一种2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯合成后处理方法与流程

本发明属于有机合成技术领域，尤其涉及一种2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯的合成后处理方法。

背景技术：

2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯及以2-氯-4-氟-5-硝基苯甲酸为主的衍生物是重要的有机中间体，可用于合成新型除草剂苯嘧磺草胺(saflufenacil)，苯嘧磺草胺被称为20年来最成功的除草剂，因此2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯及其衍生物具有非常高的使用价值。

巴斯夫公司公开了专利号为cn101142168b和cn10101891624b的发明专利，这两个专利主要涉及2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯、2-氯-4-氟-5-硝基苯甲酸或其衍生物(包括酰氯和新型合成中间体)的合成方法。该专利以硝酸为硝化剂，在硫酸或混酸中硝化，硝化结束后将反应液倒入冰水物中使反应淬灭，分相洗涤烘干后即得到目标产物。该路线克服了以往方法中起始反应物为固体不易处理和硫酸消耗量大的缺点。类似的，常州沃腾化工科技有限公司申请的“一种2-氯-4-氟-5-硝基苯甲酸的合成方法”专利中(专利号：cn106905161a)也采用了类似的将反应液倒入冰水中直接淬灭处理方法。

这种后处理方法存在着以下弊端：(1)反应完成后的硝化反应液中含有催化反应的全部硫酸和未反应的剩余硝酸，后续冰解过程需要大量的冰水稀释硫酸和硝酸放出的热量，并且冰解后母液中酸浓度较低，难以回收利用，造成了资源的浪费；(2)冰解后，水洗过程产生大量的洗涤废水，不易处理；(3)未洗涤干净的硫酸和硝酸附着在物料表面，碱洗过程碱的用量较大，成本较高。因此，必须进一步开发新的后处理工艺，以满足经济和环保要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种经济环保的2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯后处理新工艺，解决现有技术中存在的废酸、废水以及碱消耗量大等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯合成后处理方法，包括以下步骤：

(1)将2-氯-4-氟三氯甲苯与混酸进行硝化反应后的硝化料利用固液分离装置将硝化湿品和母液分离；

(2)冰解：将步骤(1)得到的硝化湿品转入冰水中，均匀搅拌；

(3)硝化料洗涤烘干：经步骤(2)冰解结束后，将硝化料过滤并加入水和nahco3溶液洗涤至洗涤母液ph为7～8，烘干，即得到2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯成品。

其中，将2-氯-4-氟三氯甲苯与混酸进行硝化反应的具体步骤为：将质量浓度为98％的浓硫酸与质量浓度为98％的浓硝酸混合配制混酸，搅拌条件下，向混酸中滴加2-氯-4-氟三氯甲苯，滴加结束后将硝化反应液在-2～2℃保温；其中，混酸中浓硝酸的质量分数为30％，2-氯-4-氟三氯甲苯的滴加温度为-2～2℃，硝酸与2-氯-4-氟三氯甲苯的摩尔比为2:1～4:1。

所述步骤(1)中，分离得到的母液精制得到95％～98％的硫酸，或直接补加浓硫酸和浓硝酸配制成混酸套用。

所述步骤(1)中，硝化湿品和母液分离时的温度为0～10℃。

所述步骤(2)中，搅拌时间为30min，保持温度在0～10℃。

所述步骤(2)中，冰水与硝化料的比例为质量比为1:1～2:1。

所述步骤(3)中，nahco3溶液的质量浓度为10％。

所述步骤(3)中，烘干的条件为在40℃下烘干6h。

有益效果：本发明采用的硝化料先分离处理工艺，在反应完成后将硝化湿品与母液分离，成功解决了现有技术中冰解过程因为硫酸和硝酸存在而需要大量冰水分散热量的问题，采用新工艺后，冰水用量可以减少70％～80％，并且冰解母液中只含有极少量的硫酸和硝酸，可以循环套用；过滤出来的母液中，硫酸含量75％～80％，硝酸含量15％～20％，只溶解极少量的硝化产物(经检测约0.1％)，母液经浓缩即可得到95％～98％的硫酸，也可以直接补加硝酸和硫酸重新配制成混酸进行套用，经济实用，符合当前绿色环保发展理念；由于大部分硫酸和硝酸在过滤过程中已经分离出来，附着在物料表面的硫酸和硝酸量较少，后续洗涤过程中工艺水和nahco3用量也可以减少，简单洗涤后即可满足生产标准，有效的控制了生产成本及废水产生量；同时，采用本工艺得到的产品收率与原工艺相当，异构体及其他杂质的含量在正常范围内，且产品颗粒均匀，无结块和变色现象。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明进行限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的改进范围。

对比例1

取25.0g(0.10mol)2-氯-4-氟三氯甲苯液体于50ml滴加漏斗中，将配制好的52.0g混酸(硝酸质量分数为30％)倒入100ml四口烧瓶中，搅拌的条件下，打开滴加漏斗使2-氯-4-氟三氯甲苯液体缓慢滴加至四口烧瓶，滴加时间为2.0h，反应温度为-2～2℃，滴加结束后在反应温度下保温，随后将硝化反应液投入250g(13.89mol)冰水混合物，搅拌，过滤，洗涤至洗涤母液ph为7～8，烘干，即得到黄色2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯固体27.9g。经计算，产品收率为95.20％，硝化主产物含量为93.50％，异构体含量2.51％，水解产物含量1.81％。

实施例1

取25.0g(0.10mol)2-氯-4-氟三氯甲苯液体于50ml滴加漏斗中，将52.0g混酸(硝酸质量分数为30％)倒入100ml四口烧瓶中，搅拌的条件下，打开滴加漏斗使2-氯-4-氟三氯甲苯液体缓慢滴加至四口烧瓶，滴加时间为2.0h，反应温度为-2～2℃，滴加结束后保温，随后用砂芯漏斗将硝化料过滤，得到硝化湿品32.28g和过滤母液40.2g。将硝化湿品投入50g(2.78mol)冰水混合物冰解，搅拌，过滤，加入水和nahco3溶液洗涤至洗涤母液ph为7～8，在40℃下烘干6h，得到黄色2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯固体27.8g。经计算，产品收率为95.01％，冰水用量减少80％，洗涤水用量减量60％，质量浓度为10％的nahco3用量减少65％。硝化主产物含量为92.82％，异构体含量2.68％，水解产物含量1.76％。

实施例2

取实施例1中过滤母液进行组成分析，硫酸质量含量76.6％，硝酸质量含量19.6％，水分含量3.8％。向回收的过滤母液中补加质量浓度为98％的浓硫酸4.1g，补加质量浓度为98％的浓硝酸7.7g，重新配制混酸52.0g。将重新配制的混酸倒入100ml四口烧瓶中，取25.0g(0.10mol)2-氯-4-氟三氯甲苯液体于50ml滴加漏斗中，搅拌条件下，打开滴加漏斗使2-氯-4-氟三氯甲苯液体缓慢滴加至四口烧瓶，滴加时间为2.0h，反应温度为-2～2℃，滴加结束后保温，合成过程温度及反应液颜色正常。保温结束后用砂芯漏斗将硝化料过滤，将得到的硝化湿品投入50g(2.78mol)冰水混合物，搅拌，过滤，加入水和nahco3溶液洗涤至洗涤母液ph为7～8，在40℃下烘干6h，得到黄色的2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯固体28.0g。经计算产品收率为95.68％，硝化主产物含量为93.01％，异构体含量2.58％，水解产物含量1.94％。

实施例3

将1200.0kg(800.0l)硫酸和硝酸混合而成的混酸(混酸中浓硝酸质量分数为30％)投入合成釜，打开搅拌装置，向反应釜中滴加2-氯-4-氟三氯甲苯反应液(550.0kg，343.8l)，5h滴加完毕，滴加过程中控制反应温度在-2～2℃，滴加结束后保温。随后将硝化反应液转入离心装置，将硝化湿品和母液分离。离心母液收集至储罐，硝化湿品转至装有1200.0kg冰水混合物(其中冰400.0kg，水800.0kg)的釜中，搅拌30min，过滤，随后用工艺水及质量浓度为10％的nahco3溶液洗涤至洗涤母液ph为7～8，过滤，烘干，得到628.5kg2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯成品，成品为黄色细颗粒，收率为96.72％。经中控分析，硝化主产物含量为93.15％，异构体含量2.64％，水解产物含量1.87％。

实施例4

将实施例3中收集至储罐的离心母液计量并进行组成分析，在搅拌的条件下，补加适量质量浓度为98％的浓硫酸及质量浓度为98％的硝化重新配制成混酸。利用泵将混酸转至合成釜，打开搅拌装置，向反应釜中滴加2-氯-4-氟三氯甲苯反应液(552.3kg，345.2l)，5.5h滴加完毕，滴加过程中控制反应温度在-2～2℃，滴加结束后保温。随后将硝化反应液转入离心装置，将硝化湿品和母液分离。离心母液收集至储罐，硝化湿品转至装有1200.0kg冰水混合物(其中冰400.0kg，水800.0kg)的釜中，搅拌30min，过滤，随后用工艺水及质量浓度为10％的nahco3洗涤至洗涤母液ph为7～8，过滤，烘干，得到627.3kg2-氯-4-氟-5-硝基三氯甲苯成品，成品为黄色细颗粒，收率为96.53％。经中控分析，硝化主产物含量为94.02％，异构体含量2.22％，水解产物含量1.90％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。