本發明涉及有機合成領域，特別涉及一種3,5-二硝基鄰甲基苯甲酸的制備方法及制備裝置。
背景技術：
：3,5-二硝基鄰甲基苯甲酸是合成二硝托胺(又稱球痢靈)的重要的中間體，二硝托胺(3,5--二硝基-2-甲基苯甲酸胺)，為廣譜、高效、安全、無殘留的抗球蟲藥，用于飼料中能促進雞的生長。對雞的多種艾美爾球蟲，如柔嫩、毒害、布氏、堆形、巨形等艾美爾球蟲和火雞的球蟲等有效。特別是對柔嫩艾美爾球蟲和毒害艾美爾球蟲效果好，主要是抑制無性周期的裂殖芽孢。該產品不僅用于預防，而且可以用于治療，應用治療量對雞的生長、發育、產蛋的孵化率均無不良影響，對家兔的球蟲病也有較好的防治作用。專利號為CN104262164的中國專利公開了一種二硝托胺中間體3，5-二硝基-鄰-甲基苯甲酸的制備方法，其制備方法是將鄰-甲基苯甲酸溶解于氯仿或二氯乙烷中，慢慢滴加質量分數95～98％的硝酸，于50～84℃攪拌反應0.5～3h，反應結束后將有機溶劑蒸餾回收，獲得濃縮反應液，將所述濃縮反應液與水按質量比1∶0.5-1的比例攪拌0.5-1h析出晶體，然后過濾、洗滌，濾餅干燥，獲得二硝托胺中間體3，5-二硝基-鄰-甲基苯甲酸。在該合成方法中，選擇硝酸為硝化試劑，硝化反應的放熱量大，若采用釜式反應器傳熱效率低，容易導致釜內局部濃度溫度過高，產物易燃易爆安全隱患大，而且溫度過高導致副反應也增加，使得產率降低。技術實現要素：針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種3,5-二硝基鄰甲基苯甲酸的制備裝置，通過該裝置生產3,5-二硝基鄰甲基苯甲酸的過程安全性高，而且產率也比較高。本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種3,5-二硝基鄰甲基苯甲酸的制備裝置，包括有第一計量槽、第二計量槽和第三計量槽，第一計量槽和第二計量槽分別通過管道連接有第一計量泵和第二計量泵，第一計量泵和第二計量泵分別通過管道連接有第一混合器，第一混合器通過管道連接有第一管式反應器，第三計量槽通過管道連接有第三計量泵，第三計量泵和第一管式反應器分別通過管道連接有第二混合器，第二混合器通過管道連接有第二管式反應器，第二管式反應器通過管道連接有產物的接收裝置。通過上述技術方案，第一管式反應器和第二管式反應器來代替釜式反應器進行硝化反應，能夠精確的控制反應參數，反應物在管內軸向返混小，克服了現有反應技術存在的局部濃度不均勻等問題，顯著減少副反應；管式反應采用連續操作方式，更容易實現工藝自動化，生產過程安全性更高；制備方法簡單，操作便捷，產品收率高，適合工業化生產。本發明進一步設置為：所述管式反應器的長度為0.5～10m，管徑為1～30mm。通過上述技術方案，選擇的第一管式反應器或第二管式反應器的長度為0.5～10m，管徑為1～30mm時反應進行的比較充分，而且能夠有效的減少返混的現象的發生，反應效果優良。本發明的又一發明目的一種使用3,5-二硝基鄰甲基苯甲酸的制備裝置的制備方法，包括有如下的制備過程，步驟1：將原料鄰甲基苯甲酸溶入溶劑中后加入至第一計量槽，硝化劑加入第二計量槽中，水加入第三計量槽中；步驟2：第一計量槽和第二計量槽內的鄰甲基苯甲酸和硝化劑分別經第一計量泵和第二計量泵同步連續輸入至第一混合器中，經第一混合器混合后的混合液進入第一管式反應器反應；步驟3：第一管式反應器中的混合液進行硝化反應后經過0.02～5min的停留時間后進入第二混合器，第三計量槽中儲存的水經過第三計量泵與從第一管式反應器流出的硝化液同步進入第二混合器稀釋，稀釋后的硝化液進入第二管式反應器繼續反應，第二管式反應器的反應溫度為室溫；步驟4：第二管式反應器中的物料經過0.02-5min的停留時間，進入接收裝置進行后處理得到產物。通過上述技術方案，反應過程中，第一計量泵、第二計量泵和第三計量泵能夠比較準確的控制反應的投料量，然后反應物在第一混合器進行混合后，進入第一管式反應器進行硝化反應，而此時利用管式反應器代替釜式反應器進行硝化反應，精確控制反應參數，反應物在管內軸向返混小，克服了現有反應技術存在的局部濃度不均勻等問題，顯著減少副反應，之后在進入第二混合器進行稀釋后再進入第二管式反應器繼續反應，則能夠使得反應進行的更加充分，而且整個反應過程中實現了連續的操作，能夠比較容易的實現工藝自動化，生產過程的安全性能也得以提高，而且操作過程也比較簡便。本發明進一步設置為：步驟1中的硝化劑選擇硝酸或濃硫酸與硝酸的混酸，所述的硫酸質量濃度為90％-98％，所述的硝酸質量濃度為95-98％。通過上述技術方案，硝化劑選擇硝酸或濃硫酸與硝酸的混酸，是由于硝酸和硫酸均具有很強的酸性并且具有強氧化性，硝酸中加入供給質子能力很強的硫酸能夠增加硝酸離解為硝酸根的程度，而且硫酸對水的親和力比硝酸強，可減少或者避免硝酸被生成的水所稀釋，提高硝酸的利用率，硝酸被硫酸稀釋后，其氧化能力降低，不宜產生氧化的副反應；選擇硫酸和硝酸的質量濃度在該范圍內，是由于反應過程中生成的水會對硝酸和硫酸的混合物的濃度產生影響，所以設置硝酸和硫酸的濃度在該范圍內，能夠使得濃度降低的速度減慢，從而促進反應更加快速的進行并且使反應進行的更加充分。本發明進一步設置為：步驟2中的鄰甲基苯甲酸、硫酸、硝酸的摩爾流量比為1：2～20：2.05～3.2。通過上述技術方案，反應中選擇過量的硫酸和硝酸能夠使得反應進行的更加充分。本發明進一步設置為：步驟1中的溶劑選擇1,2-二氯乙烷、二氯甲烷和硫酸中的一種，所述鄰甲基苯甲酸與溶劑的投料質量比為1：2～15。通過上述技術方案，溶劑選擇1,2-二氯乙烷、二氯甲烷和硫酸中的一種，能保護鄰甲基苯甲酸不易被磺化，而且投料的質量比選擇在該范圍內，能夠將鄰甲基苯甲酸充分溶解，而且經過實驗驗證，投料質量比控制在該范圍內能夠取得較高的收率。本發明進一步設置為：所述溶劑選用1,2-二氯乙烷時步驟2中的第一管式反應器溫度為40-83℃。通過上述技術方案，由于1,2-二氯乙烷的沸點為83℃，所以在溶劑選擇為1,2-二氯乙烷時，第一管式反應器的溫度為40～83℃，則1,2-二氯乙烷就能夠在管式反應器內發生回流，一定程度上保護易被磺化的化合物被磺化。本發明進一步設置為：所述溶劑選用二氯甲烷時步驟2中的第一管式反應器溫度為20-39℃。通過上述技術方案，二氯甲烷的沸點是39.75degCat760mmHg，所以選擇20-39℃，能夠使得其在該溫度范圍內發生回流，更好的保護鄰甲基苯甲酸。本發明進一步設置為：所述溶劑為1,2-二氯乙烷或二氯甲烷時，后處理方法為：靜置分層，收集有機相并蒸餾回收，蒸餾后剩余白色固體為產物。通過上述技術方案，當容積選擇1,2-二氯乙烷、二氯甲烷有機相時，靜置反應物后會發生分層現象，則通過分液就能夠將生成物分離出來。本發明進一步設置為：所述溶劑為硫酸時，后處理方法為：過濾，用水洗滌濾餅至中性，干燥，所得白色固體為產物。通過上述技術方案，硫酸為無機相，無機相與有機相之間反應會生成沉淀，則通過過濾的方式能夠沉淀過濾出來，操作方式簡單。綜上所述，本發明對比于現有技術的有益效果為：1、采用管式反應器代替釜式反應器進行硝化反應，精確控制反應參數，反應物在管內軸向返混小，克服了現有反應技術存在的局部濃度不均勻等問題，顯著減少副反應。2、管式反應采用連續操作方式，更容易實現工藝自動化，生產過程安全性更高。3、制備方法簡單，操作便捷，產品收率高，適合工業化生產。附圖說明圖1為實施例1的制備裝置結構圖。附圖標記：1、第一計量槽；2、第二計量槽；3、第三計量槽；4、接收裝置；5、第一計量泵；6、第二計量泵；7、第三計量泵；8、第一混合器；9、第二混合器；10、第一管式反應器；11、第二管式反應器。具體實施方式以下結合實施例對本發明作進一步詳細說明。一種3,5-二硝基鄰甲基苯甲酸的制備裝置實施例1一種3,5-二硝基鄰甲基苯甲酸的制備裝置，包括有第一計量槽1，第二計量槽2和第三計量槽3，第一計量槽1、第二計量槽2和第三計量槽3分別通過管道連接有第一計量泵5、第二計量泵6和第三計量泵7，第一計量泵5和第二計量泵6通過管道相連接入第一混合器8，第一混合器8通過管道與第一管式反應器10連接，第三計量槽3通過管道連接有第三計量泵7，第三計量泵7和第一管式反應器10分別通過管道連接有第二混合器9，第二混合器9通過管道連接有第二管式反應器11，第二管式反應器11通過管道連接有產物的接收裝置4，其中第一管式反應器10或第二管式反應器11各自為單管或者由兩組或兩組以上管道并聯組成；第一管式反應器10或第二管式反應器11可以是直形、U形、N形、螺旋形等各種形狀，第一管式反應器10或第二管式反應器11的長度為0.5～10m，管徑為1～30mm。一種管式反應制備3,5-二硝基鄰甲基苯甲酸的制備方法實施例2步驟1：稱取鄰甲基苯甲酸10.0kg于攪拌釜中；稱取1,2-二氯乙烷20.0kg倒入到稱好的鄰甲基苯甲酸中并機械攪拌直至溶解完全后轉移至第一計量槽1中；稱取98％的硫酸14.7kg、95％-98％的硝酸9.68kg于第二計量槽2中并混勻；步驟2：將第一計量槽1和第二計量槽2內的物料分別通過對應第一計量泵5和第二計量泵6同時進料至第一混合器8混合，混合均勻后的混合液進入第一管式反應器10進行反應，第一管式反應器10管徑為1mm，管長為5m，通過換熱裝置將第一管式反應器10溫度維持在40℃，反應液在第一管式反應器10內停留2min后到達第二混合器9；步驟3：稱取30.0kg水于第三計量槽3中；硝化液流出第一管式反應器10后進入第二混合器9，開啟第三計量泵7將水與硝化液在第二混合器9混合；稀釋之后的硝化液進入第二管式反應器11，通過換熱裝置將第二管式反應器11溫度維持在室溫；步驟4：反應液在第二管式反應器11內停留2min后從第二管式反應器11進入分液裝置，經過靜置分液，收集有機相，蒸餾回收溶劑后得到白色粉末狀固體。實施例3步驟1：稱取鄰甲基苯甲酸10.0kg于攪拌釜中；稱取1,2-二氯乙烷60.0kg倒入到稱好的鄰甲基苯甲酸中并機械攪拌直至溶解完全后轉移至第一計量槽1中；稱取98％的硫酸110.3kg、95％-98％的硝酸15.1kg于第二計量槽2中并混勻；步驟2：將第一計量槽1和第二計量槽2內的物料分別通過對應第一計量泵5和第二計量泵6同時進料至第一混合器8混合，混合均勻后的混合液進入第一管式反應器10，第一管式反應器10管徑為30mm，管長為5m，通過換熱裝置將第一管式反應器10溫度維持在83℃，反應液在第一管式反應器10內停留4min后，到達第二混合器9；步驟3：稱取300.0kg水于第三計量槽3中；硝化液流出第一管式反應器10后進入第二混合器9，開啟第三計量泵7將水與硝化液在第二混合器9混合；稀釋之后的硝化液進入第二管式反應器11，通過換熱裝置將第二管式反應器11溫度維持在室溫；步驟4：反應液在第二管式反應器11內停留4min后從第二管式反應器11進入分液裝置，經過靜置分液，收集有機相，蒸餾回收溶劑后得到白色粉末狀固體。實施例4步驟1：稱取鄰甲基苯甲酸10.0kg于攪拌釜中；稱取1,2-二氯乙烷30.0kg倒入到稱好的鄰甲基苯甲酸中并機械攪拌直至溶解完全后轉移至第一計量槽1中；稱取98％的硫酸55.2kg、95％-98％的硝酸14.2kg于第二計量槽2中并混勻；步驟2：將第一計量槽1和第二計量槽2內的物料分別通過對應第一計量泵5和第二計量泵6同時進料至第一混合器8混合，混合均勻后的混合液進入第一管式反應器10，第一管式反應器10管徑為15mm，管長為10m，通過換熱裝置將第一管式反應器10溫度維持在70℃，反應液在第一管式反應器10內停留5min后到達第二混合器9；步驟3：稱取150.0kg水于第三計量槽3中；硝化液流出第一管式反應器10后進入第二混合器9，開啟第三計量泵7將水與硝化液在第二混合器9混合；稀釋之后的硝化液進入第二管式反應器11，通過換熱裝置將第二管式反應器11溫度維持在室溫；步驟4：反應液在第二管式反應器11內停留5min后從第二管式反應器11進入分液裝置，經過靜置分液，收集有機相，蒸餾回收溶劑后得到白色粉末狀固體。實施例5步驟1：稱取鄰甲基苯甲酸10.0kg于攪拌釜中；稱取二氯甲烷40.0kg倒入到稱好的鄰甲基苯甲酸中并機械攪拌直至溶解完全后轉移至第一計量槽1中；稱取98％的硫酸14.7kg、95％-98％的硝酸9.68kg于第二計量槽2中并混勻；步驟2：將第一計量槽1和第二計量槽2內的物料分別通過對應第一計量泵5和第二計量泵6同時進料至第一混合器8混合，混合均勻后的混合液進入第一管式反應器10，第一管式反應器10管徑為1mm，管長為5m，通過換熱裝置將第一管式反應器10溫度維持在20℃，反應液在第一管式反應器10內停留2min后到達第二混合器9；步驟3：稱取30.0kg水于第三計量槽3中；硝化液流出第一管式反應器10后進入第二混合器9，開啟第三計量泵7將水與硝化液在第二混合器9混合；稀釋之后的硝化液進入第二管式反應器11，通過換熱裝置將第二管式反應器11溫度維持在室溫；步驟4：反應液在第二管式反應器11內停留2min后從第二管式反應器11進入分液裝置，經過靜置分液，收集有機相，蒸餾回收溶劑后得到白色粉末狀固體。實施例6步驟1：稱取鄰甲基苯甲酸10.0kg于攪拌釜中；稱取98％的硫酸14.7kg倒入到稱好的鄰甲基苯甲酸中并機械攪拌直至溶解完全后轉移至第一計量槽1中；稱取95％-98％的發煙硝酸14.2kg于第二計量槽2中；步驟2：將第一計量槽1和第二計量槽2內的物料分別通過對應第一計量泵5和第二計量泵6同時進料至第一混合器8混合，混合均勻后的混合液進入第一管式反應器10，第一管式反應器10管徑為1mm，管長為0.5m，通過換熱裝置控制第一管式反應器10溫度在200℃，反應液在第一管式反應器10內停留0.02min后到達第二混合器9；步驟3：稱取30.0kg水于第三計量槽3中；硝化液流出第一管式反應器10后進入第二混合器9，開啟第三計量泵7將水與硝化液在第二混合器9混合；稀釋之后的硝化液進入第二管式反應器11，通過換熱裝置將第二管式反應器11溫度維持在室溫；步驟4：反應液在第二管式反應器11內停留0.02min后從第二管式反應器11進入分液裝置，經過過濾，水洗濾餅，干燥后得到白色粉末狀固體。實施例7步驟1：稱取鄰甲基苯甲酸10.0kg于攪拌釜中；稱取98％的硫酸147.0kg倒入到稱好的鄰甲基苯甲酸中并機械攪拌直至溶解完全后轉移至第一計量槽1中；稱取95％-98％的硝酸15.1kg于第二計量槽2中；步驟2：將第一計量槽1和第二計量槽2內的物料分別通過對應第一計量泵5和第二計量泵6同時進料至第一混合器8混合，混合均勻后的混合液進入第一管式反應器10，第一管式反應器10管徑為1mm，管長為2m，通過換熱裝置控制第一管式反應器10溫度在80℃，反應液在第一管式反應器10內停留1min后進入第二混合器9；步驟3：稱取500.0kg水于第三計量槽3中；硝化液流出第一管式反應器10后進入第二混合器9，開啟第三計量泵7將水與硝化液在第二混合器9混合；稀釋之后的硝化液進入第二管式反應器11，通過換熱裝置將第二管式反應器11溫度維持在室溫；步驟4：反應液在第二管式反應器11內停留1min后從第二管式反應器11進入分液裝置，經過固液分離，水洗，干燥后得到白色粉末狀固體。實施例8步驟1：稱取鄰甲基苯甲酸10.0kg于攪拌釜中；稱取98％的硫酸73.5kg倒入到稱好的鄰甲基苯甲酸中并機械攪拌直至溶解完全后轉移至第一計量槽1中；稱取95％-98％的硝酸15.1kg于第二計量槽2中；步驟2：將第一計量槽1和第二計量槽2內的物料分別通過對應第一計量泵5和第二計量泵6同時進料至第一混合器8混合，混合均勻后的混合液進入第一管式反應器10，第一管式反應器10管徑為2mm，管長為5m，通過換熱裝置控制第一管式反應器10溫度在90℃，反應液在第一管式反應器10內停留0.5min后到達第二混合器9；步驟3：稱取250.0kg水于第三計量槽3中；硝化液流出第一管式反應器10后進入第二混合器9，開啟第三計量泵7將水與硝化液在第二混合器9混合；稀釋之后的硝化液進入第二管式反應器11，通過換熱裝置將第二管式反應器11溫度維持在室溫；步驟4：反應液在第二管式反應器11內停留0.05min后從第二管式反應器11進入分液裝置，經過過濾，水洗濾餅，干燥后得到白色粉末狀固體。實驗結果收率計算：稱取實施例2～8的產物的重量記錄計算：產率＝(Mc*m)/MbMc表示3,5-二硝基鄰甲基苯甲酸的摩爾質量為226.14g/mol；Mb表示鄰甲基苯甲酸的摩爾質量為136.15g/mol；m表示加入的鄰甲基苯甲酸的質量；熔點測定：利用熔點儀測定產物的熔點，記錄初熔和終熔的溫度。表1實施例2～8的實驗結果通過實施例2到實施例8，對比實驗結果，在實施例2和5中，在保持其他條件保持一致的情況下，實施例2的溶劑選擇1,2-二氯乙烷，實施例5的溶劑選擇二氯甲烷，對比結果，發現收率比較接近，則說明溶劑選擇1,2-二氯乙烷和二氯甲烷時，產率基本能夠保持一致；對比實施例2-4，在改變1,2-二氯乙烷的加入量，隨著加入量的增加，反應的溫度同時增加時，產率呈現先增加后減小的趨勢，對比實施例6～8，其中溶劑選擇硫酸時，隨著加入量的增加，反應產率呈現出先增加后減小的趨勢，而在產率較高的情況下，對比加入1,2-二氯乙烷和硫酸時的反應條件，發現加入硫酸時的第一管式反應器的管徑和管長均比較小，反應時間也比較短，優選實施例8作為本申請文件中的優選實施例。對比例1在反應釜中加入98％的硫酸73.5kg，鄰甲基苯甲酸10.0kg，開啟攪拌使其完全溶解，于55℃下滴加95％-98％的硝酸15.1kg，90℃下反應至完全，反應結束，分液，過濾，加入250.0kg清水洗滌濾餅，干燥后得到白色粉末狀固體。實驗結果按照實施例2～8的檢測結果測定對比例1的實驗結果表2對比例1的實驗結果檢測項目對比例1實施例8收率/％8296熔點/℃205.7～206.2205.1～205.7對比實驗結果，在加入的反應物的量及反應條件一致的情況下，將第一管式反應器更換為反應釜，發現實驗結果存在很大的差距，則說明管式反應器能夠使得反應更加順利的進行，反應物在第一管式反應器內混合均勻，反應快速；而在反應釜內的反應物，存在混合不均勻的現象，反應易產生副產物，最終影響到產物的收率。以上所述僅是本發明的示范性實施方式，而非用于限制本發明的保護范圍，本發明的保護范圍由所附的權利要求確定。當前第1頁1 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