CN111378296B - 一种制备高透明度和高强度单偶氮颜料的生产系统和工艺方法 - Google Patents

一种制备高透明度和高强度单偶氮颜料的生产系统和工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于颜料合成领域，具体涉及一种微反应器内连续化制备高透明度和高强度单偶氮颜料的生产系统和工艺方法。将重氮组分的盐酸溶液与亚硝酸钠溶液在膜分散微反应器内进行重氮化反应，生成重氮盐溶液，然后向重氮盐溶液中加入一定量醋酸并混合均匀得到溶液A；将偶合组分、氢氧化钠和硫化蓖麻油配制成溶液B，溶液B与溶液A在微孔分散微反应器内进行偶合反应，生成颜料粗产品粗品进一步处理得高透明度和高强度偶氮颜料产品。本发明采用膜分散微反应器及微孔分散微反应器实现了单偶氮颜料的连续化制备，流程简单，反应周期短，易于对反应进程进行监测和控制；与其他类型微反应器相比，本发明中的反应器提高了反应收率，提高了产品的纯度，且通过微反应器反应生成的颜料产品与商业标准品相比粒径更小，粒径分布更窄，产品透明度和强度大幅提高。

Description

一种制备高透明度和高强度单偶氮颜料的生产系统和工艺 方法
技术领域
本发明属于颜料合成领域，具体涉及一种微反应器内连续化制备高透明度和高强度单偶氮颜料的生产系统和工艺方法。
背景技术
偶氮颜料，是指分子中含有偶氮基的一类合成颜料，占有机颜料总量的40％左右，因其色泽鲜艳、着色力强、密度小、耐光性较好等优点，广泛应用于涂料、橡胶、塑料、造纸、文教用品和化妆品中。比如，具有代表性的单偶氮颜料-颜料红146被广泛的应用于塑料、橡胶、涂料、油墨当中，是市场影响较大、技术代表性强的单偶氮颜料，其连续化生产技术可以推广应用到其他偶氮颜料生产中。
偶氮颜料在生产过程中主要涉及到两步反应：重氮化反应和偶合反应。传统间歇釜式合成方法，由于间歇釜式反应器内传热传质不均匀、反应物生成物发生返混等因素会导致重氮盐的分解或自偶合反应等副反应的发生。此外，混合效果差也会导致难溶的偶合组分析出固体被颜料包裹，从而引起颜料颗粒的粒径变大，粒径分布变宽，颜料产率及品质下降，也会导致生产的各个批次颜料间色光、强度差异较大的问题。而偶氮颜料的连续化生产技术则可以很好的解决以上问题，目前有关偶氮颜料的连续化合成有以下相关报道：(1)中国发明专利(CN 104479394A)公开了一种在分支螺旋管中进行偶氮颜料连续化合成的方法，利用螺旋管分支结构改变流体轨迹，产生强烈的二次流来强化偶合反应，但是该发明中的混合尺度为毫米级，混合尺度较大。最终的混合效果会差于微米尺度下的混合效果。(2)中国发明专利(CN102618063B)公开了一种具有缩放螺旋结构的反应器进行偶氮染料的连续化合成，但是该结构不适合偶氮颜料的合成，因为颜料会在缩放结构中产生沉积，堵塞管道。(3)沈阳化工研究院杨树林等，利用二元、三元微通道反应器进行偶氮颜料的连续化合成，此方法可以合成大多数的偶氮颜料，(染色与染色，第54卷第2期，2017年4月)但是在报道中未给出具体实验参数及微通道的设计参数。以上合成工艺的混合过程是碰撞式混合或者层流接触式混合，相对于微米级别的分散混合可能会导致颜料颗粒尺寸变大，均一性下降，反应物的转化率下降，从而导致颜料的透明度及强度下降。
对于微反应器的结构设计，相关的报道有：(1)中国发明专利(CN1326605C)公开了一种多通道微结构反应器，该反应器包含一个分散相入口，一个连续相入口与一个混合相出口，其中分散相使用微滤膜与多孔过滤介质进行分散。该发明中的微反应器的分散相与连续相均有分配室，且连续相通过的是平行的多通道。以上结构对于不含固体颗粒的均相反应比较适用，但是对于有一些连续相以浆料状态进行混合反应的过程，存在分配室则容易在分配室处造成浆料的沉积，堵塞管道，并使反应过程中物料不匹配，副反应增多。并且如果浆料状态的连续相在平行多通道内流动，也容易发生浆料颗粒的沉积，出现混合不均匀的现象。(2)中国发明专利(CN101224405B)公开了一种带有微筛孔结构的反应器或者混合器。该反应器包括一个连续相入口管，一个分散相入口管，一个混合溶液出口管，以及在两处入口管处都存在分配室，在产物出口处存在产物收集室。以上结构对于粘度不高的产品合成过程比较适用，比如无机纳米颗粒的制备，但是对于颜料的合成过程则不适用，因为存在收集室等结构会导致反应物及颜料的聚集沉积，堵塞管道，影响连续化合成过程。
如上所述，目前存在的单偶氮颜料连续化合成技术在混合原理上还没有利用微米级的分散混合过程进行强化混合，并且现有的微反应器结构也没有专门针对粘度较高的颜料合成的体系特点进行过设计或者改进。
发明内容
本发明为了解决现有连续化合成偶氮染料的方法中重氮化反应混合效果差、副反应多、重氮盐产率不高等问题与偶合反应过程中混合效果差，偶合组分析出导致偶合组分转化率下降，产品品质较差，颜料浆料粘度较大堵塞微通道等问题，提出制备高透明度和高强度单偶氮颜料的生产系统和工艺方法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种制备高透明度和高强度单偶氮颜料的生产系统，包括连续重氮化装置和连续偶合反应装置，所述连续重氮化装置包括亚硝酸钠溶液储罐(1)、水储罐(2)、浆料储罐(3)、高压罐(7)、膜分散微反应器(8)、第一延时管(9)和重氮盐溶液储罐(10)，膜分散微反应器(8)上设有分散相流体入口管(81)、连续相流体入口管(82)和混合溶液出口管(83)，亚硝酸钠溶液储罐(1)与所述分散相流体入口管(81)相连，水储罐(2)和浆料储罐(3)分别通过管路与所述高压罐(7)上的不同入口相连，且所述高压罐(7)出口与所述连续相流体入口管(82)相连，所述混合溶液出口管(83)与第一延时管(9)相连，且第一延时管(9)输出的溶液存于所述重氮盐溶液储罐(10)中；
所述连续偶合反应装置包括偶合组分溶液储罐(15)、微孔分散反应器(18)、第二延时管(20)和颜料产品储罐(21)，所述微孔分散反应器(18)上设有分散相流体输入管(181)、连续相流体输入管(182)和混合溶液输出管(183)，所述重氮盐溶液储罐(10)与所述分散相流体输入管(181)相连，所述偶合组分溶液储罐(15)与所述连续相流体输入管(182)相连，所述混合溶液输出管(183)与第二延时管(20)相连，且第二延时管(20)输出的颜料粗产品存于所述颜料产品储罐(21)中。
所述膜分散微反应器(8)包括反应器外罩(86)、多孔分散膜(84)和直流通道板(85)，所述分散相流体入口管(81)输出端设于反应器外罩(86)中且设有多孔分散膜(84)，直流通道板(85)固设于反应器外罩(86)中，且所述直流通道板(85)中部设有重氮化微通道(851)，分散相流体入口管(81)中的溶液经过所述多孔分散膜(84)后流入所述重氮化微通道(851)中，所述连续相流体入口管(82)和混合溶液出口管(83)插入反应器外罩(86)中且均与所述重氮化微通道(851)相通。
所述多孔分散膜(84)上呈矩阵状均布有多个膜孔，且膜孔径为1～100μm，所述多孔分散膜材料为哈氏合金或钛，所述混合溶液出口管(83)宽度在2mm，厚度在0.5mm。
所述微孔分散反应器(18)包括反应器外壳(186)、多孔分散板(184)和微通道板(185)，所述分散相流体输入管(181)输出端设于反应器外壳(186)内且设有多孔分散板(184)，微通道板(185)固设于所述反应器外壳(186)中且设有偶合微通道(1851)，分散相流体输入管(181)中的溶液经所述多孔分散板(184)流入所述偶合微通道(1851)中，所述连续相流体输入管(182)和混合溶液输出管(183)均插入反应器外壳(186)中且与所述偶合微通道(1851)相通。
所述多孔分散板(184)上的微孔直径为100～400μm，且所述多孔分散板(184)上只设有两个微孔时，两孔前后间距1～2mm，所述多孔分散板(184)上并列设有多列微孔时，每列中两孔前后间距1～2mm，相邻列间距0.75～1mm。
所述亚硝酸钠溶液储罐(1)通过第一氮化管路(11)与所述分散相流体入口管(81)相连，且所述第一氮化管路(11)上设有第一氮化输入泵(4)，所述水储罐(2)通过第二氮化管路(12)与高压罐(7)上的一个入口相连，且所述第二氮化管路(12)上设有第二氮化输入泵(5)，所述浆料储罐(3)通过第三氮化管路(13)与所述高压罐(7)上的另一个入口相连，且所述第三氮化管路(13)上设有第三氮化输入泵(6)。
所述第一氮化输入泵(4)和第二氮化输入泵(5)均为平流泵，所述第三氮化输入泵(6)为蠕动泵。
所述第一延时管(9)设于一个第一冰水浴池(14)中。
所述第二延时管(20)设于一个第二冰水浴池(19)中。
所述重氮盐溶液储罐(10)和偶合组分溶液储罐(15)与所述微孔分散反应器(18)之间的管路上均设有偶合输入泵。
所述生产系统的工作原理为：
系统工作时，浆料储罐3中的液体采用第三氮化输入泵6优先流入高压罐7下部中，并充满高压罐7后停止输入，亚硝酸钠溶液储罐1中的溶液经第一氮化管路11流入分散相流体入口管81，并经多孔分散膜84后流入所述连续重氮化装置的重氮化微通道851中，水储罐2内的水经过第二氮化输入泵5作用进入高压罐8上部，并通过高压罐7内的密封片701将浆料压入膜分散微反应器8中，然后经由连续相流体入口管82流入所述重氮化微通道851中，所述重氮化微通道851内的溶液反应完全后经由混合溶液出口管83流出进入所述第一延时管9。控制停留时间延迟输出的重氮盐溶液存入重氮盐溶液储罐10备用，然后配制偶合组分溶液并存于所述连续偶合反应装置中的偶合组分溶液储罐15中，所述重氮盐溶液储罐10的溶液经过第一偶合管路流入分散相流体输入管181中，并经过所述多孔分散板184后流入所述微孔分散反应器18中的偶合微通道1851中，所述偶合组分溶液储罐15经由连续相流体输入管182流入所述偶合微通道1851中，溶液在所述偶合微通道1851内充分反应后经由所述混合溶液输出管183输出流入所述第二延时管20中，控制停留时间延迟输出颜料粗产品存于所述颜料产品储罐21中。
一种生产系统制备高透明度和高强度单偶氮颜料的工艺方法，
1)连续重氮化反应：将亚硝酸钠溶液与浆料分别、同时、连续输送至膜分散微反应器，使亚硝酸钠溶液透过分散膜与浆料碰撞混合均匀分散，进行均相重氮反应，获得重氮盐反应溶液A；
2)连续偶合反应：将上述获得重氮盐反应溶液A与偶合组分溶液同时、分别、连续输送至微孔分散反应器中使重氮盐反应溶液A通过分散孔与偶合组分分散混匀进行偶合反应获得颜料粗品；
3)颜料转晶：调节将上述获得粗品体系pH＝6-7，在50-120℃下加热0.5-3小时转晶，加热完毕后过滤、水洗、干燥得到高透明度和高强度偶氮颜料。
所述步骤1)连续重氮化反应中将亚硝酸钠溶液与浆料分别、同时、以10-30ml/min速度连续输送至膜分散微反应器，使亚硝酸钠溶液透过分散膜与浆料碰撞混合均匀分散，在0-25℃下进行连续均相重氮反应，反应产物通入延迟管停留50s-100s，获得重氮盐反应溶液A。
所述浆料为将重氮组分经盐酸和去离子水溶解；其中，浆料中重氮组分摩尔浓度为0.03-0.06mol/L，盐酸与重氮组分摩尔比为2-3:1；所述亚硝酸钠与重氮组分摩尔比为1.0-1.1：1。
所述获得重氮盐反应溶液A中加入与浆料摩尔比为0.5-1:1的醋酸，待用。
所述步骤2)连续偶合反应中将上述获得重氮盐反应溶液A与偶合组分同时、分别、以30-50ml/min的流速连续输送至微孔分散反应器中使重氮盐反应溶液A通过分散孔与偶合组分分散混匀，于0-25℃下进行偶合反应，反应产物通入延迟管停留30s-60s，获得颜料粗品；其中，偶合组分与重氮组分的摩尔比为1:1。
所述偶合组分溶液由偶合组分、氢氧化钠、硫化蓖麻油组成；其中，偶合组分溶液中偶合组分的摩尔浓度为0.03-0.06mol/L，氢氧化钠与偶合组分的摩尔比为1-3:1，硫化蓖麻油加入量为每克偶合组分中0.1g-0.3g。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用微反应器对单偶氮颜料进行连续化合成，有效地控制反应液的流速，使反应液连续的在微反应器内实现高速碰撞混合，瞬间达到均一的反应环境，反应效率高，而且本发明合成过程根据反应物料的扩大系统中膜分散微反应器与微孔分散微反应器可适时调整扩大，满足生产需求；反应过程中产生的热量可以快速地传递远离反应物，从而使反应产物的产率及产品质量得到大幅度提高，且对于颜料合成体系，微孔分散反应器相对于其他微反应器更不易堵塞，可以长时间运行。
2、本发明工艺过程中对于温度控制设备要求较低，无需外加冷却设备，节约能源；不需要加入远远过量的亚硝酸钠和偶合组分来提高反应速率，节省原料，有效缓解后续废水处理压力，环境友好；易于对反应进程进行监测和控制。
3、采用本发明工艺制备的重氮化反应过程中混合分散均匀、副反应少、重氮盐产率高，并且在偶合反应过程中混合效果高，偶合组分不易析出，使得偶合组分转化率稿，进而得到产品品质较高，颜料粒径更细，分散度集中，且产品附加值高的高透明度和高强度的有机颜料。
附图说明
图1为本发明中的连续重氮化装置结构示意图，
图2为本发明中的连续偶合反应装置结构示意图，
图3为图1中的膜分散微反应器8结构示意图，
图4为图3中的多孔分散膜示意图，
图5为图3中的直流通道板示意图，
图6为图2中的微孔分散反应器结构示意图，
图7为图6中的多孔分散板示意图，
图8为图6中的微通道板示意图。
其中，1为亚硝酸钠溶液储罐，2为水储罐，3为浆料储罐，4为第一氮化输入泵，5为第二氮化输入泵，6为第三氮化输入泵，7为高压罐，701为密封片，8为膜分散微反应器，81为分散相流体入口管，82为连续相流体入口管，83为混合溶液出口管，84为多孔分散膜，85为直流通道板，851为重氮化微通道，86为反应器外罩，87为安装板，9为第一延时管，10为重氮盐溶液储罐，11为第一氮化管路，12为第二氮化管路，13为第三氮化管路，14为第一冰水浴池，15为偶合组分溶液储罐，16为第一偶尔输入泵，17为第二偶合输入泵，18为微孔分散反应器，181为分散相流体输入管，182为连续相流体输入管，183为混合溶液输出管，184为多孔分散板，185为微通道板，1851为偶合微通道，186为反应器外壳，187为支撑板，19为第二冰水浴池，20为第二延时管，21为颜料产品储罐。
具体实施方法
本发明提出了一种制备高透明度和高强度单偶氮颜料的装置和工艺，以下实施例便于更好地理解本发明，但并不限于本发明。
以下实验试剂如无特殊说明均可通过商业途径获得。
实施例1
如图1～8所示，本发明生产系统包括连续重氮化装置和连续偶合反应装置，其中如图1所示，连续重氮化装置包括亚硝酸钠溶液储罐1、水储罐2、浆料储罐3、高压罐7、膜分散微反应器8、第一延时管9和重氮盐溶液储罐10，其中膜分散微反应器8上设有分散相流体入口管81、连续相流体入口管82和混合溶液出口管83，亚硝酸钠溶液储罐1通过第一氮化管路11与所述分散相流体入口管81相连，且所述第一氮化管路11上设有第一氮化输入泵4，所述高压管7内设有弹性的密封片701，水储罐2通过第二氮化管路12与高压罐7的密封片701上侧的入口相连，且所述第二氮化管路12上设有第二氮化输入泵5，浆料储罐3通过第三氮化管路13与所述高压罐7的密封片701下侧的入口相连，且所述第三氮化管路13上设有第三氮化输入泵6，所述第一氮化输入泵4和第二氮化输入泵5均为平流泵，所述第三氮化输入泵6为蠕动泵，所述高压罐7出口通过管路与所述膜分散微反应器8上的连续相流体入口管82相连，所述膜分散微反应器8上的混合溶液出口管83通过管路与所述第一延时管9相连，所述第一延时管9为螺旋状管路，用于控制溶液停留时间延迟输出，此为本领域公知技术，所述第一延时管9输出的重氮盐溶液存入重氮盐溶液储罐10备用。
如图3～5所示，所述膜分散微反应器8包括反应器外罩86、多孔分散膜84和直流通道板85，所述分散相流体入口管81由反应器外罩86上侧插入且输出端设有多孔分散膜84，并且所述分散相流体入口管81和多孔分散膜84均设于一个安装板87上，所述安装板87以及所述直流通道板85均固设于所述反应器外罩86中，如图5所示，所述直流通道板85中部设有直槽形成重氮化微通道851，溶液经过多孔分散膜84后流入所述重氮化微通道851中，所述连续相流体入口管82和混合溶液出口管83均由反应器外罩86下侧插入，且均固设于所述直流通道板85上并与所述重氮化微通道851相通。
系统工作时，如图1和图3所示，浆料储罐3中的液体采用第三氮化输入泵6优先流入高压罐7下部中，并充满高压罐7后停止输入，亚硝酸钠溶液储罐1中的溶液经第一氮化管路11流入分散相流体入口管81，并经多孔分散膜84后流入所述连续重氮化装置的重氮化微通道851中，水储罐2内的水经过第二氮化输入泵5作用进入高压罐8上部，并通过高压罐7内的密封片701将浆料压入膜分散微反应器8中，然后经由连续相流体入口管82流入所述重氮化微通道851中，所述重氮化微通道851内的溶液反应完全后经由混合溶液出口管83流出进入所述第一延时管9。
所述多孔分散膜84为金属膜，材料优选为哈氏合金钛，所述多孔分散膜84上呈矩阵状均布有多个膜孔，且膜孔径为1～100μm，所述重氮化微通道851设于多孔分散膜84下侧，且宽度为2mm，厚度为0.5mm。所述浆料储罐3中为偶合组分浆料。
如图1所示，所述第一延时管9设于一个第一冰水浴池14中，所述第一冰水浴池14内的冰水温度为0～5℃。
如图2所示，所述连续偶合反应装置包括偶合组分溶液储罐15、微孔分散反应器18、第二延时管20和颜料产品储罐21，如图6～7所示，所述微孔分散反应器18上设有分散相流体输入管181、连续相流体输入管182和混合溶液输出管183，连续重氮化装置中的重氮盐溶液储罐10通过第一偶合管路与所述分散相流体输入管181相连，且所述第一偶合管路上设有第一偶合输入泵16，所述偶合组分溶液储罐15通过第二偶合管路与所述连续相流体输入管182相连，且所述第二偶合管路上设有第二偶合输入泵17，所述第一偶合输入泵16和第二偶合输入泵17均为平流泵，所述混合溶液输出管183通过管路与所述第二延时管20相连，所述第二延时管20输出的颜料粗产品存入所述颜料产品储罐21中。如图2所示，所述第二延时管20置于一个第二冰水浴池19中，所述第二冰水浴池19内的冰水温度为0～5℃。
如图6～8所示，所述微孔分散反应器18包括反应器外壳186、多孔分散板184和微通道板185，分散相流体输入管181由反应器外壳186上侧插入且输出端设有多孔分散板184，并且所述分散相流体输入管181和多孔分散板184安装于一个支撑板187上，所述支撑板187以及所述微通道板185均固设于所述反应器外壳186中，如图8所示，所述微通道板185上设有凹槽形成偶合微通道1851，所述连续相流体输入管182和混合溶液输出管183均由反应器外壳186下侧插入并固设于所述微通道板185上，且所述连续相流体输入管182和混合溶液输出管183分别与所述偶合微通道1851相通。
系统工作时，所述连续重氮化装置生产的存于重氮盐溶液储罐10的溶液经过第一偶合管路流入分散相流体输入管181中，并经过所述多孔分散板184后流入所述偶合微通道1851中，偶合组分溶液储罐15中的溶液通过所述连续相流体输入管182流入所述偶合微通道1851中，偶溶液在所述偶合微通道1851内充分反应后经由所述混合溶液输出管183中输出流入所述第二延时管20中。
所述多孔分散板184上的微孔直径为100～500μm，如图7所示，若所述多孔分散板184上只设有两个微孔时，两孔前后间距大于1mm，所述多孔分散板184上并列设有多列微孔时，每列中的两孔前后间距大于1mm，相邻列间距不小于0.75mm。若生产过程中反应物流量增加，可以通过提高微孔的数目来降低压力并加强混合，所述偶合微通道1851的宽度为3mm，厚度为1mm。
实施例2
采用上述系统进行反应：
(1)在常温下(25℃)，取7.34g红色基KD于500mL烧杯中，加入8.84g浓盐酸(37％)，1000mL去离子水，搅拌制得均匀的红色基KD浆料；
(2)取2.20g亚硝酸钠固体于500mL烧杯中，加入500mL去离子水，搅拌至亚硝酸钠固体完全溶解，制得亚硝酸钠溶液；
(3)在常温下(25℃)，采用第三氮化输入泵6(蠕动泵)将全部红色基KD浆料打入高压罐，再用第二氮化输入泵5(平流泵)及高压罐7控制红色基KD浆料的流量为15ml/min，用第一氮化输入泵4(平流泵)控制亚硝酸钠溶液流量为15ml/min，两股溶液分别、同时、连续输送至膜分散微反应器，使亚硝酸钠溶液透过分散膜与浆料碰撞混合均匀分散，进行均相重氮反应(10-25℃)，反应产物通入延迟管，利用延时管控制停留时间50s，得到红色基KD重氮盐溶液料液A；
(4)在低温下(0-5℃)，向料液A中加入1.78g醋酸，并搅拌均匀，得到的混合溶液置于低温下(0-5℃)备用；
(5)取色酚AS-LC 10.84g于1000ml烧杯中，加入10.8g氢氧化钠(96％)，1.0g硫化蓖麻油，1000ml去离子水，在90℃下搅拌溶解1小时至色酚AS-LC基本全部溶解，过滤少量不溶物后得偶合组分，备用。
(6)在常温下(25℃)，用恒流泵控制红色基KD重氮盐溶液A流量为30ml/min，控制偶合组分色酚AS-LC流量为30ml/min，两股溶液同时、分别、连续输送至微孔分散反应器中使重氮盐反应溶液A通过分散孔与偶合组分分散混匀，进行偶合反应(20-25℃)，反应产物通入延迟管，利用延时管控制停留时间为30s，获得得到颜料红146粗品；
其中，微孔分散反应器中多孔分散板上设有两孔，孔径分别为400μm。
(7)采用盐酸或者氢氧化钠调节步骤(6)中得到颜料红146粗品pH＝6-7，调节完成后在90℃下转晶1h，转晶完成后，将得到的颜料红146产品过滤、洗涤、干燥。
通过测色仪检测颜料产品的色光性，测定颜料产品的强度与粒度，与现有标准品(商业)比较，通过渗圈实验计算得到偶合组分转化率。结果如表1所示。
实施例3
(1)在常温下(25℃)，取7.34g红色基KD于500mL烧杯中，加入8.84g浓盐酸(37％)，1000mL去离子水，搅拌制得均匀的红色基KD浆料；
(2)取2.20g亚硝酸钠固体于500mL烧杯中，加入500mL去离子水，搅拌至亚硝酸钠固体完全溶解，制得亚硝酸钠溶液；
(3)在常温下(25℃)，采用第三氮化输入泵6(蠕动泵)将全部红色基KD浆料打入高压罐7，再用第二氮化输入泵5(平流泵)及高压罐7控制红色基KD浆料的流量为30ml/min，用第一氮化输入泵4(平流泵)控制亚硝酸钠溶液流量为30ml/min，两股溶液在膜分散微反应器中进行混合反应，进行均相重氮反应(10-25℃)，利用延时管控制停留时间为75s，得到红色基KD重氮盐料液A；
(4)在低温下(0～5℃)，向料液A中加入1.78g醋酸，并搅拌均匀，得到的混合溶液置于低温下(0～5℃)备用；
(5)取色酚AS-LC10.84 g于1000ml烧杯中，加入10.8g氢氧化钠(96％)，3.0g硫化蓖麻油，1000ml去离子水，在90℃下搅拌溶解1小时至色酚AS-LC基本全部溶解，过滤少量不溶物后得偶合组分，备用。
(6)在常温下(25℃)，用恒流泵控制红色基KD重氮盐溶液A流量为60ml/min，控制偶合组分色酚AS-LC流量为60ml/min，两股溶液同时、分别、连续输送至微孔分散反应器中使重氮盐反应溶液A通过分散孔与偶合组分分散混匀，进行偶合反应(20-25℃)，反应产物通入延迟管，利用延时管控制停留时间为45s，获得得到颜料红146粗品；
其中，微孔分散反应器中多孔分散板上设有两孔，孔径分别为300μm。
(7)采用盐酸或者氢氧化钠调节步骤(6)中得到颜料红146粗产品调节pH＝6～7，调节完成后颜料红146粗产品在90℃下转晶1h，转晶完成后，将得到的颜料红146产品过滤、洗涤、干燥。
通过测色仪检测颜料产品的色光性，测定颜料产品的强度与粒度，与现有标准品(商业)比较，通过渗圈实验计算得到偶合组分转化率。结果如表1所示。
实施例4
(1)在常温下(25℃)，取14.68g红色基KD于500mL烧杯中，加入17.68g浓盐酸(37％)，1000mL去离子水，搅拌制得均匀的红色基KD浆料；
(2)取4.40g亚硝酸钠固体于500mL烧杯中，加入500mL去离子水，搅拌至亚硝酸钠固体完全溶解，制得亚硝酸钠溶液；
(3)在常温下(25℃)，采用第三氮化输入泵6(蠕动泵)将全部红色基KD浆料打入高压罐7，再用第二氮化输入泵5(平流泵)及高压罐7控制红色基KD浆料的流量为20ml/min，用第一氮化输入泵4(平流泵)控制亚硝酸钠溶液流量为20ml/min，两股溶液在膜分散微反应器中进行混合反应，进行均相重氮反应(10-25℃)，利用延时管控制停留时间为100s，得到红色基KD重氮盐料液A；
(4)在低温下(0～5℃)，向料液A中加入3.56g醋酸，并搅拌均匀，得到的混合溶液置于低温下(0～5℃)备用；
(5)取色酚AS-LC 21.68g于1000ml烧杯中，加入21.6g氢氧化钠(33.3％)，2.0g硫化蓖麻油，1000ml去离子水，在90℃下搅拌溶解1小时至色酚AS-LC基本全部溶解，过滤少量不溶物后得偶合组分，备用。
(6)在常温下(25℃)，用恒流泵控制红色基KD重氮盐溶液A流量为40ml/min，控制偶合组分色酚AS-LC流量为40ml/min，两股溶液同时、分别、连续输送至微孔分散反应器中使重氮盐反应溶液A通过分散孔与偶合组分分散混匀，进行偶合反应(20-25℃)，反应产物通入延迟管，利用延时管控制停留时间为60s，获得得到颜料红146粗品；
其中，微孔分散反应器中多孔分散板上设有两孔，孔径分别为200μm。
(7)采用盐酸或者氢氧化钠调节步骤(6)中得到颜料红146粗产品调节pH＝6～7，调节完成后颜料红146粗产品在90℃下转晶1h，转晶完成后，将得到的颜料红146产品过滤、洗涤、干燥。
通过测色仪检测颜料产品的色光性，测定颜料产品的强度与粒度，与现有标准品(商业)比较，通过渗圈实验计算得到偶合组分转化率。结果如表1所示。
实施例5
(1)在常温下(25℃)，取9.69g红色基KD于500mL烧杯中，加入11.67g浓盐酸(37％)，1000mL去离子水，搅拌制得均匀的红色基KD浆料；
(2)取2.90g亚硝酸钠固体于500mL烧杯中，加入500mL去离子水，搅拌至亚硝酸钠固体完全溶解，制得亚硝酸钠溶液；
(3)在常温下(25℃)，采用第三氮化输入泵6(蠕动泵)将全部红色基KD浆料打入高压罐7，再用第二氮化输入泵5(平流泵)及高压罐7控制红色基KD浆料的流量为20ml/min，用第一氮化输入泵4(平流泵)控制亚硝酸钠溶液流量为20ml/min，两股溶液在膜分散微反应器中进行混合反应，进行均相重氮反应(10-25℃)，利用延时管控制停留时间为80s，得到红色基KD重氮盐料液A；
(4)在低温下(0～5℃)，向料液A中加入2.35g醋酸，并搅拌均匀，得到的混合溶液置于低温下(0～5℃)备用；
(5)取色酚AS-LC14.31g于1000ml烧杯中，加入14.26g氢氧化钠(33.3％)，1.32g硫化蓖麻油，1000ml去离子水，在90℃下搅拌溶解1小时至色酚AS-LC基本全部溶解，过滤少量不溶物后得偶合组分，备用。
(6)在常温下(25℃)，用恒流泵控制红色基KD重氮盐溶液A流量为40ml/min，控制偶合组分色酚AS-LC流量为40ml/min，两股溶液同时、分别、连续输送至微孔分散反应器中使重氮盐反应溶液A通过分散孔与偶合组分分散混匀，进行偶合反应(20-25℃)，反应产物通入延迟管，利用延时管控制停留时间为40s，获得得到颜料红146粗品；
其中，微孔分散反应器中多孔分散板上设有两孔，孔径分别为300μm。
(7)采用盐酸或者氢氧化钠调节步骤(6)中得到的颜料红146粗产品，在90℃下转晶1h，转晶完成后，将得到的颜料红146产品过滤、洗涤、干燥。
通过测色仪检测颜料产品的色光性，测定颜料产品的强度与粒度，与现有标准品(商业)比较，通过渗圈实验计算得到偶合组分转化率。结果如表1所示。
实施例6
(1)在常温下(25℃)，取14.68g红色基KD于500mL烧杯中，加入17.68g浓盐酸(37％)，1000mL去离子水，搅拌制得均匀的红色基KD浆料；
(2)取4.40g亚硝酸钠固体于500mL烧杯中，加入500mL去离子水，搅拌至亚硝酸钠固体完全溶解，制得亚硝酸钠溶液；
(3)在常温下(25℃)，采用第三氮化输入泵6(蠕动泵)将全部红色基KD浆料打入高压罐7，再用第二氮化输入泵5(平流泵)及高压罐7控制红色基KD浆料的流量为25ml/min，用第一氮化输入泵4(平流泵)控制亚硝酸钠溶液流量为25ml/min，两股溶液在膜分散微反应器中进行混合反应，进行均相重氮反应(10-25℃)，利用延时管控制停留时间为90s，得到红色基KD重氮盐料液A；
(4)在低温下(0-5℃)，向料液A中加入3.56g醋酸，并搅拌均匀，得到的混合溶液置于低温下(0-5℃)备用；
(5)取色酚AS-LC 21.68g于1000ml烧杯中，加入21.6g氢氧化钠(33.3％)，2.0g硫化蓖麻油，1000ml去离子水，在90℃下搅拌溶解1小时至色酚AS-LC基本全部溶解，过滤少量不溶物后得偶合组分，备用。
(6)在常温下(25℃)，用恒流泵控制红色基KD重氮盐溶液A流量为40ml/min，控制偶合组分色酚AS-LC流量为50ml/min，两股溶液同时、分别、连续输送至微孔分散反应器中使重氮盐反应溶液A通过分散孔与偶合组分分散混匀，进行偶合反应(20-25℃)，反应产物通入延迟管，利用延时管控制停留时间为50s，获得得到颜料红146粗品；
其中，微孔分散反应器中多孔分散板上设有两孔，孔径分别为250μm。
(7)将步骤(6)中得到颜料红146粗产品调节pH＝6-7，调节完成后颜料红146粗产品在90℃下转晶1h，转晶完成后，将得到的颜料红146产品过滤、洗涤、干燥。
通过测色仪检测颜料产品的色光性，测定颜料产品的强度与粒度，与现有标准品(商业)比较，通过渗圈实验计算得到偶合组分转化率。结果如表1所示。
表1.上述实施例获得颜料红产品146的收率和产品粒径，以及透明度和强度与现有标准品(商业)比较结果。
Figure GDA0002951682800000121

Claims (10)

1.一种制备高透明度和高强度单偶氮颜料的生产系统，其特征在于：包括连续重氮化装置和连续偶合反应装置，所述连续重氮化装置包括亚硝酸钠溶液储罐(1)、水储罐(2)、浆料储罐(3)、高压罐(7)、膜分散微反应器(8)、第一延时管(9)和重氮盐溶液储罐(10)，膜分散微反应器(8)上设有分散相流体入口管(81)、连续相流体入口管(82)和混合溶液出口管(83)，亚硝酸钠溶液储罐(1)与所述分散相流体入口管(81)相连，水储罐(2)和浆料储罐(3)分别通过管路与所述高压罐(7)上的不同入口相连，且所述高压罐(7)出口与所述连续相流体入口管(82)相连，所述混合溶液出口管(83)与第一延时管(9)相连，且第一延时管(9)输出的溶液存于所述重氮盐溶液储罐(10)中；
所述连续偶合反应装置包括偶合组分溶液储罐(15)、微孔分散反应器(18)、第二延时管(20)和颜料产品储罐(21)，所述微孔分散反应器(18)上设有分散相流体输入管(181)、连续相流体输入管(182)和混合溶液输出管(183)，所述重氮盐溶液储罐(10)与所述分散相流体输入管(181)相连，所述偶合组分溶液储罐(15)与所述连续相流体输入管(182)相连，所述混合溶液输出管(183)与第二延时管(20)相连，且第二延时管(20)输出的颜料粗产品存于所述颜料产品储罐(21)中。
2.按权利要求1所述的制备高透明度和高强度单偶氮颜料的生产系统，其特征在于：所述膜分散微反应器(8)包括反应器外罩(86)、多孔分散膜(84)和直流通道板(85)，所述分散相流体入口管(81)输出端设于反应器外罩(86)中且设有多孔分散膜(84)，直流通道板(85)固设于反应器外罩(86)中，且所述直流通道板(85)中部设有重氮化微通道(851)，分散相流体入口管(81)中的溶液经过所述多孔分散膜(84)后流入所述重氮化微通道(851)中，所述连续相流体入口管(82)和混合溶液出口管(83)插入反应器外罩(86)中且均与所述重氮化微通道(851)相通。
3.按权利要求1所述的制备高透明度和高强度单偶氮颜料的生产系统，其特征在于：所述微孔分散反应器(18)包括反应器外壳(186)、多孔分散板(184)和微通道板(185)，所述分散相流体输入管(181)输出端设于反应器外壳(186)内且设有多孔分散板(184)，微通道板(185)固设于所述反应器外壳(186)中且设有偶合微通道(1851)，分散相流体输入管(181)中的溶液经所述多孔分散板(184)流入所述偶合微通道(1851)中，所述连续相流体输入管(182)和混合溶液输出管(183)均插入反应器外壳(186)中且与所述偶合微通道(1851)相通。
4.按权利要求1所述的制备高透明度和高强度单偶氮颜料的生产系统，其特征在于：所述亚硝酸钠溶液储罐(1)与所述分散相流体入口管(81)之间的管路上设有第一氮化输入泵(4)，所述水储罐(2)与高压罐(7)之间的管路上设有第二氮化输入泵(5)，所述浆料储罐(3)与高压罐(7)之间的管路上设有第三氮化输入泵(6)；所述重氮盐溶液储罐(10)和偶合组分溶液储罐(15)与所述微孔分散反应器(18)之间的管路上均设有偶合输入泵；所述第一延时管(9)设于一个第一冰水浴池(14)中；所述第二延时管(20)设于一个第二冰水浴池(19)中。
5.一种权利要求1所述的生产系统制备高透明度和高强度单偶氮颜料的工艺方法，其特征在于：
1)连续重氮化反应：将亚硝酸钠溶液与浆料分别、同时、连续输送至膜分散微反应器，使亚硝酸钠溶液透过分散膜与浆料碰撞混合均匀分散，进行均相重氮反应，获得重氮盐反应溶液A；
2)连续偶合反应：将上述获得重氮盐反应溶液A与偶合组分溶液同时、分别、连续输送至微孔分散反应器中使重氮盐反应溶液A通过分散孔与偶合组分分散混匀进行偶合反应获得颜料粗品；
3)颜料转晶：调节将上述获得粗品体系pH＝6-7，在50-120℃下加热0.5-3小时转晶，加热完毕后过滤、水洗、干燥得到高透明度和高强度偶氮颜料。
6.按权利要求5所述的生产系统制备高透明度和高强度单偶氮颜料的工艺方法，其特征在于：所述步骤1)连续重氮化反应中将亚硝酸钠溶液与浆料分别、同时、以10-30ml/min速度连续输送至膜分散微反应器，使亚硝酸钠溶液透过分散膜与浆料碰撞混合均匀分散，在0-25℃下进行连续均相重氮反应，反应产物通入延迟管停留50s-100s，获得重氮盐反应溶液A。
7.按权利要求5或6所述的生产系统制备高透明度和高强度单偶氮颜料的工艺方法，其特征在于：所述浆料为将重氮组分经盐酸和去离子水溶解；其中，浆料中重氮组分摩尔浓度为0.03-0.06mol/L，盐酸与重氮组分摩尔比为2-3:1；所述亚硝酸钠与重氮组分摩尔比为1.0-1.1：1。
8.按权利要求5或6所述的生产系统制备高透明度和高强度单偶氮颜料的工艺方法，其特征在于：所述获得重氮盐反应溶液A中加入与浆料摩尔比为0.5-1:1的醋酸，待用。
9.按权利要求5所述的生产系统制备高透明度和高强度单偶氮颜料的工艺方法，所述步骤2)连续偶合反应中将上述获得重氮盐反应溶液A与偶合组分同时、分别、以30-50ml/min的流速连续输送至微孔分散反应器中使重氮盐反应溶液A通过分散孔与偶合组分分散混匀，于0-25℃下进行偶合反应，反应产物通入延迟管停留30s-60s，获得颜料粗品；其中，偶合组分与重氮组分的摩尔比为1:1。
10.按权利要求5或9所述的生产系统制备高透明度和高强度单偶氮颜料的工艺方法，所述偶合组分溶液由偶合组分、氢氧化钠、硫化蓖麻油组成；其中，偶合组分溶液中偶合组分的摩尔浓度为0.03-0.06mol/L，氢氧化钠与偶合组分的摩尔比为1-3:1，硫化蓖麻油加入量为每克偶合组分中0.1g-0.3g。
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