阅读说明：本技术 一种2,4-二硝基苯胺制备方法 (Preparation method of 2, 4-dinitroaniline ) 是由 阮煜翔 王凯 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种2,4-二硝基苯胺制备方法,包括以下步骤：a、取料：称取2,4-二硝基氯苯、氨水、冷凝水三种原料；b、预热：将冷凝水加入反应装置内,升温至50～70℃；c、入料：将2,4-二硝基氯苯加入反应装置内,升温至80～90℃,控制压力至0.05～01MPa；d、胺化：将氨水缓慢滴加至反应装置内进行胺化反应,保温1～3h；e、离心：将步骤d中胺化生成的反应液离心洗涤、干燥得到2,4-二硝基苯胺。本发明具有反应速率快、反应效果好的优点。(The invention discloses a preparation method of 2, 4-dinitroaniline, which comprises the following steps: a. taking materials: weighing three raw materials of 2, 4-dinitrochlorobenzene, ammonia water and condensed water; b. preheating: adding condensed water into a reaction device, and heating to 50-70 ℃; c. feeding: adding 2, 4-dinitrochlorobenzene into a reaction device, heating to 80-90 ℃, and controlling the pressure to 0.05-01 MPa; d. amination: slowly dropwise adding ammonia water into the reaction device for amination reaction, and keeping the temperature for 1-3 h; e. centrifuging: and d, centrifugally washing and drying the reaction liquid generated in the amination step d to obtain the 2, 4-dinitroaniline. The method has the advantages of high reaction rate and good reaction effect.)

一种2,4-二硝基苯胺制备方法

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种2,4-二硝基苯胺制备方法。

背景技术

2,4-二硝基苯胺是分散染料、中性染料、硫化染料、有机颜料的中间体，用于生产硫化深蓝3R、分散红B和分散紫2R等染料，也用于其他有机合成，生产农药二硝散等，以及用作印刷油墨的调色剂和制取防腐剂。

制备2,4-二硝基苯胺的反应原理为：以2,4-二硝基氯苯、氨水为原料，加入反应装置内经过胺化反应生成2,4-二硝基苯胺，此胺化反应属于双分子亲核取代反应，首先是带有未共用电子对的氨分子向芳环上与氯原子相连的碳原子发生亲核进攻，得到带有极性的中间加成物，此中间加成物迅速转化成反应产物2,4-二硝基苯胺和副产物氯化铵。

目前国内生产2,4-二硝基苯胺主要使用传统的高温高压法，生产安全风险高，能耗大，由于氨气具有强挥发性，挥发后的氨气堆积在反应装置顶部，一旦反应装置内的氨气浓度***极限是16～25%,氨气浓度过高容易引发***，挥发后的氨气得不到有效利用，导致生产成本增加；且氨气具有毒性，若反应结束后将其排放至空气中会污染空气，影响操作人员的身体，甚至危及其生命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种2,4-二硝基苯胺制备方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种2,4-二硝基苯胺制备方法，包括以下步骤：

a、取料：称取2,4-二硝基氯苯、氨水、冷凝水三种原料；

b、预热：将冷凝水加入反应装置内，升温至50～70℃；

c、入料：将2,4-二硝基氯苯加入反应装置内，升温至80～90℃，控制压力至0.05～01MPa；

d、胺化：将氨水缓慢滴加至反应装置内进行胺化反应，保温1～3h；

e、离心：将步骤d中胺化生成的反应液离心洗涤、干燥得到2,4-二硝基苯胺。

其中，步骤b中的所述的反应装置包括反应筒，所述反应筒内具有反应腔，所述反应筒上设有与反应腔相连通的进料管和加氨管，所述反应筒底部设有出料管，所述加氨管上连接有蠕动泵，所述反应腔内转动设有搅拌轴，所述搅拌轴上沿其长度方向设有螺旋叶片，所述反应筒顶部设有用于驱动搅拌轴转动的搅拌驱动件，所述反应筒上设有多个抽氨部件，所述抽氨部件用于将反应腔内上端的气体抽入至反应腔内下端的反应液中，所述抽氨部件包括贯穿设于反应筒上端的抽氨口、贯穿设于反应筒下端的排氨口以及用于连接抽氨口和排氨口的通氨管，所述通氨管上连接有抽氨驱动件，所述排氨口出设有单向流通部件。

本发明采用滴加的方式加入氨水，能有效控制反应速率，既不需要高压，也不需要使用特殊溶剂，只需要在100℃以下，压力控制在0.05～0.1MPa即可进行反应，产率达99％以上，其生产更加安全，而且所得产品无论是外观还是纯度均得到提高，产品质量优良，且成本降低；在反应装置加入适量的底水，可以使产品的含固量降低，结晶变细，有利于提高产品的质量；通过抽氨部件将反应腔内上端的气体抽入至反应腔内下端的反应液，气体中的氨气经过反应液时会溶于反应液中与2,4-二硝基氯苯反应，实现对氨气的利用，减少氨气的挥发，降低反应腔内的氨气浓度，避免***危险，提高胺化反应时的安全性；通过抽氨部件降低反应腔内的氨气浓度，使得反应结束后可直接将气体排入空气中，不会对操作人员的身体造成影响，无需对气体进行过滤净化，减少了生产工艺，降低了生产成本；通过将气体排入反应液中，使得反应液会呈现翻滚状态，从而使得反应液中的2,4-二硝基氯苯和氨水反应速度提高，同时可实现对反应液的上下搅动，保证胺化反应的效果和效率；通过蠕动泵的设置，使得加入氨水的方式为滴加方式，便于对氨水加入速率的控制且较为精准，从而有效控制反应速率。

所述2,4-二硝基氯化苯与氨水中含NH3的量的摩尔比为1：2.2～3。

所述的氨水的浓度为10～30wt％。

所述单向流通部件包括开设于反应筒壁内的滑动腔，所述滑动腔内滑动连接有滑块，所述滑块在滑动腔内滑动以启闭排氨口，所述滑块靠近通氨管一侧底部设有气动块，所述反应筒壁内设有供气动块上下滑动的气动腔，所述气动腔与排氨口相连通，所述滑动腔底部与反应腔通过进液管相连通，所述滑块由聚丙烯材料制成，所述滑动腔顶部设有密封部件。

所述滑块内设有进水腔，所述进水腔下端与进液管相连通，所述反应腔内的反应液可通过进液管流入进水腔内，所述进水腔设有多根加强柱。

所述密封部件包括设于滑动腔顶部且与其相连通的密封腔，所述密封腔顶部两侧与滑动腔分别通过密封通道相连通，所述密封腔内设有与其密封配合的密封滑块，所述密封滑块下端设有与滑块抵触配合的凸部，所述密封通道靠近滑动腔端内设有与其密封配合的密封条，所述密封条远离滑动腔一侧设有支撑条。

所述反应腔内还设有用于对2,4-二硝基氯苯细化处理的研磨部件，所述研磨部件包括设于反应筒内壁顶部的研磨壳体，所述研磨壳体内转动连接有研磨球，所述研磨球固定设置于搅拌轴上，所述研磨球和研磨壳体之间间隔形成研磨间隙，所述研磨壳体底部开设有研磨出口。

所述研磨球内具有冷却腔，所述冷却腔内填充有冷却液，所述研磨球内设有用于对冷却液制冷的冷凝驱动件，所述搅拌轴与研磨球内壁之间通过多根连接柱连接，所述研磨球和连接柱均由铁黄铜或锰黄铜制成。

所述反应筒上端水平连接有气管，所述气管两端均与反应腔相连通，所述气管上连接有抽气驱动件和收集箱，所述收集箱上设有压力控制器，所述反应筒外还设有用于检测反应腔内氨气浓度的氨气检测装置。

所述搅拌轴下端沿其周向方向设有多把刮刀，所述刮刀呈弧形设置，其弧度与反应筒的底部弧度一致，所述搅拌轴底部设有连接杆，所述连接杆下端伸入至出料管内，所述连接杆下端设有旋转叶片，所述搅拌轴转动时带动旋转叶片转动以产生向上的旋流。

与现有技术相比，本发明具有反应速率快、反应效果好的优点。

附图说明

图1是本发明的步骤流程图。

图2是本发明中反应装置的结构示意图一。

图3是本发明中反应装置的剖视图。

图4是图3中A处的局部示意图。

图5是图4中C处的局部示意图。

图6是图3中B处的局部示意图。

图7是本发明中反应装置的结构示意图二。

图中，1、反应筒；2、反应腔；3、进料管；4、加氨管；41、蠕动泵；5、搅拌轴；6、螺旋叶片；7、搅拌驱动件；8、抽氨口；9、排氨口；10、通氨管；11、抽氨驱动件；12、滑动腔；13、滑块；14、气动块；15、气动腔；16、进液管；17、进水腔；18、加强柱；19、密封腔；20、密封通道；21、密封滑块；22、凸部；23、密封条；231、支撑条；24、研磨壳体；25、研磨球；26、研磨间隙；27、冷却腔；28、冷凝驱动件；29、连接柱；30、出料管；31、气管；32、抽气驱动件；33、收集箱；34、压力控制器；35、氨气检测装置；36、刮刀；37、连接杆；38、旋转叶片。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1-7所示， 一种2,4-二硝基苯胺制备方法，包括以下步骤：

a、取料：称取2,4-二硝基氯苯、氨水、冷凝水三种原料；

b、预热：将冷凝水加入反应装置内，升温至50℃；

c、入料：将2,4-二硝基氯苯加入反应装置内，升温至80℃，控制压力至0.05～01MPa；

d、胺化：将氨水缓慢滴加至反应装置内进行胺化反应，保温1；

e、离心：将步骤d中胺化生成的反应液离心洗涤、干燥得到2,4-二硝基苯胺。

其中，步骤b中的反应装置包括反应筒1，反应筒1内具有反应腔2，反应筒1上设有与反应腔2相连通的进料管3和加氨管4，反应筒1底部设有出料管30，加氨管4上连接有蠕动泵41，蠕动泵由三部分组成：驱动器，泵头和软管。流体被隔离在泵管中、可快速更换泵管、流体可逆行、可以干运转，维修费用低，等特点构成了蠕动泵的主要竞争优势，反应腔2内转动设有搅拌轴5，搅拌轴5上沿其长度方向设有螺旋叶片6，反应筒1顶部设有用于驱动搅拌轴5转动的搅拌驱动件7，搅拌驱动件7为电机，且通过螺钉安装于反应筒1顶部中央部，其输出轴穿过反应筒1顶部竖直伸入反应腔2内与搅拌轴5通过联轴器连接固定，反应筒1上设有多个抽氨部件，抽氨部件用于将反应腔2内上端的气体抽入至反应腔2内下端的反应液中，抽氨部件包括贯穿设于反应筒1上端的抽氨口8、贯穿设于反应筒1下端的排氨口9以及用于连接抽氨口8和排氨口9的通氨管10，通氨管10上连接有抽氨驱动件11，抽氨驱动件为气泵，排氨口9出设有单向流通部件。

优选的，加氨管4安装于反应筒1底部，从反应筒1底部向反应腔2内的加入氨水，有效的防止氨水在滴落过程中的挥发，保证氨水反应时充分与反应液接触。

优选的，2,4-二硝基氯化苯与氨水中含NH3的量的摩尔比为1：2.2～3，有效减少氨水的用量，降低生产成本。

优选的，氨水的浓度为10～30wt％，氨水浓度太低，反应速率减慢，导致反应时间延长；氨水浓度太高，使生产过程中氨气损耗太多，并使反应过于剧烈，适宜的氨水浓度使体系能在低温低压下充分反应，条件温和，同时保证产品质量。

进一步细说，单向流通部件包括开设于反应筒1壁内的滑动腔12，滑动腔1内滑动连接有滑块13，滑块13在滑动腔12内滑动以启闭排氨口9，滑块13靠近通氨管10一侧底部设有气动块14，反应筒1壁内设有供气动块14上下滑动的气动腔15，气动腔15与排氨口9相连通，滑动腔12底部与反应腔2通过进液管16相连通，滑块13由聚丙烯材料制成，滑动腔12顶部设有密封部件；当反应腔2内进行胺化反应时，反应腔2内的反应液通过进液管16进入滑动腔12内，滑块13受到反应液的浮力后沿着滑动腔12向上滑动堵住排氨口9使其关闭，防止抽氨部件不工作时反应液从排氨口9回流至通氨管10内，若反应液进入通氨管10内则会影响胺化反应的效率，且胺化反应产生的产物容易附在通氨管10内壁上；当抽氨部件工作时，通氨管10内的气流部分被挤压至气动腔15内并顶住气动块14向下滑动，气动块14带动滑块13向下滑动开启排氨口9，此时气体可通过排氨口9进入反应腔2内实现对氨气的高效利用；当抽氨部件由工作状态向不工作状态转变时，抽氨部件抽气速度缓慢降低直至关闭，此时滑块13会随着抽气速度的降低缓慢上升直至堵住排氨口9，在滑块13完全堵住排氨口9之前，排氨口9处均有气体排出且气流速度均保持在较快速度，有效防止反应液回流；气动块14会随着气压变化上下滑动以控制排氨口9的开口大小，当通氨管10内的气压较小的，气动块14带动滑块13向上滑动，排氨口9开口减小，通氨管10内的气体通过排氨口9的时候流速增加，从而使得气体从排氨口9喷出时对反应液的搅动效果更加剧烈，且排氨口9的开口大小可自行调节，保持气体流速足以搅动反应液，无需驱动件对滑块13进行控制，其结构简单，控制效果好，极大的降低了设备成本；聚丙烯是丙烯加聚反应而成的聚合物，白色蜡状材料，外观透明而轻，密度为0.89～0.91g/cm3，易燃，熔点165℃，在155℃左右软化，使用温度范围为-30～140℃，耐酸、碱、盐液及多种有机溶剂的腐蚀，且聚丙烯材料制成的滑块13在反应液中的浮力较大，有助于保证滑块13向上动作的及时性；由于反应腔2内的反应液在螺旋叶片6的搅动下会呈旋涡状转动，相比传统的单向阀，本单向流通部件中的滑块13上下动作时不会受到反应液流动状态的影响，可以稳定的控制排氨口9的启闭。

进一步细说，滑块13内设有进水腔17，进水腔17下端与进液管16相连通，反应腔2内的反应液可通过进液管16流入进水腔17内，进水腔17设有多根加强柱18，反应液进入进水腔17内对滑块13产生的浮力相比反应液仅作用于滑块13底部产生的浮力更加，保证滑块13向上浮动时的速度，从而保证滑块13封闭排氨口9时的效果；通过多根加强柱18的设置，有助于提高滑块13的承载能力，防止气压过大使滑块13发生形变从而影响密封性。

进一步细说，密封部件包括设于滑动腔12顶部且与其相连通的密封腔19，密封腔19顶部两侧与滑动腔12分别通过密封通道20相连通，密封腔19内设有与其密封配合的密封滑块21，密封滑块21下端设有与滑块13抵触配合的凸部22，密封通道20靠近滑动腔12端内设有与其密封配合的密封条23，密封条23远离滑动腔12一侧设有支撑条231，当滑块13向上动作抵住凸部22且继续向上动作时，凸部22带动密封滑块21向上滑动，密封滑块21将密封腔19内的气体挤压至密封通道20内，密封通道20内的气压增大驱使密封条23向滑动腔12处滑动直至抵住滑块13侧壁以实现二次密封，提高密封效果；通过支撑条231的设置，使得密封条23受力气压驱动时不易弯曲和形变，保证密封条23对密封通道20的密封效果，从而保证气压对密封条23的驱动效果。

进一步细说，反应腔2内还设有用于对2,4-二硝基氯苯细化处理的研磨部件，研磨部件包括设于反应筒1内壁顶部的研磨壳体24，研磨壳体24内转动连接有研磨球25，研磨球25固定设置于搅拌轴5上，研磨球25和研磨壳体24之间间隔形成研磨间隙26，研磨壳体24底部开设有研磨出口27，搅拌轴5穿过研磨出口27设置，2,4-二硝基氯苯通过进料管3后进入研磨间隙26内，搅拌轴5带动研磨球25转动对2,4-二硝基氯苯进行研磨使其细化，研磨后的2,4-二硝基氯苯在重力的作用下从研磨壳体24底部的研磨出口27掉落进入反应腔2内进行胺化反应，从而使得胺化反应速率提高，2,4-二硝基氯苯反应更彻底，保证胺化反应的高效稳定。

优选的，研磨壳体24为半圆球形，其上端固定于反应筒1内壁顶部，使得氨气向上流动时会聚集在研磨壳体24***，从而提高抽氨部件抽吸反应腔2内上方的气体时的效果，避免部分气体聚集在反应筒1中部无法被抽氨部件及时吸走；当操作人员加入2,4-二硝基氯苯时，2,4-二硝基氯苯进入研磨空隙26内并充满整个研磨空隙26，从而有效防止反应腔2内的氨气通过研磨空隙26和进料管3排出至空气中污染空气，影响操作人员的健康；且通过研磨壳体24的设置可有效的防止反应腔2内的热量散失，提高反应筒1的保温效果，从而保证胺化反应的稳定进行。

进一步细说，研磨球25内具有冷却腔27，冷却腔27内填充有冷却液，研磨球25内设有用于对冷却液制冷的冷凝驱动件28，搅拌轴5与研磨球25内壁之间通过多根连接柱29连接，通过在研磨球25内填充冷却液，有助于对研磨球25的降温，防止研磨球25研磨2,4-二硝基氯苯时温度过高发生***，冷凝驱动件28用于保证冷却液的长时间使用，冷凝驱动件28为冷凝器，故不做赘述；通过连接柱29的设置，使得研磨球25和搅拌轴5的连接强度提高，保证搅拌轴5带动研磨球25转动的稳定度；连接柱29的设置还有助于提高研磨球25与冷却液的接触面积，从而使得冷却液对研磨球25的降温效果提高。

进一步细说，研磨球25和连接柱29均由铁黄铜或锰黄铜制成，铁黄铜或锰黄铜均具有导热性好、耐磨、耐温的特性，导热性好使得温度传递效率提高，耐磨有助于延长研磨球25的使用寿命，耐温可防止研磨球25受热形变，进一步提高研磨球25的使用寿命。

进一步细说，反应筒1上端水平连接有气管31，气管31两端均与反应腔2相连通，气管31上连接有抽气驱动件32和收集箱33，抽气驱动件32为气泵，收集箱33上设有压力控制器34，压力控制器34用于将收集箱33内的压力控制在11.2MPa以上，压力控制器采用金属316L膜片式的传感器，可用于中性油、气体介质和水，控制器的设定值可调，调节范围-0.1~ 40MPa量程段任意可选，反应筒1外还设有用于检测反应腔2内氨气浓度的氨气检测装置35，氨气检测装置35为氨气检测仪，故不做赘述，氨气检测装置35与抽气驱动件32电性连接，气管31靠近氨气检测装置35端内部还设有电磁阀，电磁阀为常闭设置，电磁阀与氨气检测装置35电性连接，当氨气检测装置35检测反应腔2内的氨气浓度高于16%时，氨气检测装置35控制抽气驱动件32启动将反应腔2内的部分气体抽入至收集箱33内，气体中的氨气在压力为11.2MPa的环境即会液化成氨水并进入收集箱33内便于操作人员回收利用，间隔一端时间后控制和抽气驱动件32启动，抽气驱动件32将下一部分气体抽入至收集箱33内并将前面的气体挤出，然后关闭电磁阀，继续进行氨气的液化回收，通过压力控制器34将收集箱33内的压力控制在11.2MPa以上，可保证回收后氨水保持在液化状态，及时间歇性开启气管31氨水也不会立即挥发；通过氨气检测装置35的设置，可及时检测反应腔2内的氨气浓度，防止氨气浓度过高发生***事故；通过收集箱33和压力控制器34的设置，便于将气体中的氨气进行液化回收，从而降低生产成本，防止氨气污染空气，提高生产环境的安全性。

进一步细说，搅拌轴5下端沿其周向方向设有多把刮刀36，刮刀36呈弧形设置，其弧度与反应筒1的底部弧度一致，刮刀贴在反应筒1的底面，从而使搅拌轴转动，刮刀可自动刮下结晶在混合筒内壁上的晶体，便于后续收集，方便快捷。

进一步细说，搅拌轴5底部设有连接杆37，连接杆37下端伸入至出料管30内，连接杆37下端设有旋转叶片38，搅拌轴5转动时带动旋转叶片38转动以产生向上的旋流，从而使得堆积在出料管30内的2,4-二硝基氯苯颗粒被旋流带出与反应液进行充分反应，提高反应效率。

实施例二

如图1所示，一种2,4-二硝基苯胺制备方法，包括以下步骤：

a、取料：称取2,4-二硝基氯苯、氨水、冷凝水三种原料；

b、预热：将冷凝水加入反应装置内，升温至70℃；

c、入料：将2,4-二硝基氯苯加入反应装置内，升温至90℃，控制压力至01MPa；

d、胺化：将氨水缓慢滴加至反应装置内进行胺化反应，保温3h；

e、离心：将步骤d中胺化生成的反应液离心洗涤、干燥得到2,4-二硝基苯胺。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。