块a和预热模块b的加热温度为10～180℃。

优选的，所述步骤B中，混合反应模块的温度为10～180℃。

优选的，所述步骤C中，所述碱溶液可以经反应模块中的一个入口加入，也可以经反应模块中的多个入口同时加入。

优选的，所述步骤C中，所述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠中的一种或几种。

优选的，所述步骤D中，冷却温度为-20～30℃。

优选的，所述步骤A中，邻苯二甲酸盐与氯气的摩尔比为1：0.6-3。

优选的，所述步骤D中，酸化单元操作中采用盐酸和硫酸；脱水单元操作中，可以加入带水剂甲苯或者二甲苯，加热脱水。

优选的，所述步骤D中，分离单元操作中为热过滤、离心或精馏。

一种用于制备单氯代邻苯二甲酸酐的微通道连续流反应器，包括预热模块a、预热模块b、混合模块、反应模块、降温模块、气液分离模块、尾气吸收、酸化单元、脱水单元和分离单元。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法，具备以下有益效果：

1、该在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法，原料转化率高，苯酐转化率为73.5～99.4％，总单氯代邻苯二甲酸酐质量收率为75.8～115.6％；

2、该在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法，氯代反应时间可从釜式反应器的几小时缩短至几十秒至几分钟，实现连续化生产，降低生产成本。

附图说明

图1是本发明工艺流程示意图；

图2是本发明微通道反应器通道结构的示意图；

图3是本发明微通道反应器通道另一结构的示意图；

附图中标记：1、预热模块a；2、预热模块b；3、混合模块；4、反应模块；5、降温模块；6、气液分离模块；7、尾气吸收；8、酸化单元；9、脱水单元；10、分离单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1，本发明的一种在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法，包括如下步骤：

A、将可溶性邻苯二甲酸单钠盐溶液和氯气按照摩尔比1:0.9分别通入微通道连续流反应器的预热模块a1和预热模块b2，进行预热；

B、将预热后的邻苯二甲酸盐溶液和氯气送入微通道连续流反应器的混合模块3进行混合，然后再进入反应模块4开始氯代反应，调整反应压力为0.5MPa，反应温度为70℃；

C、将计量碱溶液送入步骤B中反应模块4；

D、将步骤C得到的反应液打入降温模块5，降温至20℃后，再经气液分离模块6、酸化单元8盐酸酸化、脱水单元9和分离单元10，得单氯代邻苯二甲酸酐；总单氯代邻苯二甲酸酐质量收率为86.87％，苯酐转化率为75.28％。

实施例2：

请参阅图1，本发明的一种在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法，包括如下步骤：

A、将可溶性邻苯二甲酸单钠盐溶液和氯气按照摩尔比1:2.8分别通入微通道连续流反应器的预热模块a1和预热模块b2，进行预热；

B、将预热后的邻苯二甲酸盐溶液和氯气送入微通道连续流反应器的混合模块3进行混合，然后再进入反应模块4开始氯代反应，调整反应压力为1.2MPa，反应温度为95℃；

C、将计量碱溶液送入步骤B中反应模块4；

D、将步骤C得到的反应液打入降温模块5，降温至10℃后，再经气液分离模块6、酸化单元8盐酸酸化、脱水单元9和分离单元10，得单氯代邻苯二甲酸酐；总单氯代邻苯二甲酸酐质量收率为78.26％，苯酐转化率为98.36％；

实施例3：

请参阅图1，本发明的一种在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法，包括如下步骤：

A、将可溶性邻苯二甲酸单钠盐溶液和氯气按照摩尔比1:1.10分别通入微通道连续流反应器的预热模块a1和预热模块b2，进行预热；

B、将预热后的邻苯二甲酸盐溶液和氯气送入微通道连续流反应器的混合模块3进行混合，然后再进入反应模块4开始氯代反应，调整反应压力为1.2MPa，反应温度为120℃；

C、将计量碱溶液送入步骤B中反应模块4；

D、将步骤C得到的反应液打入降温模块5，降温至10℃后，再经气液分离模块6、酸化单元8盐酸酸化、脱水单元9和分离单元10，得单氯代邻苯二甲酸酐；总单氯代邻苯二甲酸酐质量收率为95.66％，苯酐转化率为88.57％；

实施例4：

请参阅图1，本发明的一种在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法，包括如下步骤：

A、将可溶性邻苯二甲酸单钠盐溶液和氯气按照摩尔比1:1.03分别通入微通道连续流反应器的预热模块a1和预热模块b2，进行预热；

B、将预热后的邻苯二甲酸盐溶液和氯气送入微通道连续流反应器的混合模块3进行混合，然后再进入反应模块4开始氯代反应，调整反应压力为1.5MPa，反应温度为150℃；

C、将计量碱溶液送入步骤B中反应模块4；

D、将步骤C得到的反应液打入降温模块5，降温至15℃后，再经气液分离模块6、酸化单元8盐酸酸化、脱水单元9和分离单元10，得单氯代邻苯二甲酸酐；总单氯代邻苯二甲酸酐质量收率为112.09％，苯酐转化率为97.14％；

实施例5：

请参阅图1，本发明的一种在微通道连续流反应器中制备单氯代邻苯二甲酸酐的方法，包括如下步骤：

A、将可溶性邻苯二甲酸单钠盐溶液和氯气按照摩尔比1:0.95分别通入微通道连续流反应器的预热模块a1和预热模块b2，进行预热；

B、将预热后的邻苯二甲酸盐溶液和氯气送入微通道连续流反应器的混合模块3进行混合，然后再进入反应模块4开始氯代反应，调整反应压力为0.2MPa，反应温度为50℃；

C、将计量碱溶液送入步骤B中反应模块4；

D、将步骤C得到的反应液打入降温模块5，降温至15℃后，再经气液分离模块6、酸化单元8盐酸酸化、脱水单元9和分离单元10，得单氯代邻苯二甲酸酐；总单氯代邻苯二甲酸酐质量收率为82.74％，苯酐转化率为70.33％；

参阅附图2和图3，一种用于制备单氯代邻苯二甲酸酐的微通道连续流反应器，包括预热模块a1、预热模块b2、混合模块3、反应模块4、降温模块5、气液分离模块6、尾气吸收7、酸化单元8、脱水单元9和分离单元10；

与现有技术相比，本发明具有如下显著性特点：原料转化率高，苯酐转化率为73.5～99.4％，总单氯代邻苯二甲酸酐质量收率为75.8～115.6％；氯代反应时间可从釜式反应器的几小时缩短至几十秒至几分钟，实现连续化生产，降低生产成本。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。