[发明专利]一种2-甲基-1,4-萘醌的全连续流合成工艺

说明书

本发明涉及一种2‑甲基‑1,4‑萘醌的全连续流合成工艺以及实现该工艺的一体化连续流反应器，所述的合成工艺以2‑甲基萘、乳化剂溶液、重铬酸钠溶液、硫酸溶液为原料，所述的合成工艺在一体化连续流反应器中进行，在所述一体化连续流反应器的进料口不间断加入2‑甲基萘、乳化剂溶液、重铬酸钠溶液、硫酸溶液，连续经过瞬态乳化过程和氧化过程，在所述一体化连续流反应器出料口不间断得到2‑甲基‑1,4‑萘醌，反应时间等于或小于700s。本工艺是一种快速、安全、高效、通用性强和易于大规模生产的2‑甲基‑1,4‑萘醌的连续合成工艺。

技术领域

本发明涉及化学领域，具体涉及一种2-甲基-1，4-萘醌的全连续流合成工艺。

背景技术

2-甲基-1，4-萘醌简称β-甲萘醌或2-甲萘醌，是一种脂溶性维生素，是合成K系维生素的关键中间体。2-甲萘醌应用领域广泛，在临床、农林、涂料等领域均有广泛应用。天然2-甲萘醌提取困难，因此目前2-甲萘醌主要依赖于人工合成。化学合成2-甲萘醌的方法有多种：气相氧化法、化学氧化法等。气相氧化法是2-甲基萘在气态下使用空气进行氧化，产品的收率低、杂质多。化学氧化法根据使用的氧化剂的不同主要有双氧水法和铬盐法，双氧水法氧化剂用量大，收率偏低，反应过程中有爆炸的危险。有资料表明，双氧水非常不稳定，在室温下也会缓慢分解，并且随着温度的升高而加速。温度较低时双氧水分解较慢，但是氧化反应的速度也很慢，并且收率很低。为提高收率及加快反应的进行，通常使用贵金属催化剂，但是催化剂价格昂贵、难以回收，重金属残留对产品品质有很大影响。温度较高时，每升高10℃，双氧水的分解速度就会增加2.2倍，双氧水的剧烈分解不但消耗大量的双氧水，更会有爆炸的风险；微量的金属离子也会使双氧水剧烈分解，从而更加增大爆炸的风险。因此，双氧水法难以在工业上进行推广，工业上采用相对安全的铬盐法。

目前，工业上生产2-甲萘醌的方法主要是在酸性条件下使用铬盐氧化2-甲基萘的方法，生产工艺采取间歇釜式工艺。该过程是一个剧烈放热的过程，由于油溶性的甲基萘与氧化剂的水溶液之间传质系数的局限，反应混合过程中很难混合均匀，从而导致局部的氧化液浓度过高。反应过程中局部氧化液浓度过高或者产生的热量不及时移出会使甲萘醌进一步氧化成顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、萘甲醇、萘甲醛、萘甲酸等副产品，造成甲萘醌收率低、纯度低。铬盐法生产2-甲萘醌的反应方程式如下：

铬盐法生产2-甲萘醌反应过程中主要的副产品结构如下：

目前，工业上大多采用间歇工艺生产2-甲萘醌。间歇工艺(batch process)是将原料加入反应器后，等待一定时间(包括每个步骤反应的时间、降温时间、升温时间、保温时间、以及各操作的间隔等待时间等)，反应达到一定要求后，一次卸出产品，即产品的生产方式是间隔成批次的，并且每批次只能生产有限的固定数量的产品(其数量取决于反应器容积的大小)。间歇工艺的反应总时间是指从原料到制得产品的总时间，包括每个步骤的加料时间，反应时间，卸料时间，转料时间，降温时间、升温时间、保温时间以及各操作的间隔等待时间等。间歇工艺操作过程中反应器内物料(包括中间产物、最终产物)的组成、温度等状态参数会随时间变化，是非稳态过程，生产过程和产品质量具有很大的不确定性，直接导致下游产品的质量不稳定，难以控制。

间歇工艺最重要的特征有两点，一是过程中存在“停留”或“中断”，二是产品生产是间隔开的，即产品存在批次并且一个批次生产只能得到固定数量的产品。也就是，对于每一批次的生产，固定数量的原料按照反应步骤的顺序进行反应，最终得到有限的固定数量的产品(产物)；然后再投入固定数量的原料，按照同样的步骤进行下一批次的反应，制得有限的固定数量的产品。