CN111153828A

CN111153828A - 一种3-(n,n-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法和系统

Info

Publication number: CN111153828A
Application number: CN202010075016.4A
Authority: CN
Inventors: 孙宝昌; 徐万福; 罗勇; 唐智勇; 陈建峰; 冯彦博; 初广文; 陈晓栋; 张亮亮; 徐斌; 邹海魁
Original assignee: Zhejiang Dibang Chemical Co ltd; Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Zhejiang Dibang Chemical Co ltd; Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2040-01-22
Also published as: CN111153828B

Abstract

本发明公开了一种3‑(N,N‑二烯丙基)氨基‑4‑甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法和系统，包括：2‑氨基‑4‑乙酰氨基苯甲醚，水或洗涤水进行打浆，打浆料和氯丙烯连续泵入超重力机，进行烷基化反应并出料至接收釜，缚酸剂泵入接收釜，接收釜、换热器和超重力机组成循环体系，反应物料从接收釜采出，进入分层釜，经碱洗、水洗、分层，得到产品。本发明采用超重力强化技术提高了生产效率、提高了产品转化率、提高了产品收率、降低了氯丙烯的使用量，实现了3‑(N,N‑二烯丙基)氨基‑4‑甲氧基乙酰苯胺的连续化生产。

Description

一种3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法和系统

技术领域

本发明属于染料中间体的生产领域，具体涉及一种染料中间体3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法和系统。

背景技术

3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺是一种重要的染料中间体产品，在染料行业需求量较大，该产品随pH降低在水中的溶解度直线上升，而且该产品在70℃以上可位置熔融状态，使得后处理连续化分层成为可能。3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺通常是利用2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚与氯丙烯在缚酸剂的条件下反应生产得到，其中，2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚是一种重要的染料中间体，它在水中有一定溶解性，尤其是热水中溶解度甚至可以达到40％，该特性为连续反应提供了可能。

现有技术中公开了大量3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的生产工艺，其中绝大部分反应过程均为间歇釜式反应，如公开号为CN

108912006A的专利申请文献公开了一种生产3-N,N-二烯丙基-4-甲氧基氨基乙酰苯胺的方法，包括先在反应釜中加水、2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚(还原物)后升温至65-95℃，并控制pH＝4-6，对流加入氯丙烯和氨水反应10-16h，再经过后处理得到。上述间歇釜式法在反应效率偏低的同时，反应前期快速反应会导致产品pH波动，增加副反应产生的可能性，影响产品质量、增加原料消耗。而且间歇釜式反应器体积偏大，也会增加安全风险；另外，间歇反应器的频繁放料也无可避免产生大量废气，造成大量污染。

为了解决上述间歇釜式法存在的问题，公开号为CN109970592A的专利申请文献公开了一种利用微反应器实现连续化制备3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的方法，显著缩短了反应时间，得到的产品收率较高、纯度较高。微反应器虽然可以起到更好的温度与物料混合效果，还可以实现染料中间体的连续化生产，但是微反应器由于结构设计的特点，存在易堵塞的缺点，而且微反应器的料液处理量较小，不太适合工业化大规模生产应用。

超重力技术是一项强化传质、混合和化学反应的新技术，该技术利用超重力旋转床内部转子旋转产生的离心力模拟超重力环境来强化传递和反应过程，大幅度地提高传递与反应过程的效率，在旋转的填料层中的离心力场下(即超重力环境)进行传质过程，传质速率比传统的各反应器中提高1～3个数量级。另外，超重力机连续化的进料方式使反应体系的pH非常稳定，提高反应速率的同时还能抑制副反应的生成，且其体积小，便于安装，其工业应用具有天然的优势。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种利用超超重力机连续化生产3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的方法，提高了反应效率，进一步提高了产品的纯度和收率。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法，包括以下步骤：

1)打浆：2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚与水或洗涤水进入打浆单元，搅拌混合打浆，得到打浆料；

2)反应：打浆料和氯丙烯连续泵入超重力反应单元，进行烷基化反应并出料至接收单元，再将缚酸剂泵入接收单元；接收单元、换热单元和超重力反应单元组成反应循环体系；

3)后处理：反应物料从接收单元采出，进入后处理单元，经分层、水洗得到产品、母液水和洗涤水；其中，所述母液水通过MVR浓缩、结晶，得到盐和蒸馏水，蒸馏水回用；所述洗涤水返回打浆工序再利用。

打浆过程中，所述2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的水溶液含量为25-35wt％，打浆料的温度为75-100℃。

反应过程中，所述超重力反应单元包括超重力旋转填充床、超重力旋转折流床、超重力旋转螺旋通道、超重力旋转碟片或定转子超重力旋转装置。优选为超重力旋转填充床，所述的超重力旋转填充床转子转速为500-3000r/min。

优选地，所述烷基化反应的温度为80-90℃，反应压力为0.2-0.3Mpa。所述的混合反应物在循环体系中的停留时间为10-100min，优选为30-90min。所述缚酸剂泵入接收单元并控制循环反应体系的pH值为2-4。

后处理过程中，所述后处理单元中加入缚酸剂调节pH值至7-8进行油水分离，再经水洗分层得到3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺。所述油水分离的温度为70-100℃。

所述的缚酸剂选自氢氧化钠溶液、氧化镁溶液、氧化钙溶液或氨水中的一种或几种。

本发明还提供了一种3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产系统，包括：

打浆单元，用于将2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚与水或洗涤水打浆得到打浆料；

超重力反应单元，用于将所述打浆料与氯丙烯混合进行烷基化反应；

接收单元，与所述超重力反应单元和换热单元组成循环反应体系，用于控制反应液位或重量并出料；

后处理单元，包括分层釜和水洗釜，对所述接收单元采出的反应物料分层并水洗得到产品。

所述接收单位、换热单元和超重力反应单元组成循环反应体系，接收单元控制液位或重量连续采出反应物料到稀释釜，换热单元移除反应过程中产生的热量，换热介质为冷冻水、冷冻盐水、循环水中的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明利用超超重力机进行烷基化反应，极大的强化了烷基化反应的两相传质效率，不仅提高了烷基化反应效率、缩小了反应器体积，还实现了3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产。

(2)本发明通过控制超重力反应的参数最大限度的抑制了烷基化副反应的产生，提高了产品转化率。

(3)本发明后处理采用连续分层方式，避免后处理过程物料损失，提高了产品收率。连续分层方式采用油水混合洗涤，由于其传质效果优于固液洗涤且洗涤水套用，所以相比降温结晶工艺，本发明的连续熔融洗涤效果更好，洗水量更小，本发明方法在工业中有极大的应用前景。

附图说明

图1是本发明3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产的工艺流程图。

图2是本发明3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产的系统装置图。

具体实施方式

为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、器材和步骤未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

第一方面，在具体实施例中，本发明提供了一种3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法，如图1所示，包括以下步骤：

将2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚水溶液和氯丙烯连续泵入超重力机中进行烷基化反应，烷基化反应并出料至接收釜，缚酸剂泵入接收釜，接收釜、换热器和超重力机组成循环体系，反应物料从接收釜采出，进入分层釜，经碱洗、水洗、分层，得到产品。

在某些实施例中，为了精准的控制各原料的进料量并实现连续化生产，优选将2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚水溶液和氯丙烯分别连续泵入超重力机中进行烷基化反应，缚酸剂泵入接收釜，所述缚酸剂为本领域技术人员熟知的碱性物质，用于除去反应生成的氯化氢，一般选自氢氧化钠溶液、氧化镁溶液、氧化钙溶液或氨水中的一种或几种，优选为氨水。

在某些实施例中，所述2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚水溶液中2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的含量为20-40wt％。含量过低，物料有效含量减少，废水增加能耗增加，含量过高，物料容易析出，造成计量不准及管道堵塞，2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的含量进一步优选为25-35wt％。

为了增大2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚在水中的溶解性，所述2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚水溶液的温度为80-110℃。2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚热水溶液进料，使溶液体系能够精确计量，适用于连续化精确控制。但是，温度过高保温能耗增加，温度过低物料析出，故温度优选为85-95℃。

在某些实施例中，所述氯丙烯与2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚摩尔比2-2.3:1，氯丙烯过少，反应无法完全，过多会在反应器中累积，造成反应压力升高，故进一步优选为2-2.1:1。所述缚酸剂和2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的进料摩尔比2-2.2:1，过低过高均会导致反应体系pH变化，造成原料的损失和副产物产生。

在某些实施例中，所述接收釜、换热器和超重力机组成循环体系的pH值控制在2-5，pH过高物料析出，分离出料量不够，导致体系油状物料累积，pH过低会增加副反应风险，优选为2.5-3.5。所述反应体系的压力控制在0.1-0.4Mpa，压力过低，反应体系氯丙烯过少，导致反应不完全，压力过高，造成反应器高压负担及氯丙烯超量风险，优选为0.2-0.3MPa。

在某些实施例中，所述烷基化反应的温度控制在70-120℃，温度过低反应效率偏低，温度过高反应器压力升高，副反应发生概率增加，优选为80-90℃。

所述接收釜、换热器和超重力机组成循环体系，接收釜控制液位或重量，连续采出反应物料到分层釜，换热器移除反应过程中产生的热量，换热介质为冷冻水、冷冻盐水、循环水中的一种。

所述超重力机包括超重力旋转填充床、超重力旋转折流床、超重力旋转螺旋通道、超重力旋转碟片或定转子超重力旋转装置。优选超重力旋转填充床。所述的超重力机的转子转速为500-3000r/min。为了进一步优选反应产物的质量，优选为控制混合反应物的停留时间为10-100min优选为30-90min，时间过短，反应进行不完全，影响产品质量，停留时间过长能耗增加。

在某些实施例中，接收釜出料后连续加入缚酸剂调节pH值至6-10进行油水分离。为了进一步优化分离效果，优选加入缚酸剂调节pH值至7-8。pH过低产品溶于水相影响产率甚至无法分层，而pH过高造成缚酸剂浪费，甚至造成产品分解。

为了进一步提高产品与母液水的油水分离效果，优选在70-120℃条件下在油水分离器中进行油水分离，分离得到的油相为产品、水相为母液水。所述油水分离器的温度进一步优选为80-90℃，温度过低成品粘度增加甚至凝结影响油水分离效果，温度过高母液水接近沸腾影响分离效果。

在某些实施例中，油水分离所使用的缚酸剂为本领域技术人员熟知的碱性物质，用于除去反应生成的氯化氢，一般选自氢氧化钠溶液、氧化镁溶液、氧化钙溶液或氨水中的一种或几种，优选为氨水。

在某些实施例中，油水分离得到的油相进一步用水洗涤分层得到3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺成品。本发明洗涤分层的方法可采用本领域技术人员熟知的方法，优选将油相继续溢流流入油水分离器进行分离，两次洗涤后得到3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺成品；其中，二次洗涤所用的洗涤水分离后回用于打浆工序。

在某些实施例中，洗涤水和物料的质量比控制在0.2-1.5:1，过少影响洗涤效果，过多导致废水量增加，优选为0.5-1:1。洗涤过程中控制物料的温度为70-120℃。为了进一步节约资源，将后处理工艺中分离出的母液水通过MVR浓缩、结晶，得到盐和蒸馏水，蒸馏水回用。

在某些实施例中，制得的3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺成品可以储存在保温储槽中。

第二方面，在具体的实施例中，如图2所示，本发明还提供了一种3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产系统，包括：依次接连的1-水或洗涤水计量槽、2-打浆釜、3-氯丙烯计量槽、4-氨水计量泵、5-超重力机、6-接收釜、7-换热器、8-一级油水分离器、9-二级油水分离器、10-产品槽。

在某些实施例中，接收釜(6)、换热器(7)和超重力机(5)组成循环体系，控制混合反应物在循环体系中的停留时间为10-100min；接收釜控制液位或重量，连续采出反应物料到分层釜，换热器移除反应过程中产生的热量。

下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

质量含量为40％的热2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚水溶液(打浆料)进料速度300kg/h，氯丙烯进料速度105kg/h，18％氨水进料速度126kg/h；打浆料和氯丙烯泵入超重力机，氨水泵入接收釜，控制反应温度为85-88℃；反应压力为0.25-0.30Mpa，pH值至2.5-3.5，超重力机的转子转速为1600r/min，反应物料在循环体系中的停留时间为60min，反应物料进入油水分离器，油水分离得到的油相经过水洗得到3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺成品。经检测，成品纯度为98.4％，收率为98.9％。

实施例2

采用实施例1一样的方法，质量含量为30％的热2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚水溶液(打浆料)进料速度600kg/h，氯丙烯进料速度155kg/h，18％氨水进料速度189kg/h。反应温度为85-88℃；反应压力为0.25-0.30Mpa，pH值至2.5-3.5，超重力机的转子转速为1600r/min，循环体系停留时间60min。经检测，纯度98.8％，收率99.4％。

实施例3

采用实施例1一样的方法，质量含量为20％的热2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚水溶液(打浆料)进料速度400kg/h，氯丙烯进料速度70kg/h，18％氨水进料速度84kg/h。反应温度为85-88℃；反应压力为0.25-0.30Mpa，pH值至2.5-3.5，超重力机的转子转速为1600r/min，循环体系停留时间45min。经检测，纯度98.9％，收率99.6％。

对比例1

10000L搪瓷反应釜，加入底水4吨，3-氨基4-甲氧基乙酰苯胺1785kg，氯丙烯1800Kg，氨水1800kg，密闭，升温反应，反应温度为90-95℃；反应压力为0.3-0.4Mpa，。反应完毕，物料放入稀释釜，加入氨水调节pH到7.5，降温结晶、过滤、洗涤，得到产品。取样分析，纯度95.3％，收率94.6％。

对比例2

与实施例1的方法基本一致，质量含量为40％的热2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚水溶液(打浆料)进料速度300kg/h，氯丙烯进料速度105kg/h，18％氨水进料速度126kg/h；打浆料、氯丙烯和氨水泵入接收釜，控制反应温度为85-88℃；反应压力为0.25-0.30Mpa，pH值至2.5-3.5，反应物料在循环体系中的停留时间为200min，反应物料进入油水分离器，油水分离得到的油相经过水洗得到3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺成品。经检测，成品纯度为94.2％，收率为92.5％。

通过上述实施例、对比例可知，采用连续化生产方法，尤其是进一步采用超重力强化技术，可显著提高产物纯度及收率，与间歇釜式反应相比，连续化反应可有效降低氯丙烯的使用量，缩短反应时间，提高产品的纯度和收率。

Claims

1.一种3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法，包括以下步骤：

2)反应：打浆料和氯丙烯连续泵入超重力反应单元，进行烷基化反应并出料至接收单元，再将缚酸剂泵入接收单元；所述接收单元、超重力反应单元和换热单元组成反应循环体系；

2.根据权利要求1所述的3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法，其特征在于，所述2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚的水溶液含量为25-35wt％，打浆料的温度为75-100℃。

3.根据权利要求1所述的3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法，其特征在于，所述超重力反应单元为超重力旋转填充床，转子转速为500-3000r/min。

4.根据权利要求1所述的3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法，其特征在于，所述烷基化反应的温度为80-90℃，反应压力为0.2-0.3Mpa。

5.根据权利要求1所述的3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法，其特征在于，所述的混合反应物在循环体系中的停留时间为30-90min。

6.根据权利要求1所述的3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法，其特征在于，所述缚酸剂泵入接收单元并控制循环反应体系的pH值为2-4。

7.根据权利要求1所述的3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法，其特征在于，所述后处理单元中加入缚酸剂调节pH值至7-8进行油水分离，再经水洗分层得到3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺。

8.根据权利要求7所述的3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产方法，其特征在于，所述油水分离的温度为70-100℃。

9.一种3-(N,N-二烯丙基)氨基-4-甲氧基乙酰苯胺的连续化生产系统，包括：