CN218516655U

CN218516655U - 一种2-氯-5-氨基苯酚合成系统

Info

Publication number: CN218516655U
Application number: CN202222285274.2U
Authority: CN
Inventors: 孙伟; 王雪梅; 赵贝; 马强; 冯志海; 吕鹏飞
Original assignee: Binzhou Huanghai Science And Technology Research Institute Co ltd
Current assignee: Binzhou Huanghai Science And Technology Research Institute Co ltd
Priority date: 2022-08-30
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2023-02-24
Anticipated expiration: 2032-08-30

Abstract

本实用新型具体涉及一种2‑氯‑5‑氨基苯酚合成系统。2‑氯‑5‑氨基苯酚是重要医药、农药、染料中间体，现有以2‑氯‑5‑硝基苯酚为原料经加氢还原的合成工艺中，还存在雷尼镍催化剂与反应底物接触不充分，反应过程中生成的卤素导致催化剂中毒等缺陷。针对上述技术问题，本实用新型提供了一种2‑氯‑5‑氨基苯酚合成系统，以回路反应器、换热器、循环泵的循环回路作为主反应体系，通过循环泵、喷射器增强了氢气在反应体系中的传至作用，增加物料与催化剂的接触效率，同时降低了反应釜的压力，有效缩短了2‑氯‑5‑氨基苯酚合成时间。

Description

一种2-氯-5-氨基苯酚合成系统

技术领域

本实用新型属于合成装置技术领域，具体涉及一种2-氯-5-氨基苯酚合成系统。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2-氯-5-氨基苯酚(CAS:6358-06-1)作为合成中间体，在医药、农药、染料等领域显示出越来越重要的作用，使得该中间体的需求量越来越大，同时具有较高的经济价值。目前2-氯-5-氨基苯酚主要的合成方法包括以非贵金属的雷尼镍为催化剂，以2-氯-5-硝基苯酚为原料经加氢还原、催化剂分离、脱色、脱溶结晶、干燥等工序制的2-氯-5-氨基苯酚，该工艺后处理较为简单、固废少、成本低，但存在脱卤素现象，导致产品纯度较低。

雷尼镍加氢催化剂是一种由带有多孔结构的镍铝合金的细小晶粒组成的固态异相催化剂。活化前的雷尼镍催化剂是无定型粉末，具有中等强度的可燃性，有水存在的情况下，会部分活化并产生氢气，易结块，暴露在空气中易风化。经活化工艺处理后，雷尼镍催化剂表面上成为细小的灰色粉末，但从微观角度看，粉末中的每个微小颗粒都是一个立体多孔结构，这种多孔结构使得它的表面积大大增加，极大的表面积带来的是很高的催化活性，以及对氢气的强吸附性和热稳定性，这就使得雷尼镍催化剂作为一种异相催化剂被广泛用于很多有机合成反应和工业生产的这就氢化反应中。除此之外，雷尼镍基本不溶于除无机酸之外的实验室溶剂，同时又具有较高的密度，这都有利于反应之后从混合液中分离催化剂。

发明人发现，在上述以非贵金属的雷尼镍为催化剂，以2-氯-5-硝基苯酚为原料的合成方法中，还存在以下缺陷：雷尼镍作为一种金属类催化剂，具有比重大的特点，容易沉积在反应釜的下部，导致催化效率不高；现有的反应釜往往通过增加搅拌桨等机械搅拌装置增加雷尼镍的催化效率，但是，发明人认为搅拌桨受机械强度、搅拌形式等因素的限制，对雷尼镍催化效果改善不明显。

实用新型内容

针对上述2-氯-5-氨基苯酚合成工艺中存在的缺陷，本实用新型中提供了一种一种2-氯-5-氨基苯酚合成系统，通过加强混合/传质效果提高反应效率，强化物料的循环效果。本实用新型提供的反应系统中，取消了搅拌桨等机械搅拌装置，增加外循环泵予以强制循环，效果比搅拌桨更有效，并在外循环管线进料口设置喷射器，使得进入反应器的料液处于雾化或半雾化状态，极大增加了料液在氢气氛围中的比表面积，以实现传质强化。可以在相同氢气压力(反应压力)等其他反应条件不发生改变的前提下缩短反应时间。另外，本实用新型提供的反应系统中还加入了换热器，对反应釜中的温度进行调控，避免由于反应釜内温度过高导致的产品收率下降。

本实用新型提供了一种2-氯-5-氨基苯酚合成系统，所述合成系统包括回路反应器、换热器、循环泵、过滤器、催化剂回收罐及反应合格罐；

其中，按照物料流动方向，回路反应器、循环泵、换热器依次连接形成回路；所述循环泵下游具有通向过滤器的支路，所述过滤器底部设置分别连通催化剂回收罐和反应合格罐的管路；

所述回路反应器顶部具有投料口及喷射器，催化剂回收罐底部与所述投料口连通。

优选的，所述回路反应器顶部还具有氮气来自管网、氢气来自管网及溶剂来自管网，分别用于向回路反应器中通入氮气、氢气及反应体系的有机溶剂。

进一步的，所述氢气来自管网靠近回路反应器的一端处于喷射器的负压区域内。

进一步的，所述有机溶剂为包括但不限于水、甲醇、或乙醇、异丙醇中的一种或几种，所述有机溶剂的加入量可通过电磁阀进行控制，加入量为反应底物质量的100-10000％。

优选的，所述投料口用于催化剂、反应底物及脱卤抑制剂的投料；其中，催化剂为包括但不限于二元、三元或四元雷尼镍，催化剂的加入量为反应底物质量的0.1-50％；所述脱卤抑制剂为乙胺、丙胺、辛胺、乙二胺、二乙胺、三聚氰胺、吗啡啉、三乙胺、喹啉、吡啶、无水Na₂SO₃、吗啉、环己胺、乙醇胺、三乙醇胺、碳酸氢铵、亚磷酸钠、双氰胺、氰氨、氨基氰钙(氰胺化钙)、SnCl₄·5H₂O、噻吩、氨基酸、氨水(氨用量最好约为原料量的50％)、哌啶、硫脲、硫氰酸盐、甲酸铵、乙酸铵、NaOAc(乙酸钠)、氰氨化钙、磷酸三苯酯、三苯基亚磷酸、无机碱、无机盐、甲脒盐、咪唑、苯膦酸、亚磷酸、次磷酸、异丙醇胺、二乙醇三胺、三乙烯四胺、二苯硫醚、有机硫(硫代甘油、1,6-己二硫醇、α-硫辛酸、 1-十二烷硫醇)、哌嗪、2-氨基喹啉、2-氨基噻唑、苯并噻唑、聚烯烃多胺、Pka<5 的有机化合物、氨组成的复合脱卤抑制剂、Pkb<3的有机碱、镁的氧化物、镁氢氧化物、多亚基多胺、烷基胺、脂环族胺、KOH、K₂CO₃(反应温度高时是很好的脱氯助剂)、NaOAC(醋酸钠)等其中的1或2种及以上的复合药剂，所述脱卤抑制剂加入量为催化剂质量的0.1-500％。

优选的，所述回路反应器内还具有压力检测器，用于在合成过程中，检测反应釜内压力情况；该优选方案的一种实施方式中，所述氢气来自管网处具有电磁阀，可根据回路反应器内压力情况对氢气的进气量进行调整。

优选的，所述回路反应器侧壁还具有取样口，用于对回路反应器中的反应体系进行取样监测反应进程。

优选的，所述换热器为包括但不限于螺旋型换热器、板式换热器、列管式换热器中的一种；考虑到催化剂中存在固体，所述换热器更优选为列管式换热器，可以有效降低堵塞概率。

优选的，所述循环泵为包括但不限于叶片式泵、容积式泵、喷射泵、水锤泵、电磁泵中的任意一种。

优选的，所述过滤器为自动反冲洗或金属焊接式精密过滤器，用于将反应产物与催化剂进行分离，分离后反应产物进入反应合格罐，分离后的催化剂回收至催化剂回收罐。

优选的，所述催化剂回收罐顶部具有溶剂补加口，其底部具有通向回路反应器的管路，所述管路上设置回收泵。

上述合成系统中，所述催化剂回收罐中的催化剂可通过回收泵重新进入回路反应器中参与合成反应，另外，合成反应中损失的有机溶剂可通过催化剂回收罐顶部的溶剂补加口进行补充。

优选的，所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统中，还包括结晶釜，所述结晶釜设置于反应合格罐下游，通过管路与反应合格罐底部连接；进一步优选的方案中，所述结晶釜下游还具有产物的干燥及包装装置。

以上一个或多个技术方案的有益效果是：

1、传统雷尼镍催化反应采用搅拌装置增强催化剂与物料的接触效率，但上述机械搅拌的反应方式容易造成催化剂及搅拌装置的损伤，提高反应装置的维修成本，增加了产品的后处理步骤。针对上述问题，本实用新型在回路反应器外增加了循环泵，通过施加外部动力增强了氢气的循环，通过氢气作为传动物质，增强了物料与催化剂的接触效率，该反应方式首先消除了机械搅拌装置在生产过程中的损耗，其次，加强氢气在系统中的循环还有助于实现回路反应器内的换热效果，本实用新型中还增加了换热器增强换热效果，进一步加强反应换热效果。

2、本实用新型中还在回路反应器的顶部增加了喷射器，将液态的物料进行雾化，使物料与氢气进行充分的接触，增加反应接触面。

3、通过对反应体系添加脱氯抑制剂，改善雷尼镍催化剂加氢选择性，将脱氯杂质控制0.5％，进一步提升产品品质。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为实施例1中所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统结构示意图；

图2为实施例2中所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统结构示意图；

上述图1-图2中，101为回路反应器、102为氮气来自管网、103为氢气来自管网、104为溶剂来自管网、105为换热器、106为喷射器、107为循环泵、108 为投料口、201为过滤器、202为催化剂回收罐、203为溶剂补加口、204为催化剂回收泵、301为反应合格罐、401为结晶釜。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本实用新型的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本实用新型的技术方案。

实施例1

本实施例中，提供了一种2-氯-5-氨基苯酚合成系统，结构如附图1所示，所述合成系统包括回路反应器101、换热器105、喷射器106，循环泵107、投料口108，过滤器201、催化剂回收罐202、催化剂回收泵204及反应合格罐301。其中，按照物料在系统中循环的方向，所述回路反应器101、喷射器106，循环泵107、换热器105依次管路连通，构成循环回路；所述循环泵107与换热器105之间具有管路通向过滤器201，过滤器201底部分别具有管路通向催化剂回收罐202及反应合格罐301。由于催化剂为固体催化剂，过滤器201采用反冲洗过滤器。本实例中釜外循环管路——包括循环泵107-换热器105-喷射器106、催化剂回收管路——包括回收罐202-回收泵204-反冲洗过滤器201，均采用高分子及纳米陶瓷聚合物材料进行喷涂防腐，放止氯离子腐蚀及催化剂颗粒磨损。

回路反应器101的顶部具有投料口108(用于向釜内投加物料)及喷射器106 (所述喷射器106处形成负压区域)。另外回路反应器101的顶部投料口108还具有氮气来自管网102(用于开停车氮气置换)、氢气来自管网103及溶剂来自管网 104，分别用于向回路反应器101内加入氮气、氢气及反应体系中的有机溶剂，所述有机溶剂为甲醇。

所述催化剂回收罐202用于回收合成反应所需的雷尼镍催化剂，罐体顶部具有溶剂补加口203，罐底具有通向回路反应器101投料口108的管路，所述管路设置电磁阀及泵，用于将回收罐202中的雷尼镍催化剂加入回路反应器101中。

所述反应合格罐301用于存储回路反应器101中合成的2-氯-5-氨基苯酚料液。

基于上述合成系统的2-氯-5-氨基苯酚合成方法如下：将反应原料2-氯-5-硝基苯酚、反应溶剂甲醇通过溶剂来自管网104、脱卤抑制剂及雷尼镍催化剂通过投料口108加入回路反应器101中，达到反应釜体积的60％处。开启换热器105、循环泵107进行物料的循环，待循环稳定后，开启氢气来自管网103通入氢气，控制氢气进气速度使回路反应器101中压力稳定在0.1～50mpa，进一步优选0.4～1.0mpa 范围内，反应进行1h后取样，待产物合格后，打开循环泵107与过滤器107之间的管路，使回路反应器101内的物料经过滤器107过滤后分别进入催化剂回收罐202 及反应合格罐301。

相比未加入喷射器、换热器的合成系统，上述实施例1中提供的合成系统，在同等投料的条件下，可以有效降低回路反应器101内的反应压力，降低幅度为 5-50％。并且，在相同氢气供气压力条件下，采用实施例1中的合成系统可以有效缩短反应时间，反应时间减少幅度为5-50％。

上述反应后回收的催化剂可重新投入回路反应器101中使用，并根据反应活性变化补加催化剂；补加反应溶剂(甲醇)通过催化剂回收罐202顶部的溶剂补加口203进行补充，根据产品带走的量进行添加，保证催化剂回收罐202的液位，此溶剂既用于补加回路反应器101溶剂的缺失量又用于作为反冲洗过滤器201的冲洗液。脱溶结晶、烘干得干品，测产物转化率合格，纯度≥98％(脱氯副产物＜1％)，产物摩尔收率88-95％。

实施例2

本实施例中，提供又一种2-氯-5-氨基苯酚合成系统，在实施例1中所述合成系统的基础上，本实施例中所述合成系统还具有结晶釜401，所述结晶釜401设置于反应合格罐301下游，用于将反应合格罐301中储存的粗品2-氯-5-氨基苯酚结晶提纯。同样的，反应合格罐301与结晶釜401连通的管路设置泵及电磁阀，用于控制物料流向结晶釜401，经结晶釜401加工后获得的纯品2-氯-5-氨基苯酚通过干燥及包装线成为市售产品。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种2-氯-5-氨基苯酚合成系统，其特征在于，所述合成系统包括回路反应器、换热器、循环泵、过滤器、催化剂回收罐及反应合格罐；按照物料流动方向，回路反应器、循环泵、换热器依次连接形成回路；所述循环泵下游具有通向过滤器的支路，所述过滤器底部设置分别连通催化剂回收罐和反应合格罐的管路；

2.如权利要求1所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统，其特征在于，所述回路反应器顶部还具有氮气来自管网、氢气来自管网及溶剂来自管网，分别用于向回路反应器中通入氮气、氢气及反应体系的有机溶剂。

3.如权利要求2所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统，其特征在于，所述氢气来自管网靠近回路反应器的一端处于喷射器的负压区域内。

4.如权利要求1所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统，其特征在于，所述投料口用于催化剂、反应底物及脱卤抑制剂的投料。

5.如权利要求2所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统，其特征在于，所述回路反应器内还具有压力检测器，所述氢气来自管网处具有电磁阀，可根据所述压力检测器的结果对氢气的进气量进行调整。

6.如权利要求1所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统，其特征在于，所述回路反应器侧壁还具有取样口，用于对回路反应器中的反应体系进行取样监测反应进程。

7.如权利要求1所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统，其特征在于，所述换热器为螺旋型换热器、板式换热器、列管式换热器中的一种。

8.如权利要求1所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统，其特征在于，所述循环泵为包括但不限于叶片式泵、容积式泵、喷射泵、水锤泵、电磁泵中的任意一种。

9.如权利要求1所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统，其特征在于，所述过滤器为自动反冲洗或金属焊接式精密过滤器，用于将反应产物与催化剂进行分离，分离后反应产物进入反应合格罐，分离后的催化剂回收至催化剂回收罐。

10.如权利要求1所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统，其特征在于，所述2-氯-5-氨基苯酚合成系统中，还包括结晶釜，所述结晶釜设置于反应合格罐下游，通过管路与反应合格罐底部连接。