CN109369418A - 一种节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺及合成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺及合成装置,属于烷基苯胺类抗氧剂的合成技术领域。本发明的技术方案要点为:预热釜预热物料二苯胺、烯烃类化合物及补加损失的活性白土催化剂;反应釜进行反应并使反应液与活性白土催化剂分离;回收釜进行反应液的纯化并通过板框过滤机过滤反应液分离白土并确定活性白土催化剂添加量,最终实现烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成。本发明最大限度地提升活性白土的使用次数,最大限度地减少成品因白土吸附带来的损失,节省生产成本并减少资源浪费。
Description
技术领域
本发明属于烷基苯胺类抗氧剂的合成技术领域,具体涉及一种节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺及合成装置。
背景技术
烷基苯胺类抗氧剂是在酚类抗氧剂和胺类抗氧剂基础上研发出来的一种高温抗氧剂,是工业上应用较早的抗氧剂之一。液态烷基苯胺具备胺类抗氧剂的不易挥发、容易配伍和添加方便快捷等优点,能够被广泛应用于油品、塑料、橡胶、热熔涂料等行业。尤其是在车用润滑油中,可部分代替ZDDP类金属抗氧剂,并能弥补ZDDP磷含量下降后抗磨效果变差的缺陷,因此,被大量生产。
烷基苯胺类抗氧剂通过二苯胺与一定分子量的烯烃发生烷基化反应,通过控制工艺条件得到一种液态的烷基化二苯胺产物,反应属于Fricdel-Crafts烷基化反应。其具体机理以二本胺与丁二烯、苯乙烯反应为例,烯烃在酸性催化剂作用下生成带有叔丁基碳正离子结构的中间产物,进攻氨基取代苯环对碳原子发生取代加成反应如下:
通常为实现这一反应,工业生产中通常会采用将二苯胺和固载AlCl3的酸性白土催化剂于常温下一并投入反应釜中,之后置换氮气,再升温至一定温度后分批次缓慢加入二异丁烯,反应结束后,冷却,减压蒸馏除去过量的二异丁烯,然后氮气保护降温,热压板框过滤得到成品。此种生产方式,由于是单次生产,根据白土的比表面积和催化活性不同而用量不等,白土催化剂用量通常为总物料质量的10%-20%。
这就意味着,每次生产需要消耗大量的白土催化剂。白土催化剂的单次生产使用具有以下几点弊端:其一、白土催化剂全部过滤会造成板框过滤工作量大,耗费大量过滤时间和动力;其二、过滤后的滤饼中通常会吸附一定量的成品,滤饼中吸附成品的质量通常为滤饼重量的5%-10%,这就造成成品产率降低;其三、用过的白土因压实成滤饼冷却后难以再次分散,而且白土孔隙结构被冷却后的油品填充堵塞,丧失活性,不可重复利用,几乎不可再生或不具备再生价值;其四、滤饼本身燃烧值低,大量使用的滤饼在后续的焚烧处理中还会生成有毒的氮氧化物,污染环境并形成大块炉渣,一定程度上也造成了环境污染和资源浪费。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺及合成装置,该装置通过多个反应釜的设置以及工艺操作步骤的调整,实现了烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成,并且最大限度地提升活性白土的使用次数,最大限度地减少成品因白土吸附带来的损失,节省生产成本并减少资源浪费。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案,一种节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺,其特征在于:所用合成装置包括依次通过管道相互串联的预热釜、反应釜和回收釜,预热釜、反应釜和回收釜的顶部均设有置换氮气组件,该置换氮气组件的接口与氮气源相连,回收釜的出液口与板框过滤机相连,其具体合成过程为:
步骤S1:向反应釜中加入二苯胺、烯烃类化合物和活性白土催化剂,并通过反应釜顶部的置换氮气组件对反应釜内进行氮气置换,搅拌升温至150-170℃进行反应并多次滴加烯烃类化合物进行持续反应,反应结束后升温至180℃使体系粘度降低,并保温静置 10-20min使得大部分活性白土催化剂沉降;
步骤S2:将回收釜置换氮气后进行减压并连通反应釜,通过对反应釜进行氮气加压的方式将反应釜内80%-90%的上清液转移至回收釜中,然后断开回收釜与反应釜之间的连接,在回收釜中进行减压蒸馏回收烯烃类化合物,再将反应液通过板框过滤机进行过滤;
步骤S3:连通预热釜和反应釜,将预热釜中提前升温至150-160℃的二苯胺和烯烃类化合物的混合物或二苯胺、烯烃类化合物与活性白土催化剂的混合物边搅拌边加入反应釜中使活性白土催化剂充分分散,然后分批加入烯烃类化合物进行持续反应,如此连续重复进行实现烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成,最后一批次生产方式为全出料。
进一步优选,所述烯烃类化合物为丁二烯、苯乙烯或二异丁烯。
进一步优选,步骤S1中所述反应釜的氮气置换操作进行2-3次,且氮气置换操作后反应釜内的氮气压强为0.1MPa。
进一步优选,步骤S2中所述反应釜氮气加压时的压强为0.15MPa。
进一步优选,步骤S3中所述活性白土催化剂的添加量与步骤S2中板框过滤机过滤后滤饼的质量一致。
进一步优选,当反应釜内活性白土催化剂的含量为步骤S1中所添加活性白土催化剂质量的90%-97%时,在连续合成过程的步骤S3中随二苯胺和烯烃类化合物一同加入预热釜内补充量的活性白土催化剂,该补充量的活性白土催化剂的添加方式为:对步骤S2中经板框过滤机过滤后所得的滤饼进行称重,所得重量与修正系数相乘后即为活性白土催化剂的单次损失量,活性白土催化剂的补充量为单次损失量的1-5倍。
本发明所述的节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺,其特征在于具体步骤为:
步骤S1:常温下,依次向反应釜中投加二苯胺1350Kg、活性白土催化剂250Kg和二异丁烯750Kg,投料完成后,通过反应釜顶部的置换氮气组件置换氮气2-3次,使得反应釜内的氮气压强为0.1MPa,边搅拌边升温至160℃反应2h,之后均分三次滴加剩余1050Kg 二异丁烯,每次滴加量分别为420Kg、350Kg和280Kg,每次滴加时间为1h,滴加时间间隔为3h,最后一次滴加保温3h后,持续升温至180℃保持0.5h,然后停止搅拌并静置使得大部分活性白土催化剂沉降;
步骤S2:将回收釜减压置换氮气,之后接通反应釜与回收釜,在20min内使用氮气加压反应釜待液体开始流动时保持在0.15MPa,将反应釜中90%的上清液打入回收釜中,之后断开反应釜和回收釜的连接,开动反应釜搅拌组件,在回收釜中进行减压蒸馏回收二异丁烯,之后放料进行板框过滤,每次板框过滤操作后均对滤饼进行称重,计算活性白土催化剂的损失量;
步骤S3:连通预热釜和反应釜,将预热釜中氮气氛条件下提前预热至150℃的二苯胺 1200Kg和二异丁烯540Kg打入反应釜中,反应釜控温至160℃反应2h,之后重复步骤S1的剩余滴加操作,进行第二次连续生产,余下生产过程,从第二步开始进行重复直至连续生产停止;
所述活性白土催化剂的补充根据需要按照以下两种方式进行:(1)根据每一次的活性白土催化剂损失量,在预热釜中随二苯胺和烯烃类化合物一同加入活性白土催化剂,其加入量按照每次损失量进行等量补充,保证反应釜中活性白土催化剂的浓度与首次加入活性白土催化剂的浓度一致;(2)当反应釜内活性白土催化剂的含量为首次添加活性白土催化剂质量的90%-97%时,在预热釜中随二苯胺和烯烃类化合物一同加入活性白土催化剂,其补充量的添加方式为:对经板框过滤机过滤后所得的滤饼进行称重,所得重量与修正系数相乘后即为活性白土催化剂的单次损失量,活性白土催化剂的补充量为单次损失量的5倍,保证反应釜中活性白土催化剂的浓度与首次加入活性白土催化剂的浓度一致。
本发明所述的节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成装置,其特征在于包括依次通过管道相互串联的用于进行部分物料预热的预热釜、用于烷基化反应的反应釜和用于减压蒸馏回收物料的回收釜,预热釜、反应釜和回收釜的顶部均设有置换氮气组件,该置换氮气组件的接口与氮气源相连,预热釜、反应釜和回收釜内均设有搅拌组件,连接预热釜与反应釜的输料管及连接反应釜与回收釜的送料管上分别设有控制阀,回收釜的出液口通过管道与板框过滤机相连。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1、本发明通过功能分类的预热釜、反应釜和回收釜的设置以及合成工艺操作步骤的调整,实现了烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成生产,连续合成生产过程中,反应釜内的活性白土催化剂持续保持活性,最大限度的提升了活性白土催化剂的利用率,避免了活性白土催化剂随成品一同出料造成的损失,生产批次越多,活性白土催化剂的使用量节省越多,因活性白土催化剂吸附造成的成品损失也越少,从而大大节约了生产成本,提高了生产效率,减少了资源浪费和环境污染。
2、在本发明的步骤S2中,因连续生产所转移至回收釜内的上清液为高温低粘度的液体,该上清液中携带的活性白土催化剂的量低于活性白土催化剂添加总量的1%,与传统的一次性全出料生产方式相比,后续的过滤设备可以更小、更精密甚至可以直接进行精滤,因此,更容易提升产品质量,节省了过滤中的设备投资、热压过滤的供热能消耗、供压能消耗以及操作时间消耗。
3、在本发明的步骤S3中,因反应釜内的物料体系始终保持在反应温度,其内部的活性白土催化剂持续处于反应活性催化状态,且物料体系中有一定量的叔丁基活性自由基存在,从预热釜中输送来的处于反应温度状态的二苯胺可以更快地进入反应状态,并反应掉反应釜内物料体系中一部分残留过量的烯烃类化合物,从而有效缩短了加热过程和反应时间,减小了热量消耗,提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明中烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成装置的结构示意图。
具体实时方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明,但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例
如图1所示,所述的节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成装置,包括依次通过管道相互串联的用于进行部分物料预热的预热釜、用于烷基化反应的反应釜和用于减压蒸馏回收物料的回收釜,预热釜、反应釜和回收釜的顶部均设有置换氮气组件,该置换氮气组件的接口与氮气源相连,预热釜、反应釜和回收釜内均设有搅拌组件,连接预热釜与反应釜的输料管及连接反应釜与回收釜的送料管上分别设有控制阀,回收釜的出液口通过管道与板框过滤机相连。
所述的节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺,具体合成步骤为:
步骤S1:常温下,依次向反应釜中投加二苯胺1350Kg、活性白土催化剂250Kg和二异丁烯750Kg,投料完成后,通过反应釜顶部的置换氮气组件置换氮气2-3次,使得反应釜内的氮气压强为0.1MPa,边搅拌边升温至160℃反应2h,之后均分三次滴加剩余1050Kg 二异丁烯,每次滴加量分别为420Kg、350Kg和280Kg,每次滴加时间为1h,滴加时间间隔为3h,最后一次滴加保温3h后,持续升温至180℃保持0.5h,然后停止搅拌并静置使得大部分活性白土催化剂沉降;
步骤S2:将回收釜减压置换氮气,之后接通反应釜与回收釜,在20min内使用氮气加压反应釜待液体开始流动时保持在0.15MPa,将反应釜中90%的上清液打入回收釜中,之后断开反应釜和回收釜的连接,开动反应釜搅拌组件,在回收釜中进行减压蒸馏回收二异丁烯,之后放料进行板框过滤,每次板框过滤操作后均对滤饼进行称重,计算活性白土催化剂的损失量;
步骤S3:连通预热釜和反应釜,将预热釜中氮气氛条件下提前预热至150℃的二苯胺 1200Kg和二异丁烯540Kg打入反应釜中,反应釜控温至160℃反应2h,之后重复步骤S1的剩余滴加操作,进行第二次连续生产,余下生产过程,从第二步开始进行重复直至连续生产停止;
所述活性白土催化剂的补充根据需要按照以下两种方式进行:(1)根据每一次的活性白土催化剂损失量,在预热釜中随二苯胺和烯烃类化合物一同加入活性白土催化剂,其加入量按照每次损失量进行等量补充,保证反应釜中活性白土催化剂的浓度与首次加入活性白土催化剂的浓度一致;(2)当反应釜内活性白土催化剂的含量为首次添加活性白土催化剂质量的90%-97%时,在预热釜中随二苯胺和烯烃类化合物一同加入活性白土催化剂,其补充量的添加方式为:对经板框过滤机过滤后所得的滤饼进行称重,所得重量与修正系数相乘后即为活性白土催化剂的单次损失量,活性白土催化剂的补充量为单次损失量的5倍,保证反应釜中活性白土催化剂的浓度与首次加入活性白土催化剂的浓度一致。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点,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描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明原理的范围下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。
Claims (8)
1.一种节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺,其特征在于:所用合成装置包括依次通过管道相互串联的预热釜、反应釜和回收釜,预热釜、反应釜和回收釜的顶部均设有置换氮气组件,该置换氮气组件的接口与氮气源相连,回收釜的出液口与板框过滤机相连,其具体合成过程为:
步骤S1:向反应釜中加入二苯胺、烯烃类化合物和活性白土催化剂,并通过反应釜顶部的置换氮气组件对反应釜内进行氮气置换,搅拌升温至150-170℃进行反应并多次滴加烯烃类化合物进行持续反应,反应结束后升温至180℃使体系粘度降低,并保温静置10-20min使得大部分活性白土催化剂沉降;
步骤S2:将回收釜置换氮气后进行减压并连通反应釜,通过对反应釜进行氮气加压的方式将反应釜内80%-90%的上清液转移至回收釜中,然后断开回收釜与反应釜之间的连接,在回收釜中进行减压蒸馏回收烯烃类化合物,再将反应液通过板框过滤机进行过滤;
步骤S3:连通预热釜和反应釜,将预热釜中提前升温至150-160℃的二苯胺和烯烃类化合物的混合物或二苯胺、烯烃类化合物与活性白土催化剂的混合物边搅拌边加入反应釜中使活性白土催化剂充分分散,然后分批加入烯烃类化合物进行持续反应,如此连续重复进行实现烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成,最后一批次生产方式为全出料。
2.根据权利要求1所述的节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺,其特征在于:所述烯烃类化合物为丁二烯、苯乙烯或二异丁烯。
3.根据权利要求1所述的节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺,其特征在于:步骤S1中所述反应釜的氮气置换操作进行2-3次,且氮气置换操作后反应釜内的氮气压强为0.1MPa。
4.根据权利要求1所述的节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺,其特征在于:步骤S2中所述反应釜氮气加压时的压强为0.15MPa。
5.根据权利要求1所述的节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺,其特征在于:步骤S3中所述活性白土催化剂的添加量与步骤S2中板框过滤机过滤后滤饼的质量一致。
6.根据权利要求1所述的节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺,其特征在于:当反应釜内活性白土催化剂的含量为步骤S1中所添加活性白土催化剂质量的90%-97%时,在连续合成过程的步骤S3中随二苯胺和烯烃类化合物一同加入预热釜内补充量的活性白土催化剂,该补充量的活性白土催化剂的添加方式为:对步骤S2中经板框过滤机过滤后所得的滤饼进行称重,所得重量与修正系数相乘后即为活性白土催化剂的单次损失量,活性白土催化剂的补充量为单次损失量的1-5倍。
7.根据权利要求1所述的节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成工艺,其特征在于具体步骤为:
步骤S1:常温下,依次向反应釜中投加二苯胺1350Kg、活性白土催化剂250Kg和二异丁烯750Kg,投料完成后,通过反应釜顶部的置换氮气组件置换氮气2-3次,使得反应釜内的氮气压强为0.1MPa,边搅拌边升温至160℃反应2h,之后均分三次滴加剩余1050Kg二异丁烯,每次滴加量分别为420Kg、350Kg和280Kg,每次滴加时间为1h,滴加时间间隔为3h,最后一次滴加保温3h后,持续升温至180℃保持0.5h,然后停止搅拌并静置使得大部分活性白土催化剂沉降;
步骤S2:将回收釜减压置换氮气,之后接通反应釜与回收釜,在20min内使用氮气加压反应釜待液体开始流动时保持在0.15MPa,将反应釜中90%的上清液打入回收釜中,之后断开反应釜和回收釜的连接,开动反应釜搅拌组件,在回收釜中进行减压蒸馏回收二异丁烯,之后放料进行板框过滤,每次板框过滤操作后均对滤饼进行称重,计算活性白土催化剂的损失量;
步骤S3:连通预热釜和反应釜,将预热釜中氮气氛条件下提前预热至150℃的二苯胺1200Kg和二异丁烯540Kg打入反应釜中,反应釜控温至160℃反应2h,之后重复步骤S1的剩余滴加操作,进行第二次连续生产,余下生产过程,从第二步开始进行重复直至连续生产停止;
所述活性白土催化剂的补充根据需要按照以下两种方式进行:(1)根据每一次的活性白土催化剂损失量,在预热釜中随二苯胺和烯烃类化合物一同加入活性白土催化剂,其加入量按照每次损失量进行等量补充,保证反应釜中活性白土催化剂的浓度与首次加入活性白土催化剂的浓度一致;(2)当反应釜内活性白土催化剂的含量为首次添加活性白土催化剂质量的90%-97%时,在预热釜中随二苯胺和烯烃类化合物一同加入活性白土催化剂,其补充量的添加方式为:对经板框过滤机过滤后所得的滤饼进行称重,所得重量与修正系数相乘后即为活性白土催化剂的单次损失量,活性白土催化剂的补充量为单次损失量的5倍,保证反应釜中活性白土催化剂的浓度与首次加入活性白土催化剂的浓度一致。
8.一种节能环保型烷基苯胺类液体抗氧剂的连续合成装置,其特征在于包括依次通过管道相互串联的用于进行部分物料预热的预热釜、用于烷基化反应的反应釜和用于减压蒸馏回收物料的回收釜,预热釜、反应釜和回收釜的顶部均设有置换氮气组件,该置换氮气组件的接口与氮气源相连,预热釜、反应釜和回收釜内均设有搅拌组件,连接预热釜与反应釜的输料管及连接反应釜与回收釜的送料管上分别设有控制阀,回收釜的出液口通过管道与板框过滤机相连。
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