CN104557557A - 一种用硝基氯苯间位油制备硝基苯甲醚的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种低成本、低能耗、生产周期短、三废少的生产硝基苯甲醚的方法，也就是用硝基氯苯间位油在无水体系下用高压法制备间硝基氯化苯、对硝基苯甲醚和邻硝基苯甲醚的方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：将硝基氯苯间位油加入高压釜内，并分别加入甲醇和氢氧化钠，其中氢氧化钠和间位油的摩尔比为0.01~2.00：1，甲醇和间位油的摩尔比为1~20：1，反应温度为10~200℃，反应时间为1～20小时，压力为0.1~4.0MPa，反应后的产物用气相色谱分析，其含量随反应原料间位油的组成变化而变化。本发明同传统工艺相比具有生产成本低、工艺短、能耗低、污染小的优点。

Description

一种用硝基氯苯间位油制备硝基苯甲醚的方法

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体地说，涉及一种用间位油生产邻硝基苯甲醚、对硝基苯甲醚和间硝基氯苯的方法。

背景技术

硝基苯甲醚（邻硝基苯甲醚、对硝基苯甲醚）是合成染料、香料及医药的重要中间体，是合成氨基苯甲醚（邻氨基苯甲醚、对氨基苯甲醚）的重要原料。众所周知，氨基苯甲醚（邻氨基苯甲醚、对氨基苯甲醚）是合成染料、香料及医药的中间体，可制造偶氮染料、冰染染料、色酚、愈创木酚及香兰素、人造麝香等100多种精细化学品，国内外市场需求不断增长，因此发明一种低成本、低能耗、三废少的生产氨基苯甲醚的方法更是迫在眉睫。

传统的邻氨基苯甲醚或对氨基苯甲醚的生产工艺是以邻硝基氯化苯或对硝基氯化苯为原料，经过醚化、加氢、分离、精馏等过程而制得。这种传统的制备工艺存在着原料成本高的缺点。其主要生产路线是：氯苯在一定温度、压力下进行硝化反应，生成硝基氯苯混合物，包含三种同分异构体，其中对硝基氯苯65%、邻硝基氯苯32%、间硝基氯苯1%，硝基氯苯混合物采用精馏、结晶相结合的方法分离提纯得到邻硝基氯苯、对硝基氯苯。进一步，对硝基氯苯与氢氧化钠的甲醇溶液进行甲氧化反应生成对硝基苯甲醚，邻硝基氯苯与氢氧化钠的甲醇溶液进行甲氧基化反应生成邻硝基苯甲醚。在分离硝基氯苯混合物过程中，从硝化反应得到的硝基氯苯组成中间硝基氯苯只有1%，无法单独分离，只能随硝基氯苯共溶油在操作系统内循环，随着循环次数的增加，间硝基氯苯逐渐富集，为保证对硝基氯苯产品中的间硝基氯苯含量不超标，当混合硝基氯苯中的间硝基氯苯浓度达到12~13%时，就必须排放一部分。行业中，一般把这部分混合物的间硝基氯苯浓缩至20~45%后废弃处理，称作硝基氯苯间位油。在现有技术条件下，这部分混合物中的各组分继续采用精馏——结晶的方法分离提纯是可行的，但由于物性相近的原因，实施非常困难。要得到间硝基氯苯成品，精馏塔顶采取物料中的间硝基氯苯必须大于80%以上才能结晶，否则因为互溶导致间硝基氯苯产品纯度不够或者产率极低，而间硝基氯苯、对硝基氯苯的沸点分别为237℃、239℃，沸点差只有2℃，精馏时需要很高的回流比和很小的塔顶采取量才能使其符合工艺要求，能耗高且生产周期长。如果作为危险废物焚烧处理，会产生大量氮氧化物，污染大气环境。由于邻硝基氯苯、对硝基氯苯和间硝基氯苯三者的沸点相近、沸点高，通常采用真空精馏分离或精馏-结晶分离技术，分离时能耗大、成本高，使产品邻硝基氯苯、对硝基氯苯和间硝基氯苯的价格居高不下，而且经过精馏操作会产生较难处理的有机废渣。本发明的创新点就在于把这部分残渣充分利用起来，变废为宝。

由于上述原因，国内氨基苯甲醚技术工艺在不断改进。

辽宁世星药化有限公司公开了一种邻氨基苯甲醚的生产方法（中国专利CN201110181331.6），该发明是以邻硝基氯苯为原料与甲醇钠进行甲氧基化反应，得到邻硝基苯甲醚，然后邻硝基苯甲醚以甲醇为溶剂在催化剂作用下，加氢还原制得邻氨基苯甲醚；反应物经脱醇、脱氢、精制得到成品邻氨基苯甲醚产品。生产过程经过甲醇钠配制、邻硝基氯苯醚化、甲醇与硝醚蒸馏分离、邻硝基苯甲醚氢化、氢化液精馏分离邻氨基苯甲醚和废水处理工序完成。该工艺具有工序过程简单，流程短，反应连续，生产效率高，产品质量好、能源消耗少，反应废水集中净化处理，没有排放的特点，但是原料成本高。

扬州铭睿达化工科技有限公司公开了一种混合硝基氯苯在水溶剂中反应生产氨基苯甲醚的方法（中国专利CN200910033501.9），混合硝基氯苯（包括邻硝基氯苯、对硝基氯苯和间硝基氯苯）在水溶液中经醚化、加氢、精馏分离等步骤生产氨基苯甲醚。工艺过程为（1）混合硝基氯苯与甲醇反应：以水为溶剂，氢氧化钠为催化剂；（2）分离出水相；（3）醚化油催化加氢：醚化油勿需水洗除碱，可以以水为溶剂直接加氢还原；（4）滤除催化剂；（5）分离粗产物：冷却，析出有机相，分离除去水相后得到的有机相通过精馏，可以得到纯的对氨基苯甲醚和邻氨基苯甲醚，纯度均能达到99%以上。该方法的优点为工艺简单、成本低、能耗小、产品纯度高，缺点是废水量大，不环保。

常州市佳森化工有限公司公开了两个有关邻硝基苯甲醚、对硝基苯甲醚的专利：

（1）常州市佳森化工有限公司公开了一种用混合硝基氯苯制备邻硝基苯甲醚和对硝基苯甲醚的方法（中国专利CN201110328050.9），该工艺以氯苯硝化所得的产物，邻硝基氯化苯、对硝基氯化苯和间硝基氯化苯，这种混合硝基氯化苯为原料，在甲醇体系中，加入30%的碱液和相转移催化剂，反应制得邻硝基苯甲醚和对硝基苯甲醚产品，间硝基氯化苯不参与反应。本发明虽然解决了现有的邻硝基苯甲醚和对硝基苯甲醚生产过程中精馏塔设备投资，精馏能耗大，成本高的技术问题，但是由于是常压法，反应时间长，从而影响产品生产周期及其产量。

（2）常州市佳森化工有限公司还公开了一种用氯苯生产邻硝基苯甲醚、对硝基苯甲醚和间硝基氯苯的工艺（中国专利CN200610085488.8），该工艺是以氯苯为原料，氯苯经过硝化反应得硝基氯苯混合物，硝基氯苯混合物直接在醚化剂中发生醚化反应，醚化产物经分离精制得到邻硝基苯甲醚、对硝基苯甲醚和间硝基氯苯产品，该醚化反应的特征是醚化剂可以是甲醇，也可以是缚酸剂和甲醇的混合物或化合物，缚酸剂可以是氢氧化钠、碳酸钠、氧化镁、氧化钙、碳酸铵、碳酸镁、碳酸钙、碳酸氢铵、碳酸氢钠等，醚化反应器可以采用连续管式反应器、多釜串联的连续搅拌釜式反应器、间歇搅拌釜式反应器、静态混合器、动态混合器等，该发明所用原料是混合硝基氯苯，虽然解决了精馏塔设备投资，精馏能耗大的问题，但也没有本发明所用原料间位油的成本低，因为间位油是硝基氯苯的精馏残渣。

江苏康恒化工有限公司公开了一种无水体系邻硝基苯甲醚的制备方法(中国专利CN201110283274.2），该工艺以邻硝基氯化苯为原料，甲醇、碱化脱酸剂混合搅拌后按1小时升温30℃的速度升温到回流反应后，温度控制在40-80℃，回流反应2-10小时后，过滤，回收甲醇后，减压蒸馏得到邻硝基苯甲醚。本发明直接用邻硝基氯化苯、甲醇、碱加热所得，反应结束后直接将反应液压入储蓄槽沉淀，再回收甲醇（直接套用），精馏得到产品以及未反应的邻硝基氯化苯（套用），邻硝基氯化苯的利用率可以达到98%以上，邻硝基苯甲醚的收率达到92%-95%，而且大大提高了甲醇的利用率，减少了工艺步骤，减少了蒸馏，节约了能耗，还将传统工艺产生的废水转化为固废。本发明同传统工艺相比具有工艺短、能耗低、邻硝基氯化苯的利用率高、污染小的优点，但由于所用原料是邻硝基氯苯，致使产品成本高。

江苏工业学院公开了一种催化合成对硝基苯甲醚的方法（中国专利CN200810124066.6），该方法所用的原料为绿色化学品碳酸二甲酯和对硝基苯酚，催化剂是经碱金属或碱土金属化合物浸渍过的NaY分子筛、活性氧化铝或活性碳。本发明提出的方法是：在温度90-200℃，反应时间1～5小时，原料摩尔配比硝基苯酚：碳酸二甲酯1：5～1：15，催化剂用量为原料的2-20%的反应条件下可以获得较好的原料转化率和目的产物选择性，对硝基苯酚转化率可以达到64%，对硝基苯甲醚选择性可以达到100%。本发明虽然是以碳酸二甲酯为甲基化试剂真正实现了合成路线的绿色化；以固体碱为催化剂，优于传统的均相催化或相转移催化合成方法，催化剂分离简单，可重复使用，但原料转化率低。

邵阳市申强化工有限责任公司公开了一种用硝基氯苯间位油制备间硝基氯苯、邻硝基氯苯、对硝基苯甲醚的方法（中国专利CN200910043800.0）。将现有硝基氯苯生产过程中产生的含间硝基氯苯20%～45%的硝基氯苯间位油通过精馏方法分离成间硝基氯苯-对硝基氯苯混合物和邻硝基氯苯产品，间硝基氯苯-对硝基氯苯混合物通过甲氧基化反应进一步转成间硝基氯苯-对硝基苯甲醚混合物，再通过精馏分离、提纯得到间硝基氯苯和对硝基苯甲醚产品。本发明的优势是低能耗、生产周期短，同时解决了硝基氯苯间位油焚烧处理法的大气污染问题，但采用的是常压法，反应台时长。

另外，江苏力达宁化工有限公司公开了一种邻硝基苯酚和邻硝基苯甲醚的合成方法（中国专利CN201110215108.9），该方法包括：（1）在反应釜中以邻硝基氯苯、水和氢氧化钠为原料进行反应合成邻硝基苯酚；（2）在反应釜以邻硝基氯苯、甲醇和氢氧化钠为原料进行反应合成邻硝基苯甲醚。中国专利CN200810139122.3公开了一种邻硝基苯甲醚的制备方法，在有机溶剂和碱性状态下，进行甲氧基化反应，然后采用常规的方法从反应产物中收集邻硝基苯甲醚，成品的摩尔得率可达90%以上。

综上所述，目前现有的硝基苯甲醚生产方法，有的是原料成本高，有的是生产周期长、有的是能耗高，有的是三废多，或多或少地存在这样或那样的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、低能耗、生产周期短、三废少的生产硝基苯甲醚的方法，也就是用硝基氯苯间位油在无水体系下用高压法制备间硝基氯化苯、对硝基苯甲醚和邻硝基苯甲醚的方法。

将硝基氯苯间位油直接加入高压釜内，然后加入甲醇和氢氧化钠通过甲氧基化反应转化为对硝基苯甲醚、邻硝基苯甲醚和间硝基氯化苯的混合物，通过精馏得到99%的间硝基氯化苯和对硝基苯甲醚、邻硝基苯甲醚的混合物，然后将硝基苯甲醚的混合物加氢还原得到氨基苯甲醚，再通过精馏得到产品对氨基苯甲醚和邻氨基苯甲醚。本发明的重点是醚化反应这一步。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：将硝基氯苯间位油投入高压釜内，并分别加入甲醇和氢氧化钠，其中氢氧化钠和间位油的摩尔比为0.01~2.00：1，甲醇和间位油的摩尔比为1~20：1，反应温度为10~200℃，反应时间为1～20小时，压力为0.1~4.0MPa，反应后的产物用气相色谱分析，其含量随反应原料间位油的组成变化而变化。

本发明优选的方法特征：

A：所述的醚化反应中甲醇与间位油的摩尔比为4~10：1；

B：所述的醚化反应中氢氧化钠与间位油的摩尔比为0.3~1.0：1；

C：所述的醚化反应的反应温度为80~150℃；

D：所述的醚化反应的反应压力为0.3~0.8MPa；

E：所述的醚化反应的反应时间为2~8小时；

F：所述的醚化反应中的溶剂优选甲醇；

本发明的创新点在于：采用本工艺直接用硝基氯苯精馏残渣即硝基氯苯间位油、甲醇、碱在高压釜内加热所得，反应时间短，反应结束后直接将反应液压入储蓄槽沉淀，再回收甲醇（直接套用），精馏得到硝基苯甲醚混合物以及未反应的间硝基氯苯。大大降低了成本，提高了甲醇的利用率，减少了工艺步骤，节约了能耗，还将传统工艺产生的废水转化为固废。本发明同传统工艺相比具有工艺短、能耗低、污染小的优点。

本发明与现有技术相比,具有以下优势：

(1)   采用高压釜法比常压法大大缩短反应时间，反应周期变短；

(2)   由于甲氧基化反应采用甲醇做溶剂，比通常所用的氢氧化钠水溶液大大减少了废水量；

(3)   反应所用溶剂甲醇蒸馏后可全部循环套用。

(4)   反应所用原料为硝基氯苯间位油，从而大大降低了生产成本。

附图说明

附图1为本发明实施例用硝基氯苯间位油生产邻硝基苯甲醚、对硝基苯甲醚和间硝基氯化苯的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过实施例详述本发明，但本发明不限于下述的实施例。

实施例方法如附图1所示。

实施例1

在反应釜中加入硝基氯苯间位油157.5克（1摩尔），甲醇240毫升（6摩尔），氢氧化钠20克（0.5摩尔）。加热至120℃，反应压力控制为0.3MPa，保持反应时间3小时。取样分析，邻、对硝基氯苯总醚化转化率99.5%。

实施例2（对比例）

在反应釜中加入硝基氯苯间位油157.5克（1摩尔），甲醇240毫升（6摩尔），氢氧化钠20克（0.5摩尔）。加热至甲醇回流温度70℃，回流反应，保持反应时间10小时。取样分析，邻、对硝基氯苯总醚化转化率85.0%。

实施例3

在反应釜中加入硝基氯苯间位油157.5克（1摩尔），甲醇（回收甲醇）240毫升（6摩尔），氢氧化钠20克（0.5摩尔）。加热至120℃，反应压力控制为0.3MPa，保持反应时间3小时。取样分析，邻、对硝基氯苯总醚化转化率99.5%。

实施例4

在反应釜中加入硝基氯苯间位油157.5克（1摩尔），甲醇240毫升（6摩尔），氢氧化钠20克（0.5摩尔）。加热至120℃，反应压力控制为0.3MPa，保持反应时间2小时。取样分析，邻、对硝基氯苯总醚化转化率90.0%。

实施例5

在反应釜中加入硝基氯苯间位油157.5克（1摩尔），甲醇240毫升（6摩尔），氢氧化钠20克（0.5摩尔）。加热至120℃，反应压力控制为0.2MPa，保持反应时间3小时。取样分析，邻、对硝基氯苯总醚化转化率95.0%。

实施例6

在反应釜中加入硝基氯苯间位油157.5克（1摩尔），甲醇240毫升（6摩尔），氢氧化钠16克（0.5摩尔）。加热至120℃，反应压力控制为0.3MPa，保持反应时间4小时。取样分析，邻、对硝基氯苯总醚化转化率99.5%。

Claims (7)

1.一种用硝基氯苯间位油制备硝基苯甲醚的方法，采用的技术方案如下：将硝基氯苯间位油加入高压釜内，并分别加入甲醇和氢氧化钠，其中氢氧化钠和间位油的摩尔比为0.01~2.00：1，甲醇和间位油的摩尔比为1~20：1，反应温度为10~200℃，反应时间为1～20小时，压力为0.1~4.0MPa，反应后的产物用气相色谱分析，其含量随反应原料间位油的组成变化而变化。

2.根据权利要求1所述用硝基氯苯间位油制备硝基苯甲醚的方法，其特征是：所述的醚化反应中甲醇与间位油的摩尔比为4～10：1。

3.根据权利要求1所述用硝基氯苯间位油制备硝基苯甲醚的方法，其特征是：所述的醚化反应中氢氧化钠与间位油的摩尔比为0.3~1.0：1。

4.根据权利要求1所述用硝基氯苯间位油制备硝基苯甲醚的方法，其特征是：所述的醚化反应的反应温度为80~150℃。

5.根据权利要求1所述用硝基氯苯间位油制备硝基苯甲醚的方法，其特征是：所述的醚化反应的反应压力为0.3~0.8MPa。

6.根据权利要求1所述用硝基氯苯间位油制备硝基苯甲醚的方法，其特征是：所述的醚化反应的反应时间为2~8小时。

7.根据权利要求1所述用硝基氯苯间位油制备硝基苯甲醚的方法，其特征是：所述的醚化反应的溶剂为甲醇。