一种用于制备茚虫威中间体的生产系统及方法与流程

本发明涉及农药的，具体涉及一种用于制备茚虫威中间体的生产系统及方法。

背景技术：

1、茚虫威，cas号为144171-61-9，英文名称：indoxacarb，中文名称：s-7-氯-2,5-二氢-2-[[(甲氧羰基)[4-(三氟甲氧基)-苯基]氨基]羰基]茚并[1，2-e][1,3,4]噁二嗪-4(3h)-羧酸甲酯，化学结构式为：

2、；

3、茚虫威是美国杜邦公司与1992年开发的高效、安全、低毒的噁二嗪类杀虫剂，也是第一个商业化的噁二嗪类钠通道阻断剂型杀虫剂，2001年已在美国、法国、中国等世界许多国家作为“降低风险产品”陆续登记上市。茚虫威对几乎所有鳞翅目害虫都有效，而对人类、环境、作物和非标靶生物安全等特点。此外茚虫威在作物收获前用药限制时间短，是替代有机磷杀虫剂的理想品种之一。

4、2-苯甲氧基羰基-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3h,5h)-4a-羧酸甲酯（简称环合物b）是茚虫威合成中的一个重要的中间体，结构如下：

5、；

6、现有技术中环合物b的制备方法较多，基本都采用了5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮与二乙氧基甲烷作为反应原料，经环合反应生成环合物b。但是在实际的生产中，存在副产乙醇难移除的问题，导致副反应增多，收率偏低。现有技术cn111825632a中，公开了一种茚虫威关键中间体的制备方法，其先将原料5-氯-2-甲氧羰基-2-羟基-1-茚酮与二乙氧基甲烷进行混合，然后将上述混合物滴入回流的溶剂中，在反应釜内进行反应，生成的副产物乙醇和原料二乙氧基甲烷由于共沸，因此其气相混合物从反应釜上方逸出进入精馏塔内进行分离。生成的乙醇被分离出来收集，二乙氧基甲烷返回反应釜中继续反应。乙醇的分离可以促进反应正向进行。但是这种方法在实际生产中，由于在反应釜内反应产生的乙醇难以快速、大量从反应釜内分离出去，导致乙醇生成的乙酯杂质增多，影响了环和反应的收率和环合物的纯度。

技术实现思路

1、针对现有技术中釜式精馏在制备环合物b时反应速度慢、副产物乙醇分离不及时等问题，本发明提供一种用于制备茚虫威中间体的生产系统及方法，从工程化的角度解决了环合反应副产乙醇难以移除的问题，降低了乙酯杂质的产生，提高了产品含量及收率，且适于工业化转化，为高品质茚虫威生产奠定了基础。

2、本发明的技术方案为：

3、一种用于制备茚虫威中间体的生产系统，包括管道反应器；所述管道反应器的入口连接有预热器；所述预热器前段设有混合器；所述混合器由动态混合器和静态混合器组成；所述动态混合器设有r1溶液管道和r2溶液管道；所述管道上均设有泵和流量计；所述管道反应器的出口与蒸发器一连接，蒸发器一设有蒸发室一，蒸发室一设有乙醇回收口一；所述蒸发室一通过输送泵与蒸发器二连接；所述输送泵的出口设有在线检测仪；所述蒸发器二与蒸发室二连接；所述蒸发室二设有乙醇回收口二；所述蒸发室二与蒸发器一连接；所述在线色谱检测仪与蒸发器二之间设有产品管道。

4、进一步的，静态混合器为sk型、sv型、sl型中的一种，优选sk型。

5、一种利用上述生产系统制备茚虫威中间体的方法，将(5-氯-2,3-二氢-2-羟基-2-甲氧基羰基-1h-茚)肼羧酸苯甲酯（简称中间体a）/催化剂的苯系溶液（简称r1溶液）与二乙氧基甲烷的苯系溶液（简称r2溶液）分别以一定流量泵入混合器进行混合，混合后的料液经预热器预热升温至一定温度后进入管道反应器，混合液在管道反应器中进行反应，管道反应器出口连接蒸发器一，反应料液进入蒸发器一后在分布器的作用下在蒸发器一中均匀成膜，在热源作用下沸腾汽化，汽化的气体与反应液进入蒸发室一进行气液分离，气相（乙醇和二乙氧基甲烷）从乙醇回收口一分离出去经冷凝后进行回收，液相进入循环管道，通过输送泵进入蒸发室二中，由于液相中含有部分未反应完全的原料，因此液相在循环管道、蒸发器二及蒸发室二中继续反应、升温汽化后进行气液分离，经二次气液分离后，将产生的副产乙醇及时从乙醇回收口二进行分离，经冷凝后进行溶剂回收，该工艺过程促进了环合反应向反应产物的方向进行，经在线色谱检测合格后，将合格产物进行采出，得到2-苯甲氧基羰基-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3h,5h)-4a-羧酸甲酯。反应式如下：

6、；

7、具体制备步骤如下：

8、（1）取(5-氯-2,3-二氢-2-羟基-2-甲氧基羰基-1h-茚)肼羧酸苯甲酯（中间体a）和催化剂溶于苯系溶剂中，混合后记为r1溶液；取二乙氧基甲烷溶于苯系溶剂中，记为r2溶液；将r1溶液与r2溶液分别以一定的流量泵入混合器中进行混合，再经预热器预热后进入管道反应器进行反应，管道反应器控制一定温度，确保环合反应顺利进行；

9、（2）反应液经管道反应器反应后进入蒸发器一除去反应产生的副产乙醇，促进反应正向进行；

10、（3）未反应完全的中间体a在输送泵的循环作用下在循环管路中继续反应，副产乙醇经蒸发器二再次及时与反应物料体系进行分离，液相流入蒸发器一进行再循环反应、蒸发；

11、（4）经输送泵出口在线色谱仪检测，中间体a残留小于1%时，打开产品采出线阀门将合格的环合物料液从产品管道进行采出；

12、（5）采出的合格环合物料液经水洗除去酸性催化剂，然后负压蒸馏回收苯系溶剂，脱净苯系溶剂后加入结晶溶剂进行结晶、过滤得到目标产物2-苯甲氧基羰基-7-氯茚并[1,2-e][1,3,4]恶二嗪-2,4a(3h,5h)-4a-羧酸甲酯（环合物b）。

13、进一步的，步骤（1）中的催化剂为对甲苯磺酸、甲基磺酸、乙二酸中的一种，优选对甲苯磺酸。

14、进一步的，步骤（1）中的苯系溶液中，溶剂为甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯的一种，优选乙苯。

15、进一步的，步骤（1）r1溶液中，中间体a、催化剂、苯系质量比为1:0.02~0.12:2~6。

16、进一步的，步骤（1）r2溶液中，二乙氧基甲烷、苯系的质量比为1:3.3~14.3。

17、进一步的，r1溶液、r2溶液、环合物b溶液采出的质量流量比控制在1:0.46~1.44:1.34~2.24。

18、进一步的，步骤（1）中采用了管道连续反应，降低了反应持液量，加快了内部传质和热量传递，提高了反应效率。

19、进一步的，步骤（2）中所选用的蒸发器一为降膜式蒸发器、升膜式蒸发器、刮板薄膜蒸发器、精馏分离塔中的一种，优选降膜式蒸发器。

20、进一步的，步骤（3）中所选用的蒸发器二为强制循环蒸发器、外加热式自然循环蒸发器、中央循环管式蒸发器中的一种，优选强制循环蒸发器。

21、进一步的，步骤（2）中管道反应器的反应温度为88~95℃。

22、进一步的，步骤（2）中蒸发器一的温度为74~85℃。

23、进一步的，步骤（3）中蒸发器二的温度为100-120℃。

24、进一步的，步骤（5）中选用的结晶溶剂为甲醇、乙醇、石油醚中的一种，优选石油醚。

25、本发明的有益效果在于：

26、本发明与传统工艺相比，首先利用动态混合器和特定结构的静态混合器对反应原料进行均匀混合，提高了反应物的混合程度及效果；其次将常规釜式精馏反应改进为管道连续反应，加快了内部传质和热量传递。另外通过对反应机理的分析，对副产乙醇的分离制定改进方案，利用膜蒸发分离技术，增大了料液蒸发的比表面积，提高了传热效率，副产乙醇得以快速分离；并且反应液在管道循环过程中，仍然保持反应，每完成一次循环，都要经过两次蒸发器，保证了产生的副产物乙醇可以及时排出反应体系中，进而解决了传统工艺由于乙醇不能及时移除导致生成乙酯杂质的弊端，提高了环合反应的收率及环合物品质；并且基于管道反应持液量的大大降低，本发明较常规釜式反应、釜式精馏安全性方面得以明显提升，综合所述，本发明具有反应及分离效率高、操作简单易行、安全可靠性高，收率高，含量高且易于实现连续化的优势，适于工业化生产。