CN110016001A - 一种苯并三氮唑连续合成的方法 - Google Patents

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盛明经
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    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
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Abstract

本发明提供一种苯并三氮唑连续的合成方法，反应采用管式反应器，具有连续反应、设备体积小、操作安全性高，且耗能低，耗时少，同时转化率高，产品纯度好，可有效提高生产效率，降低成本。

Description

一种苯并三氮唑连续合成的方法
【技术领域】
本发明涉及一种苯并三氮唑连续合成的方法，具体涉及一种使用管式反应器合成苯并三氮唑的方法。
【背景技术】
1,2,3-苯并三氮唑(BTA)是一种重要的精细化工产品。它的用途很广，主要用作铜和铜合金的缓蚀剂、金属防锈剂、照相防雾剂和有机合成中间体。其应用还在不断扩大，除用作水处理缓蚀阻垢剂和涂料防锈剂外，还用作抗静电及耐紫外添加剂，PVC地板革发泡抑制剂，以及合成染料、农药和医药的中间体等。
现有技术中苯并三氮唑合成采用最经典的是邻苯二胺常压法，该方法消耗大量醋酸，产品静置困难，收率为70-80％，收率较低，反应条件苛刻，时间较长；另有苯并咪唑酮法，采用苯并咪唑酮与亚硝酸钠反应，收率可达85.3％，但苯并咪唑酮价格较高；还有邻苯二胺高压法，如CN105237488A，因该工艺无需醋酸、副反应少、污染小、收率高且反应时间短，是目前主流的生产工艺，该方法采用邻苯二胺同37％的亚硝酸钠水溶液,在温度为260℃,压力为3.0-3.5MPa条件下,反应3小时后冷却,用浓硫酸将pH值从11.7调到6,得到纯度为99.5％、收率为98.6％的苯并三氮唑，使用该方法缺点为采用高压反应釜，温度控制240-280℃，每一反应釜升温、保温、降温的反应时间在8小时左右，能耗高，时间长。
但现有技术中上述方法均使用釜式反应器，由于釜式反应器实际生产中存在的一系列如不连续性导致的能耗高、高压操作的不方便性，以及由此带来的安全性等问题，因此急需一种新的合成苯并三氮唑的方法。
【发明内容】
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种无需醋酸、高效简易、产品收率和纯度高且时间短，可连续化生产的苯并三氮唑的合成方法。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种苯并三氮唑连续合成方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将邻苯二胺和亚硝酸钠混合水溶液加入管式反应器，在200-300℃下，使邻苯二胺和亚硝酸钠反应；
(2)反应后的混合物进入中和反应器中，用98％硫酸进行中和，静置出现油相和水相；
(3)对油相成分进行提纯，得到产物苯并三氮唑。
在步骤(1)中，在加料前将邻苯二胺和亚硝酸钠溶于去离子水中，搅拌至完全溶解，得到溶液A，然后通过压力泵将溶液A加入管式反应器中。作为优选，所述搅拌温度为60-100℃。
作为优选，邻苯二胺与亚硝酸钠摩尔比为0.5-0.99：1，作为优选，所述邻苯二胺与亚硝酸钠摩尔比为0.84：1。
所述反应器通过导热油进行加热。
在步骤(1)中，所述反应在压强4.0-5.5MPa下进行，反应时间为10-20min，优选反应温度为240-270℃，反应压强为4.4-5.2MPa，反应时间为15-20min。
在步骤(2)中，所述中和至pH为3-6。
所述邻苯二胺转化率在90％以上，产物苯并三氮唑纯度≥99.9％。
本发明采用管式反应器，提供一种能够连续合成苯并三氮唑的方法，该方法连续性好，操作方便，反应时间短，设备体积小；由于使用管式反应器，该方法连续定态操作，在反应器的各个径向截面上，物料浓度不会随时间变化，反应更易控制，且产物品质恒定；由于管式反应器呈管状、长径比很大，且可实现分段控温；由于连续化操作，避免使用反应釜操作时升温、降温带来的高耗能和高耗时，同时不会像反应釜的集中放热，导致温度、压力的骤升而引起安全事故。管式反应器是一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器。这种反应器可以很长，反应器的结构可以是单管串联，也可以是多管并联；可以是空管，如管式裂解炉，也可以是在管内填充颗粒状催化剂的填充管，以进行多相催化反应，如列管式固定床反应器。此外，管式反应器可实现分段温度控制。
【具体实施方式】
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作更进一步的详细说明，而不够成对权利的限制。
无特殊说明，在下述实施例中反应管的管径6mm，长度为200m，内装SK混合单元。
实施例1
将908g的邻苯二胺和680g的亚硝酸钠，溶于1500g的水中，加热至90℃，搅拌直至全部溶解。通过压力泵将此溶液加入到管式反应器中，在250℃、4.1Mpa条件下，反应时间为15min；将反应后的混合物离开管式反应器后，进入中和反应器中，用98％硫酸进行中和，至pH为5.5，静置出现油相和水相；此时水相主要成分是硫酸钠，油相的主要成分是产物BTA，对油相进行精馏提纯，BTA纯度为99.9％，邻苯二胺转化率为89％。
实施例2
将648g的邻苯二胺和680g的亚硝酸钠，溶于1000g的水中，加热至85℃，搅拌直至全部溶解。通过压力泵将此溶液加入到管式反应器中，在250℃、4.1Mpa条件下，反应时间为20min；将反应后的混合物离开管式反应器后，进入中和反应器中，用98％硫酸进行中和，至pH为5，静置出现油相和水相；此时水相主要成分是硫酸钠，油相的主要成分是产物BTA，对油相进行精馏提纯，BTA纯度为99.9％，邻苯二胺转化率为92％。
实施例3
将908g的邻苯二胺和680g的亚硝酸钠，溶于1500g的水中，加热至90℃，搅拌直至全部溶解。通过压力泵将此溶液加入到管式反应器中，在255℃、4.4Mpa条件下，反应时间为15min；将反应后的混合物离开管式反应器后，进入中和反应器中，用98％硫酸进行中和，至pH为5.5，静置出现油相和水相；此时水相主要成分是硫酸钠，油相的主要成分是产物BTA，对油相进行精馏提纯，BTA纯度为99.9％，邻苯二胺转化率为92％。
实施例4
将908g的邻苯二胺和680g的亚硝酸钠，溶于1500g的水中，加热至90℃，搅拌直至全部溶解。通过压力泵将此溶液加入到管式反应器中，在255℃、4.4Mpa条件下，反应时间为20min；将反应后的混合物离开管式反应器后，进入中和反应器中，用98％硫酸进行中和，至pH为5.5，静置出现油相和水相；此时水相主要成分是硫酸钠，油相的主要成分是产物BTA，对油相进行精馏提纯，BTA纯度为99.9％，邻苯二胺转化率为95％。
实施例5
将908g的邻苯二胺和680g的亚硝酸钠，溶于1500g的水中，加热至90℃，搅拌直至全部溶解。通过压力泵将此溶液加入到管式反应器中，在260℃、4.8Mpa条件下，反应时间为15min；将反应后的混合物离开管式反应器后，进入中和反应器中，用98％硫酸进行中和，至pH为5.5，静置出现油相和水相；此时水相主要成分是硫酸钠，油相的主要成分是产物BTA，对油相进行精馏提纯，BTA纯度为99.9％，邻苯二胺转化率为94％。
实施例6
将908g的邻苯二胺和680g的亚硝酸钠，溶于1500g的水中，加热至90℃，搅拌直至全部溶解。通过压力泵将此溶液加入到管式反应器中，在260℃、4.8Mpa条件下，反应时间为20min；将反应后的混合物离开管式反应器后，进入中和反应器中，用98％硫酸进行中和，至pH为5.5，静置出现油相和水相；此时水相主要成分是硫酸钠，油相的主要成分是产物BTA，对油相进行精馏提纯，BTA纯度为99.9％，邻苯二胺转化率为98％。
实施例7
将908g的邻苯二胺和680g的亚硝酸钠，溶于1500g的水中，加热至90℃，搅拌直至全部溶解。通过压力泵将此溶液加入到管式反应器中，在265℃、5.2Mpa条件下，反应时间为15min；将反应后的混合物离开管式反应器后，进入中和反应器中，用98％硫酸进行中和，至pH为5.5，静置出现油相和水相；此时水相主要成分是硫酸钠，油相的主要成分是产物BTA，对油相进行精馏提纯，BTA纯度为99.9％，邻苯二胺转化率为99％。

Claims (9)

1.一种苯并三氮唑连续合成的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将邻苯二胺和亚硝酸钠混合水溶液加入管式反应器，在200-300℃下，使邻苯二胺和亚硝酸钠反应；
(2)反应后的混合物进入中和反应器中，用98％硫酸进行中和，静置出现油相和水相；
(3)对油相成分进行提纯，得到产物苯丙三氮唑。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，在加料前将邻苯二胺和亚硝酸钠溶于去离子水中，搅拌至完全溶解，得到溶液A，然后通过压力泵将溶液A加入管式反应器中。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于所述搅拌温度为60-100℃。
4.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于所述邻苯二胺与亚硝酸钠摩尔比为0.5-0.99：1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述管式反应器通过导热油进行加热，反应管的管径6mm，长度为200m，内装SK混合单元。
6.根据权利要求1所述的方法，在步骤(1)中，所述反应在压强4.0-5.5MPa下进行，反应时间为10-20min。
7.根据权利要求1所述的方法，在步骤(1)中，所述反应在反应温度240-270℃、压强4.4-5.2MPa下进行，反应时间为10-20min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述中和至pH为3-6。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述邻苯二胺转化率在90％以上，产物苯并三氮唑纯度≥99.9％。
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