C₈H₉NO₂（MA）的重氮鹽作為一種典型的重氮化合物被廣泛應(yīng)用于精細化工、制藥工程等領(lǐng)域。現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)中C₈H₉NO₂（MA）重氮鹽的合成多選用鹽酸體系，合成路線如圖 1 所示。

圖1. MA重氮鹽合成方程式

但半間歇生產(chǎn)工藝存在以下問題：

• MA 具有胺和酯的雙重性質(zhì)，難溶于酸且長時間在高濃度酸性體系中會發(fā)生一定程度的水解。因此需選用逆法重氮化的合成方式，將 MA 與亞硝酸鈉溶液混合打漿后滴加到酸中，物料相態(tài)的非均一性使得傳質(zhì)困難，而且加料過程中物料配比的精準性難以被控制。

• 間歇反應(yīng)釜傳質(zhì)傳熱效率低，單位體積換熱面積小，致使較大規(guī)模生產(chǎn)仍需要較長反應(yīng)時間，重氮組分的長時間停留導致平行副反應(yīng)發(fā)生，同時也增加了潛在熱失控風險。多起因重氮化合物導致事故被相繼報道。

在這種形勢下，尋找一種更穩(wěn)定、高效、安全的方案來解決反應(yīng)中能耗高、效率低、三廢多是十分必要和迫切的。

近年來，連續(xù)流化學技術(shù)發(fā)展迅速，微通道反應(yīng)器作為一種新型反應(yīng)器，在降低能源消耗、提高傳質(zhì)和傳熱、抑制平行副反應(yīng)和提高反應(yīng)體系安全性等方面具有*優(yōu)勢，能夠處理多種危險工藝。微通道連續(xù)流技術(shù)在重氮化合物的合成過程中有著成功的案例，并且有著巨大的經(jīng)濟效益。

本文將為您介紹來自青島科技大學王犇博士等發(fā)表在《化工進展》的研究成果：“微反應(yīng)器內(nèi)甲酯的連續(xù)重氮化工藝"。

小編將詳細為您解讀項目組如何應(yīng)用康寧G1微通道反應(yīng)器技術(shù)優(yōu)勢成功開發(fā)出連續(xù)流工藝，有效解決傳統(tǒng)半間歇工藝的安全隱患并提高收率的。

研究過程

康寧微反應(yīng)器成功開發(fā)C₈H₉NO₂的連續(xù)重氮化工藝

研究者選用康寧G1反應(yīng)器進行工藝實驗，反應(yīng)裝置如圖2所示。

圖2. 微通道連續(xù)流重氮化反應(yīng)的實驗裝置

綜上微通道連續(xù)流工藝最佳合成條件為：

• n（MA）∶n（亞硝酸鈉）∶n（鹽酸）=1∶1.15∶2.67，

• 反應(yīng)溫度為34.62 ℃，

• 停留時間為45.07 s，

• 此條件下MA 重氮鹽收率為92.14 %。

而半間歇工藝最佳合成條件為：

• n（MA）∶n（亞硝酸鈉）∶n（鹽酸）=1∶1.35∶3.11，

• 反應(yīng)溫度為16.73 ℃，

• 停留時間為16.34 min，

• 此條件下 MA 重氮鹽收率為81.35 %。

作者在單因素實驗的基礎(chǔ)上，采用 Box-Behnken Design（BBD）中心組合原理構(gòu)建響應(yīng)面模型，在優(yōu)化所得的最佳工藝條件下，對 MA 連續(xù)重氮化工藝長期運行的可行性進行初步驗證。

在連續(xù)20小時的運行過程中，反應(yīng)體系保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)局部沉淀、通道堵塞等異常現(xiàn)象。以2小時為周期進行取樣分析，MA重氮鹽收率均穩(wěn)定在92 % ± 0.3 %，表明該工藝具有可放大性，適合于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

參考文獻:

化工進展. 2021,40(10)