專利名稱：連續(xù)流微通道反應(yīng)器中硫酸胍硝化制備硝基胍的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)合成應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以硫酸胍的硫酸溶液為原料硝化脫水制備硝基胍的方法，更具體的說是在高通量連續(xù)流微通道反應(yīng)器中，利用硝酸硝化硫酸胍的硫酸溶液制備硝基胍的工藝。
背景技術(shù)：
硝基胍是一種有機(jī)合成原料，在農(nóng)藥上作為吡蟲啉、啶蟲脒的中間體，用于合成下一步中間體N-硝基亞氨基咪唑烷，此外，它經(jīng)還原可以制氨基胍，用于合成心絞痛藥物樂可安等，也可用于炸藥和無煙水藥的配制。用于有機(jī)合成，制備氨基胍、藥物樂可安等。也可用于炸藥和無煙火藥的配制，是硝化纖維火藥、硝化甘油火藥以及二甘醇二硝酸酯的摻和劑、固體火箭推進(jìn)劑的重要組分。目前，硝基胍的主要生產(chǎn)工藝有硫氰酸法、熔融尿素硝酸銨法、氨基氰硝酸銨法、硝酸胍法等。①硫氰酸法
權(quán)利要求
1.連續(xù)流微通道反應(yīng)器中硫酸胍硝化制備硝基胍的方法，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行: (1)反應(yīng)中所需的物料硫酸胍的硫酸溶液和硝酸，首先分別通入微通道反應(yīng)器中各直通道中進(jìn)行預(yù)熱，設(shè)定溫度由外部換熱器進(jìn)行控制，換熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油和水，再通過流量控制改變硫酸胍的硫酸溶液和硝酸的摩爾比；控制硫酸胍的硫酸溶液流速:0.2mL/min"10mL/min,控制硝酸流速:0.2mL/min"l0mL/min ;經(jīng)由各自計量泵同步進(jìn)入增強(qiáng)傳質(zhì)型反應(yīng)器模塊內(nèi)進(jìn)行混合反應(yīng)，混合溫度同樣由外部換熱器進(jìn)行控制，硫酸胍的硫酸溶液質(zhì)量濃度為10% 45%，硝酸質(zhì)量濃度為30% 50% ； (2)通過流量控制硫酸胍和硝酸的摩爾比，在該模塊中經(jīng)混合并發(fā)生反應(yīng)后，繼續(xù)通過一系列增強(qiáng)傳質(zhì)型微通道模塊以及直流型微通道模塊，反應(yīng)過程完成后，產(chǎn)物從反應(yīng)器的出口流出，進(jìn)入冷卻后處理過程；該反應(yīng)過程在微通道反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)停留時間為50s 150s，反應(yīng)溫度為40 120°C ； (3 )將自微通道反應(yīng)器出口得到的反應(yīng)液直接流入裝有冰水的收集器中，邊接液邊攪拌，固體不斷析出，待反應(yīng)液停止流出后，繼續(xù)攪拌5min，過濾，濾餅以水洗滌2次后，再以水重結(jié)晶，35°C下減壓干燥6h，得白色粉末狀固體，收率90 93%，熔點(diǎn)230 232°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)流微通道反應(yīng)器中硫酸胍硝化制備硝基胍的方法，其特征在于步驟(I)中硫酸胍的硫酸溶液:硝酸摩爾比=1:0.9-1:100，硫酸胍的硫酸溶液質(zhì)量濃度為20 30% ;硝酸質(zhì)量濃度為35 45%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)流微通道反應(yīng)器中硫酸胍硝化制備硝基胍的方法，其特征在于所述的增強(qiáng)傳質(zhì)型微通道反應(yīng)器模塊內(nèi)微通道結(jié)構(gòu)為直流型通道結(jié)構(gòu)或增強(qiáng)混合型通道結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)流微通道反應(yīng)器中硫酸胍硝化制備硝基胍的方法，其特征在于所述的直流型通道結(jié)構(gòu)為管狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)混合型通道結(jié)構(gòu)為T型結(jié)構(gòu)、球形結(jié)構(gòu)、球形帶擋板結(jié)構(gòu)、水滴狀結(jié)構(gòu)或心型結(jié)構(gòu)，通道水力直徑為0.5mm-l0mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)流微通道反應(yīng)器中硫酸胍硝化制備硝基胍的方法，其特征在于所用的微通道反應(yīng)器為增強(qiáng)傳質(zhì)型微通道反應(yīng)器，該反應(yīng)系統(tǒng)由多塊模塊組裝而成；該模塊的材質(zhì)為單晶硅、特種玻璃、陶瓷、涂有耐腐涂層的不銹鋼或金屬合金、聚四氟乙烯； 反應(yīng)系統(tǒng)可防腐耐壓，耐壓能力視材質(zhì)不同而不同，系統(tǒng)中反應(yīng)最大安全壓力為15 30bar;模塊內(nèi)微通道結(jié)構(gòu)分直流型通道結(jié)構(gòu)和增強(qiáng)混合型通道結(jié)構(gòu)兩種，直流型通道為管狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)混合型通道結(jié)構(gòu)為T型結(jié)構(gòu)、球形結(jié)構(gòu)、球形帶擋板結(jié)構(gòu)、水滴狀結(jié)構(gòu)、心型結(jié)構(gòu)，通道水力直徑為0.5mm-l0mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)流微通道反應(yīng)器中硫酸胍硝化制備硝基胍的方法，其特征在于所選用的微通道反應(yīng)器模塊材質(zhì)包括單晶硅、特種玻璃、陶瓷、涂有耐腐涂層的不銹鋼或金屬合金、聚四氟乙烯等，該微通道反應(yīng)器由多組模塊組裝而成，模塊間可并聯(lián)組裝或串聯(lián)組裝，模塊將換熱通路與反應(yīng)通路集成與一體，或只含反應(yīng)通路，并浸沒在控溫導(dǎo)熱介質(zhì)中； 在換熱通路或?qū)峤橘|(zhì)中配有熱電偶，可用于測定換熱通路中換熱介質(zhì)或外界導(dǎo)熱介質(zhì)的實(shí)際溫度，模塊的反應(yīng)通道分為直型管狀通道與增強(qiáng)傳質(zhì)型通道兩種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)流微通道反應(yīng)器中硫酸胍硝化制備硝基胍的方法，其特征在于步驟(I)控制硫酸胍的硫酸溶液流速0.8 2mL/min,控制硝酸流速0.8 2mL/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)流微通道反應(yīng)器中硫酸胍硝化制備硝基胍的方法，其特征在于步驟(2)該反應(yīng)過程在微通道反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)停留時間為80 100s，反應(yīng)溫度為80 100。。。
全文摘要
本發(fā)明連續(xù)流微通道反應(yīng)器中硫酸胍硝化制備硝基胍的方法，屬于有機(jī)合成應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，是一種在連續(xù)流微通道反應(yīng)器內(nèi)以硫酸胍的硫酸溶液和硝酸為原料，在幾十秒到幾分鐘反應(yīng)時間內(nèi)合成硝基胍的新工藝。物料經(jīng)過計量泵通入連續(xù)流微通道反應(yīng)器后，經(jīng)過預(yù)熱，混合，反應(yīng)，最后得到硝化產(chǎn)物硝基胍，該方法具有操作簡便安全，高產(chǎn)率連續(xù)化生產(chǎn)硝基胍成為可能，且該工藝環(huán)境污染小。本發(fā)明產(chǎn)品收率90~93%，熔點(diǎn)230~232℃。
文檔編號C07C277/08GK103183620SQ20131010676
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者張躍, 嚴(yán)生虎, 劉建武, 辜順林, 何兆斌, 陳明珠, 黃亞飛, 馮興洋, 王莉, 楊玫玫, 史佳一 申請人:常州大學(xué)