CN108329273A - 一种二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二次硝化合成5‑硝基苯并咪唑酮的方法,本其步骤为：向一次硝化釜中投入苯并咪唑酮，再向一次硝化釜中加入硝化母液启动搅拌，控制好反应温度和反应时间，进行初次硝化反应。然后二次硝化釜中配置好酸液，待保温结束后，通过料液泵，将一次硝化料液，转入二次硝化反应釜中，进行硝化反应；进行二次保温，最后通过固液分离得到5‑硝基苯并咪唑酮。本发明通过改进硝化方式，从而降低硝化带来的危险性，不仅降低了大生产的劳动强度，提高了产品质量，更是解决了安全、环保问题。

Description

一种二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法
技术领域
本发明涉及精细化学工艺领域，更具体的说是涉及一种合成5-硝基苯并咪唑酮的方法。
背景技术
5-硝基苯并咪唑酮是黄绿色粉末，分子量179，熔点316-318℃。主要用于合成颜料黄和颜料橙的原料等。
目前国内外规模化生产5-硝基苯并咪唑酮的方法主要是以邻苯二胺、尿素为原始原料，经过硝化反应制得。硝化反应使用传统的滴加法，该方法特点放热量大，物料粘稠，会出现局部过反应，不易控制。生产的5-硝基苯并咪唑酮纯度较低，且产生的安全系数较低，是国家规定危险的工艺。硝化反应放热量大，加剧副反应导致硝化母液中杂质增多，含硝基水也很难处理，而且产生的废水量很大，在如今严峻的环保形势下，该工艺大大增加了产生成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，克服已有技术普遍存在的安全系数低、环境污染大以及产品杂质峰大、纯度低等问题。
本发明的合成路线如下：
。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，包括以下步骤：
（1）将原料苯并咪唑酮和硝酸母液混合搅拌并在25-75℃进行一次硝化反应；所述硝酸母液中硝酸的质量百分比为8-10%；所述苯并咪唑酮与硝酸母液中硝酸质量比1:0.4-0.6；所述一次硝化反应以物料颜色变为浅绿色为反应终点；
（2）所述一次硝化反应结束后，加入硝酸溶液混合搅拌并在60-70℃进行二次硝化反应；所述硝酸溶液中硝酸与所述原料苯并咪唑酮的质量比为0.8-1.3：1；
（3）所述二次硝化反应结束后，通过固液分离得到5-硝基苯并咪唑酮以及硝酸母液；所述硝酸母液作为后续批次套用。
进一步优选的，所述步骤（1）中一次硝化反应的反应温度为45-70℃、反应时间为1小时；该温度条件下物料不粘稠，料液充分接触，反应均匀。
进一步优选的，所述步骤（1）中苯并咪唑酮与硝酸母液中硝酸质量比1:0.52
进一步优选的，所述步骤（1）中硝酸母液中硝酸的质量百分比为9%。
进一步优选的，所述步骤（2）中加入硝酸溶液后控制体系中硝酸的质量浓度在18-20%。
进一步优选的，所述步骤（2）中硝酸溶液的质量浓度为25-41%，其酸度可以根据实际套用次数进行调整，根据套用次数越多，酸度进行适当下调。
进一步优选的，所述步骤（2）中硝酸溶液的质量浓度为30.58%。
进一步优选的，所述步骤（2）中二次硝化反应时间为1小时。
进一步优选的，所述步骤（2）中硝酸溶液中硝酸与所述原料苯并咪唑酮的质量比为1.04：1。
进一步优选的，所述步骤（3）固液分离的温度是50℃。
本发明通过改进硝化方式，从而降低硝化带来的危险性，不仅降低了大生产的劳动强度，提高了产品质量，更是解决了安全、环保问题，相对于现有的技术，本发明具有以下优点：
1、本发明先使用低浓度硝酸母液诱发反应，再进行二次硝化反应；通过硝化母液第一次升温硝化，提高硝化速率，缩短了一次硝化控温的操作环节，从而提高了硝化产能；整个硝化过程反应平稳，避免直接滴加硝酸造成的局部酸度过高、反应过快带来的安全和质量隐患。
2、本发明两次硝化反应放热量平稳，大大降低了副反应的发生，从而提高了5-硝基苯并咪唑酮的产品纯度,产品的平均摩尔收率、平均纯度均达到98.5以上，最高摩尔收率达到99.5%，最高纯度＞99.30%，产品外观黄绿色。
3、本发明反应温度优选控制在45-70℃之间，杜绝了硝化反应由于反应温度不合适带来的物料粘稠或高温冲釜的问题，保证了硝酸和苯并咪唑酮均匀的接触，从而减少了副反应带来的杂质，增加了反应液的循环使用的可靠性，同时也杜绝了硝化反应局部反应过快导致冲釜，提高了工艺的安全性。同时该合成方法大大降低了产品中的杂质，因此提高了硝酸母液的可循环次数，不仅减少了污染，还降低了生产成本。
4、本发明反应时省去了传统工艺中反应投料的环节，改善了工艺的操作条件，降低了原料投料过程的成本浪费，整个反应物料使用计量泵输送，减少气味散发和固体料散落造成的污染，杜绝了固体粉尘及料液环境污染；同时反应液可循环套用，废液零排放，成本较低。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其步骤为：向1L反应釜中加入60g 5-硝基苯并咪唑酮干品，347g硝酸母液（硝酸质量浓度9%），温度控制在45-70℃之间，保温1小时，待反应釜中物料变绿后，通过计量泵将料液转至事先配好的200g稀硝酸中（硝酸质量浓度30.58%），温度控制在60-70℃之间，保温1小时，保温反应结束，温度降至50℃进行热抽滤。滤液即硝酸母液套用至下一批硝化反应中。经过检测，摩尔收率99.5%，纯度99.33%。
实施例2
一种二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其步骤为：向1L反应釜中加入60g 5-硝基苯并咪唑酮干品，347g硝酸母液（硝酸质量浓度9%），温度控制在25-45℃之间，保温1小时，待反应釜中物料变绿后，通过计量泵将料液转值事先配好的200g稀硝酸中（硝酸质量浓度30.58%），温度控制在60-70℃之间，保温1小时，保温反应结束，温度降至50℃进行热抽滤。滤液即硝酸母液套用至下一批硝化反应中。经过检测，摩尔收率99.1%，纯度98.62%。
实施例3
一种二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其步骤为：向1L反应釜中加入60g 5-硝基苯并咪唑酮干品，347g硝酸母液（硝酸质量浓度9%），温度控制在45-70℃之间，保温1小时，待反应釜中物料变绿后，通过计量泵将料液转至事先配好的200g稀硝酸中（硝酸质量浓度25%），温度控制在60-70℃之间，保温1小时，保温反应结束，温度降至50℃进行热抽滤。滤液即硝酸母液套用至下一批硝化反应中。经过检测，摩尔收率98.45%，纯度97.89%。
实施例4
一种二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其步骤为：向1L反应釜中加入60g 5-硝基苯并咪唑酮干品，347g 硝酸母液（硝酸质量浓度9%），温度控制在45-70℃之间，保温1小时，保温结束后，通过计量泵将料液转至事先配好的200g稀硝酸中（硝酸质量浓度30.58%），温度控制在60-70℃之间，保温1小时，保温反应结束，温度降至50℃进行热抽滤。滤液即硝酸母液套用至下一批硝化反应中。经过检测，摩尔收率98.69%，纯度98.35%。
实施例5
一种二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其步骤为：向1L反应釜中加入60g 5-硝基苯并咪唑酮干品，347g 硝酸母液（硝酸质量浓度9%），温度控制在25-45℃之间，保温1小时，待反应釜中物料变绿后，通过计量泵将料液转至事先配好的200g稀硝酸中（硝酸质量浓度40.5%），温度控制在60-70℃之间，保温1小时，保温反应结束，温度降至50℃进行热抽滤。滤液即硝酸母液套用至下一批硝化反应中。经过检测，摩尔收率98.56%，纯度98.61%。
以上仅仅是本方案的部分典型实施例，其中实施例1做为最佳的实施例，其收率以及纯度明显高于实施例2、3、4和5 。为了得到初次的硝酸母液，在首次采用二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法时，可以将上述实施例1-5中的硝酸母液（硝酸质量浓度9%）用质量浓度9%的稀硝酸替换即可，该次合成结束后即获得了初次的硝化母液。本方案做出的产品质量比原技术有了较大提高，原技术做出的产品纯度一般在96.0-98.5%之间，而本发明实施例1-5做出的产品纯度平均超过98.5%，并且按照实施例1最佳方案，重复多次，各次收率均在99.30%以上。随着5-硝基苯并咪唑酮质量的提高，颜料黄、橙等下游产品的质量也随之提高，客户满意度得到明显提高，从而提升了5-硝基苯并咪唑酮的市场占有率。
以上仅仅是本方案的部分典型实施例，本领域的技术人员完全可以在本技术方案的保护范围之内采用其他的实施例来实现，并对原料配比、反应温度、时间等参数均可以做适当调整，在此就不一一赘述。

Claims (10)

1.一种二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将原料苯并咪唑酮和硝酸母液混合搅拌并在25-75℃进行一次硝化反应；所述硝酸母液中硝酸的质量浓度为8-10%；所述苯并咪唑酮与硝酸母液中硝酸质量比1:0.4-0.6；所述一次硝化反应以物料颜色变为浅绿色为反应终点；
（2）所述一次硝化反应结束后，加入硝酸溶液混合搅拌并在60-70℃进行二次硝化反应；所述硝酸溶液中硝酸与所述原料苯并咪唑酮的质量比为0.8-1.3：1；
（3）所述二次硝化反应结束后，通过固液分离得到5-硝基苯并咪唑酮以及硝酸母液；所述硝酸母液作为后续批次套用。
2.根据权利要求1所述的二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其特征在于，所述步骤（1）中一次硝化反应的反应温度为45-70℃、反应时间为1小时。
3.根据权利要求1或2所述的二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其特征在于，所述步骤（1）中苯并咪唑酮与硝酸母液中硝酸质量比1:0.52。
4.根据权利要求3所述的二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其特征在于，所述步骤（1）中硝酸母液中硝酸的质量百分比为9%。
5.根据权利要求1所述的二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其特征在于，所述步骤（2）中加入硝酸溶液后控制体系中硝酸的质量浓度在18-20%。
6.根据权利要求5所述的二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其特征在于，所述步骤（2）中硝酸溶液的质量浓度为25-41%。
7.根据权利要求6所述的二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其特征在于，所述步骤（2）中硝酸溶液的质量浓度为30.58%。
8.根据权利要求1-7任一所述的二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其特征在于，所述步骤（2）中二次硝化反应时间为1小时。
9.根据权利要求1-7任一所述的二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其特征在于，所述步骤（2）中硝酸溶液中硝酸与所述原料苯并咪唑酮的质量比为1.04：1。
10.根据权利要求1-7任一所述的二次硝化合成5-硝基苯并咪唑酮的方法，其特征在于，所述步骤（3）固液分离的温度是50℃。
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