CN113214258A - 一种敌草快二氯盐合成方法及装置 - Google Patents

一种敌草快二氯盐合成方法及装置 Download PDF

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吴李瑞
张涛
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Abstract

本发明公开了一种敌草快二氯盐合成方法及装置，包括如下步骤：步骤1：二氯乙烷、催化剂、硝基苯以及2,2‑联吡啶混合液经过第一离心泵打入浆态床反应器；步骤2：在一定温度、一定压力下反应，反应的物料通过第二离心泵打入过滤机，催化剂进入再生器再生；步骤3：反应液进入离心萃取机进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐，然后通过第三离心泵打入混合釜，与催化剂混合后通过第四离心泵进入浆态床反应器继续反应。本发明以吡啶和二氯乙烷为原料，采用连续化生产方法，不仅生产效率大幅度提高，同时工艺简单，溶剂回收方便，且反应对设备的要求不高，实现了吡啶与二氯乙烷直接合成敌草快二氯盐工艺；不产生对环境有害的污染。

Description

一种敌草快二氯盐合成方法及装置
技术领域
本发明涉及除草剂合成技术领域，特别涉及一种敌草快二氯盐合成方法及装置。
背景技术
敌草快(diquat)的化学名称为1,1'-乙撑-2,2'-联吡啶二鎓盐，是一种重要的吡啶类除草剂，其纯品为无色至淡黄色结晶，由瑞士先正达公司开发，往往以二溴盐的单水化合物形式存在。目前，国内敌草快的生产方法主要是以2,2'-联吡啶和二溴乙烷在釜式间歇反应器内进行环合反应，该工艺单程转化率低，反应时间长，单釜利用率低，反应效率低。
目前合成敌草快工业化的方法主要是2,2’-联吡啶与二溴乙烷反应制备，敌草快其他反荷离子盐的制备则较为困难，从原子经济性上来讲，敌草快的二氯盐最为经济，但因二氯乙烷的低活性，用类似于敌草快二溴盐的制备方法制备敌草快二氯盐，需要很高的压力及温度，对设备造成严重腐蚀，不能实现工业化生产。ICI公司的一系列专利文献中关于敌草快二氯盐的制备最终都没有工业化。敌草快二氯盐的合成主要是采用离子交换的方法制备，中国专利CN201811318062.1公开了一种1,1’-乙撑-2,2’-联吡啶二氯盐的制备方法，敌草快二溴盐水溶液与盐酸混合后，滴加到有机溶剂、溴素吸收剂、氧化剂的混合液中进行反应制得敌草快二氯盐；中国专利CN201710760340.8公开了一种敌草快阴离子盐的绿色制备方法，在盐酸或硫酸存在的条件下，敌草快二溴盐母液与氧化剂反应得到含有敌草快二氯盐或敌草快硫酸氢盐的反应液，同时加入乙炔回收溴素。
以上两个专利均是采用离子交换的方法制备敌草快二氯盐，但此方法工艺复杂，操作繁琐，同时是间歇反应，效率比较低；另外，还涉及溴原子的回收，反应过程溶剂回收麻烦，同时对设备的腐蚀严重，不利于工业化生产。
解决目前敌草快二氯盐合成存在的问题：
1、敌草快二氯盐的合成主要是依靠敌草快二溴盐进行离子交换来制备，工艺复杂，操作繁琐，设备要求高。
2、由于二氯乙烷活性比二溴乙烷低，无法直接与吡啶环合来制备敌草快二氯盐。
3、反应大部分为间歇反应，反应的效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种敌草快二氯盐合成方法及装置，本发明以吡啶和二氯乙烷为原料，采用连续化生产方法，不仅生产效率大幅度提高，同时工艺简单，溶剂回收方便，且反应对设备的要求不高，解决了目前敌草快二氯盐合成工艺存在的问题，实现了吡啶与二氯乙烷直接合成敌草快二氯盐工艺；符合化工生产中原子经济原则，不产生对环境有害的污染，是绿色化工中间体生产技术，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种敌草快二氯盐合成方法，包括如下步骤：
步骤1：二氯乙烷、催化剂、硝基苯以及2,2-联吡啶混合液经过第一离心泵打入浆态床反应器；
步骤2：在一定温度、一定压力下反应，反应的物料通过第二离心泵打入过滤机，催化剂进入再生器再生；
步骤3：反应液进入离心萃取机进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐，然后通过第三离心泵打入混合釜，与催化剂混合后通过第四离心泵进入浆态床反应器继续反应。
进一步地，步骤1的催化剂为K+/MgO@Al2O3催化剂，K+/MgO@Al2O3催化剂是采用浸渍法和沉积法制备，催化剂中K+的含量为0.5-3.5％，催化剂中MgO的含量为1-5％，催化剂的用量为1.5-4.5％。
进一步地，步骤2的反应温度为90-210℃，优选的为130-160℃，反应压力为0.1-5MPa，优选的为1-3MPa。
进一步地，步骤1的2,2’-联吡啶和二氯乙烷的摩尔比为1:1.01-15。
一种敌草快二氯盐合成方法利用的装置，包括第一离心泵、浆态床反应器、第二离心泵、过滤机、再生器、离心萃取机、有机相储罐、第三离心泵、混合釜、第四离心泵，第一离心泵与浆态床反应器连接，浆态床反应器与过滤机连接的管路上设置第二离心泵，所述过滤机的下层出口连接再生器，过滤机的上层出口连接离心萃取机，离心萃取机连接有机相储罐，所述再生器连接混合釜，有机相储罐连接混合釜的管路上设置第三离心泵，所述混合釜与浆态床反应器连接的管路上设置第四离心泵。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明首次采用K+/MgO@Al2O3为催化剂合成敌草快二氯盐，产品收率可达95％以上。
2.本发明的原料经过第一离心泵打入浆态床反应器，反应的物料通过第二离心泵打入过滤机，催化剂进入再生器再生，反应液进入离心萃取机进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐，然后通过第三离心泵打入混合釜，与催化剂混合后通过第四离心泵进入浆态床反应器继续反应，使得反应实现连续化生产，生成效率大幅度提高，实现了原料及溶剂的重复利用，节省原材料成本。
4.本发明采用离心萃取机进行萃取分离，萃取效率与萃取结果更好。
附图说明
图1为本发明的整体结构图。
图中：1、第一离心泵；2、浆态床反应器；3、第二离心泵；4、过滤机；5、再生器；6、离心萃取机；7、有机相储罐；8、第三离心泵；9、混合釜；10、第四离心泵。
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：
参阅图1，二氯乙烷、催化剂(K+含量0.5％、MgO含量为1％)、硝基苯以及2,2-联吡啶混合液经过第一离心泵1打入浆态床反应器2，在温度145℃、压力1.5MP的条件下反应，反应的物料通过第二离心泵3打入过滤机4，催化剂进入再生器5再生，反应液进入离心萃取机6进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐7，然后通过第三离心泵8打入混合釜9，与催化剂混合后通过第四离心泵10进入浆态床反应器2继续反应。收率为95.6％。
实施例2：
二氯乙烷、催化剂(K+含量3.5％、MgO含量为5％)、硝基苯以及2,2-联吡啶混合液经过第一离心泵1打入浆态床反应器2，在温度145℃、压力1.5MP的条件下反应，反应的物料通过第二离心泵3打入过滤机4，催化剂进入再生器5再生，反应液进入离心萃取机6进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐7，然后通过第三离心泵8打入混合釜9，与催化剂混合后通过第四离心泵10进入浆态床反应器2继续反应。收率为95.3％。
实施例3：
二氯乙烷、催化剂(K+含量2％、MgO含量为3.5％)、硝基苯以及2,2-联吡啶混合液经过第一离心泵1打入浆态床反应器2，在温度200℃、压力2.5MP的条件下反应，反应的物料通过第二离心泵3打入过滤机4，催化剂进入再生器5再生，反应液进入离心萃取机6进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐7，然后通过第三离心泵8打入混合釜9，与催化剂混合后通过第四离心泵10进入浆态床反应器2继续反应。收率为96.2％。
实施例4：
二氯乙烷、催化剂(K+含量2％、MgO含量为3.5％)、硝基苯以及2,2-联吡啶混合液经过第一离心泵1打入浆态床反应器2，在温度125℃、3MP的条件下反应，反应的物料通过第二离心泵3打入过滤机4，催化剂进入再生器5再生，反应液进入离心萃取机6进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐7，然后通过第三离心泵8打入混合釜9，与催化剂混合后通过第四离心泵10进入浆态床反应器2继续反应。收率为95.1％。
实施例5：
二氯乙烷、催化剂(K+含量1％、MgO含量为2％)、硝基苯以及2,2-联吡啶混合液经过第一离心泵1打入浆态床反应器2，在温度170℃、压力1MP的条件下反应，反应的物料通过第二离心泵3打入过滤机4，催化剂进入再生器5再生，反应液进入离心萃取机6进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐7，然后通过第三离心泵8打入混合釜9，与催化剂混合后通过第四离心泵10进入浆态床反应器2继续反应。收率为96.8％。
实施例6：
二氯乙烷、催化剂(K+含量1.5％、MgO含量为5％)、硝基苯以及2,2-联吡啶混合液经过第一离心泵1打入浆态床反应器2，在温度210℃、压力2MP的条件下反应，反应的物料通过第二离心泵3打入过滤机4，催化剂进入再生器5再生，反应液进入离心萃取机6进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐7，然后通过第三离心泵8打入混合釜9，与催化剂混合后通过第四离心泵10进入浆态床反应器2继续反应。收率为96.2％。
实施例7：
二氯乙烷、催化剂(K+含量2.8％、MgO含量为4.2％)、硝基苯以及2,2-联吡啶混合液经过第一离心泵1打入浆态床反应器2，在温度130℃、压力2MP的条件下反应，反应的物料通过第二离心泵3打入过滤机4，催化剂进入再生器5再生，反应液进入离心萃取机6进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐7，然后通过第三离心泵8打入混合釜9，与催化剂混合后通过第四离心泵10进入浆态床反应器2继续反应。收率为95.0％。
实施例8：
二氯乙烷、催化剂(K+含量3.1％、MgO含量为3.1％)、硝基苯以及2,2-联吡啶混合液经过第一离心泵1打入浆态床反应器2，在温度195℃、压力2MP的条件下反应，反应的物料通过第二离心泵3打入过滤机4，催化剂进入再生器5再生，反应液进入离心萃取机6进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐7，然后通过第三离心泵8打入混合釜9，与催化剂混合后通过第四离心泵10进入浆态床反应器2继续反应。收率为95.7％。
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 (5)

1.一种敌草快二氯盐合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：二氯乙烷、催化剂、硝基苯以及2,2-联吡啶混合液经过第一离心泵(1)打入浆态床反应器(2)；
步骤2：在一定温度、一定压力下反应，反应的物料通过第二离心泵(3)打入过滤机(4)，催化剂进入再生器(5)再生；
步骤3：反应液进入离心萃取机(6)进行萃取分离，水相为敌草快，有机相进入有机相储罐(7)，然后通过第三离心泵(8)打入混合釜(9)，与催化剂混合后通过第四离心泵(10)进入浆态床反应器(2)继续反应。
2.如权利要求1所述的一种敌草快二氯盐合成方法，其特征在于，步骤1的催化剂为K+/MgO@Al2O3催化剂，K+/MgO@Al2O3催化剂是采用浸渍法和沉积法制备，催化剂中K+的含量为0.5-3.5％，催化剂中MgO的含量为1-5％，催化剂的用量为1.5-4.5％。
3.如权利要求1所述的一种敌草快二氯盐合成方法，其特征在于，步骤2的反应温度为90-210℃，优选的为130-160℃，反应压力为0.1-5MPa，优选的为1-3MPa。
4.如权利要求1所述的一种敌草快二氯盐合成方法，其特征在于，步骤1的2,2’-联吡啶和二氯乙烷的摩尔比为1:1.01-15。
5.一种如权利要求1所述的敌草快二氯盐合成方法利用的装置，其特征在于，包括第一离心泵(1)、浆态床反应器(2)、第二离心泵(3)、过滤机(4)、再生器(5)、离心萃取机(6)、有机相储罐(7)、第三离心泵(8)、混合釜(9)、第四离心泵(10)，第一离心泵(1)与浆态床反应器(2)连接，浆态床反应器(2)与过滤机(4)连接的管路上设置第二离心泵(3)，所述过滤机(4)的下层出口连接再生器(5)，过滤机(4)的上层出口连接离心萃取机(6)，离心萃取机(6)连接有机相储罐(7)，所述再生器(5)连接混合釜(9)，有机相储罐(7)连接混合釜(9)的管路上设置第三离心泵(8)，所述混合釜(9)与浆态床反应器(2)连接的管路上设置第四离心泵(10)。
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