CN112028791B - 一种使用微反应系统连续制备（二甲胺亚甲基）丙二腈的方法 - Google Patents

一种使用微反应系统连续制备（二甲胺亚甲基）丙二腈的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法。该方法将氰乙酰胺、N,N‑二甲基甲酰胺和催化剂混合后得到的溶液，与三氯氧磷分别同时泵入包括连通的第一微混合器和微通道反应器的微反应系统中，进行连续催化脱水缩合反应；调节粗产物混合液的pH值后，用有机溶剂在由多台串联的环隙式离心萃取机组成的离心萃取单元内对粗产物混合液进行连续液‑液萃取分离，收集萃取相即得到目标产物(二甲胺亚甲基)丙二腈。与现有技术相比，本发明方法的反应在常温下便可安全进行，反应时间短，产物收率大于95％，工艺过程效率高，能耗低，具有很好的工业化应用前景。

Description

一种使用微反应系统连续制备（二甲胺亚甲基）丙二腈的方法
技术领域
本发明具体涉及一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法。
背景技术
(二甲胺亚甲基)丙二腈(I)，其化学结构式为：
Figure BDA0002689643950000011
是合成维生素B1的重要中间体。Singh等(Indian Journal of Chemistry,Section B: Organic Chemistry Including Medicinal Chemistry,1984,23B,1176-1180)报道了N,N- 二甲基-N-(甲基硫烷基亚甲基碘化铵)与丙二腈反应制备式(I)所示化合物的方法。此法所用的N,N-二甲基-N-(甲基硫烷基亚甲基碘化铵)价格昂贵，制备困难。Ikawa 等(Tetrahedron Letters,1969,38,3279-3281)开发了丙二腈与N,N-二甲基甲酰胺和氯甲酸乙酯反应制备式(I)所示化合物的工艺，但收率极低，仅为10％。Gate等(Journalof Medicinal Chemistry,1986,29,1046-1052)描述了N,N-二甲基甲酰胺二乙基缩醛与丙二腈反应制备式(I)所示化合物的方法，收率仅21％。Kant等(Acta CrystlliographicaSection E,2013,E69,o433)叙述了N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛和丙二腈反应制备式(I)所示化合物的工艺，收率提高至75％，不足之处是N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛价格昂贵，工艺成本高。Arava等(Der Pharma Chemica,2010,2,178-186)报道了先将硫酸二甲酯与N,N-二甲基甲酰胺制成硫酸甲酯盐，再在三乙胺存在下与丙二腈反应制备式(I)所示化合物的工序。该法用到剧毒的硫酸二甲酯。以上方法都使用了价格昂贵的丙二腈，是造成式(I)所示化合物价格高的主因之一。中国专利CN 103261173B、印度专利IN4773/DELNP/2013、国际专利WO 2012/075677和陈芬儿等 (Organic Process Research&Development,2012,16,57-60)均描述了氰乙酰胺与N,N- 二甲基甲酰胺和三氯氧磷在吡啶的存在下于低温条件“一锅”反应制备式(I)所示化合物的工艺。但此工艺突出的缺点是反应时间长达15小时，收率偏低，仅40～74％，且能耗高。上述方法均在传统间歇式反应釜中进行。因此，基于现有制备方法存在的问题，开发一种反应时间短、(二甲胺亚甲基)丙二腈(I)收率高、制备成本低、能耗低和工艺过程效率高的连续化制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足而提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，相比现有的制备方法，本发明方法的反应时间极大缩短，能耗大幅降低，且反应与液-液萃取分离过程连续进行，工艺过程效率高，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率显著提高，操作简便，适合工业化生产。需特别指出，使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法迄今无任何文献报道。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案具体为：
一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统包括连通的第一微混合器和微通道反应器，以及由多台串联的环隙式离心萃取机组成的离心萃取单元，所述方法包括以下步骤：
(1)将氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和催化剂混合后得到的溶液，与三氯氧磷同时泵入第一微混合器内进行混合，得到混合反应物料；
(2)步骤(1)中从第一微混合器流出的混合反应物料紧接着直接进入微通道反应器进行连续反应，采用淬灭剂将微通道反应器出口流出的反应后的物料淬灭，得粗产物混合液；
(3)采用pH调节剂将步骤(2)中所得粗产物混合液的pH值调节至2～10；
(4)将步骤(3)中调节pH值后的粗产物混合液泵入离心萃取单元，同时用有机溶剂进行连续液-液萃取分离，收集萃取相即得到目标产物(二甲胺亚甲基)丙二腈。
本发明合成式(I)所示的(二甲胺亚甲基)丙二腈的反应式如下：
Figure BDA0002689643950000021
优选地，步骤(1)中催化剂为吡啶类化合物。更优选地，步骤(1)中催化剂为吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶、2,4-二甲基吡啶、2,3- 二甲基吡啶、3,5-二甲基吡啶、2,3,5-三甲基吡啶和2,4,6-三甲基吡啶中的至少一种。更进一步优选地，步骤(1)中催化剂为吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、 2,6-二甲基吡啶中的至少一种。
优选地，步骤(1)中氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、催化剂和三氯氧磷的摩尔比为1:(1～10):(0.05～0.8):(1～10)。更优选地，步骤(1)中氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、催化剂和三氯氧磷的摩尔比为1:(2～8):(0.07～0.5):(1.5～8)。
优选地，步骤(2)中微通道反应器内的反应温度为-40～100℃。更优选地，步骤(2)中微通道反应器内的反应温度为-20～50℃。
优选地，步骤(2)中混合反应物料在微通道反应器内的停留时间为0.2～60分钟。更优选地，步骤(2)中混合反应物料在微通道反应器内的停留时间为2～40分钟。
优选地，步骤(2)中微通道反应器的背压为0.1～5Mpa。更优选地，步骤(2) 中微通道反应器的背压为0.2～2Mpa。
优选地，步骤(2)中的淬灭剂为冰水。
优选地，步骤(3)中的pH调节剂为无机碱的水溶液。
优选地，所述无机碱为碱金属碳酸盐、碱金属氢氧化物中的至少一种。更优选地，所述无机碱为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
优选地，所述无机碱的水溶液中无机碱的质量分数为20～95％；更优选地，所述无机碱的水溶液中无机碱的质量分数为25～85％。
优选地，步骤(3)中将粗产物混合液的pH值调节至3～9。更优选地，步骤(3) 中将粗产物混合液的pH值调节至6.5～7.2。
优选地，步骤(4)中有机溶剂为卤代烃类溶剂、乙酸酯类溶剂、取代苯类溶剂或烷基醚类溶剂。
优选地，所述卤代烃类溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和1,2-二氯乙烷中的至少一种；所述乙酸酯类溶剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯和乙酸叔丁酯中的至少一种；所述取代苯类溶剂为甲苯和二甲苯中的至少一种；所述烷基醚类溶剂为乙醚、丙醚、甲基叔丁基醚和正丁醚中的至少一种。
优选地，步骤(4)中离心萃取单元是由多台环隙式离心萃取机串联组成。更优选地，所述离心萃取单元是由2～10台环隙式离心萃取机串联组成。
优选地，所述离心萃取单元中各单台环隙式离心萃取机的容量为0.1～2L。
优选地，步骤(4)中组成离心萃取单元的各台环隙式离心萃取机内的萃取温度为10～50℃；步骤(4)中粗产物混合液在组成离心萃取单元的各台环隙式离心萃取机内的停留时间为0.1～10分钟。更优选地，步骤(4)中组成离心萃取单元的各台环隙式离心萃取机内的萃取温度为20～45℃；步骤(4)中粗产物混合液在组成离心萃取单元的各台环隙式离心萃取机内的停留时间为0.15～5分钟。
优选地，所述第一微混合器为静态混合器、T型微混合器、Y型微混合器、同轴流动微混合器(coaxial flow micromixer)或流动聚焦微混合器(flow-focusingmicromixer)。
优选地，所述微通道反应器是管式微通道反应器或板式微通道反应器。
优选地，所述管式微通道反应器的内径为100微米～10毫米。更优选地，所述管式微通道反应器的内径为120微米～5.35毫米。
优选地，所述板式微通道反应器包括从上至下依次设置的第一换热层、反应层和第二换热层；所述反应层设有反应流体通道，所述反应流体通道的水力直径为100微米～10毫米。更优选地，所述反应流体通道的水力直径为120微米～5.35毫米。
优选地，所述微反应系统还包括pH调节釜，所述pH调节釜的进口与所述微通道反应器的出口连通，所述pH调节釜的出口与所述离心萃取单元中的第一台环隙式离心萃取机的一个进口连通；步骤(2)中的淬灭和步骤(3)中的pH值调节均是在所述pH调节釜中进行。
在一具体实施方式中，所述pH调节釜内预先装有淬灭剂，步骤(2)中从微通道反应器出口流出的反应后的物料流入预先装有淬灭剂的pH调节釜进行淬灭，得到粗产物混合液；用pH调节剂调节粗产物混合液的pH值至2～10后，将调节pH值后的粗产物混合液泵入离心萃取单元中的第一台环隙式离心萃取机。
在另一具体实施方式中，步骤(2)中将淬灭剂与从微通道反应器出口流出的反应后的物料同时加入到pH调节釜内进行淬灭，得到粗产物混合液；用pH调节剂调节粗产物混合液的pH值至2～10后，将调节pH值后的粗产物混合液泵入离心萃取单元中的第一台环隙式离心萃取机。
优选地，所述微反应系统还包括第二微混合器和pH调节釜，所述第二微混合器的一个进口与所述微通道反应器的出口连通，所述第二微混合器的另一个进口用于泵入淬灭剂，所述第二微混合器的出口与所述pH调节釜的进口连通，所述pH调节釜的出口与所述离心萃取单元中的第一台环隙式离心萃取机的一个进口连通；步骤(2)中的淬灭在第二微混合器中进行，步骤(3)中的pH值调节在pH调节釜中进行。
优选地，所述第二微混合器为静态混合器、T型微混合器、Y型微混合器、同轴流动微混合器(coaxial flow micromixer)或流动聚焦微混合器(flow-focusingmicromixer)。
在一具体实施方式中，步骤(2)中从微通道反应器出口流出的反应后的物料流入所述第二微混合器，同时将淬灭剂泵入所述第二微混合器对反应后的物料进行淬灭，得到粗产物混合液；从第二微混合器流出的粗产物混合液进入pH调节釜进行pH调节。
优选地，所述微反应系统还包括pH测量计和计算机，所述pH测量计包括pH测量计本体和pH测量探头，所述pH测量探头位于所述pH调节釜内部，所述pH测量计本体分别与pH测量探头和计算机连接；所述计算机还与pH调节剂输送泵连接；所述计算机通过软件实时在线监测流入pH调节釜的粗产物混合液的pH值，同时所述计算机通过软件实时计算并在线精确控制pH调节剂泵入pH调节釜内的流量，从而将 pH调节釜内粗产物混合液的pH值调节至2～10。更优选地，通过控制pH调节剂的流量将pH调节釜内粗产物混合液的pH值调节至3～9。更进一步优选地，通过控制 pH调节剂的流量将pH调节釜内粗产物混合液的pH值调节至6.5～7.2。所述计算机安装有能实时读取pH测量计测出的pH值的软件，并能实时计算并精确调节控制pH 调节剂输送泵的流量。
优选地，所述pH测量探头的数量为一个或多个，所述pH测量计本体同时连接多个pH测量探头；更优选地，所述pH测量计本体同时连接2～10个pH测量探头。
优选地，所述pH调节釜与离心萃取单元之间设有缓冲罐，所述缓冲罐的进口与所述pH调节釜的出口连通，所述缓冲罐的出口与所述离心萃取单元中的第一台环隙式离心萃取机的一个进口连通，所述调节pH值后的粗产物混合液从所述pH调节釜进入所述缓冲罐后，再将其泵入所述离心萃取单元。
有益效果：
本发明采用包括微混合器和微通道反应器的微反应系统进行氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺与三氯氧磷的催化脱水缩合反应制备(二甲胺亚甲基)丙二腈，因为微反应系统的优秀传质、传热性能和本质安全特性，反应无需低温条件，在常温下便可安全快速的进行，数分钟内反应即可定量完成，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率大于 95％。与现有的制备方法相比，本发明方法将反应时间极大缩短，能耗大幅降低，副反应得到最大程度抑制，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率显著提高。此外，采用多台串联的环隙式离心萃取机进行连续液-液萃取分离，分离效果好，萃取效率高，分离收率接近反应收率，反应过程与液-液萃取分离过程连续进行使得总工艺过程效率极大提高，且此法所得产物纯度高。
附图说明
图1为本发明一实施例的微反应系统的结构示意图。
图2为本发明一实施例的微反应系统的结构示意图。
图中：1、第一微混合器，2、微通道反应器，3、pH调节釜，4、第一环隙式离心萃取机，5、第二环隙式离心萃取机，6、恒温油浴槽，7、储罐，8、第二微混合器， 9、计算机，10、泵，11、pH测量计，12、pH测量探头。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统，如图1所示，包括依次连通的第一微混合器1、微通道反应器2、pH 调节釜3、第一环隙式离心萃取机4、第二环隙式离心萃取机5，其中第一环隙式离心萃取机4和第二环隙式离心萃取机5串联组成离心萃取单元，所述微反应系统还包括恒温油浴槽6和储罐7，所述恒温油浴槽6用于调节和控制微通道反应器2内的反应温度。所述第一微混合器1为T型微混合器。所述微通道反应器2是内径为0.8毫米的聚四氟乙烯管式微通道反应器，其反应容积为4mL。所述pH调节釜3为带搅拌装置的pH调节釜。所述储罐7用于收集萃取液。所述方法包括以下步骤：
(1)将0.06mol的氰乙酰胺、0.18mol的N,N-二甲基甲酰胺、0.006mol的吡啶置于干燥的反应瓶中混匀后得到的溶液，与25.08g的三氯氧磷分别同时泵入第一微混合器1内进行混合，得到混合反应物料，其中，由氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶混匀后得到的溶液(密度为1.105g/mL)以0.232mL/min的流速泵入，三氯氧磷以 0.212mL/min的流速泵入，混合反应物料中氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶和三氯氧磷的摩尔比为1:3:0.1:2.726；
(2)从第一微混合器1流出的混合反应物料紧接着直接进入微通道反应器2进行连续反应，混合反应物料在微通道反应器2内的停留时间为9min，微通道反应器2 内的反应温度为25℃，背压为0.2Mpa；微通道反应器2出口流出的反应后的物料进入预先装有冰水淬灭剂的pH调节釜3进行淬灭，得粗产物混合液；
(3)往pH调节釜3内加入质量分数为50％的氢氧化钠水溶液，使得pH调节釜 3内粗产物混合液的pH值为6；
(4)将调节pH值后的粗产物混合液泵入串联的第一环隙式离心萃取机4和第二环隙式离心萃取机5，同时用二氯甲烷连续萃取粗产物混合液，其中，调节pH值后的粗产物混合液以5mL/min的流速泵入第一环隙式离心萃取机4的轻相入口，二氯甲烷以5mL/min的流速泵入第二环隙式离心萃取机5的重相入口，第一环隙式离心萃取机4和第二环隙式离心萃取机5的旋转频率均调节为40Hz，萃取温度均设定为25℃，粗产物混合液在第一环隙式离心萃取机4内的停留时间为2分钟，在第二环隙式离心萃取机5内的停留时间为2分钟，将萃取液收集于储罐7，浓缩后得橘红色油状物，即为(二甲胺亚甲基)丙二腈(式(I)所示的化合物)，反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为95.8％，纯度为98％(GC)。
实施例2：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例1的微反应系统，不同的是，只用一台环隙式离心萃取机。
所述方法包括以下步骤：
(1)将0.06mol的氰乙酰胺、0.18mol的N,N-二甲基甲酰胺、0.006mol的吡啶置于干燥的反应瓶中混匀后得到的溶液，与25.08g的三氯氧磷分别同时泵入第一微混合器1内进行混合，得到混合反应物料，其中，由氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶混匀后得到的溶液(密度为1.105g/mL)以0.232mL/min的流速泵入，三氯氧磷以 0.212mL/min的流速泵入，混合反应物料中氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶和三氯氧磷的摩尔比为1:3:0.1:2.726；
(2)从第一微混合器1流出的混合反应物料紧接着直接进入微通道反应器2进行连续反应，混合反应物料在微通道反应器2内的停留时间为9min，微通道反应器2 内的反应温度为25℃，背压为0.2Mpa；微通道反应器2出口流出的反应后的物料进入预先装有冰水淬灭剂的pH调节釜3进行淬灭，得粗产物混合液；
(3)往pH调节釜3内加入质量分数为50％的氢氧化钠水溶液，使得pH调节釜 3内粗产物混合液的pH值为6；
(4)将调节pH值后的粗产物混合液以5mL/min的流速泵入第一环隙式离心萃取机4的轻相入口，二氯甲烷以5mL/min的流速泵入第一环隙式离心萃取机4的重相入口连续萃取粗产物混合液，第一环隙式离心萃取机4的旋转频率均调节为40Hz，萃取温度均设定为25℃，粗产物混合液在第一环隙式离心萃取机4内的停留时间为2 分钟，将萃取液收集于储罐7，浓缩后得橘红色油状物，即为(二甲胺亚甲基)丙二腈(式(I)所示的化合物)，反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为95.1％，纯度为95.6％(GC)。
实施例3：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例1的微反应系统，所述方法同实施例1的方法，不同的是，第一微混合器1为Y型微混合器。
本实施例反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为96.1％，纯度为98.2％(GC)。
实施例4：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例1的微反应系统，所述方法同实施例1的方法，不同的是，第一微混合器1为静态混合器。
本实施例反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为96.3％，纯度为98.5％(GC)。
实施例5：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例1的微反应系统，所述方法同实施例1的方法，不同的是，第一微混合器1为同轴流动微混合器(coaxial flow micromixer)。
本实施例反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为96.2％，纯度为98.2％(GC)。
实施例6：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例1的微反应系统，所述方法同实施例1的方法，不同的是，第一微混合器1为流动聚焦微混合器(flow-focusing micromixer)。
本实施例反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为96.3％，纯度为98.4％(GC)。
实施例7：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例1的微反应系统，所述方法同实施例1的方法，不同的是，步骤(3)中往pH调节釜3内加入质量分数为50％的氢氧化钠水溶液，使得pH调节釜3内粗产物混合液的pH值为7。
本实施例反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为98.9％，纯度为99.8％(GC)。
实施例8：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例1的微反应系统，所述方法同实施例1的方法，不同的是，步骤(3)中往pH调节釜3内加入质量分数为50％的氢氧化钠水溶液，使得pH调节釜3内粗产物混合液的pH值为9。
本实施例反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为95.9％，纯度为98.2％(GC)。
实施例9：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例1的微反应系统，所述方法同实施例1的方法，不同的是，步骤(3)中往pH调节釜3内加入质量分数为50％的氢氧化钠水溶液，使得pH调节釜3内粗产物混合液的pH值为11。
本实施例反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为89％，纯度为96.7％(GC)。
实施例10：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例1的微反应系统，所述方法同实施例1的方法，不同的是，步骤(3)中往pH调节釜3内加入质量分数为50％的氢氧化钠水溶液，使得pH调节釜3内粗产物混合液的pH值为3。
本实施例反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为95％，纯度为96.3％(GC)。
实施例11：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例1的微反应系统，所述方法同实施例1的方法，不同的是，步骤(3)中往pH调节釜3内加入质量分数为50％的氢氧化钠水溶液，使得pH调节釜3内粗产物混合液的pH值为1。
本实施例反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为82％，纯度为95.2％(GC)。
实施例12：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统，如图2所示，包括依次连通的第一微混合器1、微通道反应器2、第二微混合器8、pH调节釜3、第一环隙式离心萃取机4、第二环隙式离心萃取机5，其中第一环隙式离心萃取机4和第二环隙式离心萃取机5串联组成离心萃取单元，所述微反应系统还包括恒温油浴槽6、计算机9、泵10、pH测量计11和储罐7，所述恒温油浴槽6用于调节和控制微通道反应器2内的反应温度，所述泵10用于输送pH调节剂至pH调节釜3，所述pH测量计11包括pH测量计本体和pH测量探头12，所述 pH测量探头12位于所述pH调节釜3内部，所述pH测量计本体分别与pH测量探头 12和计算机9连接。所述第一微混合器1、第二微混合器8均为T型混合器。所述微通道反应器2是内径为0.8毫米的聚四氟乙烯管式微通道反应器，其反应容积为4mL。所述pH调节釜3为带搅拌装置的pH调节釜。所述计算机9安装有能实时读取pH测量计测出的pH值的软件，并能实时计算并精确调节控制输送pH调节剂的泵10的流量。所述计算机9通过软件实时在线监测pH调节釜3内的粗产物混合液的pH值，同时所述计算机通过软件实时计算并在线精确控制pH调节剂泵入pH调节釜3内的流量，从而调节pH调节釜3内粗产物混合液的pH值。所述储罐7用于收集萃取液。
所述方法包括以下步骤：
(1)将0.06mol的氰乙酰胺、0.18mol的N,N-二甲基甲酰胺、0.006mol的吡啶置于干燥的反应瓶中混匀后得到的溶液，与25.08g的三氯氧磷分别同时泵入第一微混合器1内进行混合，得到混合反应物料，其中，由氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶混匀后得到的溶液(密度为1.105g/mL)以0.232mL/min的流速泵入，三氯氧磷以 0.212mL/min的流速泵入，混合反应物料中氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶和三氯氧磷的摩尔比为1:3:0.1:2.726；
(2)从第一微混合器1流出的混合反应物料紧接着直接进入微通道反应器2进行连续反应，混合反应物料在微通道反应器2内的停留时间为9min，微通道反应器2 内的反应温度为25℃，背压为0.2Mpa；微通道反应器2出口流出的反应后的物料紧接着进入第二微混合器8，同时以0.56mL/min的流量将冰水泵入第二微混合器8进行淬灭，得粗产物混合液；
(3)淬灭后的粗产物混合物进入pH调节釜3；用泵10将质量分数为75％的氢氧化钠水溶液泵入pH调节釜3，利用计算机实时在线读取pH值，并通过软件自动精确调节控制氢氧化钠水溶液的流量，使得pH调节釜3内粗产物混合液的pH值为6；
(4)接着将调节pH值后的粗产物混合液泵入第一环隙式离心萃取机4、第二环隙式离心萃取机5，同时用二氯甲烷连续萃取粗产物混合液，其中，调节pH值后的粗产物混合液以5mL/min的流速泵入第一环隙式离心萃取机4的轻相入口，二氯甲烷以 5mL/min的流速泵入第二环隙式离心萃取机5的重相入口，第一环隙式离心萃取机4 和第二环隙式离心萃取机5的旋转频率均调节为40Hz，萃取温度均设定为25℃，粗产物混合液在第一环隙式离心萃取机4内的停留时间为2分钟，在第二环隙式离心萃取机5内的停留时间为2分钟，将萃取液收集于储罐7，浓缩后得橘红色油状物，即为(二甲胺亚甲基)丙二腈(式(I)所示的化合物)，反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为95.8％，纯度为98％(GC)。
实施例13：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例12的微反应系统，所述方法同实施例12的方法，不同的是，所述pH测量计11包括pH测量计本体、第一pH测量探头及第二pH测量探头，所述第一pH测量探头和第二pH测量探头均位于所述pH调节釜3内部，所述pH测量计本体分别与第一pH测量探头、第二pH测量探头和计算机9连接。
所述方法包括以下步骤：
(1)将0.06mol的氰乙酰胺、0.18mol的N,N-二甲基甲酰胺、0.006mol的吡啶置于干燥的反应瓶中混匀后得到的溶液，与25.08g的三氯氧磷分别同时泵入第一微混合器1内进行混合，得到混合反应物料，其中，由氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶混匀后得到的溶液(密度为1.105g/mL)以0.232mL/min的流速泵入，三氯氧磷以 0.212mL/min的流速泵入，混合反应物料中氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶和三氯氧磷的摩尔比为1:3:0.1:2.726；
(2)从第一微混合器1流出的混合反应物料紧接着直接进入微通道反应器2进行连续反应，混合反应物料在微通道反应器2内的停留时间为9min，微通道反应器2 内的反应温度为25℃，背压为0.2Mpa；微通道反应器2出口流出的反应后的物料紧接着进入第二微混合器8，同时以0.56mL/min的流量将冰水泵入第二微混合器8进行淬灭，得粗产物混合液；
(3)淬灭后的粗产物混合物进入pH调节釜3；用泵10将质量分数为75％的氢氧化钠水溶液泵入pH调节釜3，利用计算机实时在线读取pH值，并通过软件自动精确调节控制氢氧化钠水溶液的流量，使得pH调节釜3内粗产物混合液的pH值为6；
(4)接着将调节pH值后的粗产物混合液泵入第一环隙式离心萃取机4、第二环隙式离心萃取机5，同时用二氯甲烷连续萃取粗产物混合液，其中，调节pH值后的粗产物混合液以5mL/min的流速泵入第一环隙式离心萃取机4的轻相入口，二氯甲烷以 5mL/min的流速泵入第二环隙式离心萃取机5的重相入口，第一环隙式离心萃取机4 和第二环隙式离心萃取机5的旋转频率均调节为40Hz，萃取温度均设定为25℃，粗产物混合液在第一环隙式离心萃取机4内的停留时间为2分钟，在第二环隙式离心萃取机5内的停留时间为2分钟，将萃取液收集于储罐7，浓缩后得橘红色油状物，即为(二甲胺亚甲基)丙二腈(式(I)所示的化合物)，反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为96.8％，纯度为98.9％(GC)。
实施例14：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例12的微反应系统，不同的是，微通道反应器2是内径为0.6 毫米的不锈钢管式微通道反应器，其反应容积为5mL。
所述方法包括以下步骤：
(1)将0.06mol的氰乙酰胺、0.18mol的N,N-二甲基甲酰胺、0.006mol的吡啶置于干燥的反应瓶中混匀后得到的溶液，与25.07g的三氯氧磷分别同时泵入第一微混合器1内进行混合，得到混合反应物料，其中，由氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶混匀后得到的溶液(密度为1.105g/mL)以0.261mL/min的流速泵入，三氯氧磷以 0.238mL/min的流速泵入，混合反应物料中氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶和三氯氧磷的摩尔比为1:3:0.1:2.725；
(2)从第一微混合器1流出的混合反应物料紧接着直接进入微通道反应器2进行连续反应，混合反应物料在微通道反应器2内的停留时间为10min，微通道反应器2 内的反应温度为27℃，背压为0.3Mpa；微通道反应器2出口流出的反应后的物料紧接着进入第二微混合器8，同时以0.63mL/min的流量将冰水泵入第二微混合器8进行淬灭，得粗产物混合液；
(3)淬灭后的粗产物混合物进入pH调节釜3；用泵10将质量分数为65％的氢氧化钾水溶液泵入pH调节釜3，利用计算机实时在线读取pH值，并通过软件自动精确调节控制氢氧化钠水溶液的流量，使得pH调节釜3内粗产物混合液的pH值为6.5；
(4)接着将调节pH值后的粗产物混合液泵入第一环隙式离心萃取机4、第二环隙式离心萃取机5，同时用乙酸乙酯连续萃取粗产物混合液，其中，调节pH值后的粗产物混合液以5.56mL/min的流速泵入第一环隙式离心萃取机4的重相入口，乙酸乙酯以5.56mL/min的流速泵入第二环隙式离心萃取机5的轻相入口，第一环隙式离心萃取机4和第二环隙式离心萃取机5的旋转频率均调节为40Hz，萃取温度均设定为 25℃，粗产物混合液在第一环隙式离心萃取机4内的停留时间为1.8分钟，在第二环隙式离心萃取机5内的停留时间为1.8分钟，将萃取液收集于储罐7，浓缩后得橘红色油状物，即为(二甲胺亚甲基)丙二腈(式(I)所示的化合物)，反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为98.7％，纯度为99.7％(GC)。
实施例15：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例12的微反应系统，不同的是，所述微通道反应器2是内径为 0.5毫米的不锈钢管式微通道反应器，其反应容积为8mL。
所述方法包括以下步骤：
(1)将0.06mol的氰乙酰胺、0.18mol的N,N-二甲基甲酰胺、0.006mol的吡啶置于干燥的反应瓶中混匀后得到的溶液，与25g的三氯氧磷分别同时泵入第一微混合器1内进行混合，得到混合反应物料，其中，由氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶混匀后得到的溶液(密度为1.105g/mL)以0.627mL/min的流速泵入，三氯氧磷以 0.57mL/min的流速泵入，混合反应物料中氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶和三氯氧磷的摩尔比为1:3:0.1:2.718；
(2)从第一微混合器1流出的混合反应物料紧接着直接进入微通道反应器2进行连续反应，混合反应物料在微通道反应器2内的停留时间为6.7min，微通道反应器2 内的反应温度为23℃，背压为0.5Mpa；微通道反应器2出口流出的反应后的物料紧接着进入第二微混合器8，同时以1.5mL/min的流量将冰水泵入第二微混合器8进行淬灭，得粗产物混合液；
(3)淬灭后的粗产物混合物进入pH调节釜3；用泵10将质量分数为50％的氢氧化钾水溶液泵入pH调节釜3，利用计算机实时在线读取pH值，并通过软件自动精确调节控制氢氧化钠水溶液的流量，使得pH调节釜3内粗产物混合液的pH值为6.8；
(4)接着将调节pH值后的粗产物混合液泵入第一环隙式离心萃取机4、第二环隙式离心萃取机5，同时用1，2二氯乙烷连续萃取粗产物混合液，其中，调节pH值后的粗产物混合液以7.14mL/min的流速泵入第一环隙式离心萃取机4的轻相入口，1， 2二氯乙烷以7.14mL/min的流速泵入第二环隙式离心萃取机5的重相入口，第一环隙式离心萃取机4和第二环隙式离心萃取机5的旋转频率均调节为40Hz，萃取温度均设定为25℃，粗产物混合液在第一环隙式离心萃取机4内的停留时间为1.4分钟，在第二环隙式离心萃取机5内的停留时间为1.4分钟，将萃取液收集于储罐7，浓缩后得橘红色油状物，即为(二甲胺亚甲基)丙二腈(式(I)所示的化合物)，反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为98.5％，纯度为99.8％(GC)。
实施例16：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例12的微反应系统，不同的是，所述微通道反应器2是板式微通道反应器，是长为12厘米、宽为10厘米、高为3厘米的长方体，所述板式微通道反应器包括从上至下依次设置的第一温控介质层、反应层和第二温控介质层；第一温控介质层和第二温控介质层用于调节和控制反应层的温度，所述反应层设有反应流体通道，反应流体通道横截面的尺寸为400微米(宽)×600微米(长)，反应流体通道的水力直径为480微米，反应容积为8毫升。
所述方法包括以下步骤：
(1)将0.06mol的氰乙酰胺、0.18mol的N,N-二甲基甲酰胺、0.006mol的吡啶置于干燥的反应瓶中混匀后得到的溶液，与21.05g的三氯氧磷分别同时泵入第一微混合器1内进行混合，得到混合反应物料，其中，由氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶混匀后得到的溶液(密度为1.105g/mL)以0.627mL/min的流速泵入，三氯氧磷以0.48mL/min的流速泵入，混合反应物料中氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶和三氯氧磷的摩尔比为1:3:0.1:2.288；
(2)从第一微混合器1流出的混合反应物料紧接着直接进入微通道反应器2进行连续反应，混合反应物料在微通道反应器2内的停留时间为7.2min，微通道反应器2 内的反应温度为25℃，背压为0.8Mpa；微通道反应器2出口流出的反应后的物料紧接着进入第二微混合器8，同时以1.44mL/min的流量将冰水泵入第二微混合器8进行淬灭，得粗产物混合液；
(3)淬灭后的粗产物混合物进入pH调节釜3；用泵10将质量分数为50％的氢氧化钠水溶液泵入pH调节釜3，利用计算机实时在线读取pH值，并通过软件自动精确调节控制氢氧化钠水溶液的流量，使得pH调节釜3内粗产物混合液的pH值为7.2；
(4)接着将调节pH值后的粗产物混合液泵入第一环隙式离心萃取机4、第二环隙式离心萃取机5，同时用甲基叔丁基醚连续萃取粗产物混合液，其中，调节pH值后的粗产物混合液以6.67mL/min的流速泵入第一环隙式离心萃取机4的重相入口，甲基叔丁基醚以6.67mL/min的流速泵入第二环隙式离心萃取机5的轻相入口，第一环隙式离心萃取机4和第二环隙式离心萃取机5的旋转频率均调节为40Hz，萃取温度均设定为25℃，粗产物混合液在第一环隙式离心萃取机4内的停留时间为1.5分钟，在第二环隙式离心萃取机5内的停留时间为1.5分钟，将萃取液收集于储罐7，浓缩后得橘红色油状物，即为(二甲胺亚甲基)丙二腈(式(I)所示的化合物)，反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为98.1％，纯度为99.2％ (GC)。
实施例17：
本实施例提供了一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，所述微反应系统同实施例12的微反应系统，不同的是，所述微通道反应器2是板式微通道反应器，是长为12厘米、宽为10厘米、高为3厘米的长方体，所述板式微通道反应器包括从上至下依次设置的第一温控介质层、反应层和第二温控介质层；第一温控介质层和第二温控介质层用于调节和控制反应层的温度，所述反应层设有反应流体通道，反应流体通道横截面的尺寸为550微米(宽)×550微米(长)，反应流体通道的水力直径为550微米，反应容积为8.4毫升。
所述方法包括以下步骤：
(1)将0.06mol的氰乙酰胺、0.18mol的N,N-二甲基甲酰胺、0.006mol的吡啶置于干燥的反应瓶中混匀后得到的溶液，与75.24g的三氯氧磷分别同时泵入第一微混合器1内进行混合，得到混合反应物料，其中，由氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶混匀后得到的溶液(密度为1.105g/mL)以0.549mL/min的流速泵入，三氯氧磷以 0.5mL/min的流速泵入，混合反应物料中氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶和三氯氧磷的摩尔比为1:3:0.1:2.726；
(2)从第一微混合器1流出的混合反应物料紧接着直接进入微通道反应器2进行连续反应，混合反应物料在微通道反应器2内的停留时间为8min，微通道反应器2 内的反应温度为25℃，背压为1.0Mpa；微通道反应器2出口流出的反应后的物料紧接着进入第二微混合器8，同时以1.35mL/min的流量将冰水泵入第二微混合器8进行淬灭，得粗产物混合液；
(3)淬灭后的粗产物混合物进入pH调节釜3；用泵10将质量分数为60％的氢氧化钠水溶液泵入pH调节釜3，利用计算机实时在线读取pH值，并通过软件自动精确调节控制氢氧化钠水溶液的流量，使得pH调节釜3内粗产物混合液的pH值为6.3；
(4)接着将调节pH值后的粗产物混合液泵入第一环隙式离心萃取机4、第二环隙式离心萃取机5，同时用甲基叔丁基醚连续萃取粗产物混合液，其中，调节pH值后的粗产物混合液以7.7mL/min的流速泵入第一环隙式离心萃取机4的重相入口，甲基叔丁基醚以7.7mL/min的流速泵入第二环隙式离心萃取机5的轻相入口，第一环隙式离心萃取机4和第二环隙式离心萃取机5的旋转频率均调节为40Hz，萃取温度均设定为25℃，粗产物混合液在第一环隙式离心萃取机4内的停留时间为1.3分钟，在第二环隙式离心萃取机5内的停留时间为1.3分钟，将萃取液收集于储罐7，浓缩后得橘红色油状物，即为(二甲胺亚甲基)丙二腈(式(I)所示的化合物)，反应底物氰乙酰胺完全转化，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈的收率为96.5％，纯度为98.6％(GC)。
对比例1：
本对比例采用间歇式搅拌反应器制备(二甲胺亚甲基)丙二腈，间歇式搅拌反应器为150毫升圆底烧瓶，具体制备方法如下：将0.06mol的氰乙酰胺、0.18mol的N, N-二甲基甲酰胺、0.006mol的吡啶置于干燥的圆底烧瓶中，调节温度至-10℃，于2 小时内滴加25.07g的三氯氧磷，滴毕，于-10℃搅拌反应。定时取样分析，反应3小时，反应底物氰乙酰胺的转化率约48％，反应6小时，反应底物氰乙酰胺的转化率约 67％，反应9小时，反应底物氰乙酰胺的转化率约82％，反应12小时，反应底物氰乙酰胺的转化率约97％，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈(I)的收率为77％。反应毕，将混合物倾入150ml的冰水中，用质量分数为65％的氢氧化钾水溶液调节粗产物混合液的pH为6.5，然后用乙酸乙酯在分液漏斗萃取，萃取三次，每次萃取用300mL的乙酸乙酯，合并萃取液，浓缩，得橘黄色油状物(二甲胺亚甲基)丙二腈，分离收率为 66％，纯度为96.8％(GC)。总反应时间和后处理时间总计约15小时。因该反应剧烈放热，在间歇釜式反应中，需要低温条件确保反应安全进行，因此，反应温度为-10℃，低温反应条件需要使用到低温恒温槽，消耗额外的能耗。
对比例2：
本对比例采用间歇式搅拌反应器制备(二甲胺亚甲基)丙二腈，间歇式搅拌反应器为500毫升圆底烧瓶，具体制备方法如下：将0.18mol的氰乙酰胺、0.54mol的N, N-二甲基甲酰胺、0.018mol的吡啶置于干燥的圆底烧瓶中，调节温度至-10℃，于4 小时内滴加75.24g的三氯氧磷，滴毕，于-10℃搅拌反应。定时取样分析，反应3小时，反应底物氰乙酰胺的转化率约32％，反应6小时，反应底物氰乙酰胺的转化率约 51％，反应9小时，反应底物氰乙酰胺的转化率约68％，反应12小时，反应底物氰乙酰胺的转化率约79％，反应15小时，反应底物氰乙酰胺的转化率约88％，反应18小时，反应底物氰乙酰胺的转化率约96.7％，产物(二甲胺亚甲基)丙二腈(I)的收率为72％。反应毕，将混合物倾入500ml的冰水中，用质量分数为60％的氢氧化钠水溶液调节粗产物混合液的pH为6.3，然后用甲基叔丁基醚在分液漏斗萃取，萃取三次，每次萃取用300mL的甲基叔丁基醚，合并萃取液，浓缩，得橘黄色油状物(二甲胺亚甲基)丙二腈，分离收率为70％，纯度为97.1％(GC)。总反应时间和后处理时间总计约24小时。因该反应剧烈放热，在间歇釜式反应中，需要低温条件确保反应安全进行，因此，反应温度为-10℃，低温反应条件需要使用到低温恒温槽，消耗额外的能耗。
对比例1和实施例14的投料比相同，对比例2和实施例17的投料比相同。通过比较发现，与间歇搅拌釜式合成方式相比，本发明采用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈，反应在数分钟内即可定量完成，极大缩短了反应时间，且反应在常温下便可安全进行，无需低温反应条件，能耗大幅降低。此外，反应过程与液-液萃取分离过程连续进行使得总工艺过程效率极大提高，分离收率接近反应收率，大于95％，且此法所得产物纯度高。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种使用微反应系统连续制备(二甲胺亚甲基)丙二腈的方法，其特征在于，所述微反应系统包括连通的第一微混合器和微通道反应器，以及由多台串联的环隙式离心萃取机组成的离心萃取单元，所述方法包括以下步骤：
(1)将氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和催化剂混合后得到的溶液，与三氯氧磷同时泵入第一微混合器内进行混合，得到混合反应物料；
(2)步骤(1)中从第一微混合器流出的混合反应物料紧接着直接进入微通道反应器进行连续反应，采用淬灭剂将微通道反应器出口流出的反应后的物料淬灭，得粗产物混合液；
(3)采用pH调节剂将步骤(2)中所得粗产物混合液的pH值调节至2～10；
(4)将步骤(3)中调节pH值后的粗产物混合液泵入离心萃取单元，同时用有机溶剂进行连续液-液萃取分离，收集萃取相即得到目标产物(二甲胺亚甲基)丙二腈；
所述(二甲胺亚甲基)丙二腈为式(I)所示的化合物，
Figure FDA0003834525100000011
所述催化剂为吡啶；
微通道反应器中的反应温度为23～27℃；
离心萃取单元中的萃取温度均设定为25℃；
粗产物混合液在每台环隙式离心萃取机中的停留时间为1.3～2min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中氰乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、催化剂和三氯氧磷的摩尔比为1:(1～10):(0.05～0.8):(1～10)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，混合反应物料在微通道反应器内的停留时间为0.2～60分钟；步骤(2)中微通道反应器的背压为0.1～5Mpa；步骤(2)中的淬灭剂为冰水。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中pH调节剂为无机碱的水溶液；所述无机碱的水溶液中无机碱的质量分数为20～95％；步骤(3)中用pH调节剂将粗产物混合液的pH值调节至3～9。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中有机溶剂为卤代烃类溶剂、乙酸酯类溶剂、取代苯类溶剂或烷基醚类溶剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一微混合器为静态混合器、T型微混合器、Y型微混合器、同轴流动微混合器或流动聚焦微混合器；所述微通道反应器是管式微通道反应器或板式微通道反应器，其中，所述管式微通道反应器的内径为100微米～10毫米，所述板式微通道反应器包括从上至下依次设置的第一换热层、反应层和第二换热层，在反应层设有反应流体通道，所述反应流体通道的水力直径为100微米～10毫米。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微反应系统还包括pH调节釜，所述pH调节釜的进口与所述微通道反应器的出口连通，所述pH调节釜的出口与所述离心萃取单元中的第一台环隙式离心萃取机的一个进口连通；步骤(2)中的淬灭和步骤(3)中的pH值调节均是在所述pH调节釜中进行。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微反应系统还包括第二微混合器和pH调节釜，所述第二微混合器的一个进口与所述微通道反应器的出口连通，所述第二微混合器的另一个进口用于泵入淬灭剂，所述第二微混合器的出口与所述pH调节釜的进口连通，所述pH调节釜的出口与所述离心萃取单元中的第一台环隙式离心萃取机的一个进口连通；步骤(2)中的淬灭在第二微混合器中进行，步骤(3)中的pH值调节在pH调节釜中进行。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二微混合器为静态混合器、T型微混合器、Y型微混合器、同轴流动微混合器或流动聚焦微混合器。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述微反应系统还包括pH测量计和计算机，所述pH测量计包括pH测量计本体和pH测量探头，所述pH测量探头位于所述pH调节釜内部，所述pH测量计本体分别与pH测量探头和计算机连接；所述计算机还与pH调节剂输送泵连接；所述计算机通过软件实时在线监测流入pH调节釜的粗产物混合液的pH值，同时所述计算机通过软件实时计算并在线精确控制pH调节剂泵入pH调节釜内的流量，从而将pH调节釜内粗产物混合液的pH值调节至3～9。
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