本发明涉及含能材料合成领域，具体涉及一种带有静态混合装置的管式反应器多级加料连续合成三硝基间苯三酚的方法。
背景技术：
1、三硝基间苯三酚(1,3,5-三羟基-2,4,6-三硝基苯)是一种重要的精细化工中间体，应用广泛。在含能材料领域，三硝基间苯三酚不仅是合成钝感炸药tatb(1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯)的关键中间体，也可与多种金属反应形成具有强烈燃烧或爆炸性能的金属盐作为起爆药，例如三硝基间苯三酚铅，此外三硝基间苯三酚本身也是一种猛炸药。在医药领域，三硝基间苯三酚是治疗金属中毒的螯合剂taci(1,3,5三氨基1,3,5三脱氧顺式肌醇)及其衍生物的关键中间体。三硝基间苯三酚合成过程大多涉及硝化反应，本征反应速率快，反应过程放热剧烈，原料及产物不稳定，生产过程危险性高。因此，寻找一种合适的合成方法以及安全高效的制备工艺对三硝基间苯三酚的生产意义重大。
2、目前，三硝基间苯三酚的生产方法主要有以下几种：(1)在装有间苯三酚硫酸溶液的釜式反应器中缓慢滴加硝硫混酸，温度控制在5～8℃，滴加完继续搅拌完成反应，冰水淬灭后过滤，盐酸洗涤，收率70％(美国专利us 4434304a)；(2)将间苯三酚、氢氧化钠、亚硝酸钠溶于水中，以浓硝酸为硝化剂在搅拌釜中50℃下进行反应数小时后，过滤、酸洗、干燥得到产物，收率85％(美国专利us 8030521b2)；(3)在间苯三酚醇溶液中滴加亚硝酸酯进行亚硝化反应，蒸除醇溶剂后加入氢氧化钠溶液溶解，再滴加过氧化氢溶液进行氧化反应，调节ph后利用有机溶剂萃取，洗涤浓缩后获得产品，收率78％(中国专利cn 104926660b)；(4)以酸性离子液体(阳离子为以烷基咪唑类阳离子，阴离子为硫酸氢根阴离子)替代浓硫酸，由间苯三酚与硝酸盐反应得到三硝基间苯三酚(中国专利cn 101898968b)；(5)以苦味酸为起始原料，经胺化生成二氨基苦味酸，再与50％氢氧化钠水溶液反应，酸化后结晶、洗涤、干燥，生成三硝基间苯三酚，收率67％(美国专利us 7057073b2)。总之，上述三硝基间苯三酚的合成方法和工艺均为间歇反应，效率低，耗时长，过程危险性大，并且产品收率低。
3、近年来，亦有利用微通道反应器连续合成三硝基间苯三酚的报道，例如中国专利cn106800513b和cn116135836a。虽然微通道反应器以优异的传热、混合性能克服了传统反应设备的不足，提高了反应过程的效率和安全性。但是三硝基间苯三酚在浓硫酸中的溶解度有限，微通道反应器依然面临着易堵塞的问题，尤其是在较高的原料浓度下。而带有静态混合装置的管式反应器，不仅可以强化流体混合和传热，也可以通过相对大尺寸的管径防止堵塞(一般认为固体颗粒当量直径大于通道或管道内径的1/10，就可能发生堵塞)。同时，在较高浓度的间苯三酚浓度下，多级加料可以控制反应速率，匹配混合和放热速率，将管式反应器中的反应控制在中间步骤，生成大量溶解度高的反应中间体，而溶解度较低的最终产物主要在釜式反应器中生成，从而避免大量固体在管式反应器中生成进而引起堵塞。然而，利用带有静态混合装置的管式反应器多级加料连续合成三硝基间苯三酚尚未见报道。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种带有静态混合装置的管式反应器多级加料连续合成三硝基间苯三酚的方法，实现三硝基间苯三酚安全高效的连续合成。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
3、一种带有静态混合装置的管式反应器连续合成三硝基间苯三酚的方法，包括以下步骤：
4、(1)将无水间苯三酚溶于浓硫酸，配成间苯三酚的硫酸溶液，作为反应物料；硝硫混酸作为硝化剂；
5、(2)将反应物料由计量泵分别泵入静态混合装置的一个入口，硝化剂按一定比例分多级由计量泵泵入静态混合装置的另一个入口，在静态混合装置内进行混合，随后进入管式反应器进行反应；
6、(3)管式反应器出口反应液流入搅拌釜，继续保温反应；
7、(4)反应液经冰水淬灭、过滤、洗涤、干燥，得到最终产物三硝基间苯三酚。
8、上述技术方案中，进一步地，所述的间苯三酚硫酸溶液的间苯三酚质量分数为4～20wt.％，优选为6～12wt.％。
9、上述技术方案中，进一步地，所述的硝硫混酸硫酸和硝酸的物质的量比为1～15：1，优选为4～8：1。
10、上述技术方案中，进一步地，所述的每一级硝化剂中的硝酸和间苯三酚的物质量的比为1～2.5：1，优选为1.5～2.2：1。
11、上述技术方案中，进一步地，所述的浓硫酸的质量分数为95～98.wt％的浓硫酸；所述的硝硫混酸中硫酸的质量分数为95～98wt.％，硝酸的质量分数为90～98wt.％。
12、上述技术方案中，进一步地，所述的管式反应器的级数为1～3，每一级管式反应器均设置静态混合装置。
13、上述技术方案中，进一步地，所述的管式反应器的内径为2～30mm，优选为4～20mm。
14、上述技术方案中，进一步地，所述的静态混合装置包括静态混合元件，静态混合元件的型式包括kenics kms、smx、smv、smi、kvm等。
15、上述技术方案中，进一步地，所述管式反应器和搅拌釜的反应温度为20～100℃，优选为40～80℃。
16、上述技术方案中，进一步地，物料在管式反应器中的停留时间为30～600s，优选为60～300s。
17、上述技术方案中，进一步地，物料在搅拌釜中的搅拌时间为0～20min，优选为3～10min。
18、本发明利用分级加料控制反应速率，静态混合元件强化流体混合，管式反应器强化流体换热，实现了反应过程混合、传热和反应速率的匹配。该方法可在高间苯三酚浓度下实现三硝基间苯三酚的连续合成，将管式反应器中的反应控制在中间步骤，生成大量反应中间体，最终产物主要在釜式反应器中生成，从而避免大量固体在管式反应器中生成进而引起堵塞。该工艺和过程装备可实现安全高效的硝化反应，且易于放大，可用于大规模工业生产。
19、本发明的有益效果为：
20、本发明提出利用带有静态混合装置的管式反应器多级加料连续合成三硝基间苯三酚的方法，与间歇釜式工艺相比，具有如下优点：
21、(1)合成方法简单，不涉及离子液体、氢氧化钠、醇等试剂，后处理简单，环境友好；
22、(2)反应主要过程在管道中连续进行，传热、混合效率高，大部分反应热被有效移除，大大减轻了反应釜的换热负荷；
23、(3)反应瞬时持液量低，安全性高。
24、与微通道反应器相比，具有可在高原料浓度下操作，通量大，不易堵塞，可直接放大生产等优点。
1.一种带有静态混合装置的管式反应器多级加料连续合成三硝基间苯三酚的方法其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的间苯三酚的硫酸溶液中间苯三酚质量分数为4～20wt.％，优选为6～12wt.％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的硝硫混酸中硫酸和硝酸的物质的量比为1～15：1，优选为4～8：1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的每一级的硝化剂中的硝酸和间苯三酚的物质量的比为1～2.5：1，优选为1.5～2.2：1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的浓硫酸为质量分数为95～98.wt％的浓硫酸；所述的硝硫混酸中硫酸的质量分数为95～98wt.％，硝酸的质量分数为90～98wt.％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的管式反应器的级数为1～3，每一级管式反应器均设置静态混合装置。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的管式反应器的内径为2～30mm，优选为4～20mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的静态混合装置包括静态混合元件，静态混合元件的型式包括kenics kms、smx、smv、smi、kvm中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管式反应器和保温搅拌釜的反应温度为20～100℃，优选为40～80℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，物料在管式反应器中的停留时间为30～600s，优选为60～300s；物料在搅拌釜中的搅拌时间为0～20min，优选为3～10min。
