CN106995396A - 一种利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法 - Google Patents
一种利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于精细化工产品生产领域，特别涉及一种利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法。该利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法其特征为：将二甲胺和氢氧化钠通过微混合器混合后的溶液和二硫化碳通过计量泵送入微反应装置中的微混合器中，充分混合后送入微反应装置中的微反应器中进行反应，得到二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，经浓缩干燥得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。本发明实现物料的精准配比和无挥发物，本反应的二甲胺和二硫化碳都是易挥发物，微反应装置完全密闭，较常规釜式反应器避免了过程中物料的挥发；易实现快速降温；实现了连续化生产和提高反应转化率；反应风险安全可控。
Description
（一）技术领域
本发明属于精细化工产品生产领域，特别涉及一种利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法。
（二）背景技术
二甲基二硫代氨基甲酸钠主要用作合成橡胶硫化促进剂TMTD的主要原料。用作乳聚丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁苯胶乳、丁腈胶乳的终止剂。用作工业杀菌剂、金属沉淀剂、橡胶制品的硫化促进剂及农业杀虫剂等。
二甲基二硫代氨基甲酸钠的常规合成是在快速搅拌下，二甲胺在碱的水溶液中滴加二硫化碳反应得来的。由于该反应强烈放热因此必须适当控制滴加速度，防止局部升温过快，造成产品分解和副反应的发生。该工艺主要存在的四方面的缺陷：间歇反应，不连续，生产操作起来相对麻烦，产量小；在反应中需要滴加原料，反应时间长，能耗高；控温不准确，容易产生“飞温”现象，生产过程不安全；设备自控水平低；难以实验“清洁绿色”生产，不符合国家环保和节能生产的要求。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法，其特征在于：（1）将二甲胺溶液和氢氧化钠溶液通过计量泵送入微反应装置中的第一个微混合器中混合。（2）将混合后的溶液和二硫化碳通过计量泵送入微反应装置中的第二个微混合器中，充分混合后送入微反应装置中的微反应器中进行缩合反应，得到二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，经浓缩干燥得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。
本发明中二甲基二硫代氨基甲酸钠，简称福美钠，其结构式如下：
本发明的反应原理如下：
缩合反应：
其中，
步骤（1）中，二甲胺为水溶液，二甲胺溶液中二甲胺的质量分数为40%；氢氧化钠为水溶液，氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为32%。
步骤（1）中，二甲胺和氢氧化钠摩尔比为1:1-1.2。
步骤（2）中，二甲胺和二硫化碳的摩尔比为1:1-1.1，反应温度为0-40℃，停留时间为10-300秒。
其中，所述微反应装置包括通过连接管相连的微混合器和微反应器，其中微混合器的进料口通过连接管连接有1-3个物料进口，出料口连接有背压阀。
上述微混合器为Y型、T型或J型混合器，微反应器为管式微反应器，内径为1-20mm，长度为1-40m。
步骤（2）中，经微混合器混合后的混合液进入微反应器流速为1-100mL/min，出料流速为1-150mL/min。
步骤（2）中，缩合反应温度为10-35℃，停留时间为10-300秒。
更优的是，缩合反应温度为10-35℃，停留时间为10-50秒；缩合反应温度为25℃，停留时间为20秒，流速为60mL/min，微反应器内径为6mm。
本发明针对现有技术存在的反应强放热、热量难以及时移走造成反应混合物局部产生热点，反应温度不能精确控制，反应液搅拌不均匀等，易造成副反应和生产安全的问题，以及现有装备技术生产出的产品存在产品质量不均匀、生产能源消耗大、废弃物多和操作繁琐等问题，提出了本发明的方法。本方法中利用微反应装置的优点，微反应装置的尺寸微型化强化了设备的传热、传质过程，实现工艺的连续化，效率提高。
本发明的有益效果是：本发明能够实现生产过程的自动化和连续化。本发明反应反应物转化率较高，副产物少，反应的选择性较高，产品质量均一稳定；解决了在制备二甲基二硫代氨基甲酸钠在常规反应釜中因强放热而难以控制温度和搅拌不均匀等，可以连续不间断的进行生产；同时，本发明该方法操作条件容易控制，基本没有废水产生，对环境污染小，具有良好的工业应用前景。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明的工艺步骤示意图。
图中，a、b和c为反应过程中原料，1-1、1-2和1-3为计量泵，1、2为微混合器，3为水浴恒温加热区，4为微反应器，5为目标产物。
（五）具体实施方式
实施例1
取含量为40%的二甲胺1mol和1.1mol含量32%的氢氧化钠，用计量泵将两相溶液通过Y型混合器。再取1.05mol二硫化碳与上述反应溶液再用计量泵通过Y型混合器，通入管径为6mm的微反应器中，流速为60mL/min。反应液在微反应器内停留时间为10秒，温度为25℃。接取反应液为微黄或草绿色透明液体即为二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，烘干后得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。烘干所得成品经检测熔点125.5℃，收率为99.8%。
实施例2：
取含量为40%的二甲胺1mol和1.05mol含量32%的氢氧化钠，用计量泵将两相溶液通过Y型混合器。再取1.05mol二硫化碳与上述反应溶液再用计量泵通过Y型混合器，通入管径为6mm的微反应器中，流速为60mL/min。反应液在微反应器内停留时间为10秒，温度为25℃。接取反应液为微黄或草绿色透明液体即为二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，烘干后得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。烘干所得成品经检测熔点126.0℃，收率为99.7%。
实施例3：
取含量为40%的二甲胺1mol和1.1mol含量32%的氢氧化钠，用计量泵将两相溶液通过Y型混合器。再取1.1mol二硫化碳与上述反应溶液再用计量泵通过Y型混合器，通入管径为6mm的微反应器中，流速为60mL/min。反应液在反应器内停留时间为10秒，温度为25℃。接取反应液为微黄或草绿色透明液体即为二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，烘干后得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。烘干所得成品经检测熔点126.5℃，收率为99.8%。
实施例4：
取含量为40%的二甲胺1mol和1.15mol含量32%的氢氧化钠，用计量泵将两相溶液通过Y型混合器。再取1.1mol二硫化碳与上述反应溶液再用计量泵通过Y型混合器，通入管径为6mm的微反应器中，流速为60mL/min。反应液在微反应器内停留时间为10秒，温度为25℃。接取反应液为微黄或草绿色透明液体即为二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，烘干后得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。烘干所得成品经检测熔点125.5℃，收率为99.85%。
实施例5：
取含量为40%的二甲胺1mol和1.12mol含量32%的氢氧化钠，用计量泵将两相溶液通过Y型混合器。再取1.1mol二硫化碳与上述反应溶液再用计量泵通过Y型混合器，通入管径为6mm的微反应器中，流速为60mL/min。反应液在微反应器内停留时间为10秒，温度为25℃。接取反应液为微黄或草绿色透明液体即为二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，烘干后得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。烘干所得成品经检测熔点125.9℃，收率为99.85%。
实施例6：
取含量为40%的二甲胺1mol和1.1mol含量32%的氢氧化钠，用计量泵将两相溶液通过Y型混合器。再取1.05mol二硫化碳与上述反应溶液再用计量泵通过Y型混合器，通入管径为6mm的微反应器中，流速为60mL/min。反应液在微反应器内停留时间为10秒，温度为10℃。接取反应液为微黄或草绿色透明液体即为二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，烘干后得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。烘干所得成品经检测熔点125.5℃，收率为99.5%。
实施例7：
取含量为40%的二甲胺1mol和1.05mol含量32%的氢氧化钠，用计量泵将两相溶液通过Y型混合器。再取1.05mol二硫化碳与上述反应溶液再用计量泵通过Y型混合器，通入管径为6mm的微反应器中，流速为60mL/min。反应液在微反应器内停留时间为10秒，温度为35℃。接取反应液为微黄或草绿色透明液体即为二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，烘干后得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。烘干所得成品经检测熔点126.2℃，收率为99.65%。
实施例8：
取含量为40%的二甲胺1mol和1.05mol含量32%的氢氧化钠，用计量泵将两相溶液通过Y型混合器。再取1.05mol二硫化碳与上述反应溶液再用计量泵通过Y型混合器，通入管径为6mm的微反应器中，流速为60mL/min。反应液在微反应器内停留时间为10秒，温度为40℃。接取反应液为微黄或草绿色透明液体即为二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，烘干后得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。烘干所得成品经检测熔点125.9℃，收率为99.60%。
实施例9：
取含量为40%的二甲胺1mol和1.15mol含量32%的氢氧化钠，用计量泵将两相溶液通过Y型混合器。再取1.1mol二硫化碳与上述反应溶液再用计量泵通过Y型混合器，通入管径为6mm的微反应器中，流速为60mL/min。反应液在微反应器内停留时间为20秒，温度为25℃。接取反应液为微黄或草绿色透明液体即为二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，烘干后得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。烘干所得成品经检测熔点126.2℃，收率为99.8%。
实施例10：
取含量为40%的二甲胺1mol和1.15mol含量32%的氢氧化钠，用计量泵将两相溶液通过Y型混合器。再取1.1mol二硫化碳与上述反应溶液再用计量泵通过Y型混合器，通入管径为6mm的微反应器中，流速为60mL/min。反应液在微反应器内停留时间为50秒，温度为25℃。接取反应液为微黄或草绿色透明液体即为二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，烘干后得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。烘干所得成品经检测熔点126.5℃，收率为99.86%。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法，其特征在于：（1）将二甲胺溶液和氢氧化钠溶液通过计量泵送入微反应装置中的第一个微混合器中混合；
（2）将混合后的溶液和二硫化碳通过计量泵送入微反应装置中的第二个微混合器中，充分混合后送入微反应装置中的微反应器中进行缩合反应，得到二甲基二硫代氨基甲酸钠溶液，经浓缩干燥得到二甲基二硫代氨基甲酸钠。
2.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法，其特征在于：步骤（1）中，二甲胺为水溶液，二甲胺溶液中二甲胺的质量分数为40%；氢氧化钠为水溶液，氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为32%。
3.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法，其特征在于：步骤（1）中，二甲胺和氢氧化钠摩尔比为1:1-1.2。
4.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法，其特征在于：步骤（2）中，二甲胺和二硫化碳的摩尔比为1:1-1.1，反应温度为0-40℃，停留时间为10-300秒。
5.根据权利要求1所述的利用微反应装置连续制备二甲基二硫代氨基甲酸钠的方法，其特征在于：所述微反应装置包括通过连接管相连的微混合器和微反应器，其中微混合器的进料口通过连接管连接有1-3个物料进口，出料口连接有背压阀。
6.根据权利要求5所述的连续生产橡胶硫化促进剂二苯胍的生产方法，其特征在于：所述微混合器为Y型、T型或J型混合器，微反应器为管式微反应器，内径为1-20mm，长度为1-40m。
7.根据权利要求1所述的连续生产橡胶硫化促进剂二苯胍的生产方法，其特征在于：步骤（2）中，经微混合器混合后的混合液进入微反应器流速为1-100mL/min，出料流速为1-150mL/min。
8.根据权利要求1所述的连续生产橡胶硫化促进剂二苯胍的生产方法，其特征在于：缩合反应温度为10-35℃，停留时间为10-300秒。
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