微反应器合成N-苯胺基乙腈的工艺研究苯胺基乙腈是染料靛蓝的主要原料。在微

微反应器合成N-苯胺基乙腈的工艺研究

引言

苯胺基乙腈是生产靛蓝染料的主要原料，目前制备苯胺基乙腈主要有氰化钠法、氢氰酸法和羟基乙腈法3种。其中氰化钠为剧毒物质，而氢氰酸不仅是剧毒物质，而且对设备具有强腐蚀性，使得设备的投资较大，不适宜连续化大规模生产[1,2]。羟基乙腈法虽克服了这些缺陷，但是存在反应时间周期较长，工艺控制及操作繁琐等问题。

微通道反应器是通过精密加工技术制造的一种连续工艺的反应器，其特征尺度在10到1000微米之间[3]。因此，与传统反应釜相比，微反应器比表面积增大，单位体面积上传热、传质能力显著增强，反应时间大幅缩短，副产物少。此外微反应器不存在放大效应，并极大提高了操作的安全性能[4]。因此，利用微反应器自身的优势，可规避传统羧基乙腈法的种种问题，实现苯胺基乙腈合成工艺的连续化。

图1 豪迈化工的微通道反应器

1 微反应器合成工艺

用计量泵分别将苯胺和50%的羟基乙腈溶液以一定流量通入微通道反应器。考察反应温度、投料比例和停留时间对反应的影响，再将反应后的产物导入烧瓶中，在30-35℃下搅拌，析出晶体，得到产品苯胺基乙腈。并用液相色谱对产品性质进行分析。

2 工艺条件对反应结果的影响

2.1 温度对反应结果的影响

固定停留时间为120s，考察反应温度在70-170℃的范围内变化对反应结果的影响。其实验结果如图2所示。

图2 温度对反应结果的影响

由图2可以看出，当反应温度在160-180℃之间时，苯胺基乙腈的转化率较高，最高可达到99.5%。根据生产经验，传统工艺一般反应4-5h后，苯胺基乙腈的转化率才可达到99.0%左右，而使用微通道反应器可将反应时间缩短至120s。2.2 投料比例对反应结果的影响

控制反应温度为170-180℃，考察投料配比对反应结果的影响，实验结果见表１。

表1 投料比例对反应结果的影响

由表1可见，转化率随着投料比例的变化而改变。当n（苯胺）：n（羟基乙腈）为1.00:1.00时，产品的转化率仅为90.2%；当投料比例改变为1.00:1.10时，产品转化率达到最高，为99.5%；但继续增加羟基乙腈的比例，产品转化率逐渐下降，可能原因是羟基乙腈在高温下容易发生聚合反应。当投料量较少时，羟基乙腈有少量聚合导致苯胺不能充分反应；而当投料量增多后，虽然能使苯胺反应完全，但是过量的羟基乙腈聚合产生较多的杂质，影响了产品的析晶，导致产品转化率降低。

2.3 停留时间对反应结果的影响

停留时间是影响微反应进行的一个重要因素，通过调整物料的进料流量，考察停留时间对反应结果的影响，实验结果如图3所示。

图3 停留时间对反应结果的影响

由图3可知，停留时间过短，导致反应不能充分进行，产品转化率偏低，当停留时间为80s时，苯胺基乙腈转化率仅为66.3%。随着停留时间的延长，反应转化率逐渐增加，当停留时间为120s时达到峰值。之后转化率随停留时间的增加不断下降，这是由于时间延长后，副反应增多，导致转化率下降。

3 结论

以苯胺和羟基乙腈为原料，应用微反应器进行苯胺基乙腈的合成反应，在反应温度为170-180℃，n（苯胺）∶n（羟基乙腈）为1.00:1.10，停留时间为120s时，反应效果最好。与传统反应釜工艺相比，利用微反应器制备苯胺基乙腈具有操作方便，节省成本，能够带来更好的经济效益。

参考文献

[1]李明威，N-苯胺基乙酸盐制造新工艺[P].CN1197061A，1998-10-28.

[2]李明中，郑道敏，林辉荣，N-苯胺基乙腈的生产方法[P].CN1373124A，2002-10-9.

[3]黑瑟尔，微反应器研究与应用新进展[J].现代化工，2004，24(7)：9-18.

[4]庞啟雄，浅谈微反应器的特点及应用[J].科技资讯，2010，1(24)：68-69.

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