專利名稱：一種活性炭催化氯化合成多氯吡啶及其衍生物的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種由吡啶或吡啶衍生物催化氯化合成多氯吡啶及其衍生物的方 法與設備。
背景技術：
多氯吡啶及其衍生物是一種重要的有機中間體，可用于合成染料、殺蟲劑、塑料添 加劑等。在國內，目前合成多氯吡啶及其衍生物的主要方法是在固定床反應器中，把活性 炭催化劑裝入其中，將催化劑預熱到220°C以上，通入氯氣、氮氣、吡啶或吡啶衍生物的高溫 混合氣體。反應過程采用油浴或鹽浴加熱或冷卻，反應氣體經冷卻、分離得到多氯吡啶及其 衍生物。這種生產方式，存在催化劑使用周期短、易失活、產品收率低、能耗高等特點。以 2-腈基四氯吡啶的合成為例，活性炭催化劑極易失活，生產過程產生大量廢活性炭，每噸產 品消耗活性炭在300kg以上。中國專利CN101139318A提出了加入氯化鋅與氯化鈷作為主 組分的催化劑，提高了反應收率，同時延長了反應周期。但該專利仍然存在催化劑使用周期 短，需使用貴金屬，催化劑活性組分易流失，催化劑使用成本高等缺點。
發明內容
本發明的目的在于克服現有多氯吡啶及其衍生物催化氯化合成反應器生產周期 短，頻繁裝卸催化劑不僅導致生產能力低，產品收率低，催化劑成本高、能耗高等缺點。提出 了一種吡啶或吡啶衍生物由活性炭催化氯化合成多氯吡啶及其衍生物的方法與裝置。本發 明還特別適用于由吡啶腈通過活性炭催化氯化合成2-腈基四氯吡啶、2，3，5，6_四氯吡啶、 五氯吡啶。一種活性炭催化氯化合成多氯吡啶及其衍生物的方法，所采用的設備包括內設有 多個反應管的固定床反應器、至少一個微波源；反應管填充有活性炭；將氯氣，吡啶或吡啶 衍生物，以及惰性氣體通入至裝有活性炭的固定床反應器，通過微波控制反應管內反應溫 度為220°C 480°C;活性炭活性下降后，停止通入吡啶或吡啶衍生物與氯氣，通過微波控制 固定床反應器溫度升高到700 900°C，同時通入惰性氣體，使活性炭活化再生，然后繼續 催化反應。升高到700 900°C后，活化再生優選的時間為0. 1 1小時。所述微波源為封閉微波源。本發明還優選將氯氣，吡啶或吡啶衍生物，以及惰性氣體預熱后通入至裝有活性 炭的固定床反應器；或是將惰性氣體通過反應管與固定床反應器外殼之間的空間進行換熱 后，再與已預熱的氯氣，以及吡啶或吡啶衍生物通入固定床反應器。本發明的設備，包括內設有多個反應管的固定床反應器、至少一個可作用于反應 管的微波源；反應管填充有活性炭。所述的微波源為微波加熱器設置于固定床反應器的外殼側壁處。
所述微波源8為封閉微波源，設置在密閉的腔體內，為諧振腔多模式電磁輻射，頻 率波段為915MHz或2450MHz，微波源功率可調。所述的設備還包括氯氣和惰性氣體進口管道I，以及吡啶或吡啶衍生物的進口管 道II ；進口管道I、II與固定床反應器入口連通。固定床反應器外殼上還設有惰性氣體入口和惰性氣體出口，所述的惰性氣體入口 和出口均與反應管和固定床反應器外殼之間的空間連通；惰性氣體出口與氯氣和惰性氣體 進口管道I連通。所述的反應管可以是石英管、陶瓷管等耐高溫腐蝕易透過微波的材質。反應管底部設有活性炭支撐網。本發明的方法具體的實施方式為在裝有活性炭的固定床反應器中，將氯氣、吡啶或吡啶衍生物、惰性氣體等原料預 熱，其中惰性氣體的預熱是通過由惰性氣體入口1進入到固定床反應器的殼程進行換熱然 后由惰性氣體進口 2引出，氯氣由進口管道I 3，吡啶或吡啶衍生物由進口管道II 5，經固 定床反應器入口 4進入固定床反應器6。通過開啟微波加熱器8控制反應管7內反應溫度 為220°C 480°C，反應產物經固定床反應器出口 10的管道去回收產品多氯吡啶及其衍生 物，催化劑活性下降后，增加微波加熱功率使固定床反應器溫度升高到700 900°C，同時 通入惰性氣體使活性炭再生0. 1 1小時，再生完成后繼續通入原料與氯氣進行反應。反 應完成后冷凝回收多氯吡啶及其衍生物產品。按上述方法可合成的產物的分子結構式為
權利要求
1.一種活性炭催化氯化合成多氯吡啶及其衍生物的方法，其特征在于，所采用的設備 包括內設有多個反應管的固定床反應器、至少一個微波源；反應管填充有活性炭；將氯氣， 吡啶或吡啶衍生物，以及惰性氣體通入至裝有活性炭的固定床反應器，通過微波控制反應 管內反應溫度為220°c 480°C ；活性炭活性下降后，停止通入吡啶或吡啶衍生物與氯氣， 通過微波控制固定床反應器溫度升高到700 900°C，同時通入惰性氣體，使活性炭活化再 生，然后繼續催化反應。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于升高到700 900°C后，活化再生的時間 為0. 1 1小時。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反應管是石英管或陶瓷管。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的惰性氣體為二氧化碳或氮氣。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波源為封閉微波源。
6.根據權利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，將氯氣，吡啶或吡啶衍生物，以 及惰性氣體預熱后通入至裝有活性炭的固定床反應器；或是將惰性氣體通過反應管與固定 床反應器外殼之間的空間進行換熱后，再與已預熱的氯氣，以及吡啶或吡啶衍生物通入固 定床反應器。
7.一種用于活性炭催化氯化合成多氯吡啶及其衍生物的設備，其特征在于，包括內設 有多個反應管的固定床反應器、至少一個可作用于反應管的微波源；反應管填充有活性炭。
8.根據權利要求7所述的設備，其特征在于，所述的微波源為微波加熱器設置于固定 床反應器的外殼側壁處。
9.根據權利要求8所述的設備，其特征在于，所述的設備還包括氯氣和惰性氣體進口 管道I，以及吡啶或吡啶衍生物的進口管道II ；進口管道I、II與固定床反應器入口連通。
10.根據權利要求9所述的設備，其特征在于，固定床反應器外殼上還設有惰性氣體入 口和惰性氣體出口，所述的惰性氣體入口和出口均與反應管和固定床反應器外殼之間的空 間連通；惰性氣體入口與氯氣和惰性氣體進口管道I連通。
11.根據權利要求1-10任一項所述的設備，其特征在于，所述的反應管是石英管或陶瓷管。
12.根據權利要求1-10任一項所述的設備，其特征在于，反應管底部設有活性炭支撐網。
全文摘要
本發明公開了一種活性炭催化氯化合成多氯吡啶及其衍生物的方法與設備。所采用的設備包括內設有多個反應管的固定床反應器、至少一個微波源；反應管填充有活性炭；將氯氣，吡啶或吡啶衍生物，以及惰性氣體通入至裝有活性炭的固定床反應器，通過微波控制反應管內反應溫度為220℃～480℃；活性炭活性下降后，停止通入吡啶或吡啶衍生物與氯氣，通過微波控制固定床反應器溫度升高到700～900℃，同時通入惰性氣體，使活性炭活化再生，然后繼續催化反應。本發明采用微波加熱催化氯化合成多氯吡啶及其衍生物，可使反應器的運行周期提高。同時，多氯吡啶及其衍生物的收率提高。
文檔編號C07D213/84GK102127011SQ201110004499
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月11日 優先權日2011年1月11日
發明者劉平樂, 王浩新, 王良芥, 羅和安, 艾秋紅, 黃榮輝 申請人:湘潭大學