連續(xù)流合成二硝基萘，連續(xù)流合成二硝基萘方法

多數(shù)芳香族化合物的硝化反應(yīng)是液-液非均相的快速強(qiáng)放熱反應(yīng)過程，溫度越高硝化反應(yīng)速度越快，反應(yīng)產(chǎn)生的大量氣體以及熱量則會在短時間內(nèi)釋放，極易造成因溫度失控而導(dǎo)致爆炸事故的發(fā)生。間歇操作的液-液非均相的快速強(qiáng)放熱反應(yīng)過程在精確控制反應(yīng)溫度以及高效快速混合等方面都較難實(shí)現(xiàn)。

萘的硝基化合物主要包括 α-硝基萘( α-NN) 、β硝基萘( β-NN) 、1,5-二硝基萘( 1,5-DNN) 及 1,8-二 硝基萘( 1,8-DNN) 等。它們都是重要的化學(xué)中間體，被廣泛應(yīng)用于染料、顏料及高能材料等的制備。其中，1,5-DNN 可制備1,5-萘 二異酸酯( 1,5- NDI) ，進(jìn)而用作合成高性能聚氨酯材料的主要原料; 1,8-DNN 可制備1,8-萘二氨( 1,8-NDA)，1,8-NDA 為一種重要的染料中間體，主要用于生產(chǎn)溶劑型染料C. I. 溶劑橙60和C. I. 溶劑紅135。目前，國內(nèi)外工業(yè)化生產(chǎn)二硝基萘的工藝仍是以萘或硝基萘為原料，采用傳統(tǒng)的硝硫混酸硝化法在間歇反應(yīng)釜中進(jìn)行硝化反應(yīng)。萘是一種比苯更加容易被硝化的芳香族化合物，硝化過程中放熱劇烈，因此在實(shí)際的間歇式生產(chǎn)中一般是先投入反應(yīng)底物，再逐漸滴加硝化劑，同時輔以冷凍鹽水降溫以防止劇烈放熱，但是物料接觸的瞬間也會因反應(yīng)放熱而產(chǎn)生一定的副產(chǎn)物;同時，這種加料方式使先加入的物料的停留時間過長而生成副產(chǎn)物，導(dǎo)致收率和選擇性下降。目前，市面上1,5-二硝基萘和1,8-二硝基萘的合成方法主要是在間歇反應(yīng)釜中通過對萘進(jìn)行硝化再經(jīng)過一系列后處理得到，具體反應(yīng)過程如下所示：

二硝化反應(yīng)工藝的連續(xù)化一直是該領(lǐng)域技術(shù)革新的努力方向。本公司克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種1,5-二硝基萘和1,8-二硝基萘的制備方法。室溫下將萘與DCE攪拌混合均勻配置成DCE-萘溶液作為物料1，將硫酸與硝酸在冰水浴中配置成硝硫混酸作為物料2。兩股物料經(jīng)計量泵，控制摩爾比同時通入動態(tài)管式反應(yīng)器中;在動態(tài)管式反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過設(shè)置的停留時間，產(chǎn)物從反應(yīng)器的出口流出，進(jìn)入冷卻后處理過程;將反應(yīng)液加入到水中，析出固體，加入氨水調(diào)節(jié)pH為7-9，進(jìn)行萃取，用溶劑進(jìn)行重結(jié)晶，過濾，濾餅洗滌3次后，烘干后檢測二硝基化合物選擇性95%以上。

工藝流程圖

反應(yīng)實(shí)物圖

連續(xù)流操作的有益效果：

1.實(shí)驗(yàn)中采用動態(tài)管式反應(yīng)器，反應(yīng)時間從傳統(tǒng)的數(shù)小時縮短到幾分鐘，顯著提高了反應(yīng)效率。

2.由于原料在動態(tài)管中混合極佳，溫度精確控制，反應(yīng)過程中，混酸的用量可以大大減少，安全性大大提高，且產(chǎn)物的選擇性明顯提高，連續(xù)生產(chǎn)所耗費(fèi)時間大大減少，且有益于保護(hù)環(huán)境。

3.在動態(tài)管式反應(yīng)器中，從預(yù)混、進(jìn)料、混合以及反應(yīng)過程全程為連續(xù)流反應(yīng)，避免了常規(guī)間歇反應(yīng)中需要額外配置裝置和轉(zhuǎn)移中出現(xiàn)泄露，環(huán)保安全，生產(chǎn)效率高。

4.選用動態(tài)管式反應(yīng)器能夠很好的降低物料析出引起堵住管路的風(fēng)險，從而保證產(chǎn)業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)的可靠性。