CN109020832A - 一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法及连续生产设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法及连续生产设备。步骤包括：0~10℃丙酮氰醇、氢化偶氮二异丁腈母液、水合肼混合均匀；加热至60~80℃反应生成氢化偶氮二异丁腈；冷却降温脱水得到氢化偶氮二异丁腈晶体。本发明可控制丙酮氰醇的分解，转化率达98%以上，反应速度快，时间短。连续生产设备实现了连续化生产方式，增大了生产规模，提高了产量，易于实现自动化操作，减轻了员工的劳动强度和改善了生产环境。
Description
技术领域
本发明属于有机化工生产技术领域，具体地说涉及一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法及连续生产设备。
背景技术
氢化偶氮二异丁腈又名二异丁腈肼，现有技术中以丙酮氰醇、水合肼为原料生产氢化偶氮二异丁腈的方法多采用间歇法生产，其化学反应式如下可见，同一反应器中完成整个反应过程的生产。生产工艺是先将母液和丙酮氰醇加入敞开式反应器中，再滴加水合肼，控制反应温度40~50℃，反应过程中，丙酮氰醇易分解为氢氰酸和丙酮，反应时间长达5~6小时，长时间的化学反应，更多的氢氰酸和丙酮挥发到生产环境中，对人体造成严重伤害，收率仅90~92%，相对消耗高，产品转化率低。反应完成后，母液中氢氰酸含量高达1%，母液不能循环使用，母液外排，母液中未反应的原料和溶解在母液中的氢化偶氮二异丁腈不能得到充分的利用，造成浪费。并且单釜生产能力低，较难实现大规模生产，操作人员劳动强度大。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供反应时间短，转化率高的一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法及连续生产设备。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法，主要包括如下工艺步骤：
（1）将丙酮氰醇、步骤（3）所得的氢化偶氮二异丁腈母液、水合肼分别降温至0~10℃，降温后的丙酮氰醇、氢化偶氮二异丁腈母液、水合肼混合均匀，混合过程中控制温度0~10℃，其丙酮氰醇、氢化偶氮二异丁腈母液、水合肼质量比值为（2~2.5）：（2~2.5）：1；
（2）混合均匀后反应物料加热至60~80℃，反应10~20分钟，反应生成氢化偶氮二异丁腈；
（3）氢化偶氮二异丁腈冷却降温至0~10℃后，脱水得到氢化偶氮二异丁腈晶体。
本发明一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法的优化，将丙酮氰醇、氢化偶氮二异丁腈母液、水合肼分别降温至5~10℃，降温后的丙酮氰醇、氢化偶氮二异丁腈母液混合均匀后再与水合肼混合，混合过程中控制温度5~10℃，。
进一步优化，步骤（2）混合均匀后反应物料初期温度控制在30~35℃，反应3~5分钟，然后升温至60~80℃，反应10~15分钟。
上述任意一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法所用到的连续生产设备，其特征在于：第一冷却器的热介质进料口与丙酮氰醇储罐出料口通过打料泵连接，第二冷却器的母液进料口与氢化偶氮二异丁腈母液储罐出料口通过打料泵连接，第三冷却器的水合肼进料口与水合肼储罐放料口连接，第一冷却器的丙酮氰醇出料口与第一混料器进料口连接，第二冷却器的母液出料口与第一混料器进料口连接，第三冷却器的水合肼出料口与第二混料器进料口连接，第一混料器出料口与第二混料器进料口连接，第二混料器出料口与反应器的进料口连接，反应器的出料口与冷却器的进料口连接，冷却器的放料口与脱水离心机的进料口连接，脱水离心机的母液出口与氢化偶氮二异丁腈母液储罐进料口连接；反应器为双层套管式，反应器内管上端设有反应器进料口，反应器内管下端设有反应器出料口，反应器出料口设有温度计，外管设有第一蒸汽进口和第一蒸汽出口，第一蒸汽进口和第一蒸汽出口分别设有电磁阀，电磁阀和温度计之间通过温度传感器连接控制。
氢化偶氮二异丁腈的生产所用到的连续生产设备可以优化为，反应器为列管式热交换反应器，列管式热交换反应器上方设有上物料分布盘，列管式热交换反应器下方设有下物料分布盘，上物料分布盘的出料口与列管上端连接，下物料分布盘的进料口与列管下端连接，下物料分布盘的出料口与反应器的出料口连接，列管式热交换反应器的釜体设有第二蒸汽进口和第二蒸汽出口，第二蒸汽进口和第二蒸汽出口分别设有电磁阀。
进一步优化冷却器为双夹套冷却器，其从内至外分别套设有圆柱体形冷却器内管、中间套管、外套管，冷却器内管腔体管端设有冷介质入口、冷介质出口，外套管和中间套管之间的夹套设有冷介质入口、冷介质出口，冷却器内管和中间套管之间的夹套设有物料进口和物料出口。
本发明的有益效果为：
（1）本发明将丙酮氰醇、氢化偶氮二异丁腈母液、水合肼分别降温至0~10℃，使其在混合过程中丙酮氰醇与水合肼不反应，在低温条件下丙酮氰醇不分解，混合均匀后再加热至60~80℃，反应生成氢化偶氮二异丁腈，反应仅需要10~20分钟，反应速度快，时间短。
（2）本发明将丙酮氰醇、氢化偶氮二异丁腈母液、水合肼混合后，初期温度控制在不高于30~35℃，在此温度条件下反应3~5分钟，防止反应初期丙酮氰醇的分解，提高最终产品的转化率，再逐步升温至60~80℃，再反应10~15分钟，以原料丙酮氰醇转化率达98%以上。
（3）本发明在于将反应完成后的反应液再用冷媒介质冷却降低至0~10℃后，再过滤、洗涤、离心即得到氢化偶氮二异丁腈，因本发明反应完成液中含氢氰酸仅0.1~0.2%，母液和洗水可实现全部用于配料和作为洗涤液循环使用。
（4）本发明采用连续化生产方式，增大了生产规模，提高了产量，易于实现自动化操作，减轻了员工的劳动强度和改善了生产环境。
附图说明
图1为一种氢化偶氮二异丁腈的连续生产设备结构示意图；
图2为本发明所述双层套管式反应器结构示意图；
图3为本发明所述列管式热交换反应器结构示意图；
图4为本发明所述冷却器结构示意图；
第一冷却器-1、丙酮氰醇储罐-2、第二冷却器-3、氢化偶氮二异丁腈母液储罐-4、第三冷却器-5、水合肼储罐-6、第一混料器-7、第二混料器-8、反应器-9、冷却器-10、脱水离心机-11；
双层套管式反应器内管-01、反应器进料口-02、反应器出料口-03、温度计-04、外管-05、第一蒸汽进口-06、第一蒸汽出口-07；
上物料分布盘-81、下物料分布盘-82、列管-83、第二蒸汽进口-84、第二蒸汽出口-85；
冷却器内管-101、中间套管-102、外套管-103、第一冷介质入口-104、第一冷介质出口-105、第二冷介质入口-106、第二冷介质出口-107、物料进口-108、物料出口-109。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
一、具体实施例一：
分别将丙酮氰醇、后工序离心脱水所得的氢化偶氮二异丁腈母液、40%水合肼降温至5℃后，控制各自的流量分别为2m3/h、2.5 m3/h、1.465 m3/h，丙酮氰醇、后工序离心脱水所得的氢化偶氮二异丁腈母液先在第一混料器中进行混合后，再与水合肼在第二混料器中进行混合，充分混合后的物料进入双层套管式反应器中，双层套管式反应器为内管直径为Φ57厘米，外管直径为Φ76，长度30米，先用蒸汽对物料加热至60℃后，反应时间控制在20分钟，再进入双夹套冷却器中，冷却器为内管直径为Φ57厘米，中间套管直径为Φ76厘米，外套管直径Φ108厘米，长度30米，内管和外套管走冷冻盐水降温反应液至0℃后，再将反应生成的氢化偶氮二异丁腈浆料送过滤设备中，经过滤、洗涤、离心后得到氢化偶氮二异丁腈1746kg/ h（干基计），收率98.1%，洗水用于80%水合肼配制为40%水合肼，氢化偶氮二异丁腈母液作为原料循环使用。现场用仪器检测丙酮氰醇、水合肼、氢氰酸和丙酮含量均不超标，操作人员到现场操作时不必戴防毒面具。丙酮氰醇原料消耗1.068吨/吨，水合肼消耗0.382吨/吨，丙酮氰醇转化率提高了6.78%。
二、具体实施例二：
分别将丙酮氰醇、后工序离心脱水所得的氢化偶氮二异丁腈母液、40%水合肼降温至8℃后，控制各自的流量分别为4m3/h、5.5 m3/h、2.93 m3/h，丙酮氰醇、后工序离心脱水所得的氢化偶氮二异丁腈母液先在第一混料器中进行混合后，再与水合肼在第二混料器中进行混合后进入列管式反应器中，反应器为内用直径为Φ19mm，45根，外管直径为Φ219mm，长度6米，先用蒸汽对物料加热至80℃后，反应时间控制在10分钟，再用冷冻盐水降温至5℃后，再将反应生成的氢化偶氮二异丁腈物料经过滤、洗涤、离心，得到氢化偶氮二异丁腈3505kg/ h（干基计），收率98.5%，洗水用于80%水合肼配制为40%水合肼，氢化偶氮二异丁腈母液作为原料循环使用。现场用仪器检测丙酮氰醇、水合肼、氢氰酸和丙酮含量均不超标，操作人员到现场操作时不必戴防毒面具。丙酮氰醇原料消耗低1.06吨/吨，水合肼消耗0.38吨/吨，丙酮氰醇转化率提高了7.18%。
三、具体实施例三：
分别将丙酮氰醇、后工序离心脱水所得的氢化偶氮二异丁腈母液、40%水合肼降温至10℃后，控制各自的流量分别为3m3/h、4.2 m3/h、2.2 m3/h，丙酮氰醇、后工序离心脱水所得的氢化偶氮二异丁腈母液先在第一混料器中进行混合后，再与水合肼在第二混料器中进行混合后进入列管式热交换反应器中，先用蒸汽加热至75℃后，反应时间控制在15分钟，再用冷冻盐水降温至10℃后，再将反应生成的氢化偶氮二异丁腈物料经过滤、洗涤、离心，得到氢化偶氮二异丁腈2622kg/ h（干基计），收率98.3%，洗水用于80%水合肼配制为40%水合肼，氢化偶氮二异丁腈母液作为原料循环使用。现场用仪器检测丙酮氰醇、水合肼、氢氰酸和丙酮含量均不超标，操作人员到现场操作时不必戴防毒面具。丙酮氰醇原料消耗低1.066吨/吨，水合肼消耗0.38吨/吨，丙酮氰醇转化率提高了7.08%。
四、具体实施例四：
一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法所用到的连续生产设备，第一冷却器1的热介质进料口与丙酮氰醇储罐2出料口通过打料泵连接，第二冷却器3的母液进料口与氢化偶氮二异丁腈母液储罐4出料口通过打料泵连接，第三冷却器5的水合肼进料口与水合肼储罐6放料口连接，第一冷却器1的丙酮氰醇出料口与第一混料器7进料口连接，第二冷却器3的母液出料口与第一混料器7进料口连接，第三冷却器5的水合肼出料口与第二混料器8进料口连接，第一混料器7出料口与第二混料器8进料口连接，第二混料器8出料口与反应器9的进料口连接，反应器9的出料口与冷却器10的进料口连接，冷却器10的放料口与脱水离心机11的进料口连接，脱水离心机11的母液出口与氢化偶氮二异丁腈母液储罐4进料口连接；反应器8为双层套管式，双层套管式反应器内管01上端设有反应器进料口02，双层套管式反应器内管01下端设有反应器出料口03，反应器出料口03设有温度计04，外管05设有第一蒸汽进口06和第一蒸汽出口07，第一蒸汽进口06和第一蒸汽出口07分别设有电磁阀，电磁阀和温度计之间通过温度传感器连接控制。
为了加强物料热交换能力，促进物料均匀受热：反应器8采用列管式热交换反应器，列管式热交换反应器上方设有上物料分布盘81，列管式热交换反应器下方设有下物料分布盘82，上物料分布盘81的出料口与列管83上端连接，下物料分布盘82的进料口与列管83下端连接，下物料分布盘82的出料口与反应器的出料口连接，列管式热交换反应器的釜体设有第二蒸汽进口84和第二蒸汽出口85，第二蒸汽进口和第一蒸汽出口分别设有电磁阀。
为了加强物料的降温进度，促进物料均匀降温，进一步优化冷却器10为双夹套冷却器，其从内至外分别套设有圆柱体形冷却器内管101、中间套管102、外套管103，冷却器内管101腔体管端设有第一冷介质入口104、第一冷介质出口105，外套管103和中间套管102之间的夹套设有第二冷介质入口106、第二冷介质出口107，冷却器内管101和中间套管102之间的夹套设有物料进口108和物料出口109。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述仅为本发明的优选例，本发明并不受上述优选例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法，主要包括如下工艺步骤：
（1）将丙酮氰醇、步骤（3）所得的氢化偶氮二异丁腈母液、水合肼分别降温至0~10℃，降温后的丙酮氰醇、氢化偶氮二异丁腈母液、水合肼混合均匀，混合过程中控制温度0~10℃，其丙酮氰醇、氢化偶氮二异丁腈母液、水合肼质量比值为（2~2.5）：（2~2.5）：1；
（2）混合均匀后反应物料加热至60~80℃，反应10~20分钟，反应生成氢化偶氮二异丁腈；
（3）氢化偶氮二异丁腈冷却降温至0~10℃后，脱水得到氢化偶氮二异丁腈晶体和氢化偶氮二异丁腈母液。
2.根据权利要求1所述的一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法，其特征在于，将丙酮氰醇、氢化偶氮二异丁腈母液、水合肼分别降温至5~10℃，降温后的丙酮氰醇、氢化偶氮二异丁腈母液混合均匀后再与水合肼混合，混合过程中控制温度5~10℃。
3.根据权利要求1所述的一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法，其特征在于：步骤（2）混合均匀后反应物料初期温度控制在30~35℃，反应3~5分钟，然后升温至60~80℃，反应10~15分钟。
4.实现上述1至3任意一项一种氢化偶氮二异丁腈的生产方法所用到的连续生产设备，其特征在于：第一冷却器的热介质进料口与丙酮氰醇储罐出料口通过打料泵连接，第二冷却器的母液进料口与氢化偶氮二异丁腈母液储罐出料口通过打料泵连接，第三冷却器的水合肼进料口与水合肼储罐放料口连接，第一冷却器的丙酮氰醇出料口与第一混料器进料口连接，第二冷却器的母液出料口与第一混料器进料口连接，第三冷却器的水合肼出料口与第二混料器进料口连接，第一混料器出料口与第二混料器进料口连接，第二混料器出料口与反应器的进料口连接，反应器的出料口与冷却器的进料口连接，冷却器的放料口与脱水离心机的进料口连接，脱水离心机的母液出口与氢化偶氮二异丁腈母液储罐进料口连接；反应器为双层套管式，双层套管式反应器内管上端设有反应器进料口，内管下端设有反应器出料口，反应器出料口设有温度计，外管设有第一蒸汽进口和第一蒸汽出口，第一蒸汽进口和第一蒸汽出口分别设有电磁阀，电磁阀和温度计之间通过温度传感器连接控制。
5.根据权利要求5所述的一种氢化偶氮二异丁腈的连续生产设备，其特征在于：反应器为列管式热交换反应器，列管式热交换反应器上方设有上物料分布盘，列管式热交换反应器下方设有下物料分布盘，上物料分布盘的出料口与列管上端连接，下物料分布盘的进料口与列管下端连接，下物料分布盘的出料口与反应器的出料口连接，列管式热交换反应器的釜体设有第二蒸汽进口和第二蒸汽出口，第二蒸汽进口和第二蒸汽出口分别设有电磁阀。
6.根据权利要求5所述的一种氢化偶氮二异丁腈的连续生产设备，其特征在于：冷却器为双夹套冷却器，其从内至外分别套设有圆柱体形内管、中间套管、外套管，内管腔体管端设有冷介质入口、冷介质出口，外套管和中间套管之间的夹套设有冷介质入口、冷介质出口，内管和中间套管之间的夹套设有物料进口和物料出口。
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