一种2,2’-联吡啶的合成方法及装置与流程

一种2,2
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联吡啶的合成方法及装置
技术领域
1.本发明涉及化工中间体合成技术领域，特别涉及一种2,2
’‑
联吡啶的合成方法及装置。


背景技术：

2.敌草快(diquat)的化学名称为1,1'-乙撑-2,2'-联吡啶二鎓盐，是一种重要的吡啶类除草剂，其纯品为无色至淡黄色结晶，由瑞士先正达公司开发，往往以二溴盐的单水化合物形式存在，目前，国内敌草快的生产方法主要是以2,2'-联吡啶和二溴乙烷在釜式间歇反应器内进行环合反应，该工艺单程转化率低，反应时间长，单釜利用率低，反应效率低。
3.原料2,2'-联吡啶适合工业化生产的方法主要有两种：一种是在雷尼镍催化剂下吡啶发生催化脱氢偶联反应生成产物。其合成工艺有液相反应和气相固定床反应；另一种是2-卤代吡啶在催化剂作用下发生偶联反应生成2,2
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联吡啶，吡啶法合成路线具有成本低，原料易得，工艺流程简单，原子利用率较高。但雷尼镍在催化反应过程中会产生大量的三废，而且雷尼镍由于其高活性在制备过程中容易着火爆炸且易失活。取代吡啶法生产工艺中原材料价格昂贵(2-氯吡啶的合成比较困难)，反应设备特殊，生产成本较高。中国专利cn201610261790.8以吡啶为原料，采用pd-ni@γ-al2o3为催化剂合成2,2
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联吡啶，收率达52％，此发明采用高压釜反应，反应时间8-11h，反应效率太低，同时产物收率偏低。
4.因而，开发2,2
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联吡啶高效催化剂以及合成敌草快高收率低成本工艺路线是目前项目研究的重点。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种2,2
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联吡啶的合成方法及装置，采用多级孔催化剂，金属分散性提高，2,2
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联吡啶的收率≥75％，收率大幅度提高，同时采用固定床反应器，实现连续化生产，提高了反应效率，可以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种2,2
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联吡啶的合成方法，包括如下步骤：
8.步骤一：将多级孔pd-ce/coapo-34分子筛催化剂经过预热室预热后装入固定床反应器中，在温度300-350℃，氢气流速100-150ml/min的条件下活化4-6h，继续升温到180-450℃；
9.步骤二：吡啶经气化室气化后以速度为0.1-1.2ml/min进入固定床反应器内反应，压力0.1-1.5mpa，然后经气液分离罐，在熔融结晶器内熔融结晶器得2,2
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联吡啶。
10.进一步地，步骤一中多级孔pd-ce/coapo-34催化剂中pd含量为1-3％，ce的含量为0.5-2.5％；co的含量为0.5-2.5％。
11.进一步地，步骤一中的多级孔pd-ce/coapo-34催化剂的co是采用同晶置换方法制得，pd和ce是采用离子交换或者浸渍法制得。
12.进一步地，步骤一中改性的多级孔pd-ce/coapo-34中p2o5:al2o3为0.7-1。
13.本发明提供的另一种技术方案：一种2,2
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联吡啶的合成方法利用的装置，包括预热室、固定床反应器、气液分离罐和熔融结晶器，所述预热室的出料口连接固定床反应器的进料口，固定床反应器的出料口连接气液分离罐的进料口，气液分离罐的出料口连接熔融结晶器的进料口。
14.进一步地，所述气液分离罐的其中一个出料口还连接固定床反应器的进料口。
15.进一步地，所述固定床反应器中的催化剂床层为两层。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1.本发明以吡啶为原料，首次采用多级孔催化剂催化制备2,2
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联吡啶，产品收率可达75.0％以上生产效率高，符合化工生产中原子经济原则，不产生对环境有害的污染，是绿色化工中间体生产技术。
18.2.本发明采用多级孔催化剂，催化剂不易失活，寿命可达30天以上，且催化剂可再生使用。
19.3.本发明的固定床出来的反应气作为预热原料的热源，能耗降低，同时吡啶及萃取剂重复套用，原材料成本降低。
附图说明
20.图1为本发明2,2
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联吡啶的合成装置的结构图。
21.图中：1、预热室；2、固定床反应器；3、气液分离罐；4、熔融结晶器。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.请参阅图1，一种2,2
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联吡啶的合成装置，包括预热室1、固定床反应器2、气液分离罐3和熔融结晶器4，预热室1的出料口连接固定床反应器2的进料口，预热室1用来给多级孔pd-ce/coapo-34分子筛催化剂进行预热，然后送入固定床反应器2，固定床反应器2的出料口连接气液分离罐3的进料口，在固定床反应器2中反应后的物料进入气液分离罐3进行气液分离，气液分离罐3的出料口连接熔融结晶器4的进料口。气液分离罐3的其中一个出料口还连接固定床反应器2的进料口，其主要的目的是保证气液分离罐3分离出来的气体可以再次回到固定床反应器2进一步反应，使反应更加充分，提高利用率。固定床反应器2中的催化剂床层为两层。
24.实施例1：
25.将多级孔pd-ce/coapo-34分子筛(pd含量1.5％、ce的含量为1％；co的含量为1％)催化剂经过预热室1预热装入固定床反应器2中，在温度300℃，氢气流速100ml/min的条件下活化4h，继续升温到400℃；吡啶经气化室气化后以速度为1.2ml/min进入固定床反应器2内反应，压力1mpa，然后经气液分离罐3进行气液分离，反应每隔2h收集料液检测，在熔融结晶器4内熔融结晶器得2,2
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联吡啶，2,2
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联吡啶收率为76.3％，选择性99.5％。
26.实施例2：
27.将多级孔pd-ce/coapo-34分子筛(pd含量2％、ce的含量为1.5％；co的含量为1％)催化剂经过预热室1预热装入固定床反应器2中，在温度300℃，氢气流速100ml/min的条件下活化4h，继续升温到400℃；吡啶经气化室气化后以速度为1ml/min进入固定床反应器2内反应，压力1mpa，然后经气液分离罐3进行气液分离，反应每隔2h收集料液检测，在熔融结晶器4内熔融结晶器得2,2
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联吡啶，2,2
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联吡啶收率为77.2％，选择性99.7％。
28.实施例3：
29.将多级孔pd-ce/coapo-34分子筛(pd含量2％、ce的含量为1.5％；co的含量为1％)催化剂经过预热室1预热装入固定床反应器2中，在温度300℃，氢气流速100ml/min的条件下活化4h，继续升温到450℃；吡啶经气化室气化后以速度为1.2ml/min进入固定床反应器2内反应，压力1mpa，然后经气液分离罐3进行气液分离，反应每隔2h收集料液检测，在熔融结晶器4内熔融结晶器得2,2
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联吡啶，2,2
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联吡啶收率为75.3％，选择性99.5％。
30.实施例4：
31.将多级孔pd-ce/coapo-34分子筛(pd含量1％、ce的含量为0.8％；co的含量为1.3％)催化剂经过预热室1预热装入固定床反应器2中，在温度300℃，氢气流速100ml/min的条件下活化4h，继续升温到400℃；吡啶经气化室气化后以速度为1ml/min进入固定床反应器2内反应，压力1.5mpa，然后经气液分离罐3进行气液分离，反应每隔2h收集料液检测，在熔融结晶器4内熔融结晶器得2,2
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联吡啶，2,2
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联吡啶收率为76.1％，选择性99.5％。
32.实施例5：
33.将多级孔pd-ce/coapo-34分子筛(pd含量1％、ce的含量为1.5％；co的含量为1.3％)催化剂经过预热室1预热装入固定床反应器2中，在温度300℃，氢气流速100ml/min的条件下活化4h，继续升温到250℃；吡啶经气化室气化后以速度为1ml/min进入固定床反应器2内反应，压力1.5mpa，然后经气液分离罐3进行气液分离，反应每隔2h收集料液检测，在熔融结晶器4内熔融结晶器得2,2
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联吡啶，2,2
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联吡啶收率为78.3％，选择性99.2％。
34.实施例6：
35.将多级孔pd-ce/coapo-34分子筛(pd含量2％、ce的含量为0.8％；co的含量为1.3％)催化剂经过预热室1预热装入固定床反应器2中，在温度300℃，氢气流速100ml/min的条件下活化4h，继续升温到350℃；吡啶经气化室气化后以速度为1ml/min进入固定床反应器2内反应，压力1.5mpa，然后经气液分离罐3进行气液分离，反应每隔2h收集料液检测，在熔融结晶器4内熔融结晶器得2,2
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联吡啶，2,2
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联吡啶收率为77.5％，选择性99.3％。
36.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。