一种制备吡唑的方法

本发明涉及化合物合成，更具体地，涉及一种制备吡唑的方法。

背景技术：

1、吡唑（1,2-二氮唑）是医药、农药及功能材料合成的重要中间体。现有工业生产多采用间歇式釜式工艺，以半夹套式搪瓷反应釜为核心设备，通过甘油、水合肼、浓硫酸和碘化钾一次性投料进行液相反应。该工艺存在以下不足：其一，反应釜传热效率低、温控精度差，一次性加入浓硫酸易导致局部过热和剧烈放热，为避免副反应及冲料风险，需大幅延长反应时间，单批次耗时长达40小时，生产效率低下，且能耗偏高，不符合绿色低碳生产要求；其二，反应升温过程中生成低沸点、强挥发性的中间体丙烯醛，因体系传质与温控匹配不佳，大量丙烯醛在环合生成2-吡唑啉前即逸出液相体系，导致原料转化不完全，目标产物产率低。例如，专利cn 112358448 a虽通过预先制备硫酸肼、分步投料缓解了放热问题，但未能有效抑制丙烯醛挥发，导致终产物收率不高。

技术实现思路

1、本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种制备吡唑的方法，旨在解决产率低、能耗高的问题。

2、本发明采取的技术方案是，提供一种制备吡唑的方法，用于制备吡唑的设备包括依次通过管路连接的第一反应釜、主泵体和第二反应釜，其中，第一反应釜的进料口还连接有动态管式反应器，出料口则经主泵体连通至第二反应釜的进料口；

3、所述方法包括以下步骤：

4、s1.将甘油、水合肼、硫酸肼、催化剂、第一段浓硫酸导入动态管式反应器中混匀，发生反应，生成前置物；

5、s2.将前置物经由管路导入第一反应釜，并将第二段浓硫酸借助动态管式反应器滴加至所述第一反应釜中，使浓硫酸与前置物于釜内混合，经环化反应制得第一中间体；

6、s3.使第一中间体在第一反应釜中发生氧化脱氢反应，得到第二中间体；

7、s4.启动主泵体，将第二中间体经由管路输送至第二反应釜，进行中和反应，得到第三中间体；

8、s5.对第三中间体进行后处理，得到吡唑终产物。

9、本发明中，甘油在浓硫酸提供的酸性条件下脱水生成丙烯醛，通过在反应体系中加入水合肼，使其部分与生成的丙烯醛即时反应转化为2-吡唑啉，从而有效减少丙烯醛的中间累积与挥发损失。同时，本发明配套设置动态管式换热器，依托其高比表面积、高效动态传质换热优势，可快速均衡体系温度、消除局部温差，大幅强化反应传热效率、缩短整体生产时长；此外，本发明结合二段法滴加浓硫酸工艺，利用浓硫酸滴加过程中释放的大量热量使反应体系迅速升温，规避传统工艺缓慢加热阶段存在的丙烯醛逸散问题。上述多种措施协同作用，既稳定反应环境、抑制副反应发生，显著提升目标产物吡唑收率，又通过自放热快速升温耦合动态管高效换热的双重增效作用，极大压缩单次反应周期，有效降低生产能耗与时间成本，整体生产效率大幅提升。

10、进一步地，甘油、硫酸肼、水合肼、催化剂、第一段浓硫酸和第二段浓硫酸的用量之和之间的摩尔比为（0.95-1.15）：（0.7-0.8）:（0.2-0.3）：(0.004-0.006)：（1.2-1.3）。

11、进一步地，水合肼与第一段浓硫酸的摩尔比为1:（1.05-1.15）。

12、进一步地，骤s1中，动态管式反应器的搅拌转速为200-300rpm。

13、进一步地，步骤s1中，动态管式反应器的内部温度为60-80℃。

14、进一步地，步骤s1中，动态管式反应器的内部压力为0.075-0.125mpa。

15、进一步地，步骤s1中，甘油、水合肼、硫酸肼、催化剂和第一段浓硫酸在动态管式反应器中的停留时间为5-10min。

16、进一步地，步骤s2中，将前置物升温至100-110℃后，再开始滴加第二段浓硫酸。

17、进一步地，步骤s2中，第二段浓硫酸与前置物进行环化反应的过程中，反应温度为120-130℃。

18、进一步地，步骤s3中，第一中间体进行氧化脱氢反应的过程中，反应温度为145-155℃。

19、进一步地，步骤s4中，将第二中间体降温至80℃以下，再进行中和反应。

20、进一步地，所述设备还包括微通道反应器，微通道反应器接入第一反应釜与主泵体之间的管路上；

21、步骤s4包括：启动主泵体，将第二中间体通入微通道反应器，然后经由管路输送至第二反应釜进行中和反应，得到第三中间体。

22、进一步地，浓硫酸的质量浓度为90%-98%。

23、进一步地，水合肼的质量浓度为50%-80%。

24、进一步地，甘油的质量浓度为95%以上。

25、进一步地，催化剂为碘化盐。

26、进一步地，步骤s5中，所述后处理包括：使用有机溶剂萃取，收集有机相并进行纯化。

27、进一步地，有机溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、三氯甲烷、氯仿、甲苯、二甲苯、正丁醇、异戊醇中任意一种或多种混合。

28、进一步地，所述纯化为减压蒸馏。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果为:通过在反应体系中添加水合肼，可即时与丙烯醛反应转化为2-吡唑啉，减少其中间累积与挥发损失；配套采用动态管式换热器，利用其高比表面积和高效动态传质传热能力，快速均衡体系温度、消除局部温差，强化反应传热、缩短生产周期；同时结合二段法滴加浓硫酸，利用滴加过程释放的大量热量使体系迅速升温，避免传统缓慢加热阶段导致的丙烯醛逸散。上述措施协同作用，既稳定反应环境、抑制副反应，显著提高吡唑收率；又通过自放热快速升温与动态管高效换热的双重增效，大幅压缩单次反应周期，降低能耗与时间成本，整体生产效率显著提升。

1.一种制备吡唑的方法，其特征在于，用于制备吡唑的设备包括依次通过管路连接的第一反应釜、主泵体和第二反应釜，其中，第一反应釜的进料口还连接有动态管式反应器，出料口则经主泵体连通至第二反应釜的进料口；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，甘油、硫酸肼、水合肼、催化剂、第一段浓硫酸和第二段浓硫酸的用量之和之间的摩尔比为（0.95-1.15）：（0.7-0.8）:（0.2-0.3）：(0.004-0.006)：（1.2-1.3）。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，水合肼与第一段浓硫酸的摩尔比为1:（1.05-1.15）。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，动态管式反应器的搅拌转速为200-300rpm。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，动态管式反应器的内部温度为60-80℃；和/或，

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，甘油、水合肼、硫酸肼、催化剂和第一段浓硫酸在动态管式反应器中的停留时间为5-10min。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤s2中，将前置物升温至100-110℃后，再开始滴加第二段浓硫酸。

8.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤s2中，第二段浓硫酸与前置物进行环化反应的过程中，反应温度为120-130℃；和/或，

9.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述设备还包括微通道反应器，微通道反应器接入第一反应釜与主泵体之间的管路上；

10.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，浓硫酸的质量浓度为90%-98%；和/或，