CN112125839A - 一种3-溴吡啶连续化合成工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3‑溴吡啶连续化合成工艺及装置，吡啶、氢溴酸和双氧水按一定比例分别打入混合器，经混合器混合后进入一段管式反应器和二段管式反应器反应；经过一段管式反应器和二段管式反应器反应后的反应液进入第一冷凝器降温，降温后的反应液进入连续中和分液装置，同时加入氢氧化钠溶液进连续中和分液装置；连续中和分液装置上层水相进废水储罐，下层有机相经负压薄膜蒸发器蒸发闪蒸去除分液带入的低沸点物质后，进负压精馏塔精馏，控制回流比，产品储罐收集负压精馏塔塔顶产品，负压精馏塔塔底的底料可作为高热值燃料使用。本发明可以有效解决3‑溴吡啶合成中存在的问题，提高生产效率，降低能耗，节约生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，特别涉及一种3-溴吡啶连续化合成工艺及装置。
背景技术
3-溴吡啶，又称间溴吡啶，分子式C5H4BrN，分子量158，无色至淡黄色液体或浅棕色液体，相对密度1.64g/mL(相对于水)，沸点173℃(常压)。溶于水、乙醇和乙醚，水中溶解度31g/L(20℃)。
3-溴吡啶作为一种重要的有机合成中间体，在医药领域有广泛应用，是抗抑郁药盐酸齐美定、神经类药物丙克拉莫、前列腺癌治疗药物阿比特龙的重要原料和中间体，也可用于沙星类医药巴洛沙星中间体3-甲胺基哌啶合成；此外3-溴吡啶在光电材料领域中也有应用。因此开发3-溴吡啶合成具有重要意义。
专利CN201410356568.7公开了一种3-溴吡啶的合成方法，该合成方法包括将吡啶与水混合，然后滴加氢溴酸，溶清后再滴加双氧水反应生成粗产品，然后经中和、萃取、反萃取、蒸馏等步骤得到3-溴吡啶，该发明避免了原有合成工艺的高温高压，为工业化生产提供思路，但是此发明操作过程复杂，反应中两次滴加原料，因为是间歇反应，反应时间长，需要10-24h，反应效率低，不利于工业化生产。专利CN201510356814.3公开了一种3-溴吡啶的合成方法，该方法将溴滴加到吡啶与浓硫酸混合液中，130-140℃反应7-8小时，反应结束后冷却倒入冰水中，通过中和、萃取，分层、干燥、过滤、浓缩、蒸馏得到3-溴吡啶，该发明工艺原料便宜易得，反应条件温和，反应时间缩短至7-8小时，但存在反应溴素需要滴加、反应后处理萃取次数多、静置时间长的问题，增加了3-溴吡啶的生产周期，降低了生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3-溴吡啶连续化合成工艺及装置，可以有效解决3-溴吡啶合成中存在的问题，提高生产效率，降低能耗，节约生产成本，可以解决3-溴吡啶间歇反应时间长、后处理复杂、反应效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种3-溴吡啶连续化合成工艺，包括如下步骤：
步骤1：吡啶、氢溴酸和双氧水按一定比例分别打入混合器，经混合器混合后进入一段管式反应器和二段管式反应器反应；
步骤2：经过一段管式反应器和二段管式反应器反应后的反应液进入第一冷凝器降温，降温后的反应液进入连续中和分液装置，同时加入氢氧化钠溶液进连续中和分液装置；
步骤3：连续中和分液装置上层水相进废水储罐，下层有机相经负压薄膜蒸发器蒸发闪蒸去除分液带入的低沸点物质后，进负压精馏塔精馏，控制回流比，产品储罐收集负压精馏塔塔顶产品，负压精馏塔塔底的底料可作为高热值燃料使用。
进一步地，吡啶、氢溴酸和双氧水的摩尔比为1:(3-4):(1-1.2)，氢溴酸浓度47-49％，双氧水浓度50％。
进一步地，一段管式反应器和二段管式反应器采用两段温度控制，一段管式反应器反应温度为40-60℃，采用蒸汽冷凝水加热，二段管式反应器反应温度80-100℃，采用导热油加热，一段管式反应器反应停留时间5min，二段管式反应器反应停留时间20min。
进一步地，步骤2反应后液体经第一冷凝器降温至10-20℃。
进一步地，负压薄膜蒸发器的工作压力是-0.09MPa，蒸发温度是40-50℃，采用蒸汽冷凝水加热。
进一步地，负压精馏塔的工作压力是-0.08MPa，塔顶温度控制在75-80℃，塔底温度控制在95-100℃，回流比3-4。
进一步地，负压精馏塔的再沸器采用低压蒸汽加热，温度100-105℃。
本发明提供另一种技术方案：一种3-溴吡啶连续化合成装置，包括混合器、一段管式反应器、二段管式反应器、第一冷凝器、连续中和分液装置、废水储罐、负压薄膜蒸发器、第二冷凝器、负压精馏塔、第三冷凝器、产品储罐、再沸器、精馏底料储罐，所述混合器出液口连接一段管式反应器进液口，一段管式反应器出液口连接二段管式反应器进液口，二段管式反应器出液口通过第一冷凝器连接连续中和分液装置的其中一个进液口，液碱经计量泵计量后与连续中和分液装置的另一个进液口连接，连续中和分液装置中端出液口连接废水储罐，连续中和分液装置下端出液口连接负压薄膜蒸发器进液口，负压薄膜蒸发器气相采出口经第二冷凝器冷凝连接废水储罐，负压薄膜蒸发器底部液体采出口与负压精馏塔进料口连接，负压精馏塔塔顶气相采出口与第三冷凝器进气口连接，第三冷凝器出液口与产品储罐进料口连接，负压精馏塔塔底的其中一个出液口与再沸器进液口连接，再沸器出液口与负压精馏塔再沸液进口连接，负压精馏塔塔底的另一个出液口与精馏底料储罐连接。
进一步地，混合器具有3个进液口，吡啶、氢溴酸和双氧水经计量泵计量后分别与混合器的3个进液口连接，连续中和分液装置液碱进料口在下端，反应液进料口在上端。
进一步地，负压精馏塔进料口在中部，再沸液进口在中下部，精馏底料储罐带有保温系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明采用管式反应器进行3-溴吡啶的连续化合成，缩短了反应时间，同时简化反应后处理，提高了反应收率和生产效率。
2.本发明管式反应器采用分段控温，既保证原料在不同的温度下充分反应，又具有节能的优点。
3.本发明一段管式反应器和负压薄膜蒸发器采用蒸汽冷凝疏水作为加热源，充分利用热源，避免蒸汽冷凝水直接排放造成的热量浪费。
4.本发明采用连续中和分液装置，通过离心震动，加速反应液中和，促进分液完全，缩短中和分液时间，提高后处理效率。
5.本发明采用负压薄膜蒸发与负压精馏塔联用对反应产物分离提纯，产品纯度达到98.5％以上。
附图说明
图1为本发明3-溴吡啶连续化合成装置的结构图。
图中：1、混合器；2、一段管式反应器；3、二段管式反应器；4、第一冷凝器；5、连续中和分液装置；6、废水储罐；7、负压薄膜蒸发器；8、第二冷凝器；9、负压精馏塔；10、第三冷凝器；11、产品储罐；12、再沸器；13、精馏底料储罐。
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
如图1，一种3-溴吡啶连续化合成装置，包括混合器1、一段管式反应器2、二段管式反应器3、第一冷凝器4、连续中和分液装置5、废水储罐6、负压薄膜蒸发器7、第二冷凝器8、负压精馏塔9、第三冷凝器10、产品储罐11、再沸器12、精馏底料储罐13，吡啶、氢溴酸和双氧水经计量泵计量后分别与混合器1的3个进液口连接，混合器1出液口连接一段管式反应器2进液口，一段管式反应器2出液口连接二段管式反应器3进液口，一段管式反应器2采用蒸汽冷凝水加热，二段管式反应器3采用导热油加热，一段管式反应器2和二段管式反应器3采用两段温度控制，保证反应原料充分反应，二段管式反应器3出液口通过第一冷凝器4连接连续中和分液装置5的其中一个进液口，二段管式反应器3的反应液通过第一冷凝器4冷却后进入连续中和分液装置5，液碱经计量泵计量后与连续中和分液装置5的另一个进液口连接，连续中和分液装置5液碱进料口在下端，反应液进料口在上端，连续中和分液装置5中端出液口连接废水储罐6，连续中和分液装置5下端出液口连接负压薄膜蒸发器7进液口，负压薄膜蒸发器7气相采出口经第二冷凝器8冷凝连接废水储罐6，负压薄膜蒸发器7采用蒸汽冷凝水加热，负压薄膜蒸发器7底部液体采出口与负压精馏塔9进料口连接，负压精馏塔9塔顶气相采出口与第三冷凝器10进气口连接，第三冷凝器10出液口与产品储罐11进料口连接，负压精馏塔9塔底的其中一个出液口与再沸器12进液口连接，再沸器12出液口与负压精馏塔9再沸液进口连接，负压精馏塔9塔底的另一个出液口与精馏底料储罐13连接。负压精馏塔9进料口在中部，再沸液进口在中下部，精馏底料储罐13带有保温系统，精馏底料储罐13温度保持60℃以上，便于打进焚烧炉焚烧。
3-溴吡啶连续化合成工艺的步骤如下：
吡啶、氢溴酸和双氧水按摩尔比(1:3:1)分别打入混合器1，氢溴酸浓度47％，双氧水浓度50％，经混合器1混合后进入一段管式反应器2反应，反应温度50℃，停留时间5min，反应液进二段管式反应器3继续反应，反应温度90℃，停留时间20min，反应后的反应液进入第一冷凝器4降温至10℃，降温后的反应液进入连续中和分液装置5，同时加入30％液碱进连续中和分液装置5，上层水相进废水储罐6，下层有机相进负压薄膜蒸发器7闪蒸，负压薄膜蒸发器7工作压力是-0.09MPa，蒸发温度是45℃，负压薄膜蒸发器7气相采出经第二冷凝器8冷凝后进废水储罐6，负压薄膜蒸发器7塔底液采出进负压精馏塔9精馏，负压精馏塔9的工作压力是-0.08MPa，回流比3-4，收集负压精馏塔9塔顶75℃的产品，经第三冷凝器10冷凝后进产品储罐11，精馏后，吡啶转化率为100％，选择性为90.6％，产品储罐11罐中3-溴吡啶的含量98.9％，负压精馏塔9的再沸器12采用低压蒸汽加热，温度100℃，负压精馏塔9底塔底100℃的底料打入精馏底料储罐13可作为高热值燃料使用。
实施例2
3-溴吡啶连续化合成工艺的步骤如下：
吡啶、氢溴酸和双氧水按摩尔比(1:4:1)分别打入混合器1，氢溴酸浓度48％，双氧水浓度50％，经混合器1混合后进入一段管式反应器2反应，反应温度50℃，停留时间5min，反应液进二段管式反应器3继续反应，反应温度90℃，停留时间20min，反应后的反应液进入第一冷凝器4降温至10℃，降温后的反应液进入连续中和分液装置5，同时加入30％液碱进连续中和分液装置5，上层水相进废水储罐6，下层有机相进负压薄膜蒸发器7闪蒸，负压薄膜蒸发器7工作压力是-0.09MPa，蒸发温度是45℃，负压薄膜蒸发器7气相采出经第二冷凝器8冷凝后进废水储罐6，负压薄膜蒸发器7塔底液采出进负压精馏塔9精馏，负压精馏塔9的工作压力是-0.08MPa，回流比3-4，收集负压精馏塔9塔顶76℃的产品，经第三冷凝器10冷凝后进产品储罐11，精馏后，吡啶转化率为100％，选择性为90.9％，产品储罐11罐中3-溴吡啶的含量99.1％，负压精馏塔9的再沸器12采用低压蒸汽加热，温度100℃，负压精馏塔9底塔底95℃的底料打入精馏底料储罐13可作为高热值燃料使用。
实施例3
3-溴吡啶连续化合成工艺的步骤如下：
吡啶、氢溴酸和双氧水按摩尔比(1:4:1.2)分别打入混合器1，氢溴酸浓度49％，双氧水浓度50％，经混合器1混合后进入一段管式反应器2反应，反应温度50℃，停留时间5min，反应液进二段管式反应器3继续反应，反应温度90℃，停留时间20min，反应后的反应液进入第一冷凝器4降温至10℃，降温后的反应液进入连续中和分液装置5，同时加入30％液碱进连续中和分液装置5，上层水相进废水储罐6，下层有机相进负压薄膜蒸发器7闪蒸，负压薄膜蒸发器7工作压力是-0.09MPa，蒸发温度是40℃，负压薄膜蒸发器7气相采出经第二冷凝器8冷凝后进废水储罐6，负压薄膜蒸发器7塔底液采出进负压精馏塔9精馏，负压精馏塔9的工作压力是-0.08MPa，回流比3-4，收集负压精馏塔9塔顶78℃的产品，经第三冷凝器10冷凝后进产品储罐11，精馏后，吡啶转化率为100％，选择性为90.8％，产品储罐11罐中3-溴吡啶的含量99.2％，负压精馏塔9的再沸器12采用低压蒸汽加热，温度102℃，负压精馏塔9底塔底100℃的底料打入精馏底料储罐13可作为高热值燃料使用。
实施例4
3-溴吡啶连续化合成工艺的步骤如下：
吡啶、氢溴酸和双氧水按摩尔比(1:3:1)分别打入混合器1，氢溴酸浓度49％，双氧水浓度50％，经混合器1混合后进入一段管式反应器2反应，反应温度50℃，停留时间5min，反应液进二段管式反应器3继续反应，反应温度90℃，停留时间20min，反应后的反应液进入第一冷凝器4降温至20℃，降温后的反应液进入连续中和分液装置5，同时加入30％液碱进连续中和分液装置5，上层水相进废水储罐6，下层有机相进负压薄膜蒸发器7闪蒸，负压薄膜蒸发器7工作压力是-0.09MPa，蒸发温度是50℃，负压薄膜蒸发器7气相采出经第二冷凝器8冷凝后进废水储罐6，负压薄膜蒸发器7塔底液采出进负压精馏塔9精馏，负压精馏塔9的工作压力是-0.08MPa，回流比3-4，收集负压精馏塔9塔顶80℃的产品，经第三冷凝器10冷凝后进产品储罐11，精馏后，吡啶转化率为100％，选择性为90.2％，产品储罐11罐中3-溴吡啶的含量98.9％，负压精馏塔9的再沸器12采用低压蒸汽加热，温度105℃，负压精馏塔9底塔底100℃的底料打入精馏底料储罐13可作为高热值燃料使用。
实施例5
3-溴吡啶连续化合成工艺的步骤如下：
吡啶、氢溴酸和双氧水按摩尔比(1:3:1)分别打入混合器1，氢溴酸浓度49％，双氧水浓度50％，经混合器1混合后进入一段管式反应器2反应，反应温度60℃，停留时间5min，反应液进二段管式反应器3继续反应，反应温度100℃，停留时间20min，反应后的反应液进入第一冷凝器4降温至15℃，降温后的反应液进入连续中和分液装置5，同时加入30％液碱进连续中和分液装置5，上层水相进废水储罐6，下层有机相进负压薄膜蒸发器7闪蒸，负压薄膜蒸发器7工作压力是-0.09MPa，蒸发温度是45℃，负压薄膜蒸发器7气相采出经第二冷凝器8冷凝后进废水储罐6，负压薄膜蒸发器7塔底液采出进负压精馏塔9精馏，负压精馏塔9的工作压力是-0.08MPa，回流比3-4，收集负压精馏塔9塔顶80℃的产品，经第三冷凝器10冷凝后进产品储罐11，精馏后，吡啶转化率为100％，选择性为90.5％，产品储罐11罐中3-溴吡啶的含量99.0％，负压精馏塔9的再沸器12采用低压蒸汽加热，温度105℃，负压精馏塔9底塔底100℃的底料打入精馏底料储罐13可作为高热值燃料使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种3-溴吡啶连续化合成工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：吡啶、氢溴酸和双氧水按一定比例分别打入混合器(1)，经混合器(1)混合后进入一段管式反应器(2)和二段管式反应器(3)反应；
步骤2：经过一段管式反应器(2)和二段管式反应器(3)反应后的反应液进入第一冷凝器(4)降温，降温后的反应液进入连续中和分液装置(5)，同时加入氢氧化钠溶液进连续中和分液装置(5)；
步骤3：连续中和分液装置(5)上层水相进废水储罐(6)，下层有机相经负压薄膜蒸发器(7)蒸发闪蒸去除分液带入的低沸点物质后，进负压精馏塔(9)精馏，控制回流比，产品储罐(11)收集负压精馏塔(9)塔顶产品，负压精馏塔(9)塔底的底料可作为高热值燃料使用。
2.如权利要求1所述的3-溴吡啶连续化合成工艺，其特征在于，吡啶、氢溴酸和双氧水的摩尔比为1:(3-4):(1-1.2)，氢溴酸浓度47-49％，双氧水浓度50％。
3.如权利要求1所述的3-溴吡啶连续化合成工艺，其特征在于，一段管式反应器(2)和二段管式反应器(3)采用两段温度控制，一段管式反应器(2)反应温度为40-60℃，采用蒸汽冷凝水加热，二段管式反应器(3)反应温度80-100℃，采用导热油加热，一段管式反应器(2)反应停留时间5min，二段管式反应器(3)反应停留时间20min。
4.如权利要求1所述的3-溴吡啶连续化合成工艺，其特征在于，步骤2反应后液体经第一冷凝器(4)降温至10-20℃。
5.如权利要求1所述的3-溴吡啶连续化合成工艺，其特征在于，负压薄膜蒸发器(7)的工作压力是-0.09MPa，蒸发温度是40-50℃，采用蒸汽冷凝水加热。
6.如权利要求1所述的3-溴吡啶连续化合成工艺，其特征在于，负压精馏塔(9)的工作压力是-0.08MPa，塔顶温度控制在75-80℃，塔底温度控制在95-100℃，回流比3-4。
7.如权利要求1所述的3-溴吡啶连续化合成工艺，其特征在于，负压精馏塔(9)的再沸器(12)采用低压蒸汽加热，温度100-105℃。
8.一种如权利要求1所述的3-溴吡啶连续化合成工艺使用的合成装置，包括混合器(1)、一段管式反应器(2)、二段管式反应器(3)、第一冷凝器(4)、连续中和分液装置(5)、废水储罐(6)、负压薄膜蒸发器(7)、第二冷凝器(8)、负压精馏塔(9)、第三冷凝器(10)、产品储罐(11)、再沸器(12)、精馏底料储罐(13)，其特征在于，所述混合器(1)出液口连接一段管式反应器(2)进液口，一段管式反应器(2)出液口连接二段管式反应器(3)进液口，二段管式反应器(3)出液口通过第一冷凝器(4)连接连续中和分液装置(5)的其中一个进液口，液碱经计量泵计量后与连续中和分液装置(5)的另一个进液口连接，连续中和分液装置(5)中端出液口连接废水储罐(6)，连续中和分液装置(5)下端出液口连接负压薄膜蒸发器(7)进液口，负压薄膜蒸发器(7)气相采出口经第二冷凝器(8)冷凝连接废水储罐(6)，负压薄膜蒸发器(7)底部液体采出口与负压精馏塔(9)进料口连接，负压精馏塔(9)塔顶气相采出口与第三冷凝器(10)进气口连接，第三冷凝器(10)出液口与产品储罐(11)进料口连接，负压精馏塔(9)塔底的其中一个出液口与再沸器(12)进液口连接，再沸器(12)出液口与负压精馏塔(9)再沸液进口连接，负压精馏塔(9)塔底的另一个出液口与精馏底料储罐(13)连接。
9.如权利要求8所述的3-溴吡啶连续化合成装置，其特征在于，混合器(1)具有3个进液口，吡啶、氢溴酸和双氧水经计量泵计量后分别与混合器的3个进液口连接，连续中和分液装置(5)液碱进料口在下端，反应液进料口在上端。
10.如权利要求8所述的3-溴吡啶连续化合成装置，其特征在于，负压精馏塔(9)进料口在中部，再沸液进口在中下部，精馏底料储罐(13)带有保温系统。
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2020
- 2020-10-13 CN CN202011090045.4A patent/CN112125839A/zh active Pending
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