CN109382059A - 芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机化合物反应技术领域，具体涉及一种芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺及装置。本发明的工艺为：将硝酸与硫酸混合配置成混酸，将二氯乙烷与芳香族羧酸混合，搅拌成浆状，按一定配比均匀进入混合器，通过调节冷媒流量来控制反应器内物料温度，物料在反应器内停留一定时间后出料，进入老化锅，分析检测物料含量，反应完全后出料进入离心机，离心出料，少量水洗，然后液体进入分离器进行两相分离，有机相返回与芳香族羧酸打浆，酸相与新的硝酸及硫酸配置混酸回用。本发明中，有机相与酸相进行简单分相处理后即可分别回用，产品经少量水洗后烘干即可，无需进行其他提纯，大大降低了设备成本与操作步骤。
Description
技术领域
本发明属于有机化合物反应技术领域，具体涉及一种芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，还提供了上述合成方法中所用设备。
背景技术
有机化学中最重要的硝化反应是芳烃的硝化，向芳环上引入硝基的最主要的作用是作为制备氨基化合物的一条重要途径，进而制备酚、氟化物等化合物。
传统的硝化方法主要有以下几种：
(1)稀硝酸硝化一般用于含有强的第一类定位基的芳香族化合物的硝化，反应在不锈钢或搪瓷设备中进行，硝酸约过量10～65％。
(2)浓硝酸硝化这种硝化往往要用过量很多倍的硝酸，过量的硝酸必需设法利用或回收，因而使它的实际应用受到限制。
(3)浓硫酸介质中的均相硝化当被硝化物或硝化产物在反应温度下为固体时，常常将被硝化物溶解于大量浓硫酸中，然后加入硫酸和硝酸的混合物进行硝化。这种方法只需要使用过量很少的硝酸，一般产率较高，缺点是硫酸用量大。
(4)非均相混酸硝化当被硝化物或硝化产物在反应温度下都是液体时，常常采用非均相混酸硝化的方法，通过强烈的搅拌，使有机相被分散到酸相中而完成硝化反应。
(5)有机溶剂中硝化这种方法的优点是采用不同的溶剂，常常可以改变所得到的硝基异构产物的比例，避免使用大量硫酸作溶剂，以及使用接近理论量的硝酸。常用的有机溶剂有乙酸、乙酸酐、二氯乙烷等。
由于芳香羧酸类化合物在苯环上有钝化集团羧基，所以比较难以进行硝化，传统的工艺为浓硫酸溶解芳香羧酸后升到反应温度再滴加混酸，反应结束后需要用大量的水稀释浓硫酸物料才会析出，此工艺的缺点是产生大量废酸，同时，由于会生成一定的异构化产物以及多硝基产物，降低了收率。而且传统的釜式反应器在进行反应时，底物由于大量硫酸的存在，粘度很大，流动性较差，大大影响了硝化反应的传热效果，同时由于硝化反应为放热反应，温度越高，硝化反应的速度越快，放出的热量越多，越易造成温度失控而发生爆炸。
文献报道的有机溶剂硝化方法多为用溶剂溶解原料后再进行混酸硝化，此方法反应结束后还需进行繁琐的后处理，设备及能耗偏高。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种传热效果良好、提升了反应速度、降低了副反应的发生、减少了单耗硫酸使用量，以及减少后处理、同时降低了反应的危险性的芳香族羧酸化合物硝化的工艺。
本发明芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺是通过下述的技术方案来实现的：
芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，包括下述的步骤：
(1)将硝酸与硫酸混合配置成混酸；
(2)将有机溶剂与芳香族羧酸混合，搅拌成浆状物料；
(3)将(1)中的混酸与(2)中的浆状物料均匀送入混合器，混匀后进入管式反应器中反应，然后进入玻璃反应釜，继续反应，待反应完全后出料；
(4)反应完全后出料进入离心机离心，离心所得的固体用水淋洗，烘干获得纯品。
优选的，(1)中，硝酸与硫酸的质量比为：2：3～4。
(2)中有机溶剂与芳香族羧酸的体积比为：3～5：1。
(3)中，控制管式反应器内的温度在35～60℃，物料在管式反应器内停留10～20min后出料，进入老化锅，在老化锅检测至芳香族羧酸HPLC检测含量<0.5％时再出料进入离心机；
将(1)中的混酸与(2)中的浆状物料均匀送入混合器时，控制浆状物料流速为90～110g/min，混酸流速为20～30g/min。
(4)中，离心的转速是900～1200r/min；将离心所得的液体输送至分离器进行两相分离，获得有机相与酸相，有机相返回与芳香族羧酸打浆，酸相与新的硝酸及硫酸配置为混酸回用。
(4)中，水淋洗时加水量与离心后所得的固体的重量比为：1：1～5。
优选的，上述的芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，包括下述的步骤：
(1)将硝酸与硫酸混合配置成混酸；硝酸与硫酸的质量比为：1：2；
(2)将二氯乙烷与芳香族羧酸混合，搅拌成浆状，获得浆状物料；二氯乙烷与芳香族羧酸的体质量比为4：1；
(3)将(1)中的混酸与(2)中的浆状物料均匀送入混合器，混合器内的温度控制在20℃，然后分别先后进入管式反应器中反应，控制反应器内的温度在40℃，物料在反应器内停留15min后出料，进入玻璃反应釜，提高反应温度至55℃，继续反应1h；反应之后进入老化锅检测，直至芳香族羧酸HPLC检测含量<0.5％时再出料；
(4)反应完全后出料进入离心机，离心转速为1200r/min，离心后出料，将所获得的固体用水洗，所得液体进入分离器进行两相分离，获得有机相与酸相，有机相返回与芳香族羧酸打浆，酸相与新的硝酸及硫酸配置为混酸回用。
芳香族羧酸为对氯苯甲酸，有机溶剂为二氯乙烷、正己烷、硝基甲烷中的任一种。
芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化所用装置，该装置包括混合器和与混合器相连接的管式反应器，还包括玻璃反应釜；
混合器包括混合管，在混合管的左端有第一进口，左端的上顶部有第二进口，混合管的后端有混酸出口，混合管内有多个混合单元，混酸出口与管式反应器的左上端的进口相连接；
管式反应器的左端有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌轴和叶片，搅拌轴与电机通过联轴器相连接且由电机驱动其旋转；
管式反应器内有多个温度传感器、多个压力传感器；
温度传感器、压力传感器分别与显示屏相连接，显示屏位于管式反应器的外侧壁上；
管式反应器的左下端设置有放净口，放净口处对应有阀门；
管式反应器右端的出料口与玻璃反应釜的进口相连接，管式反应器的右端出料口处有阀门；
最左端的第一混合单元位于第一进口下方，第一混合单元内的下底部有磁力转子，第一混合单元外的混合管下底部有磁力搅拌器，第一混合单元右边是第二混合单元，第二混合单元由位于其左端的第一上挡板、第一下挡板和位于其右端的第二挡板所围成；
第一上挡板和第一下挡板形状和大小完全相同，第一上挡板与混合管内壁的上顶部相连接，第一下挡板与混合管内壁的下底部相连接，且第一上挡板下端与第二上挡板上端之间的距离与第一上挡板/第一下挡板的高度相等；
第二挡板的上部和下部分别有上网孔区和下网孔区，上网孔区占第二挡板面积的1/6，下网孔区占第二挡板面积的1/6；
第三混合单元由位于其左端的第二挡板和位于其右端的第三上挡板和第三下挡板所围成；
其余的混合单元重复第二混合单元和第三混合单元的结构交替出现；
或者是，混合单元的结构如下：最左端的第一混合单元位于第一进口下方，第一混合单元内的下底部有磁力转子，第一混合单元外的混合管下底部有磁力搅拌器，第一混合单元右边是第二混合单元，第二混合单元由位于其左端的第一上挡板和位于其右端的第一下挡板所围成；第一上挡板和第一下挡板的形状和大小完全相同；第一上挡板与混合管内壁的上顶部相连接，第一下挡板与混合管内壁的下底部相连接，第一上挡板的下底部位于混合管横向中心线的下方，第一下挡板的上顶部位于混合管横向中心线的上方；
第三混合单元、第四混合单元…..第N混合单元重复第二混合单元的结构，N为大于4的正整数。
本发明的有益效果在于，采用有机溶剂非均相反应，在混合器一端有两股物料进口，两股物料通过混合器充分混合后在管式反应器内进行强烈的机械搅拌使有机相固体被分散到酸相中完成反应，降低了浓硫酸的用量，而且反应时传热效果良好，提升了反应速度，降低了副反应的发生，同时降低了反应的危险性。
本发明中芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，所获得的产品其纯度在99.5％左右，收率>93％。
反应结束后，过滤出产物后，有机相与酸相进行简单分相处理后即可分别回用，产品经少量水洗后烘干即可，无需进行其他提纯，大大降低了设备成本与操作步骤。而且本发明后处理简便，能耗低，只需简单分相处理，溶剂与酸相可分别回用，降低了三废排放。
附图说明
图1为实施例1的混合器结构示意图；
图2为实施例1中混合器的第二挡板的放大结构示意图；
图3为实施例1中的管式反应器的结构示意图；
图4为实施例1的整体结构示意图；
图5为实施例5的混合器结构示意图；
图6为实施例6的混合器结构示意图；
图7为实施例7的混合器结构示意图；
图8为实施例1中产品纯度检测的色谱图；
图9为实施例2中产品纯度检测的色谱图；
图10为实施例3中产品纯度检测的色谱图；
图中，1-混合管，2-第二挡板，3-磁力搅拌器，4-磁力转子，101-第一进口，102-第二进口，201-第一上挡板，202-第一下挡板，203-第二上挡板，204-第二下挡板，205-上网孔区，206-下网孔区，207-混酸出口，208-第一夹套，5-管式反应器，501-第一温度传感器，502-第一压力传感器，503-第二温度传感器，504-第二压力传感器，505-第三温度传感器，506-第三压力传感器，507-放净口，508-进水口，509-出水口，510-出料口，511-进口，512-搅拌装置，514-叶片；515-第二夹套。6-玻璃反应釜，7-混合器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例1
芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其步骤如下：
(1)将864g 95％的硝酸与1728g 98％的硫酸配置成混酸；
(2)将2000g对氯苯甲酸与8000g二氯乙烷打浆，获得浆状物料；
(3)将(1)中的混酸与(2)中的浆状物料送入混合器，控制浆状物料流速为100g/min，混酸流速为26g/min，且保持混合器温度20℃左右，由混合器混合均匀后再进入管式反应器中反应，管式反应器内反应温度保持在50℃左右，管式反应器长度约2.5m，停留时间约15min，出料进入20L玻璃反应釜，提高玻璃反应温度至55℃，继续反应1h，然后进入老化锅检测，HPLC检测对氯苯甲酸含量<0.5％时，出料；
(4)出料后进入离心机，离心转速为1200r/min，离心分离固液相，液相进入分离器分离出有机相和酸相后分别回用，固体用2000ml水淋洗后，烘干得2394.5g固体产品，HPLC检测产品的纯度为99.94％，收率93.0％；
所得液体进入分离器进行两相分离，获得有机相与酸相，有机相返回与芳香族羧酸打浆，酸相与新的硝酸及硫酸配置为混酸回用；
离心分离液在分相器内分离出6755g有机相(二氯乙烷)，1411g酸相。
以上所采用硝化反应的装置，其结构如下：
该装置包括混合器7和与混合器7相连接的管式反应器5，还包括玻璃反应釜6；
混合器7包括混合管1，在混合管1的左端有第一进口101，左端的上顶部有第二进口102，混合管1的后端有混酸出口207，混合管1内有多个混合单元，混酸出口207与管式反应器5的左上端的进口511相连接；
管式反应器5的左端有搅拌装置512，搅拌装置512包括搅拌轴和叶片514，搅拌轴与电机通过联轴器相连接且由电机驱动其旋转；(以上的结构为常规结构，因为图中未标注)
管式反应器5内有三个温度传感器、三个压力传感器，从左至右依次是第一温度传感器501、第一压力传感器502、第二温度传感器503、第二压力传感器504、第三温度传感器505、第三压力传感器506；温度传感器与压力传感器交替间隔排布，相邻的温度传感器与压力传感器之间的间距相等。
温度传感器、压力传感器分别与显示屏相连接，显示屏位于管式反应器的外侧壁上；
管式反应器5的左下端设置有放净口507，放净口507处对应有阀门；放净口的作用在于将管式反应器5中的物料彻底排放出；
管式反应器5右端的出料口510与玻璃反应釜6的进口相连接，管式反应器5的右端出料口510处有阀门。
第一进口101与第一进料管相连接，第二进口102与第二进料管相连接；第一进料管上有第一流量计，第二进料管上有第二流量计，分别用于计量进料速率。
管式反应器5为双层夹套结构，管式反应器5的左下端有进水口508，管式反应器5的右上端有出水口509。
管式反应器5内部的叶片为螺旋式的叶片514，其以搅拌轴为中心围绕着搅拌轴所设置。
混合单元的具体结构如下：
混合管1内最左端的第一混合单元位于第一进口101下方，第一混合单元内的下底部有磁力转子4，第一混合单元外的混合管1下底部有磁力搅拌器3，第一混合单元右边是第二混合单元，第二混合单元由位于其左端的第一上挡板201、第一下挡板202和位于其右端的第二挡板2所围成；
第一上挡板201和第一下挡板202形状和大小完全相同，第一上挡板3201与混合管1内壁的上顶部相连接，第一下挡板202与混合管1内壁的下底部相连接，且第一上挡板201下端与第二上挡板上端之间的距离与第一上挡板201/第一下挡板202的高度相等；
第二挡板2的上部和下部分别有上网孔区205和下网孔区206，上网孔区205占第二挡板2面积的1/6，下网孔区206占第二挡板2面积的1/6；
第三混合单元由位于其左端的第二挡板2和位于其右端的第三上挡板和第三下挡板所围成；
其余的混合单元重复第二混合单元和第三混合单元的结构交替出现。
关于产品检测的图谱，如附图1所示，其检测时的参数如下：
| 序号 | 保留时间 | 峰高 | 峰面积 | 面积百分比 |
| 1 | 5.840 | 2.14 | 9.15 | 0.06 |
| 2 | 12.477 | 795.97 | 14320.16 | 99.94 |
| 合计 | / | / | / | 100 |
实施例2
芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其步骤如下：
(1)将864g 95％的硝酸与1411g实施例1中的酸相以及330g 20％发烟硫酸配置成混酸；
(2)将2000g对氯苯甲酸与6755g实施例1中的有机相、以及1250g正己烷打浆，获得浆状物料；
(3)将(1)中的混酸与(2)中的浆状物料均匀送入混合器，保持混合器温度20℃左右，控制浆状物料流速为200g/min，混酸流速为52g/min，由混合器混匀后再进入管式反应器中反应，分别经由混合器后进入管式反应器，反应器内反应温度为55℃左右，管式反应器长度约2.5m，停留时间约7.5min，出料进入20L玻璃反应釜，提高玻璃反应温度至60℃左右，继续反应1h，然后进入老化锅检测，HPLC检测对氯苯甲酸含量<0.5％，出料；
(4)出料进入离心机，离心分离固液相，液相进入分离器分离出有机相和酸相后分别回用，固体用1800ml水淋洗后，烘干得2414.5g固体产品，HPLC检测产品纯度99.84％，收率93.8％；
所得液体进入分离器进行两相分离，获得有机相与酸相，有机相返回与芳香族羧酸打浆，酸相与新的硝酸及硫酸配置为混酸回用；
离心分离液在分相器内分离出6259g有机相(正己烷)，1501g酸相。
| 序号 | 保留时间 | 峰高 | 峰面积 | 面积百分比 |
| 1 | 5.785 | 2.49 | 18.29 | 0.16 |
| 2 | 12.359 | 676.59 | 11568.74 | 99.84 |
| 合计 | / | / | / | 100 |
实施例3
芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其步骤如下：
(1)将951g 95％的硝酸与1902g 98％的硫酸配置成混酸；
(2)将2200g对氯苯甲酸与8500g硝基甲烷打浆，获得浆状物料；
(3)(1)中的混酸与(2)中的浆状物料均匀进入混合器，由混合器混匀后再进入管式反应器中反应，控制浆状物料流速为110g/min，混酸流速为28.5g/min，分别经由混合器后进入管式反应器，控制混合器温度20℃左右，反应器内反应温度为55℃，管式反应器长度约2.5m，停留时间约12.8min，出料进入20L玻璃反应釜，提高玻璃反应温度至60℃左右，继续反应40min，然后进入老化锅检测，HPLC检测对氯苯甲酸含量<0.5％，出料；
(4)出料进入离心机，离心分离固液相，液相进入分离器分离出有机相和酸相后分别回用，固体用1900ml水淋洗后，烘干得2704.7g固体产品，HPLC检测含量99.52％，收率95.5％；
所得液体进入分离器进行两相分离，获得有机相与酸相，有机相返回与芳香族羧酸打浆，酸相与新的硝酸及硫酸配置为混酸回用；
离心分离液在分相器内分离出7055g有机相(硝基甲烷)，1601g酸相。
实施例4
芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其步骤如下：
(1)将864g 95％的硝酸与1728g 98％的硫酸配置成混酸；
(2)将2000g对氯苯甲酸与8000g二氯乙烷打浆，获得浆状物料；
(3)将(1)中的混酸与(2)中的浆状物料送入混合器，控制浆状物料流速为100g/min，混酸流速为26g/min，且保持混合器温度20℃左右，由混合器混合均匀后再进入管式反应器中反应，管式反应器内反应温度保持在40℃左右，管式反应器长度约2.5m，停留时间约15min，出料进入20L玻璃反应釜，提高玻璃反应温度至55℃，继续反应1h，然后进入老化锅检测，HPLC检测对氯苯甲酸含量<0.5％时，出料；
(4)出料后进入离心机，离心转速为1200r/min，离心分离固液相，液相进入分离器分离出有机相和酸相后分别回用，固体用2000ml水淋洗后，烘干得2388.2g固体产品，HPLC检测产品的纯度为99.76％，收率94.1％；
所得液体进入分离器进行两相分离，获得有机相与酸相，有机相返回与芳香族羧酸打浆，酸相与新的硝酸及硫酸配置为混酸回用；
离心分离液在分相器内分离出6755g有机相(二氯乙烷)，1411g酸相。
| 序号 | 保留时间 | 峰高 | 峰面积 | 面积百分比 |
| 1 | 8.597 | 4.18 | 48.84 | 0.48 |
| 2 | 12.738 | 543.82 | 10177.99 | 99.52 |
| 合计 | / | / | / | 100 |
对比例1
芳香族羧酸化合物在间歇式反应器内硝化的工艺，其步骤如下：
(1)将864g 95％的硝酸与1728g 98％的硫酸配置成混酸；
(2)将2000g对氯苯甲酸与8000g二氯乙烷在20L玻璃反应釜内打浆，获得浆状物料；
(3)在搅拌的条件下，将(1)中的混酸缓慢的滴入装有(2)中浆料的20L玻璃反应釜内，滴加时间控制在6h，釜内温度控制在15℃，滴加完毕后，升温至55℃左右，继续反应3h，HPLC检测对氯苯甲酸含量<0.5％，出料；
(4)出料进入离心机，离心分离固液相，液相进入分离器分离出有机相和酸相后分别回用，固体用1850ml水淋洗后，烘干得2399.5g固体产品，HPLC检测产品含量94.64％，约含有2.34％的同分异构体，产品含量不合格需要进一步精制提纯。
所得液体进入分离器进行两相分离，获得有机相与酸相，有机相返回与芳香族羧酸打浆，酸相与新的硝酸及硫酸配置为混酸回用；
离心分离液在分相器内分离出6785g有机相(二氯乙烷)，1409g酸相。
对比例1与实施例1的区别在于，在间歇式反应器内进行反应，并未在管式反应器中进行；在间歇式反应器内进行反应由于硝化反应所放出的大量反应热，在传统的间歇搅拌形式下传质与传热不均匀导致反应结束后产品中同分异构体含量超标，产品纯度不合格。
对比例2
芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其步骤如下：
(1)将864g 95％的硝酸与1728g 98％硫酸配置成混酸；
(2)将2000g对氯苯甲酸与6000g 98％硫酸混合溶解；
(3)(1)中的混酸与(2)中的物料均匀进入混合器，由混合器混合后再进入管式反应器中反应，控制物料流速为80g/min，混酸流速为26g/min，分别经由混合器混匀后进入管式反应器，控制混合器温度20℃左右，反应器内反应温度为60℃，管式反应器长度约2.5m，停留时间约18.5min，出料进入20L玻璃反应釜，继续反应1h，HPLC检测对氯苯甲酸含量<0.5％，出料；
(4)出料缓慢滴入搅拌状态下装有12500g水的玻璃釜内进行稀释析晶，滴加完毕后物料进入离心机，离心分离固液相，固体用1800ml水淋洗后，烘干得2216.5g固体产品，HPLC检测含量为99.06％，收率86.1％；
离心分离液在分相器内分离出17501g酸相，酸度51.1％，无法继续回用。
采用传统的硫酸均相硝化法进行硝化，会有一部分产品溶解在酸相中无法回收从而导致反应收率降低，同时会生成大量的稀释废酸，提高后处理难度和成本。
通过以上的实施例和对比例相比较，结果表明，本发明中的方法使芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化反应，所获得的产品其纯度达到了99.5％以上，收率最高达到了95.5％；
本发明方法其优势在于：产品不需要大量的硫酸进行溶解打浆，产品析料时不需要用水稀释硫酸从而产生大量的废酸。
双分相，先固液分相，然后液液分相，固体产品只需要少量的水淋洗去附着在产品表面的游离酸即可得到合格产品，废水产生量极少。
液液分相，有机相可以回用3次左右，然后简单的蒸馏即可反复使用，酸相用发烟硫酸调节硫酸含量后可以回用5次左右，单耗硫酸量较传统工艺大大降低。
管式反应器降低了反应过程中由于传质和传热不均导致的副产偏高，反应结束直接分相即可得到纯品。
表1实施例1与对比例1的产品纯度及收率比较表
| 纯度％ | 收率％ | |
| 实施例1 | 99.94 | 93.0 |
| 实施例2 | 99.84 | 93.8 |
| 实施例3 | 99.52 | 95.5 |
| 实施例4 | 99.76 | 94.1 |
| 对比例1 | 94.64％ | / |
| 对比例2 | 99.06 | 86.1 |
从以上表格中的数据可以看出，本发明的方法获得的产品其纯度高，达到了99.5％以上，其收率达到了93％以上，最高能达到95.5％，而对比例1、2中的产品或因含有2.34％的同分异构体，产品含量不合格需进一步精制提纯，或收率低，例如，对比例2中的产品其收率仅仅为86.1％。对比例1中的纯度仅仅为94.64％，其纯度不达标的情况下，计算其收率无意义，因此其收率不在发明人的比较之内。
从以上表格中的数据可以看出，对比例2中，离心分离液中分离出的酸相其酸度仅为51.1％，无法继续回用；而实施例1-3中的方法酸相可以继续回用，提高了原料的利用率。
实施例5
与实施例1不同在于，混合单元的结构为：
最左端的第一混合单元位于第一进口101下方，第一混合单元内的下底部有磁力转子4，第一混合单元外的混合管1下底部有磁力搅拌器3，第一混合单元右边是第二混合单元，第二混合单元由位于其左端的第一上挡板201和位于其右端的第一下挡板202所围成；第一上挡201和第一下挡板202的形状和大小完全相同；第一上挡板201的上顶部与混合管1内壁的上顶部相连接，第一下挡板的下底部202与混合管1内壁的下底部相连接，第一上挡板201的下底部位于混合管1横向中心线的下方，第一下挡板202的上顶部位于混合管1横向中心线的上方；
第三混合单元、第四混合单元…..第N混合单元重复第二混合单元的结构，N为大于4的正整数。
第一上挡板201与第一下挡板202之间的距离等于于第一上挡板201高度的2/3。
实施例6
与实施例1的不同在于，混合管1为双层夹套结构。
混合管1的左下端有进口与第一夹套208相连通，混合管1的右上端有出口与第一夹套208相连通。其余结构与实施例1相同。将混合管设置成双层夹套结构，作用在于对混合管内的物料保温。
实施例7
与实施例2的不同在于，混合管1为双层夹套结构。
混合管1的左下端有进口与第一夹套208相连通，混合管1的右上端有出口与第一夹套208相连通。其余结构与实施例1相同。
将混合管设置成双层夹套结构，作用在于对混合管内的物料保温。
Claims (10)
1.芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，包括下述的步骤：
（1）将硝酸与硫酸混合配置成混酸；
（2）将有机溶剂与芳香族羧酸混合，搅拌成浆状物料；
（3）将（1）中的混酸与（2）中的浆状物料均匀送入混合器，混匀后进入管式反应器中反应，然后进入玻璃反应釜，继续反应，待反应完全后出料；
（4）反应完全后出料进入离心机离心，离心所得的固体用水淋洗，烘干获得纯品。
2.如权利要求1所述的芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其特征在于：
（1）中，硝酸与硫酸的质量比为：2：3～4。
3.如权利要求1所述的芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其特征在于：
（2）中有机溶剂与芳香族羧酸的体积比为：3～5：1。
4.如权利要求1所述的芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其特征在于：
（3）中，控制管式反应器内的温度在35～60 ℃，物料在管式反应器内停留 10～20min后出料，进入老化锅；
（3）中，管式反应器中的物料反应后进入玻璃反应釜，继续反应，反应之后进入老化锅检测，直至芳香族羧酸HPLC检测含量<0.5%时再出料进入离心机。
5.如权利要求1所述的芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其特征在于：
（4）中，离心的转速是900～1200r/min；将离心所得的液体输送至分离器进行两相分离，获得有机相与酸相，有机相返回与芳香族羧酸打浆，酸相与新的硝酸及硫酸配置为混酸回用。
6.如权利要求1所述的芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其特征在于：
（4）中，水淋洗时加水量与离心后所得的固体的重量比为： 1：1～5。
7.如权利要求1所述的芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其特征在于：将（1）中的混酸与（2）中的浆状物料均匀送入混合器时，控制浆状物料流速为90～110g/min，混酸流速为20～30g/min。
8.如权利要求1所述的芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，
包括下述的步骤：
（1）将硝酸与硫酸混合配置成混酸；硝酸与硫酸的质量比为：1：2；
（2）将二氯乙烷与芳香族羧酸混合，搅拌成浆状，获得浆状物料；二氯乙烷与芳香族羧酸的体质量比为4：1；
（3）将（1）中的混酸与（2）中的浆状物料均匀送入混合器，混合器内的温度控制在20℃，然后分别先后进入管式反应器中反应，控制反应器内的温度在40℃，物料在反应器内停留15min后出料，进入玻璃反应釜，提高反应温度至55℃，继续反应1h；反应之后进入老化锅检测，直至芳香族羧酸HPLC检测含量<0.5%时再出料；
（4）反应完全后出料进入离心机，离心转速为1200r/min，离心后出料，将所获得的固体用水洗，所得液体进入分离器进行两相分离，获得有机相与酸相，有机相返回与芳香族羧酸打浆，酸相与新的硝酸及硫酸配置为混酸回用。
9.如权利要求1所述的芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化的工艺，其特征在于，芳香族羧酸为对氯苯甲酸，有机溶剂为二氯乙烷、正己烷、硝基甲烷中的任一种。
10.如权利要求1所述的芳香族羧酸化合物在管式反应器内硝化所用装置，该装置包括混合器和与混合器相连接的管式反应器，还包括玻璃反应釜；
混合器包括混合管，在混合管的左端有第一进口，左端的上顶部有第二进口，混合管的后端有混酸出口，混合管内有多个混合单元，混酸出口与管式反应器的左上端的进口相连接；
管式反应器的左端有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌轴和叶片，搅拌轴与电机通过联轴器相连接且由电机驱动其旋转；
管式反应器内有多个温度传感器、多个压力传感器；
温度传感器、压力传感器分别与显示屏相连接，显示屏位于管式反应器的外侧壁上；
管式反应器的左下端设置有放净口，放净口处对应有阀门；
管式反应器右端的出料口与玻璃反应釜的进口相连接，管式反应器的右端出料口处有阀门；
最左端的第一混合单元位于第一进口下方，第一混合单元内的下底部有磁力转子，第一混合单元外的混合管下底部有磁力搅拌器，第一混合单元右边是第二混合单元，第二混合单元由位于其左端的第一上挡板、第一下挡板和位于其右端的第二挡板所围成；
第一上挡板和第一下挡板形状和大小完全相同，第一上挡板与混合管内壁的上顶部相连接，第一下挡板与混合管内壁的下底部相连接，且第一上挡板下端与第二上挡板上端之间的距离与第一上挡板/第一下挡板的高度相等；
第二挡板的上部和下部分别有上网孔区和下网孔区，上网孔区占第二挡板面积的1/6，下网孔区占第二挡板面积的1/6；
第三混合单元由位于其左端的第二挡板和位于其右端的第三上挡板和第三下挡板所围成；
其余的混合单元重复第二混合单元和第三混合单元的结构交替出现；
或者是，混合单元的结构如下：最左端的第一混合单元位于第一进口下方，第一混合单元内的下底部有磁力转子，第一混合单元外的混合管下底部有磁力搅拌器，第一混合单元右边是第二混合单元，第二混合单元由位于其左端的第一上挡板和位于其右端的第一下挡板所围成；第一上挡板和第一下挡板的形状和大小完全相同；第一上挡板与混合管内壁的上顶部相连接，第一下挡板与混合管内壁的下底部相连接，第一上挡板的下底部位于混合管横向中心线的下方，第一下挡板的上顶部位于混合管横向中心线的上方；
第三混合单元、第四混合单元……第N混合单元重复第二混合单元的结构，N为大于4的正整数。
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