利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法与流程

本发明涉及化工生产领域，具体涉及一种利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法。

背景技术：

1、氯代烟碱类农药中间体主要是用于合成氯代烟碱类杀虫剂的中间体。氯代烟碱类杀虫剂是一类广谱杀虫剂，具有起效快，持效期长，无交互抗性，对作物无药害等优点。广泛用于水稻，尤其蔬菜、果树、茶叶的蚜虫、飞虱、蓟马、部分鳞翅目害虫等的防治。

2、现有技术中，氯代烟碱类农药中间体主要由2-氯-5-氯甲基吡啶和脂肪胺在溶剂环境中，使用釜式间歇/半间歇的方式进行生产，具体为：

3、cn103242225a中将2-氯-5-氯甲基吡啶溶解于氯仿中，随后滴加乙胺水溶液和氢氧化钠溶液，最后加入苄基三乙基氯化铵，在室温下搅拌过夜，反应周期长且物料后处理困难。cn104803910a中将脂肪胺溶于氯仿中，随后滴加2-氯-5-氯甲基吡啶，随后保温6小时。wo2015165960a中使用乙醇作为溶剂，加入2-氯-5-氯甲基吡啶和脂肪胺水溶液，随后升温回流保温5h，收率约82.8％。上述工艺均涉及反应周期长，反应收率较低等问题。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法。

2、为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

3、一种利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法，以2-氯-5-氯甲基吡啶和脂肪胺为原料，在溶剂条件下将原料同时连续进入多级串联环流管式连续反应器进行合成反应；

4、反应方程式为：

5、

6、其中r为h、c1～c4烷基、c1～c4卤代烷基。

7、具体为：将2-氯-5-氯甲基吡啶溶于溶剂中配制成溶液a，将脂肪胺溶于溶剂中配制成溶液b，将溶液a与溶液b同时连续通入多级串联环流管式反应器中，在其内进行反应，合成目的产物由出口处连续采出产品溶液至收集罐中。

8、所述多级串联环流管式连续反应器为原料溶液储罐分别通过管路连接至环流管式反应器系统的入口，环流管式反应器系统的出口通过管路连接于料液接收罐；其中，连续环流管式反应器系统至少由两个环流管式反应器串联组成；所述每个环流管式反应器由两个列管式反应器、搅拌腔、循环泵以及配套连接管路组成；其中所述列管式反应器管程内为反应体系料液，壳程内为换热介质，且管程比表面积应大于150m2/m3；料液环流形式为搅拌推进式环流或循环泵环流。

9、所述管式反应器为环流管式反应器，反应器内部为列管式结构，并采用上部溢流方式将物料输送至后续环流管式反应器中；所述环流管式反应器系统至少由两个环流管式反应器串联时，二级环流管式反应器以后各级反应器可为釜式溢流反应器。

10、所述各原料储罐与环流管式反应器系统之间的管路上设置带有流量计的泵。

11、所述每级环流管式反应器内反应温度-20～30℃，优选的反应温度为-10～10℃；停留时间为0.5～6h，优选1～3h。

12、所述溶液a为2-氯-5-氯甲基吡啶溶于溶剂中配制成，溶液中2-氯-5-氯甲基吡啶浓度为20～60wt.％，优选质量分数40～60％；

13、所述溶液b为脂肪胺溶于溶剂中配制成，溶液中脂肪胺浓度为10～60wt.％，优选质量分数30～40％；

14、所述反应中溶液a中2-氯-5-氯甲基吡啶与溶液b中脂肪胺的摩尔比为1:3～12，优选的摩尔比为1:5～12。

15、所述溶液a和溶液b中所采用溶剂可相同或不同的选自芳烃、氯代烃或水。

16、所述溶液a和溶液b中所采用溶剂可相同或不同的选自芳烃、氯代烃或水。

17、所述溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、甲苯、二甲苯、苯、水中一种或几种。

18、综上可见，本发明方法解决了传统釜式工艺副产物多，生产效率低，安全性差等问题。使用连续化生产工艺能够精简生产设备，提高反应选择性，进而提高生产效率降低生产成本，同时使用连续化生产工艺提高了反应过程的本质安全性。使用该方法得到产品氯代烟碱类农药中间体的纯度可到达90％以上，收率达到90％以上。该工艺使用多级连续环流管式反应装置实现工程放大，具有传热传质效率高，温控稳定，生产效率高安全性高等优点，符合国家对化工企业绿色安全环保的要求。

19、本发明同比现有技术具有以下优点：

20、本发明的氯代烟碱类农药中间体的连续化生产工艺采用连续环流管式方式进行生产，同比现有工艺，提高了生产效率和反应过程的安全性，符合绿色安全高效的生产要求；本发明的氯代烟碱类农药中间体的收率可达90％以上，同比现有工艺，收率提高3～6％；本发明的将间歇/半间歇釜式工艺改进为连续环流管式方式工艺，提高了自动化连续化生产水平。

技术特征：

1.一种利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法，其特征在于，以2-氯-5-氯甲基吡啶和脂肪胺为原料，在溶剂条件下将原料同时连续进入多级串联环流管式反应器进行合成反应；

2.根据权利要求1所述的利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法，其特征在于，将2-氯-5-氯甲基吡啶溶于溶剂中配制成溶液a，将脂肪胺溶于溶剂中配制成溶液b，将溶液a与溶液b同时连续通入多级串联环流管式反应器中，在其内进行反应，合成目的产物由出口处连续采出产品溶液至收集罐中。

3.根据权利要求1或2所述的利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法，其特征在于，所述多级串联环流管式连续反应器为原料溶液储罐分别通过管路连接至环流管式反应器系统的入口，环流管式反应器系统的出口通过管路连接于料液接收罐；其中，连续环流管式反应器系统至少由两个环流管式反应器串联组成；所述每个环流管式反应器由两个列管式反应器、搅拌腔、循环泵以及配套连接管路组成；其中所述列管式反应器管程内为反应体系料液，壳程内为换热介质，且管程比表面积应大于150m2/m3；料液环流形式为搅拌推进式环流或循环泵环流。

4.根据权利要求3所述的利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法，其特征在于，所述管式反应器为环流管式反应器，反应器内部为列管式结构，并采用上部溢流方式将物料输送至后续环流管式反应器中；所述环流管式反应器系统至少由两个环流管式反应器串联时，二级环流管式反应器以后各级反应器可为釜式溢流反应器。

5.根据权利要求3所述的利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法，其特征在于，所述各原料储罐与环流管式反应器系统之间的管路上设置带有流量计的泵。

6.根据权利要求2或3所述的利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法，其特征在于，所述每级环流管式反应器内反应温度-20～30℃，平均停留时间为0.5～6h。

7.根据权利要求6所述，应通过调节原料进料流量，调整物料在单级反应器中的平均停留时间，并保证第一级反应器中，原料2-氯-5-氯甲基吡啶转化率达到60％以上，以满足反应安全性需求，防止热失控发生时物料超温暴沸。

8.根据权利要求2所述的利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法，其特征在于，所述溶液a为2-氯-5-氯甲基吡啶溶于溶剂中配制成，溶液中2-氯-5-氯甲基吡啶浓度为20～60wt.％；

9.根据权利要求8所述的利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法，其特征在于，所述溶液a和溶液b中所采用溶剂可相同或不同的选自芳烃、氯代烃或水。

10.根据权利要求9所述的利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法，其特征在于，所述溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、甲苯、二甲苯、苯、水中一种或几种。

技术总结
本发明涉及化工生产领域，具体涉及一种利用多级串联环流管式连续反应器合成氯代烟碱类农药中间体的方法。以2‑氯‑5‑氯甲基吡啶和脂肪胺为原料，在溶剂条件下将原料同时连续进入多级串联环流管式反应器进行合成反应；使用该方法得到产品氯代烟碱类农药中间体的纯度可到达90％以上，收率达到90％以上。该工艺使用多级连续环流管式反应装置实现工程放大，具有传热传质效率高，温控稳定，生产效率高安全性高等优点，符合国家对化工企业绿色安全环保的要求。

技术研发人员：程春生,马晓华,魏振云,刘玄,金石,胡杰,马婉青
受保护的技术使用者：沈阳化工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17