CN114539037A - 微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，涉及化学合成领域。对羟基苯甲醚制备步骤包括重氮化反应、水解反应及后处理制得成品，所述重氮化反应、水解反应均在微通道反应器内进行，本发明微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，转化率可达到95％，选择性可达到92％，大大提高了反应的选择性和转换率，具有工艺简单、收率高、质量好等特点，可实现连续化生产，大大节省了占地面积，提高了设备利用率，自动化程度高，最大程度提升了生产的安全性，降低了能耗及原料和污水处理成本。

Description

微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用
技术领域
本发明主要涉及化学合成领域，具体是一种微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用。
背景技术
对羟基苯甲醚，代号MQ或MEHQ，别名：甲基氢醌、对羟基茴香醚，英文名称：p-methoxyphenol；化学名称：4-甲基苯酚、对羟基苯甲醚，分子式：C7H802分子量：124.14CAS号：150-76-5，本品为白色片状或蜡状结晶体，易溶于乙醇、醚、丙酮、苯和乙酸乙酯，微溶于水，熔点：52.5℃(55-57)，含量≧99.5％；沸点：243℃，相对密度1.55(20℃)，本品主要用于生产丙烯腈、丙烯酸及其酯，甲基丙烯酸及其酯以及烯基单体的阻聚剂，其最大的优点是使用时不需要将其除去，它能直接参与聚合，它还用于染料中间体、医药中间体等重要化学品的合成，也可用于紫外线抑制剂、增塑剂、抗氧剂及食品添加剂(BHA)的合成等，用途非常广泛，市场容量很大。
传统的对羟基苯甲醚合成路线是：对苯二酚与硫酸二甲酯进行甲醚化反应，再通过精馏得到产物，现有对羟基苯甲醚的合成工艺中的重氮化反应和水解反应均是在反应釜中进行的，具有以下问题：
1、由于重氮化反应是危险反应之一，釜式反应物料量大，大大的增加了反应的危险性；
2、在反应釜中反应不可避免的发生物料反混现象，导致重氮盐的偶合反应发生，在后期精馏时产生大量的胶状物，以至于影响反应收率；
3、为了减轻物料反混的现象，需要在反应体系中加入大量的硫酸铜水溶液，大幅度的增加了污水量，同时由于甲苯和铜离子的存在，又增加了污水的处理难度和处理成本；并且胶状物的产生导致危废的量增多，也增加了环保压力及处理成本，
4、不能连续化生产，直接导致人工成本和能耗的增加；
5、占用场地面积大，设备利用率低下。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，在对羟基苯甲醚制备中采用目前先进的连续流生产设备微通道反应器，具有工艺简单、安全性好、收率高、质量好、可不间断投料等特点，大大节省了占地面积，降低了能耗及原料和人工成本。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，制备步骤包括重氮化反应、水解反应及后处理制得成品，所述重氮化反应、水解反应均在微通道反应器内进行。
重氮化反应具体为：将对氨基苯甲醚酸盐水溶液、亚硝酸钠水溶液通过各自的计量泵按照一定的流速泵入微通道反应器内，反应一定时间后，将微通道反应器出口反应液通过冷凝器及时降温至0～10℃，收集至中间接收罐内，得到重氮化反应液；
水解反应具体为：将重氮化反应液、硫酸铜溶液或硫酸水溶液通过各自的计量泵泵入微通道反应器内进行水解反应，反应一定时间后，将微通道反应器出口反应液通过冷凝器及时降温至0～10℃，收集至中间接收罐内，得到水解反应液；
后处理制得成品具体为：将水解反应液低温淬灭后用甲苯萃取，减压蒸馏脱溶得粗品再进行简单精馏，然后得到对羟基苯甲醚成品。
优选的，所述对氨基苯甲醚酸盐水溶液与所述亚硝酸钠水溶液添加比例为1:0.5～1:5。
优选的，所述对氨基苯甲醚酸盐水溶液由对氨基苯甲醚与硫酸水溶液按比例1:1～1:20混合制得，所述亚硝酸钠水溶液浓度为1～50％。
优选的，所述微通道反应器内重氮化反应温度为0～50℃，反应时间为0.5～10min。
优选的，所述重氮化反应液与硫酸铜溶液或硫酸水溶液的添加比例为：1:0.5～1:10，所述硫酸铜溶液的浓度为：1～40％。
优选的，所述微通道反应器内水解反应温度为50～200℃，压力为0.1～20MPa，反应时间为0.5～10min。
反应方程式：
1、重氮化反应：
Figure BDA0003516008370000031
副反应：
NaNO2+H2SO4 NaHSO4+HNO2
2、水解反应：
主反应：
Figure BDA0003516008370000032
副反应：
Figure BDA0003516008370000041
对比现有技术，本发明的有益效果是：
(1)本发明微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，具有工艺简单、收率高、质量好等特点，可实现连续化生产，大大节省了占地面积，提高了设备利用率，自动化程度高，最大程度提升了生产的安全性。
(2)本发明对羟基苯甲醚的制备中的重氮化反应和水解反应均中在微通道反应器中进行，转化率可达到95％，选择性可达到92％，相比于釜式反应，大大提高了反应的选择性和转换率，降低了能耗及原料和人工成本，减少了污水和危废的排放，降低污水的处理难度，减少了污水处理成本。
Figure BDA0003516008370000042
具体实施方式
结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例1
由于本设备的采用，可实现不间断投料，故实例以3000L的重氮化反应液为例。
一、重氮化反应具体为：将对氨基苯甲醚与硫酸水溶液按1:4比例混合制得对氨基苯甲醚酸盐水溶液2000L,将微通道反应器升温至10℃，然后将对氨基苯甲醚酸盐水溶液与浓度20％的亚硝酸钠水溶液1000L通过各自的计量泵按照一定的流速泵入微通道反应器内，保持反应温度10℃，控制从开始进料到反应器出口有物料流出的时间为反应时间，将微通道反应器出口反应液通过冷凝器及时降温至5℃，收集至中间接收罐内，得到重氮化反应液3000L；
二、水解反应具体为：将重氮化反应液、硫酸铜水溶液按比例1:0.8通过各自的计量泵泵入微通道反应器内进行水解反应，控制物料在微通道反应器内反应温度为90℃，反应压力为5MPa，反应120min后，将微通道反应器出口反应液通过冷凝器及时降温至20℃，收集至中间接收罐内，得到水解反应液；
三、后处理制得成品具体为：将水解反应液用甲苯充分萃取后，水层为酸性水，回收硫酸铜后可重新套用至后期的重氮化反应，甲苯层为对羟基苯甲醚甲苯溶液，将甲苯层进行蒸馏脱溶，甲苯可套用，脱溶后的物料再通过高真空精馏得到熔融状态的对羟基苯甲醚360kg，收率为90％，产品纯度可大于99.5％。本次产生污水900kg,其它水溶液经处理后可套用，危废18kg，耗电量320KWh。
实施例2
由于本设备的采用，可实现不间断投料，故实例以3000L的重氮化反应液为例。
一、重氮化反应具体为：将对氨基苯甲醚与硫酸水溶液按1:4比例混合制得对氨基苯甲醚酸盐水溶液2000L,将微通道反应器升温至10℃，然后将对氨基苯甲醚酸盐水溶液与浓度20％的亚硝酸钠水溶液1000L通过各自的计量泵按照一定的流速泵入微通道反应器内，保持反应温度10℃，控制从开始进料到反应器出口有物料流出的时间为反应时间，将微通道反应器出口反应液通过冷凝器及时降温至5℃，收集至中间接收罐内，得到重氮化反应液3000L；
二、水解反应具体为：将重氮化反应液、硫酸水溶液按比例1:0.5通过各自的计量泵泵入微通道反应器内进行水解反应，控制物料在微通道反应器内反应温度为120℃，反应压力为5MPa，反应120min后，将微通道反应器出口反应液通过冷凝器及时降温至20℃，收集至中间接收罐内，得到水解反应液；
三、后处理制得成品具体为：将水解反应液用甲苯充分萃取后，水层为酸性水，回收硫酸铜后可重新套用至后期的重氮化反应，甲苯层为对羟基苯甲醚甲苯溶液，将甲苯层进行蒸馏脱溶，甲苯可套用，脱溶后的物料再通过高真空精馏得到熔融状态的对羟基苯甲醚360kg，收率为90％，产品纯度可大于99.5％。本次产生污水900kg,其它水溶液经处理后可套用，危废18kg，耗电量320KWh。

Claims (7)

1.微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，其特征在于：制备步骤包括重氮化反应、水解反应及后处理制得成品，所述重氮化反应、水解反应均在微通道反应器内进行。
2.根据权利要求1所述的微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，其特征在于：所述重氮化反应具体为：将对氨基苯甲醚酸盐水溶液、亚硝酸钠水溶液通过各自的计量泵按照一定的流速泵入微通道反应器内，反应一定时间后，将微通道反应器出口反应液通过冷凝器及时降温至0～10℃，收集至中间接收罐内，得到重氮化反应液；
所述水解反应具体为：将重氮化反应液、硫酸铜溶液或硫酸水溶液通过各自的计量泵泵入微通道反应器内进行水解反应，反应一定时间后，将微通道反应器出口反应液通过冷凝器及时降温至0～10℃，收集至中间接收罐内，得到水解反应液；
所述后处理制得成品具体为：将水解反应液低温淬灭后用甲苯萃取，减压蒸馏脱溶得粗品再进行简单精馏，然后得到对羟基苯甲醚成品。
3.根据权利要求2所述的微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，其特征在于：所述对氨基苯甲醚酸盐水溶液与所述亚硝酸钠水溶液添加比例为1:0.5～1:5。
4.根据权利要求2所述的微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，其特征在于：所述对氨基苯甲醚酸盐水溶液由对氨基苯甲醚与硫酸水溶液按比例1:1～1:20混合制得，所述亚硝酸钠水溶液浓度为1～50％。
5.根据权利要求2所述的微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，其特征在于：所述微通道反应器内重氮化反应温度为0～50℃，反应时间为0.5～10min。
6.根据权利要求2所述的微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，其特征在于：所述重氮化反应液与硫酸铜溶液或硫酸水溶液的添加比例为1:0.5～1:10，所述硫酸铜溶液的浓度为：1～40％。
7.根据权利要求2所述的微通道反应器在对羟基苯甲醚制备中的应用，其特征在于：所述微通道反应器内水解反应温度为50～200℃，压力为0.1～2MPa，反应时间为0.5～10min。
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