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綜述l芳香化合物連續(xù)硝化應(yīng)用進(jìn)展(二)

更新時(shí)間:2022-03-18      點(diǎn)擊次數(shù):2009

綜述l芳香化合物連續(xù)硝化應(yīng)用進(jìn)展(二)

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康寧用“心”做反應(yīng)

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編前語

上文我們通過多個(gè)案例,介紹了應(yīng)用微通道反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)一取代和二取代苯型芳香烴為底物的硝化反應(yīng)的研究進(jìn)展。

 

在進(jìn)入本文正文(即本篇綜述第二部分內(nèi)容)前,小編需要補(bǔ)充的是:在硝化等?;に囘B續(xù)化研究成果越來越多的現(xiàn)階段,如何將研究成果應(yīng)用于實(shí)際,實(shí)現(xiàn)硝化工藝的工業(yè)化放大生產(chǎn)更是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

 

康寧反應(yīng)器技術(shù)經(jīng)過13年的工業(yè)化應(yīng)用研究與推廣,在微通道反應(yīng)器工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了突破性進(jìn)展,已經(jīng)擁有上百家工業(yè)化用戶,累計(jì)安裝的年通量已超過80萬噸。

 

康寧AFR多套工業(yè)化硝化裝置始終保持24/7連續(xù)穩(wěn)定安全運(yùn)行。

 

 

江蘇中丹化工成功采用康寧反應(yīng)器連續(xù)硝化,顯著提升了關(guān)鍵中間體生產(chǎn)的本質(zhì)安全水平,裝置穩(wěn)定運(yùn)行一年多,得到了客戶和地方政府的高度認(rèn)可。

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康寧反應(yīng)器技術(shù)和益豐生化環(huán)保股份有限公司合作,打造了年通量萬噸級全自動(dòng)全連續(xù)微反應(yīng)硝化生產(chǎn)裝置。與傳統(tǒng)工廠相比,其畝均產(chǎn)出提升了10倍,運(yùn)行費(fèi)用減低20%以上。

……

 

還有更多硝化、重氮化、氧化、加氫等工業(yè)化項(xiàng)目成功實(shí)現(xiàn)并穩(wěn)定運(yùn)行,幫助客戶實(shí)現(xiàn)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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接下來讓我們進(jìn)入正文——

以多取代苯型芳香烴及其它苯型芳香烴為底物的硝化反應(yīng)

二硝基萘的連續(xù)化合成

倪偉等[9]以萘和95%硝酸為原料,在微通道反應(yīng)器中研究了二硝基萘的連續(xù)化合成工藝(圖9),考察了硝酸濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物料比對反應(yīng)的影響并進(jìn)一步優(yōu)化了反應(yīng)條件。

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  • 結(jié)果:

    在最佳條件下單硝化產(chǎn)物n(對硝基氯苯)∶n(鄰硝基氯苯)=1:0.56,與釜式反應(yīng)器相比,副產(chǎn)物明顯減少,轉(zhuǎn)化率明顯提高,生產(chǎn)能力提高了4個(gè)數(shù)量級,并且可以實(shí)現(xiàn)工藝的連續(xù)化操作。

 

1-甲基-4,5-二硝基咪唑硝化合成

1-甲基-4,5-二硝基咪唑(4,5-MDN1)是一種性能良好的高能鈍感Explosive material具有高應(yīng)用價(jià)值的熔鑄Explosive material載體。在傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器中進(jìn)行N-甲基咪唑硝化反應(yīng)時(shí)劇烈放熱,為控制反應(yīng)溫度需緩慢逐滴加料,反應(yīng)時(shí)間長,產(chǎn)物收率低。

 

劉陽藝紅等[10]在微通道反應(yīng)器為核心的反應(yīng)體系中進(jìn)行了4,5-MDN1的合成研究(圖12),利用微通道反應(yīng)器的高傳熱特性快速提高4,5-MDN1的收率。工業(yè)生產(chǎn)中,可通過增加微通道反應(yīng)器數(shù)量來熱量,維持恒定的反應(yīng)溫度,在減少混合酸用量的同時(shí),顯著提高了提高產(chǎn)量,具有廣闊的發(fā)展前景。

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1-甲基-3-丙基-1H-吡唑-5-羧酸硝化反應(yīng)

Panke等[11]采用微通道反應(yīng)器對1-甲基-3-丙基-1H-吡唑-5-羧酸進(jìn)行了硝化反應(yīng)研究(圖13)。微通道反應(yīng)器優(yōu)秀的傳熱性能性使反應(yīng)溫度穩(wěn)定在90℃,避免了100℃脫羧副反應(yīng)的發(fā)生,硝化產(chǎn)物是合成sildenafil 的重要中間體。

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結(jié)語


  • 微通道反應(yīng)器在芳香化合物的硝化反應(yīng)中表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢:選擇性高、安全性高、轉(zhuǎn)化率高、反應(yīng)時(shí)間短、數(shù)增放大、可建立動(dòng)力學(xué)模型等,使得芳香化合物的硝化由傳統(tǒng)的間歇式生產(chǎn)轉(zhuǎn)為連續(xù)化生產(chǎn)成為可能。

  • 盡管微通道反應(yīng)器還存在一定的局限性,但隨著微化工技術(shù)的發(fā)展,微通道反應(yīng)器會(huì)更加安全化、智能化和連續(xù)化,其在芳香化合物的硝化反應(yīng)中的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛,硝化反應(yīng)這類具有污染大、放熱強(qiáng)、選擇性差的反應(yīng)也將隨之得到優(yōu)化。

參考文獻(xiàn):

[1] 化學(xué)與生物工程. 2021,38(02).

[9] 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) (自 然 科 學(xué) 版),2016,38(3):120-125

[10] 現(xiàn)代化工,2018,38(6):140-143.

[11] Synthesis, 2003(18): 2827-2830.