CN112174878B - 一种吡啶分步光氯化制备2,6-二氯吡啶的方法及装置 - Google Patents

一种吡啶分步光氯化制备2,6-二氯吡啶的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种吡啶分步光氯化制备2,6‑二氯吡啶的方法及装置。以吡啶、氯气为起始原料,三氟甲基氯苯为稀释剂,在气相光反应器内180℃~280℃温度或紫外光照射下或温度和紫外光照下连续进料进行气相预氯化反应控制反应物中吡啶含量<10%,反应后气体经冷凝器冷凝得到初级氯化液,并连续通入氯气进入液相光氯化釜在150℃~230℃下进行深度氯化反应,控制反应液中2‑氯吡啶含量<0.5%为反应终点,氯化液经过粗蒸、结晶分离或精馏提纯过程,得到纯度≥99.0%的2,6‑二氯吡啶,收率大于90%。优点:在大生产过程既能够解决背景技术存在的光源强度不足、反应速度偏低、反应选择性较差低等问题,又具有吡啶转化率高、三废少、反应选择性高,易于工业化生产。

Description

一种吡啶分步光氯化制备2,6-二氯吡啶的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种在大生产过程既能够解决背景技术存在的光源强度不足、反应速度偏低、反应选择性较差低等问题,又具有吡啶转化率高、三废少、反应选择性高,易于工业化生产的吡啶分步光氯化制备2,6-二氯吡啶的方法及装置。
背景技术
以吡啶为原料制备2,6-二氯吡啶现有主要的合成方法有:
1、吡啶水溶液气相光氯化法,例如CN1245801以水为稀释剂,在170℃~180℃下进行气相光氯化。得到的主要产物是吡啶、2-氯吡啶和2,6-二氯吡啶的盐酸水溶液,吡啶转化率90~95%,产物中2,6-二氯吡啶比例一般为5%~70%,氯化物料需通过中和、分层、粗蒸、精馏等一系列步骤,产生大量废水及废盐,三废处理成本高。另外该工艺含大量盐酸水溶液,对设备材质要求苛刻,腐蚀严重,不利于生产持续安全运行。
2、吡啶气相光氯化法,如CN109516948A以三氟甲基氯苯等为稀释剂,在150℃~250℃进行气相光氯化得到的主要产物是2-氯吡啶和2,6-二氯吡啶的有机溶液,氯化物中2,6-二氯吡啶比例一般为85%~95%。氯化物料需通过中和、分层、粗蒸、精馏等一系列步骤,产生一定量的废水及废盐,三废处理成本较高。
3、吡啶液相光氯化法,如CN109134355A,以三氟甲基氯苯等为溶剂,在150℃~210℃下,直接滴加吡啶溶剂混合溶液,吡啶转化率>99%,得到2,6-二氯吡啶氯化液。由于液相中吡啶分散较慢,加料口附近,吡啶局部浓度较高,因此吡啶聚合加剧,焦油量较大,且反应物料颜色较深,透光性较差,在大生产过程中存在光源强度不足,反应速度偏低、反应选择性较差低等问题。在实际生产过程中吡啶氯化产物中2,6-二氯吡啶比例一般低于90%,提纯后处理分离繁琐。
发明内容
设计目的:避免背景技术中的不足之处,设计一种在大生产过程既能够解决背景技术存在的光源强度不足、反应速度偏低、反应选择性较差低等问题,又具有吡啶转化率高、三废少、反应选择性高,易于工业化生产的吡啶分步光氯化制备2,6-二氯吡啶的方法及装置。
设计方案:为了实现上述设计目的。1、本发明在图示特定的光氯化反应设备内,其吡啶分别历经气相光氯化及液相光氯化,实现分步光氯化,目的是使吡啶转化率高、三废少、反应选择性高,易于工业化生产。2、本发明以气化后的吡啶及预热后的氯气为初始原料,以气化后的三氟甲基氯苯为稀释剂,于气相光反应器内180℃~280℃连续进行气相预光氯化反应,氯化液预冷、气液分离后进入到液相光氯化釜。气相光氯化后的氯化液进入到液相光氯化釜内,在150℃~230℃内进行连续液相深度氯化,氯化合格后,氯化液经粗蒸分离焦油,馏分经冷却结晶得到纯度>99%的2,6-二氯吡啶产物,溶剂精馏回收套用。
分步氯化是本发明的主要特征。这样设计的目的在于:在气相预氯化时,吡啶稀释充分,吡啶聚合反应少,气相条件下,透光性较好,氯化反应选择性高,2,6-二氯吡啶含量高。在液相深度氯化条件下,吡啶盐酸盐及2-氯吡啶盐酸盐在150℃以上温度下,可逐步热分解,进一步进行深度光氯化,避免了中和后处理。另外有机溶剂对氯化氢难溶,避免了水溶液气相光氯化中的需大量碱中和生成的氯化氢,极大的降低了生产成本及三废产生量。具体体现在:吡啶分步光氯化制备2,6-二氯吡啶工艺对比测试数据
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
附图说明
图1是是本发明的氯化装置示意图。
具体实施方式
参照图1,吡啶分步氯化装置,该装置包括1、气相光氯化塔2、气相冷却器3、液相光氯化釜4、冷凝器5、尾气缓冲罐。
实施例1:一种吡啶分步光氯化制备2,6-二氯吡啶的方法及装置,以气化后的吡啶及预热后的氯气为初始原料,以气化后的三氟甲基氯苯为稀释剂,在180℃~280℃和紫外光照射下,连续进行气相预光氯化反应,氯化液经预冷、气液分离后进入到底部液相光氯化釜内,在150℃~230℃和紫外灯照射下进行深度氯化,氯化合格后得到吡啶氯化液。
本实施例中,气化后的吡啶、三氟甲基氯苯与加热后的氯气同时进入光氯化反应器,进行连续预氯化反应。吡啶、溶剂、氯气的投料重量比时1∶0.1~4∶1.8~2.7。紫外光照波长为254~465nm的紫外光源或蓝光源。溶剂包括但不限于三氟甲基一氯苯、三氟甲基二氯苯、三氟甲基三氯苯。气相预氯化反应液进入到液相反应釜,在150℃~230℃下进行深度氯化,氯化液中2-氯吡啶与氯气重量比为1∶0.62~1。
吡啶初步气相光氯化制备2,6-二氯吡啶条件(初步气相氯化物料)测试数据
Figure 281201DEST_PATH_IMAGE004
实施例2:在实施例1的基础上,以初步气相光氯化物料在150℃~230℃下进行液相深度氯化,至2-氯吡啶含量低于0.5%合格。氯化液经过粗蒸后分离焦油及高沸物,得到的馏出物为含溶剂的吡啶氯化物。
吡啶初步气相光氯化制备2,6-二氯吡啶条件(间歇后氯化物料)测试数据
Figure DEST_PATH_IMAGE006
举例说明:
例1:
1、打开紫外灯,气相光反应塔升温至140℃后开始通氯,流量490ml/min。
2、溶剂气化室升温至220℃,开始滴加三氟甲基三氯苯,控制滴加速度为1ml/min。
3、吡啶气化器升温至120℃,开始滴加吡啶,滴加速度为0.7ml/min,随反应进行温度会逐渐上升,最终控制反应温度在180℃~280℃。
4、气相光反应塔出口排除的物料经气相冷却器微冷,气液分离,氯化液流进3000ml液相光氯化釜内。累积滴加760g吡啶,三氟甲基三氯苯1656g。
5、液相光氯化釜开紫外灯,升温至150℃后开始通氯,通氯速度50ml/nim。控制温度在180℃。持续通氯至吡啶、2-氯吡啶含量低于0.5%。反应结束后取出氯化液,直接减压蒸馏,直至无馏分蒸出。残液为焦油称重。
6、蒸出的馏分升温熔融,在搅拌下缓慢降温至20℃,继续保温1h后抽滤。滤饼精馏回收溶剂得到纯度>99%的 2,6-二氯吡啶纯品。滤液精馏回收溶剂,套用。
吡啶分步氯化制备2,6-二氯吡啶(不同初步氯化温度)的实验测试数据。
Figure DEST_PATH_IMAGE008
例2:
1、打开紫外灯,气相光反应塔升温至140℃后开始通氯,流量390~620ml/min。
2、溶剂气化室升温至220℃,开始滴加三氟甲基三氯苯,控制滴加速度为1ml/min。
3、吡啶气化器升温至120℃,开始滴加吡啶,滴加速度为0.7ml/min,随反应进行温度会逐渐上升,最终控制反应温度在200℃。
其余步骤相同。
吡啶分步氯化制备2,6-二氯吡啶(不同通氯速度)的实验测试数据。
通氯速度 ml/min 390 490 550 620
吡啶转化率 90% 93% 94% 96%
2-氯吡啶含量(扣除溶剂)前氯化 7% 6% 3% 1%
2,6-二氯吡啶含量(扣除溶剂)前氯化 82% 86% 91% 95%
2,6-二氯吡啶含量 (扣除溶剂)后氯化 97.8% 98.3% 98.8% 98.9%
结焦率 12% 11% 10.6% 9.9%
例3:
1、打开紫外灯,气相光反应塔升温至140℃后开始通氯,流量490ml/min。
2、溶剂气化室升温至220℃,开始滴加三氟甲基三氯苯,控制滴加速度为0.04~2ml/min。
3、吡啶气化器升温至120℃,开始滴加吡啶,滴加速度为0.7ml/min,随反应进行温度会逐渐上升,最终控制反应温度在200℃。
4、气相光反应塔出口排除的物料经气相冷却器微冷,气液分离,氯化液流进3000ml液相光氯化釜内。累积滴加760g吡啶,三氟甲基三氯苯76~3040g。
其余步骤相同。
吡啶分步氯化制备2,6-二氯吡啶(不同吡啶稀释剂比例)的实验测试数据。
吡啶:溶剂(W:W) 1:4 1:3 1:2 1:1 1:0.5 1:0.1
吡啶转化率 96% 95% 95% 95% 96% 96%
2-氯吡啶含量(扣除溶剂)前氯化 3% 4% 4% 4% 4% 4%
2,6-二氯吡啶含量(扣除溶剂)前氯化 91% 91% 91% 91% 92% 92%
2,6-二氯吡啶含量(扣除溶剂)后氯化 98% 98% 98% 98% 98% 98%
结焦率 9.9% 10% 10.6% 12% 18% 26%
收率 94% 93% 93% 90% 85% 77%
需要理解到的是:上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述,但是这些文字描述,只是对本发明设计思路的简单文字描述,而不是对本发明设计思路的限制,任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改,均落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种吡啶分步光氯化制备2,6-二氯吡啶的方法,其特征是:以吡啶、氯气为起始原料,气化后的三氟甲基一氯苯或气化后的三氟甲基二氯苯或气化后的三氟甲基三氯苯或气化后的三氟甲基四氯苯为稀释剂,在气相光反应器内180℃~190℃和紫外光照下连续进料进行气相预氯化反应,根据取样检测结果,调整投料速度控制反应物中吡啶含量<10%,反应后气体经冷凝器冷凝得到预氯化液,并连续流入液相光氯化釜,在此连续通入氯气在150℃~230℃下进行深度氯化反应,调整通氯速度,控制反应液中2-氯吡啶含量<0.5%,氯化液经过粗蒸、结晶分离或精馏提纯过程,得到纯度≥99.0%的 2,6-二氯吡啶,收率大于90%;所述吡啶是指气化后的吡啶;所述氯气是指预热后的氯气,预热温度120℃~200℃,气相预光氯化中,吡啶、稀释剂、氯气的投料比按重量是1∶1~4∶1.8~2.7;液相深度光氯化中,2-氯吡啶、氯气的投料比按重量是1∶0.62~1。
2.根据权利要求1所述的吡啶分步光氯化制备2,6-二氯吡啶的方法,其特征是:所述紫外光采用波长为254~465nm的紫外光源或蓝光源。
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