微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的装置及方法.pdf

本发明涉及一种微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的装置及方法，步骤为：以2-氯-6-硝基甲苯与甲醛为反应物，碱催化下以极性溶剂为载体输入第一微反应器中，在一定的温度下进行羟甲基化反应，得到2-氯-6-硝基苯乙醇和极性溶剂的混合物；再进入第二微反应器，同时经气体分布器连续通入氢气进行催化氢化，得到邻氨基苯乙醇，其中微反应器中装载有加氢催化剂。本发明通过选用易得低廉的原料和催化剂，选择合适的反应温度，通过微反应器实现了连续化生产，具有生产效率高、反应条件易控制、产品收率高、质量好、资源充分利用等优点，适合规模化工业生产。

权利要求书
1.  一种微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的装置，其特征在于：所述装置包括顺次相连通的射流混合器、第一微反应器、第二微反应器和产物收集罐，所述射流混合器的进口端分别与第一组分罐、第二组分罐相连通，射流混合器的出口端与第一微反应器的进口端相连通，第一微反应器的出口端与第二微反应器的进口端相连通，第二微反应器的出口端与产物收集罐相连通，所述第二微反应器的进口端还与气体分布器相连通。

2.  根据权利要求1所述的微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的装置，其特征在于：所述第一组分罐通过第一计量泵与射流混合器相连通，第二组分罐通过第二计量泵与射流混合器相连通；所述第一微反应器与第二微反应器之间通过增压泵相连通；所述射流混合器为T型射流混合器。

3.  根据权利要求1或2所述的微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的装置，其特征在于：所述第一微反应器、第二微反应器分别为管式结构，所述第一微反应器的管径为1～5mm，管长为1～2.5m；第二微反应器的管径为5～12mm，管长为12～18m。

4.  一种微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）将2-氯-6-硝基甲苯和第一极性溶剂的混合物作为第一组分，甲醛与碱、第二极性溶剂按照一定比例混合后作为第二组分，将第一组分和第二组分按照一定的流速同时输入射流混合器中混合，然后进入第一微反应器中，在一定的温度与时间内进行羟甲基化反应，得到含有2-氯-6-硝基苯乙醇的混合物；
（2）将上述得到的含有2-氯-6-硝基苯乙醇的混合物通过增压泵输入装载有加氢催化剂的第二微反应器中，同时经气体分布器连续通入氢气进行催化氢化，控制反应温度与停留时间得到邻氨基苯乙醇；
（3）催化加氢反应结束后，过滤反应液，减压蒸馏后得到产品邻氨基苯乙醇。

5.  根据权利要求1所述的微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述甲醛为甲醛水溶液、多聚甲醛或气态甲醛中的一种，其按甲醛百分含量折算后与2-氯-6-硝基甲苯的质量比为0.1～0.3：1；
所述第一极性溶剂、第二极性溶剂分别为下述之一：C1～C6的低级烷烃醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、二甲亚砜、丙二醇、丙酮、水、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺；所述第一极性溶剂、第二极性溶剂与2-氯-6-硝基甲苯的质量比为0:1～0.8：0.5～1：1；
所述碱为碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、有机季胺碱中的一种，其用量与2-氯-6-硝基甲苯的质量比为0.005～0.02：1。

6.  根据权利要求1所述的微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述第一微反应器的管径为1～5mm，管长为1～2.5m，反应温度为30～70℃，停留时间为10～45s。

7.  根据权利要求1所述的微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述第二微反应器的管径为5～12mm，管长12～18m。

8.  根据权利要求1所述的微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述加氢催化剂为20～100目的钯碳、PtO2或雷尼镍催化剂中的一种；所述反应温度40～75℃，反应体系的压力为0.5～2.0MPa，停留时间为300～900s。

9.  根据权利要求1所述的微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）将28.6g 2-氯-6-硝基甲苯和6ml二甲亚砜混合均匀，作为第一组分；将5.5g 多聚甲醛、0.22g氢氧化钠溶解于19ml甲醇中作为第二组分；将第一组分和第二组分同时输入T型射流混合器中混合，然后进入第一微反应器中进行羟甲基化反应，第一微反应器管径5mm，管长1.5m，控制反应温度65℃，停留时间25s，得到2-氯-6-硝基苯乙醇、氢氧化钠和极性溶剂的混合物；
（2）将上述混合物通过增压泵输入装载有40目雷尼镍催化剂的第二微反应器中，同时经气体分布器连续通入氢气进行催化氢化，第二微反应器管径6mm，管长10m，反应温度62℃，反应压力1.2MPa，停留时间325s；
（3）催化加氢反应结束后，将反应液过滤，在50℃，0.1MPa真空度条件下减压蒸馏后得到邻氨基苯乙醇。

10.  根据权利要求1所述的微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，其特征在于包括下述步骤：
（1）将28.6g 2-氯-6-硝基甲苯和12ml二甲基乙酰胺混合均匀，作为第一组分；将5.5g多聚甲醛、0.25g氢氧化钾、2g乙醇，溶解于37ml乙二醇中作为第二组分；将第一组分和第二组分同时输入T型射流混合器中混合，然后进入第一个微反应器中进行羟甲基化反应，第一个微反应器管径2mm，管长2m，控制反应温度60℃，停留时间25s，得到2-氯-6-硝基苯乙醇、氢氧化钾和极性溶剂的混合物；
（2）将上述混合物通过增压泵输入装载有60目雷尼镍催化剂的第二微反应器中，同时经气体分布器连续通入氢气进行催化氢化，第二微反应器管径5mm，管长18m，反应温度65℃，反应压力1.8MPa，停留时间400s；
（3）催化加氢结束后，经中和、减压蒸馏后得到邻氨基苯乙醇。

说明书微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的装置及方法。
背景技术
邻氨基苯乙醇是一种重要的精细化工基础原料，广泛用于医药、农药、香料、食品饲料添加剂、染料等领域，关于其应用研究一直持久不衰，新的应用领域仍在不断被开发出来。
目前已经工业化的邻氨基苯乙醇的合成技术主要是以邻硝基甲苯为原料经羟甲基化和氢化制备而得。现有报道中，羟甲基化反应中使用有机季铵碱Triton B为催化剂，虽然可以使反应得到较高的转化率，但是这种催化剂价格昂贵，提高了生产成本；氢化反应中可以采用锌粉还原法，但是该方法会造成三废严重等问题的产生；另外，邻硝基苯乙醇催化加氢阶段还可以采用传统间歇釜式生产工艺，但是该方法反应温度高，生产周期长，氢气消耗量大，且需要用到大量的有机溶剂，不利于工艺的规模化、连续化生产。
目前各种生产邻氨基苯乙醇的方法仍然存在生产效率低、成本高、三废严重等缺点，因此寻找反应连续、收率高、质量好、成本低、环境污染小的邻氨基苯乙醇的绿色工艺仍具有重要的工业化价值。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的装置及方法。
一种微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的装置，所述装置包括顺次相连通的射流混合器、第一微反应器、第二微反应器和产物收集罐，所述射流混合器的进口端分别与第一组分罐、第二组分罐相连通，射流混合器的出口端与第一微反应器的进口端相连通，第一微反应器的出口端与第二微反应器的进口端相连通，第二微反应器的出口端与产物收集罐相连通，所述第二微反应器的进口端还与气体分布器相连通。
作为优选，所述第一组分罐通过第一计量泵与射流混合器相连通，第二组分罐通过第二计量泵与射流混合器相连通；所述第一微反应器与第二微反应器之间通过增压泵相连通；所述射流混合器为T型射流混合器。
作为优选，所述第一微反应器、第二微反应器分别为管式结构，所述第一微反应器的管径为1～5mm，管长为1～2.5m；第二微反应器的管径为5～12mm，管长为12～18m。
一种微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，包括下述步骤：
（1）将2-氯-6-硝基甲苯和第一极性溶剂的混合物作为第一组分，甲醛与碱、第二极性溶剂按照一定比例混合后作为第二组分，将第一组分和第二组分按照一定的流速同时输入射流混合器中混合，然后进入第一微反应器中，在一定的温度与时间内进行羟甲基化反应，得到含有2-氯-6-硝基苯乙醇的混合物；
（2）将上述得到的含有2-氯-6-硝基苯乙醇的混合物通过增压泵输入装载有加氢催化剂的第二微反应器中，同时经气体分布器连续通入氢气进行催化氢化，控制反应温度与停留时间得到邻氨基苯乙醇；
（3）催化加氢反应结束后，过滤反应液，减压蒸馏后得到产品邻氨基苯乙醇。
作为优选，步骤（1）中，所述甲醛为甲醛水溶液、多聚甲醛或气态甲醛中的一种，其按甲醛百分含量折算后与2-氯-6-硝基甲苯的质量比为0.1～0.3：1；
所述第一极性溶剂、第二极性溶剂分别为下述之一：C1～C6的低级烷烃醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、二甲亚砜、丙二醇、丙酮、水、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺；所述第一极性溶剂、第二极性溶剂与2-氯-6-硝基甲苯的质量比为0:1～0.8：0.5～1：1；
所述碱为碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、有机季胺碱中的一种，其用量与2-氯-6-硝基甲苯的质量比为0.005～0.02：1。
作为优选，步骤（1）中，所述第一微反应器的管径为1～5mm，管长为1～2.5m，反应温度为30～70℃，停留时间为10～45s。
作为优选，步骤（2）中，所述第二微反应器的管径为5～12mm，管长12～18m。
作为优选，步骤（2）中，所述加氢催化剂为20～100目的钯碳、P2O5或雷尼镍催化剂中的一种；所述反应温度40～75℃，反应体系的压力为0.5～2.0MPa，停留时间为300～900s。
作为优选，所述的微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，包括下述步骤：
（1）将28.6g 2-氯-6-硝基甲苯和6ml二甲亚砜混合均匀，作为第一组分；将5.5g 多聚甲醛、0.22g氢氧化钠溶解于19ml甲醇中作为第二组分；将第一组分和第二组分同时输入T型射流混合器中混合，然后进入第一微反应器中进行羟甲基化反应，第一微反应器管径5mm，管长1.5m，控制反应温度65℃，停留时间25s，得到2-氯-6-硝基苯乙醇、氢氧化钠和极性溶剂的混合物；
（2）将上述混合物通过增压泵输入装载有40目雷尼镍催化剂的第二微反应器中，同时经气体分布器连续通入氢气进行催化氢化，第二微反应器管径6mm，管长10m，反应温度62℃，反应压力1.2MPa，停留时间325s；
（3）催化加氢反应结束后，将反应液过滤，在50℃，0.1MPa真空度条件下减压蒸馏后得到邻氨基苯乙醇。
作为优选，所述的微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，包括下述步骤：
（1）将28.6g 2-氯-6-硝基甲苯和12ml二甲基乙酰胺混合均匀，作为第一组分；将5.5g多聚甲醛、0.25g氢氧化钾、2g乙醇，溶解于37ml乙二醇中作为第二组分；将第一组分和第二组分同时输入T型射流混合器中混合，然后进入第一个微反应器中进行羟甲基化反应，第一个微反应器管径2mm，管长2m，控制反应温度60℃，停留时间25s，得到2-氯-6-硝基苯乙醇、氢氧化钾和极性溶剂的混合物；
（2）将上述混合物通过增压泵输入装载有60目雷尼镍催化剂的第二微反应器中，同时经气体分布器连续通入氢气进行催化氢化，第二微反应器管径5mm，管长18m，反应温度65℃，反应压力1.8MPa，停留时间400s；
（3）催化加氢结束后，经中和、减压蒸馏后得到邻氨基苯乙醇。
本发明合成路线如下：

本发明比起现有的技术具有如下优点：
1、本发明采用2-氯-6-氨基甲苯为原料，原料简单易得，反应条件温和，产率和选择性都较高；
2、羟甲基化反应采用了碱金属或碱土金属衍生物，价格较低，后处理过程中简单的水洗即可与产物分开；
3、催化氢化反应中采用镍催化剂，和锌粉还原法相比，无论从生产成本或三废处理上都有很大优势；
4、本发明整个合成工艺具有连续化、生产效率高、生产周期短、节能环保、副反应少、产品质量佳、生产成本低等特点；此外，管道化装置简单，投资少，工艺安全性好，反应条件易控，具有很大的工业化前景。
附图说明
图1是本发明的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
参照图1，一种微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的装置，包括顺次相连通的射流混合器1、第一微反应器2、第二微反应器3和产物收集罐4，所述射流混合器1的进口端分别与第一组分罐5、第二组分罐6相连通，射流混合器1的出口端与第一微反应器2的进口端相连通，第一微反应器2的出口端与第二微反应器3的进口端相连通，第二微反应器3的出口端与产物收集罐4相连通，所述第二微反应器3的进口端还与气体分布器7相连通。
所述第一组分罐5通过第一计量泵8与射流混合器1相连通，第二组分罐6通过第二计量泵9与射流混合器1相连通；所述第一微反应器2与第二微反应器3之间通过增压泵10相连通；所述射流混合器为T型射流混合器。
所述第一微反应器2、第二微反应器3分别为管式结构，所述第一微反应器2的管径为1～5mm，管长为1～2.5m；第二微反应器3的管径为5～12mm，管长为12～18m。
实施例2
参照图1，一种微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，包括下述步骤：
（1）将57.2g 2-氯-6-硝基甲苯和13ml二甲亚砜充分混合均匀，作为第一组分，置于第一组分罐5中；将10g多聚甲醛、0.457g氢氧化钠溶解于37ml甲醇中作为第二组分，置于第二组分罐6中。将第一组分罐5中的第一组分和第二组分罐6中的第二组分通过相应的第一计量泵8、第二计量泵9同时输入T型射流混合器1中快速混合，然后进入第一微反应器2中进行羟甲基化反应，第一微反应器管径5mm，管长1m，控制反应温度62℃，停留时间22s，得到2-氯-6-硝基苯乙醇、氢氧化钠和极性溶剂的混合物；
（2）将上述混合物通过增压泵10输入装载有60目雷尼镍催化剂的第二微反应器3中，同时经气体分布器7连续通入氢气进行催化氢化，第二微反应器管径8mm，管长12m，反应温度62℃，反应压力1.0MPa，停留时间300s；
（3）催化加氢反应结束后，将反应液过滤，在50℃，0.1MPa真空度条件下减压蒸馏后得到产品邻氨基苯乙醇。产品收率80.5%，纯度94.8%。
实施例3
将28.6g 2-氯-6-硝基甲苯和6mL二甲亚砜充分混合均匀，作为第一组分；将5.5g多聚甲醛、0.22g氢氧化钠溶解于19ml甲醇中作为第二组分。将第一组分和第二组分同时输入T型射流混合器中快速混合，然后进入第一个微反应器中进行羟甲基化反应，管径5mm，管长1.5m，控制反应温度65℃，停留时间25s，得到2-氯-6-硝基苯乙醇、氢氧化钠和极性溶剂的混合物；将该混合物通过增压泵输入装载有40目雷尼镍催化剂的第二个微反应器中，同时经气体分布器连续通入氢气进行催化氢化，第二微反应器管径6mm，管长10m，反应温度62℃，反应压力1.2MPa，停留时间325s。催化加氢反应结束后，将反应液过滤，在50℃，0.1MPa真空度条件下减压蒸馏后得到产品邻氨基苯乙醇。粗品收率89.4%，纯度98.9%。

实施例4
将28.6g 2-氯-6-硝基甲苯和79ml N,N-二甲基甲酰胺充分混合均匀，作为第一组分；将39.5g的20%甲醛溶液、0.458g氢氧化钾溶解于24ml乙醇中作为第二组分。将第一组分和第二组分同时输入T型射流混合其中快速混合，然后进入第一个微反应器中进行羟甲基化反应，管径5mm，管长2m，控制反应温度60℃，停留时间20s，得到2-氯-6-硝基苯乙醇、氢氧化钾和极性溶剂的混合物，将该混合物通过增压泵输入装载有20目雷尼镍催化剂的第二个微反应器中催化氢化，管径10mm，管长15m，反应温度60℃，反应压力1.5MPa，停留时间370s。催化加氢结束后，碱中和至中性或至弱碱性，减压蒸馏后得到产品邻氨基苯乙醇。粗品收率83.9%，纯度99.3%。
实施例5
将28.6g 2-氯-6-硝基甲苯和6ml N,N-二甲基甲酰胺充分混合均匀，作为第一组分；将26.3g的30%甲醛溶液、0.25g氢氧化钾、19mL乙醇中作为第二组分。将第一组分和第二组分同时输入T型射流混合其中快速混合，然后进入第一个微反应器中进行羟甲基化反应，管径5mm，管长2m，控制反应温度60℃，停留时间20s，得到2-氯-6-硝基苯乙醇、氢氧化钾和极性溶剂的混合物，将该混合物通过增压泵输入装载有60目雷尼镍催化剂的第二个微反应器中催化氢化，管径10mm，管长18m，反应温度60℃，反应压力1.6MPa，停留时间400s。催化加氢结束后，碱中和至中性或至弱碱性，减压蒸馏后得到产品邻氨基苯乙醇。产品收率93.8%，纯度93.1%。
实施例6
将28.6g 2-氯-6-硝基甲苯和6ml二甲基乙酰胺充分混合均匀，作为第一组分；将5.5g多聚甲醛、0.25g氢氧化钾、溶解于18mL乙二醇中作为第二组分。将第一组分和第二组分同时输入T型射流混合其中快速混合，然后进入第一个微反应器中进行羟甲基化反应，管径2mm，管长2m，控制反应温度60℃，停留时间20s，得到2-氯-6-硝基苯乙醇、氢氧化钾和极性溶剂的混合物，将该混合物通过增压泵输入装载有60目雷尼镍催化剂的第二个微反应器中催化氢化，管径8mm，管长18m，反应温度65℃，反应压力1.6MPa，停留时间400s。催化加氢结束后，碱中和至中性或至弱碱性，减压蒸馏后得到产品邻氨基苯乙醇。产品收率94.9%，纯度93.1%。
实施例6
一种微反应器法连续化合成邻氨基苯乙醇的方法，包括下述步骤：
（1）将28.6g 2-氯-6-硝基甲苯和12ml二甲基乙酰胺充分混合均匀，作为第一组分；将5.5g多聚甲醛、0.25g氢氧化钾、2g乙醇，溶解于37ml乙二醇中作为第二组分；将第一组分和第二组分同时输入T型射流混合器中快速混合，然后进入第一个微反应器中进行羟甲基化反应，第一个微反应器管径2mm，管长2m，控制反应温度60℃，停留时间25s，得到2-氯-6-硝基苯乙醇、氢氧化钾和极性溶剂的混合物；
（2）将上述混合物通过增压泵输入装载有60目雷尼镍催化剂的第二微反应器中，同时经气体分布器连续通入氢气进行催化氢化，第二微反应器管径5mm，管长18m，反应温度65℃，反应压力1.8MPa，停留时间400s；
（3）催化加氢结束后，碱中和至中性或至弱碱性，减压蒸馏后得到邻氨基苯乙醇。产品收率94.8%，纯度97.9%。
本发明通过选用易得低廉的原料和催化剂，选择合适的反应温度，通过微反应器实现了连续化生产，具有生产效率高、反应条件易控制、产品收率高、质量好、资源充分利用等优点，适合规模化工业生产。