CN107739364B - 一种反应-共沸精馏耦合的布洛芬缩酮化技术及装置 - Google Patents

一种反应-共沸精馏耦合的布洛芬缩酮化技术及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种反应‑共沸精馏耦合的布洛芬缩酮化技术及装置,该装置是集混合、反应、分离于一体的一体化缩酮反应装置,利用反应釜内机械搅拌与外循环相结合的方式实现物料的循环共混。将反应空间由反应釜扩展到精馏塔填料层,进一步增大了反应物的接触面积,提高了反应速率。利用水与石油醚之间的共沸,实现反应精馏与共沸精馏的耦合,及时移出反应生成水增大了反应物转化率。采用高沸程的石油醚为溶剂,提高反应温度,进一步缩短的反应时间。

Description

一种反应-共沸精馏耦合的布洛芬缩酮化技术及装置
技术领域
本发明属于化工行业的反应精馏领域,具体涉及一种布洛芬缩酮化反应的技术及装置,尤其适用于缩短化工生产过程中液液非均相反应时间的方法。
背景技术
布洛芬化学名为异丁苯丙酸,是生产抗炎、解热和镇痛类合成药剂的基础原料,也是制备布洛芬甲酯、肽类表面活性剂、可聚合烯类单体的基础化合物。作为一种非甾体消炎药,布洛芬医疗作用显著,不良反应小,是全球最畅销的非处方药物之一。
布洛芬的生产目前采用1,2-转位重排法工艺,主要生产工艺过程为傅克酰化、催化缩酮化、催化重排、水解等。该工艺的缩酮化过程,以氯酮、新戊二醇为原料,稀硫酸作催化剂,石油醚为溶剂,而国际上业内公认缩酮化反应是生产布洛芬的核心控制步骤,它直接决定布洛芬生产工艺的整体技术水平。
缩酮反应方程式如下所示:
Figure BDA0001436208570000011
国内外现有缩酮反应工序采用间歇生产流程。反应物氯酮、新戊二醇,催化剂硫酸以及溶剂石油醚一次投料至反应釜,物料采用机械搅拌混合。缩酮性质不稳定,在酸性条件下会发生可逆的水解反应,影响缩合反应的转化率,反应时间长能耗高;反应进行过程中产生的水,通过简单蒸馏移除,蒸出水中带出新戊二醇,产生高浓度有机废水。
专利(CN103524478A)公开了一种缩短布洛芬合成工艺缩酮化反应时间的装置及方法,该过程属于间歇反应,反应物料一次性加入反应釜,釜内无搅拌,循环物料只是由反应釜底循环至反应釜顶部,而未进入精馏塔。精馏塔内只有精馏过程而无反应进行,反应时间长达6.8h以上,蒸出水中新戊二醇含量为1%以下,反应釜料液中氯酮含量为2.1%以下,上述数据均高于本申请。
专利(CN202447074U)公开了一种用于酯交换的反应器,涉及的酯交换反应为均相亲核取代反应,只需蒸出被置换的醇或生成的酯就可以使反应趋于完全,本申请涉及的缩酮反应为非均相亲核加成反应,反应中会生成性质不稳定的中间产物半缩酮,必须严格控制反应条件才能进一步生成缩酮。从技术效果上看,对比专利反应时间12h,而本申请反应时间仅为4.5-6h,
发明内容
[要解决的问题]
(1)解决原间歇釜式反应器物料混合不均的的难题,促进催化剂硫酸在系统内的均匀分布;(2)解决生成物水难以及时移除反应系统的难题,促进反应正向移动;(3)解决蒸出水中新戊二醇含量高的问题,促进反应的清洁生产。
[技术方案]
本发明克服了现有技术的缺点,提出了一种反应-共沸精馏耦合的布洛芬缩酮化技术及装置。本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明所述装置包括如下组成部分:缩酮反应釜(R)、反应精馏塔(T)、再沸器(E)、冷凝器(C)、分相器(A)、循环泵(P),其中缩酮反应釜釜底料液出口与循环泵(P)相连,循环泵(P)出口与再沸器(E)相连,再沸器(E)出口与反应精馏塔(T)相连,反应精馏塔(T)塔顶设冷凝器(C)和分相器(A)。
利用上述装置的反应-共沸精馏耦合的布洛芬缩酮化技术步骤如下:
(1)打开反应釜搅拌以及反应釜夹套加热蒸汽,向缩酮反应釜(R)中加入含氯酮的石油醚溶液、新戊二醇和稀硫酸,待反应釜内料液温度升至60℃时,启动循环泵(P)并打开再沸器(E)入口蒸汽阀门,物料在再沸器(E)内实现部分汽化后,气液相进入反应精馏塔(T)中部继续反应;
(2)物料在精馏塔填料层进一步反应并实现反应生成水的分离,反应精馏塔(T)内气相与分相器(A)上层回流的液相进行汽液传质,塔顶汽相进入冷凝器(C)冷凝,冷凝液在分相器(A)中分层,上层石油醚回流,下层水连续采取并回收;
本发明中反应精馏塔(T)操作压力为1atm,理论板数15~20块,塔顶温度80~95℃,塔底温度90~120℃;所述石油醚是沸点为90-120℃的高沸程石油醚。
使用该方法缩酮化反应时间为4.5~6小时,反应釜料液中氯酮含量低于1.5%,塔顶采出水中的新戊二醇的浓度低于0.5%。
技术对比
原有工艺采用间歇反应釜为主体就进行反应,间歇反应釜内物料混合不均匀,采用低沸程石油醚为溶剂,反应温度较低,反应进行中采用蒸发的方法将反应生成的水蒸出,工艺上以氯酮质量含量达2.1%以下作为生产目标,反应时间大约24小时。该工艺存在的主要问题为反应时间冗长,能量消耗高,蒸出的水中含有质量分数约17~20%的新戊二醇,需重新回收利用。
专利(CN103524478A)在原有间歇反应釜的基础上加上了精馏塔,并通过将反应釜底部物料循环至反应釜顶部的方式促进物料循环,但是反应仍然只在间歇反应釜内进行,精馏塔只有分离过程而无反应进行。反应温度为80℃,反应时间降至6.8-8小时,蒸出的水中含有质量含量约1.0%的新戊二醇。
本申请为促进物料混合,在专利(CN103524478A)基础上将反应釜机械搅拌与外循环方式相结合,将循环物料用泵打至精馏塔填料层,拓展了反应空间,极大的增加了反应的传质和传热面积,并选用高沸程的石油醚作溶剂,将反应温度提高至反应温度90℃以上,进一步增大了反应速率,缩短了反应时间。本申请反应时间为4.5-6h,蒸出的水中新戊二醇含量降至0.5%以下。
[有益效果]
本发明与现有的技术相比,主要有以下有益效果:
(1)增加缩酮产量,进一步缩短缩酮化反应时间,缩酮化反应时间降至4-6h。
(2)将反应空间由反应釜扩展到精馏塔填料层,进一步增大了反应物的接触面积,提高了反应速率。
(3)利用水与石油醚之间的共沸,实现反应精馏与共沸精馏的耦合,提高了反应物转化率,反应釜料液中氯酮含量低于1.5%。
(4)降低了蒸出水中新戊二醇的浓度,塔顶采出水中的新戊二醇的浓度为低于0.5%。
附图说明
图1是缩酮化反应工艺流程示意图,其中:R-缩酮反应釜;T-反应精馏塔;E-再沸器;C-冷凝器;A-分相器;P-循环泵。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明,并非限制本发明所涉及的范围。为进一步说明本技术的先进性,将初始缩酮化生产技术列为技术1,专利(CN103524478A)所记载技术为技术2,以下分别进行实验,对比技术效果。
实施例1:
Figure BDA0001436208570000031
实施例2:
Figure BDA0001436208570000032
Figure BDA0001436208570000041
实施例3:
Figure BDA0001436208570000042
实施例4:
Figure BDA0001436208570000043
实施例5:
Figure BDA0001436208570000044

Claims (1)

1.一种反应-共沸精馏耦合的缩酮化反应生产布洛芬的方法,其特征在于所述方法包括以下步骤:
(1)打开反应釜搅拌以及反应釜夹套加热蒸汽,向缩酮反应釜(R)中加入含氯酮的石油醚溶液、新戊二醇和稀硫酸,待反应釜内料液温度升至60℃时,启动循环泵(P)并打开再沸器(E)入口蒸汽阀门,物料在再沸器(E)内实现部分汽化后,气液相进入反应精馏塔(T)中部继续反应,
(2)物料在精馏塔填料层进一步反应并实现反应生成水的分离,反应精馏塔(T)内汽相与分相器(A)上层回流的液相进行汽液传质,塔顶汽相进入冷凝器(C)冷凝,冷凝液在分相器(A)中分层,上层石油醚回流,下层水连续采取并回收,
其中反应精馏塔(T)操作压力为1atm,理论板数15~20块,塔底温度90~120℃,
所述石油醚是沸点为90-120℃的高沸程石油醚,使用该方法缩酮化反应时间为4.5~6小时,反应釜料液中氯酮含量低于1.5%,塔顶采出水中的新戊二醇的浓度低于0.5%,该方法所使用的装置包括如下组成部分:缩酮反应釜(R)、反应精馏塔(T)、再沸器(E)、冷凝器(C)、分相器(A)、循环泵 (P),其中缩酮反应釜釜底料液出口与循环泵(P)相连,循环泵(P)出口与再沸器(E)相连,再沸器(E)出口与反应精馏塔(T)相连,反应精馏塔(T)塔顶设冷凝器(C)和分相器(A)。
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循环共混反应分离集成的布洛芬清洁生产关键技术;朱兆友 等;《科技成果》;20160614 *

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