本發(fā)明涉及苯肼的合成，具體內(nèi)容包括利用“心”型微通道反應(yīng)器（康寧公司的高通量微通道反應(yīng)器）將苯胺重氮化制備苯肼，屬于精細化學(xué)品領(lǐng)域范疇，是一種制備苯肼的新穎方法。

背景技術(shù)：

苯肼是一種重要的染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥中間體，可作為抗抑郁劑用于治療紅血球增多癥，用于合成糖脎、苯腙、烷基吲哚、1H-吲唑-3一羧酸、藥物氯尼達明、依達拉奉、吡唑衍生物、吡唑啉酮衍生物、色胺衍生物噠嗪酮噻二唑類和噠嗪吡唑啉酮衍生物等，還可與金屬形成配合物。

苯肼的合成工藝主要采用苯胺重氮化、還原、水解、蒸餾工藝，其技術(shù)的進步主要集中于苯胺重氮化。由于重氮化反應(yīng)為強放熱反應(yīng)，而且生成的重氮鹽在較高的溫度下長時間容易分解，產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境，甚至發(fā)生爆炸。因此必須及時將大量的反應(yīng)熱移走。

中國專利CN1169423公開了一種苯肼鹽酸鹽的制備方法，其特征是取鹽酸、亞硝酸鈉依次加入苯胺中，其中苯胺、鹽酸、亞硝酸鈉摩爾比為1∶2.3～3.2∶1～1.1，且亞硝酸鈉在0～5℃時開始投料，反應(yīng)溫度為0～22℃，反應(yīng)時間為30～90 min，再按與苯胺的摩爾比為1∶2～3.5∶2.5～3.0加入亞硫酸銨、鹽酸，進行還原、水解、酸析，再經(jīng)抽濾或甩干，即可，此工藝為間歇重氮化方法，反應(yīng)時間長，產(chǎn)品收率低。

日本住友株式會社申請的中國專利CN102807505A、CN102807506A公開了一種包括如下步驟的生產(chǎn)苯肼的方法：將重氮鹽與至少一種選自亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽中的物質(zhì)在水的存在下進行反應(yīng)；并且將所得的反應(yīng)混合物與氯化氫在0至10℃混合，隨后將混合物保持在10至30℃。該專利也采用的是間歇重氮化方法，給出了鄰甲氧基苯肼的合成實例。

德國專利 DE2758027和印度專利 In142812也公開了苯肼的合成方法，其采用的也是間歇重氮化工藝。

以上發(fā)明均采用傳統(tǒng)的間歇釜式反應(yīng)器，加料方式采用逐滴滴加，能耗高，設(shè)備腐蝕嚴重，而且重氮化反應(yīng)為強放熱反應(yīng)，反應(yīng)伴隨著溫度的急劇升高，因此對于反應(yīng)安全很難控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對傳統(tǒng)的間歇釜式反應(yīng)器生產(chǎn)苯肼過程時間長、收率低、反應(yīng)過程安全性難以控制等問題提出的一種新型的高效連續(xù)流生產(chǎn)工藝。使用新型“心”型微通道反應(yīng)器，原料用計量泵打入反應(yīng)器中，液體依靠“心”型結(jié)構(gòu)完成混合傳質(zhì)，混合效果遠遠優(yōu)于攪拌所產(chǎn)生的傳質(zhì)效果，苯胺轉(zhuǎn)化率能達到99%，極大提高了產(chǎn)品收率；“心”型結(jié)構(gòu)反應(yīng)板混合傳質(zhì)效果好，導(dǎo)熱快，避免了局部過熱現(xiàn)象，反應(yīng)可在定溫條件下進行，消除了一般反應(yīng)器的飛溫爆炸危險，提高了安全性。

本發(fā)明在連續(xù)微通道反應(yīng)器制備苯肼的方法，具體步驟如下：

1) 苯胺鹽酸鹽配置：常溫下，30%的鹽酸和苯胺配成苯胺鹽酸鹽；

2) 亞硝酸鈉溶液配置：亞硝酸鈉和水配成40%的亞硝酸鈉溶液；

3) 采用循環(huán)器冷卻器對“心”型微通道反應(yīng)器進行制冷，待溫度穩(wěn)定后，將苯胺鹽酸鹽溶液與40%的亞硝酸鈉溶液打入反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度為-5~15℃，反應(yīng)停留時間為5~60s，反應(yīng)壓力0.1~1.8 MPa，重氮液從反應(yīng)器中連續(xù)流入收集器中，得到的重氮液經(jīng)過還原、酸析、過濾、中和、蒸餾得到產(chǎn)品。

一般地，本發(fā)明步驟如下：

1） 苯胺鹽酸鹽的配置：室溫下，將苯胺和30%的鹽酸按一定比例混合攪拌，配制成均相溶液，待用。

2） 將上述所得苯胺鹽酸鹽溶液和40%的亞硝酸鈉溶液經(jīng)由兩臺計量泵，按一定比例打入微通道反應(yīng)器，通過一系列傳質(zhì)型模塊持續(xù)反應(yīng)，得到重氮液溶液，最后進入沉積槽。在微通道反應(yīng)器中的停留時間在5~60s，反應(yīng)溫度在-5~15℃，壓力0.1~1.8 Mpa。

3） 得到的重氮鹽溶液經(jīng)過亞硫酸氫鈉和30%堿液還原、30%鹽酸酸析、過濾、中和、蒸餾，得到含量99%以上的苯肼。

本發(fā)明涉及的“心”型微通道反應(yīng)器由多塊模塊組裝而成，該模塊為一種三層結(jié)構(gòu)板。第一、三層為傳熱層，中間反應(yīng)板為增強混合心型通道結(jié)構(gòu)。材質(zhì)為特種玻璃，可耐酸腐蝕，最大壓力為5~10 bar。

本發(fā)明苯胺、鹽酸、亞硝酸鈉摩爾比為1∶2.3～3.2∶1～1.5。

本發(fā)明提供的在連續(xù)流微通道反應(yīng)器中以連續(xù)流反應(yīng)方式進行重氮化制備苯肼，原料通過計量泵打入，反應(yīng)器通過循環(huán)冷卻器來精確調(diào)節(jié)反應(yīng)所需的溫度。在反應(yīng)過程中，通過調(diào)節(jié)計量泵的流量來改變原料的摩爾比，經(jīng)過幾十秒至幾分鐘的停留時間后，得到重氮鹽溶液。

采用在微通道反應(yīng)器制備苯肼的工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢：

1）“心”型結(jié)構(gòu)反應(yīng)板混合傳質(zhì)效果高，導(dǎo)熱快，通過循環(huán)冷卻器精確控制反應(yīng)溫度，過程保持溫度恒定，消除了一般反應(yīng)器的飛溫爆炸危險；

2）反應(yīng)為連續(xù)流反應(yīng)，反應(yīng)時間僅為幾十秒，大大縮短了反應(yīng)時間；

3）反應(yīng)板為增強混合心型通道結(jié)構(gòu)，傳質(zhì)混合效果好，增加了反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。

附圖說明

圖1是“心”型微通道反應(yīng)器反應(yīng)板反應(yīng)層結(jié)構(gòu)。

圖2是“心”型微通道反應(yīng)器反應(yīng)板傳熱層結(jié)構(gòu)。

圖3 是實施例中苯胺制苯肼的工藝流程示意圖。

圖4 是實施例中兩股物料同時進料方式示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明實施例的“心”型微通道反應(yīng)器的反應(yīng)板為三層結(jié)構(gòu)，中間層為反應(yīng)層，第一、三層為傳熱層（參見圖1和2）。實施例的制備過程參見圖3和4。

實施例1

裝置：Coring心型微通道反應(yīng)器，反應(yīng)模塊選擇6塊板，原料進料方式參照圖3確定，換熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油。

苯胺鹽酸鹽配置：常溫下，在1000 mL三口燒瓶中加入310 ml 30%的鹽酸( 3.0 mol)、200 mL水， 30 min 內(nèi)滴加苯胺93 g ( 1.0 mol) ，加完再攪拌30 min，配成苯胺鹽酸鹽。

亞硝酸鈉溶液配置：亞硝酸鈉64 g ( 1.0 mol) 和300 mL水配成40%的亞硝酸鈉溶液溶液。

重氮化：采用循環(huán)器冷卻器對反應(yīng)器進行制冷，將反應(yīng)器設(shè)定溫度5℃，待溫度穩(wěn)定后，通過計量泵將苯胺鹽酸鹽溶液打入反應(yīng)器中，流速控制20 mL/min，通過計量泵將40%的亞硝酸鈉溶液打入反應(yīng)器中，流速控制40 mL/min，物料在微通道反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)停留時間為30 s，反應(yīng)壓力0.2 MPa，重氮液從反應(yīng)器中連續(xù)流入收集器中。

還原：向還原釜中加水、亞硫酸氫鈉和30%堿液，加溫至80℃，控制在80～115℃、pH=6.2～6.7，在20 min內(nèi)將上述重氮液細流加入，繼續(xù)攪拌1.5 h，再加入鋅粉、硅藻土，攪拌過濾，濾液放入酸析釜內(nèi)。

酸析：在上述濾液中，于70℃加入30%鹽酸進行酸析，控制溫度在85～110℃，攪拌10min，冷卻至20℃以下，吸濾，得苯肼鹽酸鹽。

中和：向反應(yīng)鍋中加入堿液，在攪拌下加入上述苯肼鹽酸鹽和適量的水，升溫至50℃，在50～80℃攪拌1 h，靜置8 h以上，分出下層水溶液，得上層油狀物即為苯肼，蒸餾得到純度99.1%的苯肼，收率85.8%。

實施例2

苯胺鹽酸鹽配置：常溫下，在1000 mL三口燒瓶中加入237 ml 30%的鹽酸(2.3 mol)、200 mL水， 30 min 內(nèi)滴加苯胺93 g ( 1.0 mol) ，加完再攪拌30 min，配成苯胺鹽酸鹽。

亞硝酸鈉溶液配置：亞硝酸鈉64g ( 1.0 mol) 和300 mL水配成40%的亞硝酸鈉溶液溶液。

重氮化：采用循環(huán)器冷卻器對反應(yīng)器進行制冷，將反應(yīng)器設(shè)定溫度0℃，待溫度穩(wěn)定后，通過計量泵將苯胺鹽酸鹽溶液打入反應(yīng)器中，流速控制20 mL/min，通過計量泵將40%的亞硝酸鈉溶液打入反應(yīng)器中，流速控制44 mL/min，物料在微通道反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)停留時間為28 s，反應(yīng)壓力0.2 MPa，重氮液從反應(yīng)器中連續(xù)流入收集器中。

還原：向還原釜中加水、亞硫酸氫鈉和30%堿液，加溫至80℃，控制在80～115℃、pH=6.2～6.7，在20 min內(nèi)將上述重氮液細流加入，繼續(xù)攪拌1.5 h，再加入鋅粉、硅藻土，攪拌過濾，濾液放入酸析釜內(nèi)。

酸析：在上述濾液中，于70℃加入30%鹽酸進行酸析，控制溫度在85～110℃，攪拌10min，冷卻至20℃以下，吸濾，得苯肼鹽酸鹽。

中和：向反應(yīng)鍋中加入堿液，在攪拌下加入上述苯肼鹽酸鹽和適量的水，升溫至50℃，在50～80℃攪拌1 h，靜置8 h以上，分出下層水溶液，得上層油狀物即為苯肼，蒸餾得到純度98.7%的苯肼，收率74.2%。

實施例3

苯胺鹽酸鹽配置：常溫下，在1000 mL三口燒瓶中加入330 ml 30%的鹽酸( 3.2 mol)、200 mL水， 30 min 內(nèi)滴加苯胺93 g ( 1.0 mol) ，加完再攪拌30 min，配成苯胺鹽酸鹽。

亞硝酸鈉溶液配置：亞硝酸鈉64 g ( 1.0mol) 和300 mL水配成40%的亞硝酸鈉溶液溶液。

重氮化：采用循環(huán)器冷卻器對反應(yīng)器進行制冷，將反應(yīng)器設(shè)定溫度10℃，待溫度穩(wěn)定后，通過計量泵將苯胺鹽酸鹽溶液打入反應(yīng)器中，流速控制20 mL/min，通過計量泵將40%的亞硝酸鈉溶液打入反應(yīng)器中，流速控制48 mL/min，物料在微通道反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)停留時間為26 s，反應(yīng)壓力0.2 MPa，重氮液從反應(yīng)器中連續(xù)流入收集器中。

還原：向還原釜中加水、亞硫酸氫鈉和30%堿液，加溫至80℃，控制在80～115℃、pH=6.2～6.7，在20 min內(nèi)將上述重氮液細流加入，繼續(xù)攪拌1.5 h，再加入鋅粉、硅藻土，攪拌過濾，濾液放入酸析釜內(nèi)。

酸析：在上述濾液中，于70℃加入30%鹽酸進行酸析，控制溫度在85～110℃，攪拌10min，冷卻至20℃以下，吸濾，得苯肼鹽酸鹽。

中和：向反應(yīng)鍋中加入堿液，在攪拌下加入上述苯肼鹽酸鹽和適量的水，升溫至50℃，在50～80℃攪拌1 h，靜置8 h以上，分出下層水溶液，得上層油狀物即為苯肼，蒸餾得到純度99.3%的苯肼，收率87.4%。

實施例4

苯胺鹽酸鹽配置：常溫下，在1000 mL三口燒瓶中加入310 ml 30%的鹽酸( 3.0 mol)、200 mL水， 30 min 內(nèi)滴加苯胺93 g ( 1.0 mol) ，加完再攪拌30 min，配成苯胺鹽酸鹽。

亞硝酸鈉溶液配置：亞硝酸鈉64 g ( 1.0 mol) 和300 mL水配成40%的亞硝酸鈉溶液溶液。

重氮化：采用循環(huán)器冷卻器對反應(yīng)器進行制冷，將反應(yīng)器設(shè)定溫度15℃，待溫度穩(wěn)定后，通過計量泵將苯胺鹽酸鹽溶液打入反應(yīng)器中，流速控制20 mL/min，通過計量泵將40%的亞硝酸鈉溶液打入反應(yīng)器中，流速控制52 mL/min，物料在微通道反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)停留時間為25 s，反應(yīng)壓力0.1 MPa，重氮液從反應(yīng)器中連續(xù)流入收集器中。

還原：向還原釜中加水、亞硫酸氫鈉和30%堿液，加溫至80℃，控制在80～115℃、pH=6.2～6.7，在20 min內(nèi)將上述重氮液細流加入，繼續(xù)攪拌1.5 h，再加入鋅粉、硅藻土，攪拌過濾，濾液放入酸析釜內(nèi)。

酸析：在上述濾液中，于70℃加入30%鹽酸進行酸析，控制溫度在85～110℃，攪拌10min，冷卻至20℃以下，吸濾，得苯肼鹽酸鹽。

中和：向反應(yīng)鍋中加入堿液，在攪拌下加入上述苯肼鹽酸鹽和適量的水，升溫至50℃，在50～80℃攪拌1 h，靜置8 h以上，分出下層水溶液，得上層油狀物即為苯肼，蒸餾得到含量98.1%的苯肼，收率88.8%。

本發(fā)明的保護范圍不僅限于以上實施例，凡是權(quán)利要求書上提到的，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員能類推到的變形均在保護范圍內(nèi)。