CN105731401A - 一种生产盐酸羟胺的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产盐酸羟胺的装置，包括管式反应器、精馏分离塔、冷凝器、预混槽、进料计量泵及采集槽，预混槽、进料计量泵、管式反应器、精馏分离塔、冷凝器、采集槽依次相连，管式反应器管径与精馏分离塔塔径一致，管式反应器顶部与精馏分离塔底部垂直连接。本发明还公开了使用上述装置生产盐酸羟胺的方法。本发明实现了盐酸羟胺的连续化生产，提高了生产效率，降低了能耗，节约了成本。

Description

一种生产盐酸羟胺的装置及其方法
技术领域
本发明涉及羟胺盐的生产装置及其方法，特别涉及一种生产盐酸羟胺的装置及其方法。
背景技术
盐酸羟胺是重要的化工原料和有机合成中间体，具有广泛的用途。盐酸羟胺常用于制备肟，尤其用于制备合成己内酰胺的环己酮肟。盐酸羟胺也可用于合成多种医药、农药及染料，如抗癌药羟基脲、新诺明、农药灭多虫及染料靛红；还可用于合成结构更为复杂的高价值中间体，如羟胺-O-磺酸、对羟基苯甲腈、羧甲基羟胺半盐酸盐、N-羟基丁二酰亚胺；还可用作电分析中的去极剂、合成橡胶工业中的恒粘剂、分析生物活性物质所用的还原剂等。
中国专利公开号CN101497433A公开了一种羟胺盐的制备方法，在精馏塔内，将酮肟在酸性溶液中进行水解反应生成羟胺盐和酮，从精馏塔塔顶产出的酮及时排出，制备步骤如下：酮肟和无机酸的摩尔配比为1:0.4～3，分别取酮肟和无机酸；将上述步骤中的酮肟和无机酸水溶液从精馏塔中部进料，并减压控制塔釜内温度为40～100℃，塔顶回流比在1～6；至塔顶无酮溜出时，冷却釜结晶，过滤，洗涤，干燥得到羟胺盐固体。不足之处是采用釜式间歇反应，工艺复杂，成本高，难以实现大规模的工业化生产。
中国专利公开号CN103395756A公开了一种盐酸羟胺的制备方法，步骤如下：将丁酮肟溶于盐酸，加热搅拌溶解，放置分层，上层为丁酮，下层为盐酸羟胺，加活性炭脱色过滤，滤液倒入乙醇中，析出结晶，将结晶滤出，烘干得盐酸羟胺。不足之处是采用间歇反应，工艺复杂，成本高，难以实现大规模的工业化生产。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种工艺简单、效率高、能耗和成本低、易工业化的生产盐酸羟胺的装置及其方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种生产盐酸羟胺的装置，包括管式反应器、精馏分离塔、冷凝器、预混槽、进料计量泵及采集槽，所述的预混槽、进料计量泵、管式反应器、精馏分离塔、冷凝器、采集槽依次相连，所述的管式反应器管径与所述的精馏分离塔塔径一致，所述的管式反应器顶部与所述的精馏分离塔底部垂直连接。
进一步的：
所述的精馏分离塔设置有精馏分离塔气相管和精馏分离塔回流管，所述的精馏分离塔顶通过所述的精馏分离塔气相管与所述的冷凝器的进口连接，所述的冷凝器的出口通过所述的精馏分离塔回流管与所述的精馏分离塔回流液进口相连。
所述的精馏分离塔回流管上设置有精馏分离塔采集管，所述的冷凝器通过所述的精馏分离塔采集管与所述的采集槽连接。
所述的预混槽顶部设置有预混槽原料进口管。
所述的管式反应器上部设置有管式反应器进料管，底部设置有管式反应器出料管，所述的进料计量泵通过所述的管式反应器进料管与所述的管式反应器连接。
本发明还提供使用上述装置生产盐酸羟胺的方法，首先向预混槽中按丁酮肟与盐酸摩尔比1.0～1.2:1投入丁酮肟和盐酸预混合，然后将反应系统抽真空至-0.05～-0.09Mpa，管式反应器升温至60～90℃，启动进料计量泵，将预混槽中的原料打入管式反应器反应，停留时间150～300s，反应生成物经过管式反应器上部的精馏分离塔分离出丁酮与水的混合物，丁酮与水的混合物通过冷凝器冷却后，一部分通过精馏分离塔回流管回流到精馏分离塔，一部分通过精馏分离塔采集管收集到采集槽中，反应生成的产物从管式反应器底部的管式反应器出料管收集后，经浓缩、过滤、干燥，得到盐酸羟胺。
本发明中，反应器采用管式反应器，取代了釜式反应器，实现了丁酮肟与盐酸反应的连续化合成工艺，大大提高了生产效率。采用的管式反应器管径与精馏分离塔塔径一致，易于管式反应器与精馏分离塔直接连接，保证反应精馏系统内的压力降的均衡及气液相上升下降的速度稳定，利于反应的平稳进行。管式反应器及精馏塔内填装常规填料，如玻璃弹簧填料等。
通过本发明的装置反应获得的反应产物从管式反应器底部的管式反应器出料管收集，经过本领域内常规的后处理方法即可获得盐酸羟胺纯品，如经浓缩、过滤、干燥，即可得到盐酸羟胺纯品。
反应在一定的真空度下进行，反应过程中需要把生成的丁酮及时分离出来，利于反应向生成盐酸羟胺的方向进行，常压反应，需要较高的温度才能分离丁酮，过高的温度会促进盐酸羟胺的分解，导致选择性降低。负压下，可降低分离丁酮的温度，防止盐酸羟胺的分解，因此，本发明中反应真空度选择为-0.05～-0.09Mpa。
盐酸羟胺在近100℃就会开始缓慢分解，因此，反应不能在过高的温度下进行；但温度过低，反应速度慢，因此，本发明中管式反应器反应温度选择为60～90℃。
反应停留时间也是反应的一个影响因素，停留时间过短，反应不完全，转化率低；停留时间过长，反应效率降低，因此，本发明在保证完全反应的条件下，选择停留时间为150～300s。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、工艺简单、易工业化，本发明采用管式反应器，取代了釜式反应器，实现了丁酮肟与盐酸反应的连续化合成，保证了反应精馏系统内的压力降的均衡及气液相上升下降的速度稳定，利于反应的平稳进行，大大提高了生产效率，易实现大规模的工业化生产；
2、效率高、能耗和成本低，反应和精馏同时进行，能及时蒸除反应生成的酮，打破反应平衡，有利于反应进行完全，提高转化率和羟胺盐的收率，收率在98.1％以上。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
如图所示：1为管式反应器，2为精馏分离塔，3为冷凝器，4为采集槽，5为预混槽，6为进料计量泵，7为管式反应器进料管，8为管式反应器出料管，9为精馏分离塔气相管，10为精馏分离塔回流管，11为精馏分离塔采集管，12为预混槽原料进口管。
具体实施方式
如图1所示：本发明的生产盐酸羟胺的装置，包括管式反应器1、精馏分离塔2、冷凝器3、预混槽5、进料计量泵6及采集槽4，预混槽5、进料计量泵6、管式反应器1、精馏分离塔2、冷凝器3、采集槽4依次相连，管式反应器1管径与精馏分离塔2塔径一致，管式反应器1顶部与精馏分离塔2底部垂直连接。精馏分离塔2设置有精馏分离塔气相管7和精馏分离塔回流管10，精馏分离塔2塔顶通过精馏分离塔气相管9与冷凝器3的进口连接，冷凝器3的出口通过精馏分离塔回流管10与精馏分离塔回流液进口相连。精馏分离塔回流管10上设置有精馏分离塔采集管11，冷凝器3通过精馏分离塔采集管11与采集槽4连接。预混槽5顶部设置有预混槽原料进口管12。管式反应器1上部设置有管式反应器进料管7，底部设置有管式反应器出料管8，进料计量泵6通过管式反应器进料管7与管式反应器1连接。
使用上述装置生产盐酸羟胺时，工艺流程为：
首先向预混槽5中投入盐酸和丁酮肟预混合，冷凝器3夹套通入冷媒介质，然后将反应系统抽真空，管式反应器1升温至反应温度，启动进料计量泵6，将预混槽5中的原料打入管式反应器1进行反应，反应生成物经过管式反应器1上部的精馏分离塔2分离出丁酮与水的混合物，丁酮与水的混合物通过精馏分离塔气相管9进入冷凝器3冷却后，一部分通过精馏分离塔回流管10回流到精馏分离塔2中，一部分通过精馏分离塔采集管11收集到采集槽4中，反应产物从管式反应器1底部的管式反应器出料管8收集，经浓缩、过滤、干燥，可得到盐酸羟胺。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明并不限于所述的实施例。
实施例1
首先向预混槽5中按丁酮肟与盐酸摩尔比1.1:1投入丁酮肟和盐酸预混合，冷凝器3夹套通入冷媒介质，然后将反应系统抽真空至-0.07Mpa，管式反应器1升温至反应温度80℃，启动进料计量泵6，将预混槽5中的原料打入管式反应器1反应，停留时间250s，反应生成物经过管式反应器1上部的精馏分离塔2分离出丁酮与水的混合物，丁酮与水的混合物通过冷凝器3冷却后，一部分回流到精馏分离塔2，一部分收集到采集槽4中，反应生成的产物从管式反应器1底部的管式反应器出料管8收集，经浓缩、过滤、干燥，可得到盐酸羟胺。连续打入原料9小时，得到盐酸羟胺618.6g，收率98.9％，含量99.1％。
实施例2
停留时间150s，系统抽真空-0.06Mpa，其它同实施例1，可得盐酸羟胺613.6g，收率98.1％，含量98.9％。
实施例3
反应温度70℃，停留时间300s，其它同实施例1，可得盐酸羟胺614.2g，收率98.2％，含量99.2％。
实施例4
丁酮肟与盐酸摩尔比1.0:1，反应温度90℃，系统抽真空-0.05Mpa，其它同实施例1，可得盐酸羟胺614.8g，收率98.3％，含量98.7％。
实施例5
丁酮肟与盐酸摩尔比1.2:1，停留时间200s，系统抽真空-0.09Mpa，其它同实施例1，可得盐酸羟胺617.3g，收率98.7％，含量99.2％。
实施例6
丁酮肟与盐酸摩尔比1.05:1，反应温度60℃，其它同实施例1，可得盐酸羟胺616.7g，收率98.6％，含量99.3％。

Claims (6)

1.一种生产盐酸羟胺的装置，包括管式反应器、精馏分离塔、冷凝器、预混槽、进料计量泵及采集槽，其特征在于所述的预混槽、进料计量泵、管式反应器、精馏分离塔、冷凝器、采集槽依次相连，所述的管式反应器管径与所述的精馏分离塔塔径一致，所述的管式反应器顶部与所述的精馏分离塔底部垂直连接。
2.根据权利要求1所述的生产盐酸羟胺的装置，其特征在于所述的精馏分离塔设置有精馏分离塔气相管和精馏分离塔回流管，所述的精馏分离塔顶通过所述的精馏分离塔气相管与所述的冷凝器的进口连接，所述的冷凝器的出口通过所述的精馏分离塔回流管与所述的精馏分离塔回流液进口相连。
3.根据权利要求2所述的生产盐酸羟胺的装置，其特征在于所述的精馏分离塔回流管上设置有精馏分离塔采集管，所述的冷凝器通过所述的精馏分离塔采集管与所述的采集槽连接。
4.根据权利要求1所述的生产盐酸羟胺的装置，其特征在于所述的预混槽顶部设置有预混槽原料进口管。
5.根据权利要求1所述的生产盐酸羟胺的装置，其特征在于所述的管式反应器上部设置有管式反应器进料管，底部设置有管式反应器出料管，所述的进料计量泵通过所述的管式反应器进料管与所述的管式反应器连接。
6.使用权利要求1所述的装置生产盐酸羟胺的方法，其特征在于，首先向预混槽中按丁酮肟与盐酸摩尔比1.0～1.2:1投入丁酮肟和盐酸预混合，然后将反应系统抽真空至-0.05～-0.09Mpa，管式反应器升温至60～90℃，启动进料计量泵，将预混槽中的原料打入管式反应器反应，停留时间150～300s，反应生成物经过管式反应器上部的精馏分离塔分离出丁酮与水的混合物，丁酮与水的混合物通过冷凝器冷却后，一部分通过精馏分离塔回流管回流到精馏分离塔，一部分通过精馏分离塔采集管收集到采集槽中，反应生成的产物从管式反应器底部的管式反应器出料管收集后，经浓缩、过滤、干燥，得到盐酸羟胺。
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