5-硝基-2-4-二氯氟苯，是制備農(nóng)藥和醫(yī)藥的重要中間體，可用于生產(chǎn)降糖藥磷酸西他列汀，還可以用于合成克林沙星和西他沙星等氟喹諾酮類抗菌藥，也可用于液晶材料原料。常規(guī)制備5-硝基-2-4-二氯氟苯的方法是使用2-4-二氯氟苯為原料進行混酸硝化合成。

在利用釜式工藝進行該方法合成時，存在兩個問題，一是反應(yīng)放熱量大，需要嚴格控制混酸滴加速度來避免局部熱量聚集，從而減少爆炸風(fēng)險;二是容易造成混酸在反應(yīng)體系中局部過量，易產(chǎn)生多硝基副產(chǎn)物，多硝基苯也容易產(chǎn)生爆炸。因此，傳統(tǒng)釜式工藝安全隱患極大，這對于工業(yè)生產(chǎn)而言無疑是十分危險的。

當(dāng)使用連續(xù)流工藝進行該方法合成時，由于2，4-二氯氟苯和混酸在微通道反應(yīng)器中微量接觸反應(yīng)，物料混合均勻，反應(yīng)時間短，傳熱速率快，產(chǎn)物和混酸可實現(xiàn)連續(xù)自動分離，反應(yīng)十分安全，而且過程重復(fù)性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，效率較高。而且實驗過程中可以通過增加或減少微反應(yīng)單元來靈活適應(yīng)生產(chǎn)量的變化需要，同時也可以通過改變管線的連接方式來進行不同的反應(yīng)，安全且高效。

合成路線:

連續(xù)流工藝流程：

1.配料

2-4-二氯氟苯按比例溶于二氯乙烷中、硝酸和硫酸按比例配制成混酸待用;

2.反應(yīng)器搭建

準備一臺哈氏合金材質(zhì)的板式微通道反應(yīng)器和兩臺四氟柱塞泵，使用兩臺四氟柱塞泵分別從兩種物料罐中抽取物料，兩種物料直接打入反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)液出口與接液瓶連接;

3.進料

反應(yīng)器搭建完成后，檢查設(shè)備是否正常，設(shè)置反應(yīng)溫度110℃，接液瓶中準備冰水淬滅反應(yīng)液，準備完成后開啟進料泵進料反應(yīng)，物料在反應(yīng)器中停留60s，取樣后送GC檢測;

實驗設(shè)備：

不同工藝結(jié)果數(shù)據(jù)對比表：

名稱釜式工藝連續(xù)流工藝

2-4-二氯氟苯用量100kg100kg

硝酸用量(摩爾量)2.01.8

硫酸用量(摩爾量)4.03.6

反應(yīng)時間>8h60s

反應(yīng)溫度80℃110℃

原料轉(zhuǎn)化率>99%>99%

產(chǎn)品選擇性90%~94%>95%

連續(xù)流工藝對比釜式工藝的優(yōu)勢：

1. 降低了硝酸和硫酸的用量

釜式工藝使用了2.0eq的硝酸，而在板式反應(yīng)器中只需要1.5eq的硝酸即可完成反應(yīng)。這是由于在板式微通道反應(yīng)器的傳質(zhì)傳熱能力遠超釜式反應(yīng)器，反應(yīng)物連續(xù)進料微量接觸反應(yīng)，充分混合，硝酸硫酸用量降低，一方面降低了成本，另一方面也減少了廢酸的產(chǎn)生，對環(huán)境更加友好。

2. 縮短了反應(yīng)時間

在釜式工藝中，由于混酸放熱較強，在滴加混酸時需要嚴格控制釜內(nèi)溫度來降低風(fēng)險，滴加結(jié)束后還需升溫繼續(xù)反應(yīng)2h。而在板式微通道反應(yīng)器中，其具有高效傳質(zhì)傳熱能力，大大加快了反應(yīng)速度，僅需60秒是即可完成。

3. 反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與選擇性較高

由多批數(shù)據(jù)來看，板式微通道反應(yīng)器反應(yīng)工藝較為穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化率與選擇性均優(yōu)于釜式工藝，釜式工藝可能會出現(xiàn)很多副反應(yīng)，但板式微通道反應(yīng)器的產(chǎn)物連續(xù)流出后被淬滅直接終止反應(yīng)，能夠有效避免副產(chǎn)物的產(chǎn)生。

4. 控溫精準，局部過熱風(fēng)險小

釜式反應(yīng)器溫控主要靠夾套內(nèi)導(dǎo)熱油散熱控溫，而板式微通道反應(yīng)器由于其流道窄，且具備雙面換熱通道等特點，能夠精準控溫，使得反應(yīng)能夠維持穩(wěn)定。

5. 持液量小，安全可靠

釜式反應(yīng)器體積較大，生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)溫控不精準，便可能出現(xiàn)噴料爆照等事故，導(dǎo)致人員傷亡及財產(chǎn)損失，而產(chǎn)業(yè)化板式微通道反應(yīng)器的持液量為500 mL，其連續(xù)進料連續(xù)出料等特點，使得其反應(yīng)過程中參與反應(yīng)的反應(yīng)液量較小，反應(yīng)液出口處及時淬滅終止反應(yīng)也降低了風(fēng)險。

6. 占地面積小

微通道反應(yīng)器是連續(xù)化生產(chǎn)，體積較小，同時可根據(jù)反應(yīng)情況靈活連接多個反應(yīng)單元，易于調(diào)整。釜式反應(yīng)由于其特殊結(jié)構(gòu)，占地面積較大，成本高，而板式反應(yīng)器具有占地小，便于操作等特點。