[发明专利]一种利用固定床反应器催化硝化芳香族化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种芳香族化合物硝化的制备方法，尤其涉及一种利用固定床反应器催化硝化芳香族化合物的制备方法，属于精细化工合成技术领域。

背景技术

芳香族化合物的硝化产物是重要的精细有机化工中间体，广泛应用于生产农药、医药、染料与助剂等产品。如3,4-二甲基硝基苯是合成维生素B₁₂和新型除草剂二甲戊乐灵的重要中间体、对硝基异丙苯是合成农药异丙隆的重要中间体等，又如4-硝基苯酚是合成解热镇痛药物对乙酰氨基酚（扑热息痛）的重要中间产物，2,6-二叔丁基-4-硝基苯酚是合成硫代酚类抗氧剂565的重要中间体，2,4-二甲基-6-硝基苯酚（DMNT）是合成创制农药双甲胺草膦（H9201）的重要中间体等等。

传统的芳香族化合物的硝化过程往往是采用混酸（硝酸+硫酸+水）进行硝化反应，多为釜式间歇式进行生产。该硝化工艺存在以下几个问题：首先，采用釜式间歇式生产，难免存在生产操作频繁，工艺过程不连续，工人劳动强度较大等缺点；在釜式间歇式生产过程中，要周而复始地不断升降温，致使单位产品的能耗也较高；而且每批次都需要通过水洗、碱洗、水洗等操作以除去产品中的硫酸和硝酸，在操作过程中不可避免地会损失产品，造成产品收率低；在水洗、碱洗、水洗等过程，产生大量的废酸废水也给环保带来了极大的挑战；其次，采用硝硫混酸对设备具有强烈的腐蚀性，会严重损坏反应设备，且反应过程不易控制，易发生多硝化、氧化等副反应，使产物分离纯化困难，且会产生爆炸性化合物多硝基化合物，同样存在严重的安全隐患。

发明内容

本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提出一种利用固定床反应器催化硝化芳香族化合物的制备方法，实现解决现有技术中采用混酸所存在的技术问题，且不需要另外分离催化剂的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种利用固定床反应器催化硝化芳香族化合物的制备方法，将原料芳香族化合物溶解在非水溶性有机溶剂中，与质量浓度为30%～95%的硝酸水溶液一起通入填装有固体酸催化剂的固定床反应器中使所述的芳香族化合物与硝酸进行催化硝化反应，反应结束后，经过后处理，得到相应的硝化产物，其中，上述所述的芳香族化合物选自2，6-二甲基苯酚、2，6-二叔丁基苯酚、苯酚、邻二甲苯、异丙苯或乙苯中的一种。

本发明通过利用固定床反应器进行催化硝化芳香族化合物，同时将固体酸催化剂填装在固定床反应器中，从而解决现有的采用釜式反应器对芳香族化合物进行硝化反应所存的后处理过程繁杂，需将催化剂与产物进行分离的过程，且不需要采用硝酸与硫酸混酸进行硝化反应，减少了对设备的腐蚀性，提高反应设备的使用寿命，降低生产成本。同时，解决了采用混酸硝化存在的反应副产物多，废水、废酸污染的问题，相对来说是一条绿色环保的合成路线。利用本发明的方法制备得到的硝化产物，总硝化转化率达到95%以上，总硝化产品收率达到85%以上，且本发明的方法工艺过程简单，由于将固体酸催化剂填装在固定床催化器中，不存在将反应产物与催化剂先进行分离的问题；所用的催化剂经过再生处理，能够实现反复长期的使用，同样能够有效的降低生产成本。

在上述的利用固定床反应器催化硝化芳香族化合物的制备方法中，所述的芳香族化合物选自2，6-二甲基苯酚、2，6-二叔丁基苯酚、苯酚中的一种。

在上述的利用固定床反应器催化硝化芳香族化合物的制备方法中，所述的固体酸催化剂选自强酸性阳离子交换树脂、干氢催化树脂、酸性白土中的一种。具有催化效果好，提高反应转化率的作用，且所用的固体酸催化剂经过再生处理，能够实现重复使用的效果。上述所述的强酸性阳离子交换树脂选自大孔型或凝胶型强酸性阳离子交换树脂。作为优选，所述的固体酸催化剂为酸性白土催化剂。

在上述的利用固定床反应器催化硝化芳香族化合物的制备方法中，所述的硝酸水溶液的质量浓度为50%～70%，是指硝酸水溶液中硝酸的质量浓度为50%～70%。与直接采用单一的发烟硝酸进行硝化反应，能够进一步减少硝酸对设备的腐蚀作用。

在上述的利用固定床反应器催化硝化芳香族化合物的制备方法中，所述的芳香族化合物在非水溶性有机溶剂中的质量浓度为5.0%～35%。通过先将芳香族化合物溶解在非水溶性有机溶剂中成相应的溶液，溶解后再进行硝化反应，能够使反应更温和，减少因局部反应激烈的问题，通过控制芳香族化合物的质量浓度，能够提高产品的质量和外观质量，如果质量浓度过高会使最终产物变黑，影响最终产品的质量。作为优选，所述的芳香族化合物在非水溶性有机溶剂中的质量浓度为10%～25%。