阅读说明：本技术 一种2-甲基-5-硝基咪唑连续化生产方法 (Continuous production method of 2-methyl-5-nitroimidazole ) 是由 方耀 邓支华 周拥军 杨明高 王训 喻莎莎 晏浩哲 童武 黄佐 潘云渠 程思远 于 2020-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种2-甲基-5-硝基咪唑连续化生产方法,其特征在于包括如下步骤：1)将硫酸和2-甲基咪唑在40～45℃条件下混合,降温至≤35℃；2)将硝酸控制温度35～45℃存储；3)在超强酸催化剂的催化下,在SiC-硼/铜合金管道反应器中于80～105℃进行硝化反应,再转入老化反应釜,反应完成后,调节pH值至4～5.2,结晶,分离、干燥、分装。当步骤3)中所述的超强酸催化剂为改良性磺酸系列超强酸时效果更好。本发明方法反应平稳,易控制；取消了硫酸铵的使用,但所需的反应温度更低,得到的产品质量更好、收率高,纯度99.6%,综合收率80%；本发明更环保,降低了成本,确保了生产的稳定性和安全性。(The invention provides a continuous production method of 2-methyl-5-nitroimidazole, which is characterized by comprising the following steps: 1) mixing sulfuric acid and 2-methylimidazole at 40-45 ℃, and cooling to be less than or equal to 35 ℃; 2) storing nitric acid at the controlled temperature of 35-45 ℃; 3) carrying out nitration reaction in a SiC-boron/copper alloy pipeline reactor at the temperature of 80-105 ℃ under the catalysis of a super acidic catalyst, transferring the reaction product into an aging reaction kettle, adjusting the pH value to 4-5.2 after the reaction is finished, crystallizing, separating, drying and packaging. The super acid catalyst in the step 3) has better effect when being modified sulfonic acid series super acid. The method has stable reaction and easy control; the use of ammonium sulfate is eliminated, but the required reaction temperature is lower, the obtained product has better quality and high yield, the purity is 99.6 percent, and the comprehensive yield is 80 percent; the invention is more environment-friendly, reduces the cost and ensures the stability and the safety of production.)

一种2-甲基-5-硝基咪唑连续化生产方法

技术领域

本发明涉及医药化工领域，具体地涉及一种2-甲基-5-硝基咪唑连续化生产方法。

背景技术

近年来，随着安全管理的要求越来越高，国家对危险工艺进行重点管理，特别是对硝化反应需要进行风险等级评估等要求，企业需要对硝化生产线进行风险评估。然而一般企业的硝化反应风险等级较高。目前间歇式生产工艺的风险等级评估结果超过了3级，不利于安全生产，也不符合国家安全管理的要求，其原因是一次性投料太大，当量大，反应温度高，物料的特性也决定了风险等级较高。具体来说，传统的间歇式生产工艺生产时间较长，产量受到限制的同时，必然要求设备大型化，进一步加大了生产投料的当量，增加了安全风险；为了控制反应温度的平稳，需投入大量的固体硫酸铵，形成大量的硫酸铵和产品的混合物，需要增加大量的洗水，来保证产品含盐量合格，保证最终产品质量，导致废水处理成本大幅度增加，加上体系本身就产生大量的硫酸铵，增加了生产过程中工人的劳动强度，不符合社会的发展。

因此，更为安全的硝化反应的连续化反应工艺在此种背景下应运而生，比如中国专利CN 110156694A就公开了一种2-甲基-5-硝基咪唑连续流生产工艺，采用SiC/四氟微通道反应器进行2-甲基-5-硝基咪唑连续流生产，通过温控一体机，精密控制反应器内的温度和第一四氟进料泵和第二四氟进料泵的体积流速，进而达到精密控制反应进程的目的，不仅能提高合成效率，而且能降低成本、减少了有毒副产物。但是，上述现有技术其中的微通道反应器的硝化反应温度在144-150℃，和间歇式反应是同等条件下进行反应，对微通道反应器材料的承压和耐温等级提出了更高的要求，不利于设备的维护和保养，条件很难控制，而且也没有淘汰硫酸铵的使用，硫酸铵的作用只是稳定反应的速度，控制反应度的温度，确保安全，但上述现有技术未实现消除大量硫酸铵的投加带来的负面影响。

发明内容

本发明的目的是客服现有技术的上述缺陷，提供一种硝化反应温度低、反应平稳、易控制、产品收率高、质量好、环境安全性高、生产成本低的2-甲基-5-硝基咪唑连续化生产方法。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种2-甲基-5-硝基咪唑连续化生产方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将硫酸和2-甲基咪唑在40～45℃条件下，混合均匀，降温至≤35℃，转入物料储罐 A备用；

2)将硝酸存储在物料罐B中备用，控制温度35～45℃；

3)启动物料A正路/旁路任一四氟进料泵，将步骤1)得到的配置好的A物料输送至固定有超强酸催化剂的SiC-硼/铜合金管道反应器；同时启动物料B正路/旁路任一四氟进料泵，将步骤2)得到储罐B物料输送至SiC/四氟微通道反应器，然后由轴流泵输送到SiC-硼/铜合金管道反应器，使得A、B两种物料混合，同时和所述固定超强酸催化剂结合，三者同时反应，控制SiC-硼/铜合金管道反应器物料混合的温度在80～105℃，每步骤中具体流速是2.5～ 3.5m/s；

再将硝化液转入老化反应釜，反应完成后，降温至≤80℃，转料至中和釜，通过氨水进行中和调节pH值至4～5.2，待中和液冷却至55～75℃后结晶，分离、干燥、分装得所述2- 甲基-5-硝基咪唑成品。

优选地，步骤1)中所述的硫酸是体积百分比浓度为98％的浓硫酸，步骤2)中所述的硝酸是体积百分比浓度为99.5％的硝酸，并且，步骤1)和步骤2)中所述的硫酸、2-甲基咪唑、硝酸三者添加量的质量比为13：6～7：9～11。

进一步优选地，步骤3)中所述的超强酸催化剂为改良性磺酸系列超强酸。

本发明的有益效果是：硝化反应温度约60-110℃，反应平稳，易控制；利用微通道反应器超强的换热能力和换热系数，控温能力强的特点，取消了硫酸铵的使用，但所需的反应温度反而更低，得到的产品质量好、收率高；管道密闭反应，提供了硝化反应所需的压力和密封性，减少了硝化反应产生的大量氧化物黄烟；同时使得硝化反应进行的速度快，反应程度高，降低了中和所需的碱用量，综合成本下降明显，同时降低了反应液中含盐量，减少了分离过程中的洗水多的问题，减少了环保处理费用，降低了人力成本和经济成本，确保了生产的稳定性和安全性，间接减少了产品中盐等可溶性杂质的含量，提高了产品质量。

具体实施方式

现结合实施例详细说明本发明的技术方案。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

原料名称	CAS号	质量规格	生产厂家
				2-甲基咪唑	693-98-1	≧95％	湖北省宏源药业科技股份有限公司
98％硫酸	7664-93-9	≧98.0％	黄石有色金属有限公司
				99.5％硝酸	7697-37-2	≧99.5％	安徽华尔泰股份有限公司

在以下实施例中，所用到的原料信息为：

实施例1

1)将1200克的体积百分比浓度为98％的浓硫酸和550克的2-甲基咪唑在45℃条件下，混合均匀，降温至≤35℃，转入物料储罐A备用；

2)将950克体积百分比浓度为99.5％的硝酸存储在物料罐B中备用，控制温度45℃；

3)启动物料A正路/旁路任一四氟进料泵，将步骤1)得到的配置好的A物料输送至固定有改良性磺酸系列超强酸的SiC-硼/铜合金管道反应器；同时启动物料B正路/旁路任一四氟进料泵，将步骤2)得到储罐B物料输送至SiC/四氟微通道反应器，然后由轴流泵输送到 SiC-硼/铜合金管道反应器，使得A、B两种物料混合，同时和所述固定改良性磺酸系列超强酸结合，三者同时反应，控制SiC-硼/铜合金管道反应器物料混合的温度在95℃，每步骤中具体流速是3m/s；

再将硝化液转入老化反应釜，反应完成后，降温至≤80℃，转料至中和釜，通过氨水进行中和调节pH值至5，待中和液冷却至60℃后结晶，离心分离、干燥、分装得2-甲基-5-硝基咪唑成品665克，纯度99.3％，硫酸盐含量0.1％，综合收率78％。

实施例2

1)将1300克的体积百分比浓度为98％的浓硫酸和650克的2-甲基咪唑在40℃条件下，混合均匀，降温至≤35℃，转入物料储罐A备用；

2)将1000克体积百分比浓度为99.5％的硝酸存储在物料罐B中备用，控制温度35℃；

3)启动物料A正路/旁路任一四氟进料泵，将步骤1)得到的配置好的A物料输送至固定有改良性磺酸系列超强酸的SiC-硼/铜合金管道反应器；同时启动物料B正路/旁路任一四氟进料泵，将步骤2)得到储罐B物料输送至SiC/四氟微通道反应器，然后由轴流泵输送到SiC-硼/铜合金管道反应器，使得A、B两种物料混合，同时和所述固定改良性磺酸系列超强酸结合，三者同时反应，控制SiC-硼/铜合金管道反应器物料混合的温度在105℃，每步骤中具体流速是2.5m/s；

再将硝化液转入老化反应釜，反应完成后，降温至≤80℃，转料至中和釜，通过氨水进行中和调节pH值至5.2，待中和液冷却至75℃后结晶，离心分离、干燥、分装得2-甲基-5- 硝基咪唑成品795.9克，纯度99.6％，硫酸盐含量0.2％，综合收率79％。

实施例3

1)将1300克的体积百分比浓度为98％的浓硫酸和700克的2-甲基咪唑在45℃条件下，混合均匀，降温至≤35℃，转入物料储罐A备用；

2)将900克体积百分比浓度为99.5％的硝酸存储在物料罐B中备用，控制温度35℃；

3)启动物料A正路/旁路任一四氟进料泵，将步骤1)得到的配置好的A物料输送至固定有改良性磺酸系列超强酸的SiC-硼/铜合金管道反应器；同时启动物料B正路/旁路任一四氟进料泵，将步骤2)得到储罐B物料输送至SiC/四氟微通道反应器，然后由轴流泵输送到 SiC-硼/铜合金管道反应器，使得A、B两种物料混合，同时和所述固定改良性磺酸系列超强酸结合，三者同时反应，控制SiC-硼/铜合金管道反应器物料混合的温度在80℃，每步骤中具体流速是3.5m/s；

再将硝化液转入老化反应釜，反应完成后，降温至≤80℃，转料至中和釜，通过氨水进行中和调节pH值至4-5，待中和液冷却至55℃后结晶，离心分离、干燥、分装得2-甲基-5- 硝基咪唑成品868克，纯度99.4％，硫酸盐含量0.1％，综合收率80％。