CN104402730B - 对硝基苯甲酰氯的制备方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种对硝基苯甲酰氯的制备方法及设备。对硝基苯甲酸与氯化亚砜在催化剂下进行回流反应，反应结束后经常压、减压蒸馏回收氯化亚砜，得到对硝基苯甲酰氯粗品；粗品通过高位槽进入一级薄膜蒸发器减压蒸馏残留的氯化亚砜，再经二级薄膜蒸发器在高真空条件下进行蒸馏提纯，得到对硝基苯甲酰氯。本发明精制过程采用两级薄膜蒸发器，由于传热面积大、效率高，能够有效去除反应液中残留氯化亚砜和催化剂，缩短蒸馏提纯时间，避免副反应发生产生杂质，具有简单易行，生产周期短，产品收率高、杂质含量低等特点；本发明的生产设备，操作方便、工作效率大幅提升。
Description
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种对硝基苯甲酰氯的制备方法及设备。
背景技术
对硝基苯甲酰氯是合成叶酸、盐酸普鲁卡因、N-对氨基苯甲酰-L-谷氨酸等维生素类医药产品的重要中间体，也广泛用于颜料、彩色显影剂的生产。特别是近年来，随着饲料工业的兴起和信息产业的发展，对硝基苯甲酰氯的用量越来越大。
《湘潭大学自然科学学报》1994年9月底16卷第3期“熔融晶析法合成对硝基苯甲酰氯”，使用对硝基苯甲酸与三氯化磷，以四氯化碳为溶剂，向反应物料中通入氯气，反应温度为50-60℃，反应完毕后，蒸馏除去溶剂和三氯氧磷，加入晶析溶剂，经冷却，减压过滤，干燥得到白色珠粒体酰氯，产率99.2％，熔点71-74℃。该工艺产品产率高，但反应使用三氯化磷氯化剂，产生的三氯氧磷不易处理，增加了生产成本及设备投资，且工艺过程使用晶析溶剂，使产品易有溶剂残留。
薄膜蒸发器具有传热系数高、蒸发强度大、低温蒸发效果好、物料停留时间短、适用的粘度范围宽及操作弹性大等优越性能，在化工、轻工、制药、环保及食品等行业中逐步得到推广和应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种对硝基苯甲酰氯的制备方法，工艺过程简单，周期较短，无需多种复杂、成本较高的设备，技术稳定可靠；本发明同时提供了对硝基苯甲酰氯的制备方法的设备，生产运行成本大幅降低，产品质量高，避免了管道出现堵塞的情况发生，尤其适合工业化生产。
本发明所述的对硝基苯甲酰氯的制备方法，步骤如下：
(1)对硝基苯甲酸与氯化亚砜在催化剂下进行回流反应，反应结束后经常压、减压蒸馏回收氯化亚砜，得到对硝基苯甲酰氯粗品；
(2)粗品通过高位槽进入一级薄膜蒸发器减压蒸馏残留的氯化亚砜，再经二级薄膜蒸发器在高真空条件下进行蒸馏提纯，得到对硝基苯甲酰氯。
步骤(1)中所述的对硝基苯甲酸和氯化亚砜的质量比为1:2.5-3.5。
步骤(1)中所述的催化剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺，催化剂用量为对硝基苯甲酸质量的0.1-1％。
步骤(2)中所述的一级薄膜蒸发器减压蒸馏的真空度为660-720mmHg。
步骤(2)中所述的一级薄膜蒸发器减压蒸馏的温度为100-130℃。
步骤(2)中所述的二级薄膜蒸发器蒸馏的真空度为730-750mmHg。
步骤(2)中所述的二级薄膜蒸发器蒸馏温度为155-175℃。
步骤(2)中所述的薄膜蒸发器为刮板式薄膜蒸发器。
本发明采用的刮板式薄膜蒸发器，是利用高速旋转的刮板将料液分散成均匀的薄膜并高速流动，可在真空条件下进行降膜蒸发的一种新型高效蒸发器。
所述的对硝基苯甲酰氯含量≥99.5％，产品收率≥99％。
本发明用于对硝基苯甲酰氯的制备方法的设备，包括反应釜，反应釜、高位槽、一级薄膜蒸发器、粗品储罐、磁力泵、二级薄膜蒸发器、冷凝器、缓冲罐与成品罐依次相连。
反应原理如下：
芳环上硝基在氯化剂作用下，可被氯原子取代，属于自由基反应。氯化亚砜作为氯化剂，其氯化作用虽然没有氯气强，但在高温引发条件下，可产生氯自由基将对硝基苯甲酸中硝基取代为氯，生成对氯苯甲酰氯，产生气体氮氧化物，不利于产品质量和收率的提高，同时在工业生产上，存在较大安全隐患。本发明中，物料经一级薄膜蒸发器可有效将其中残留氯化亚砜去除，从源头避免副反应发生；二级薄膜蒸发器将产品快速蒸馏，大幅缩短物料高温停留时间，从而进一步降低副反应发生几率，保证产品质量。
本发明所述的对硝基苯甲酰氯的制备方法，具体步骤如下：
(1)将一定量的对硝基苯甲酸，过量的氯化亚砜投入反应釜，在催化剂作用下回流反应，直到无气体冒出，保温反应后经常压、减压蒸馏至无氯化亚砜流出，得到对硝基苯甲酰氯粗品，并放入高位槽。
(2)打开一级薄膜蒸发器，并升温至100-130℃；二级薄膜蒸发器，并升温至155-175℃。
(3)调节一级薄膜蒸发器真空度为660-720mmHg，开始进料，严格控制进料速度，将粗品加到一级薄膜蒸发器内，蒸除残留的氯化亚砜；出料进入粗品储罐内，粗品储罐内的物料通过磁力泵进入到二级薄膜蒸发器中。
(4)调节二级薄膜蒸发器真空度为730-750mmHg，开始进料，使物料匀速的进入二级薄膜蒸发器，再经冷凝器、缓冲罐后，进入成品罐，得到高纯度的对硝基苯甲酰氯。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
与传统亚砜法相比，本发明精制过程采用两级薄膜蒸发器，由于传热面积大、效率高，能够有效去除反应液中残留氯化亚砜和催化剂，缩短蒸馏提纯时间，避免副反应发生产生杂质，具有简单易行，生产周期短，产品收率高、杂质含量低等特点；本发明的生产设备，操作方便、工作效率大幅提升。本发明生产的对硝基苯甲酰氯，纯度达99.2％以上，收率大于99.0％。
附图说明
图1是本发明设备的结构示意图；
图中：1、反应釜；2、高位槽；3、一级薄膜蒸发器；4、粗品储罐；5、磁力泵；6、二级薄膜蒸发器；7、冷凝器；8、缓冲罐；9、成品罐。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
(1)将500Kg对硝基苯甲酸，1250Kg氯化亚砜投入反应釜，加入2.5Kg N,N-二甲基甲酰胺，在90℃下进行反应，直到无气体冒出，保温反应后进行常压蒸馏，然后在真空度为600mmHg下蒸馏至无氯化亚砜流出，得到对硝基苯甲酰氯粗品，并放入高位槽；
(2)打开一级薄膜蒸发器，并升温至100℃；二级薄膜蒸发器，并升温至175℃；
(3)调节一级薄膜蒸发器真空度为720mmHg，开始进料，按一定进样速度均匀的将粗品加到一级薄膜蒸发器内；出料进入粗品储罐内，粗品储罐内的物料通过磁力泵进入到二级薄膜蒸发器中；
(4)调节二级薄膜蒸发器真空度为730mmHg，开始进料，物料按一定进样速度均匀的进入二级薄膜蒸发器，物料经冷凝器、缓冲罐后，进入成品罐，得到对硝基苯甲酰氯554Kg，色谱含量99.2％，熔点72.8-73.8℃，收率99.0％。
实施例2
(1)将500Kg对硝基苯甲酸，1500Kg氯化亚砜投入反应釜，加入0.5Kg N,N-二甲基甲酰胺，在90℃下进行反应，直到无气体冒出，保温反应后进行常压蒸馏，然后在真空度为610mmHg下蒸馏至无氯化亚砜流出，得到对硝基苯甲酰氯粗品，并放入高位槽；
(2)打开一级薄膜蒸发器，并升温至120℃；二级薄膜蒸发器，并升温至165℃；
(3)调节一级薄膜蒸发器真空度为700mmHg，开始进料，按一定进样速度均匀的将粗品加到一级薄膜蒸发器内；出料进入粗品储罐内，粗品储罐内的物料通过磁力泵进入到二级薄膜蒸发器中；
(4)调节二级薄膜蒸发器真空度为740mmHg，开始进料，物料按一定进样速度均匀的进入二级薄膜蒸发器，物料经冷凝器、缓冲罐后，进入成品罐，得到对硝基苯甲酰氯554.19Kg，色谱含量99.3％，熔点72.7-73.6℃，收率99.13％。
实施例3
(1)将500Kg对硝基苯甲酸，1750Kg氯化亚砜投入反应釜，加入5Kg N,N-二甲基甲酰胺，在90℃下进行反应，直到无气体冒出，保温反应后进行常压蒸馏，然后在真空度为630mmHg下蒸馏至无氯化亚砜流出，得到对硝基苯甲酰氯粗品，并放入高位槽；
(2)打开一级薄膜蒸发器，并升温至130℃；二级薄膜蒸发器，并升温至155℃；
(3)调节一级薄膜蒸发器真空度为660mmHg，开始进料，按按一定进样速度均匀的将粗品加到一级薄膜蒸发器内；出料进入粗品储罐内，粗品储罐内的物料通过磁力泵进入到二级薄膜蒸发器中；
(4)调节二级薄膜蒸发器真空度为750mmHg，开始进料，物料按按一定进样速度均匀的进入二级薄膜蒸发器，物料经冷凝器、缓冲罐后，进入成品罐，得到对硝基苯甲酰氯553.52Kg，色谱含量99.5％，熔点72.7-73.6℃，收率99.21％。
Claims (5)
1.一种对硝基苯甲酰氯的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）对硝基苯甲酸与氯化亚砜在催化剂下进行回流反应，反应结束后经常压、减压蒸馏回收氯化亚砜，得到对硝基苯甲酰氯粗品；
（2）粗品通过高位槽进入一级薄膜蒸发器减压蒸馏残留的氯化亚砜，再经二级薄膜蒸发器在高真空条件下进行蒸馏提纯，得到对硝基苯甲酰氯；
步骤（2）中所述的薄膜蒸发器为刮板式薄膜蒸发器；
步骤（2）中所述的一级薄膜蒸发器减压蒸馏的真空度为660-720mmHg；
步骤（2）中所述的一级薄膜蒸发器减压蒸馏的温度为100-130℃。
2.根据权利要求1所述的对硝基苯甲酰氯的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的对硝基苯甲酸和氯化亚砜的质量比为1:2.5-3.5。
3.根据权利要求1所述的对硝基苯甲酰氯的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的催化剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺，催化剂用量为对硝基苯甲酸质量的0.1-1%。
4.根据权利要求1所述的对硝基苯甲酰氯的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的二级薄膜蒸发器蒸馏的真空度为730-750mmHg。
5.根据权利要求1所述的对硝基苯甲酰氯的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的二级薄膜蒸发器蒸馏温度为155-175℃。
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