[发明专利]4,6‑二硝基间苯二酚的合成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种芳族二硝基化合物的合成工艺，具体涉及一种4,6-二硝基间苯二酚的合成工艺。

背景技术

聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维是目前芳杂环纤维中综合性能最好的产品，具有广阔的应用前景。PBO纤维的重要中间体4,6-二氨基间苯二酚(DAR)可由4,6-二硝基间苯二酚(DNR)加氢还原制备而成，因此DNR的产量和纯度直接决定了是否能得到产量大、高性能的PBO纤维。现有技术中DNR的合成方法有多种，但普遍存在原料昂贵，制备成本高，难以工业化生产且污染严重的问题，使得PBO纤维制造成本居高不下，进而导致其难以推广应用。

中国专利(申请号00117956.X)公开了一种三磺化法合成DAR的方法，以间苯二酚为起始原料，经过磺化、硝化、水解及加氢还原步骤制备而成。具体合成过程为：间苯二酚经过磺化反应得到2,4,6-三磺酸基间苯二酚(TSR)，然后经过硝化反应得到中间产物2-磺酸基-4,6-二硝基间苯二酚(DNRS)，该中间产物经过水解反应脱除2位的磺酸基后得到DNR，最后通过加氢还原DNR的硝基制得DAR。该方法具有反应收率和选择性高，产物纯度高等优点。然而由于磺化、硝化反应为强放热反应，传统的磺化与硝化反应均在间歇反应器中操作使得工艺操作存在较大的安全隐患，反应放热问题无法得到有效解决，导致DNR的生产工艺难以进行工业化连续生产放大，直接限制了DNR的产量。

微反应器(micro-reactor)一般是指通过微加工和精密加工技术制造的小型反应系统，微流体通道尺寸在10～1000微米。微反应器对于强放热、需要精确控制物料配比以及快速传质的反应均有较好的适用性，可以有效解决合成过程中反应选择性低、反应强放热难以控制、物料的精确配比难以控制、操作安全性较差、反应周期长、快速工业化困难等问题，具有极高的工业开发价值。

沈懿静等人(微反应器内4,6-二硝基间苯二酚的制备[D].华东理工大学化工学院.沈懿静等.2014)初步探究了将微反应器技术应用于间苯二酚的三磺化法合成4,6-二硝基间苯二酚的工艺的可行性：间苯二酚和磺化试剂经过T型微反应器混合后进入毛细管微反应器中反应，得到的磺化产物料液再与硝化试剂经过T型微反应器混合后进入毛细管微反应器中反应，得到的硝化产物料液再进行间歇水解反应。该工艺中DNRS水解制备DNR步骤的收率约为68％，但由于硝化反应步骤的收率只有约50％，导致磺化、硝化反应与水解反应的总收率只有35％左右，明显低于采用传统间歇工艺生产三磺化法合成DNR的收率，且整个反应控制步骤——硝化反应的选择性有待提高，故该工艺需要进一步的改进。

因此，有必要开发一种高收率、高选择性的4,6-二硝基间苯二酚的合成工艺，从而为PBO纤维在国内的研发与工业化连续生产创造有利条件就具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种4,6-二硝基间苯二酚的合成工艺，以克服现有技术中的缺陷，使得反应过程连续且操作简单、安全可控，提高4,6-二硝基间苯二酚的整体收率和选择性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种4,6-二硝基间苯二酚的合成工艺，包括间苯二酚(RS)-溶剂原料液与磺化试剂进行磺化反应得到磺化产物料液的步骤、磺化产物料液与硝化试剂进行硝化反应得到硝化产物料液的步骤及硝化产物料液进行间歇水解反应的步骤，其中：

所述磺化反应和硝化反应均在管道反应器中进行；

磺化反应前，间苯二酚-溶剂原料液与磺化试剂分别进入微混合器混合并进一步通过强化混合器，然后再进入管道反应器进行磺化反应，所述强化混合器和管道反应器通过控温装置控温；

硝化反应前，磺化产物料液与硝化试剂分别进入微混合器混合并进一步通过强化混合器，然后再进入管道反应器进行硝化反应，所述微混合器、强化混合器和管道反应器通过控温装置控温。

微混合器混合可使混合更加均匀，后续的强化混合器可减少分相并进一步强化混合，使反应更加完全；同时通过温控装置精确控温，保证反应在最佳的温度下进行，减少副反应的发生。

根据本发明，所述磺化试剂分成多股支流从微混合器的外围周向均匀进入微混合器的微通道，间苯二酚-溶剂原料液从微混合器的中心或内侧进入微混合器的微通道；

所述磺化产物料液分成多股支流从微混合器的外围周向均匀进入微混合器的微通道，硝化试剂从微混合器的中心或内侧进入微混合器的微通道。将流量大的料液分散进料，加大混合程度。