CN112028803A - 一种微通道反应器合成液体福美钠的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，包括如下步骤：备料：将二硫化碳、二甲胺溶液、氢氧化钠溶液、工艺水分别打入各自计量罐；反应：设定各原料的体积流量，同时开启原料计量泵，将二硫化碳、二甲胺溶液、氢氧化钠溶液分别从各自的计量罐同时打入原料静态混合器再进入微通道反应器物料入口进行反应；浓度调配：加入工艺水调节产品浓度，取样分析。本发明是针对现有生产福美钠工艺过程存在的反应时间长，含量不易控制需要多次分析检测、用水多次调配，操作过程中安全性难以控制、工作环境差等问题提出的一种新型连续化生产工艺。采用微通道连续流反应器，反应时间缩短，显著提高了反应的效率。反应物料转化完全、产物收率高。
Description
技术领域
本发明属于化工合成福美钠的技术领域，尤其涉及一种微通道反应器合成液体福美钠的方法。
背景技术
福美钠(英文缩写SDD)是重要的二烷基二硫代氨基甲酸盐，以其为起始原料可以合成多种不同结构、不同用途的二硫代氨基甲酸盐系列产品。福美钠在工业上用作天然橡胶、合成橡胶及胶乳的促进剂和硫化剂；在工业水处理、石油及造纸等行业可用作杀菌灭藻剂；油品加工中用作润滑油的添加剂；矿业上用作锌、锰湿法冶炼除杂、铜矿、金银矿等的选矿药剂。亦用作漆布防霉剂，可替代高毒防霉剂高氯化汞。在农业上是保护性杀菌剂，用于叶面喷洒、种子处理、土壤处理，以及对谷类黑穗病和多种作物的苗期立枯病、果树、蔬菜、小麦等病害有防治作用。施于果树苗圃等处，对甲虫及鼠、兔、鹿等有忌避作用，故亦可作忌避剂。此外，福美钠也是一种普遍使用的DTC类的广谱性重金属螯合剂，能在常温下与各类重金属离子发生反应(如：铬、镍、铜、锌、锰、镉、钒及锡)，生成水不溶性的螯合盐，并形成沉淀，从而达到去除重金属离子的目的，广泛用于含重金属的工业污水处理、城市垃圾焚烧飞灰的无害化处理、固体废物的重金属稳定化处理、重金属污染的土壤修复等。福美钠使用简单、药剂费用低，能够做到在多种重金属离子共存的情况下，一次性完成凝聚，性价比显著优于市面上其他螯合剂，因而市场需求增大，行业上对该产品的合成工艺、应用研究更加重视。
目前，国内外合成福美钠，无论是固体还是液体，均采用以二甲胺、氢氧化钠、二硫化碳为原料进行反应制得。中国专利CN201610142295.5《一种低杂质固体福美钠生产工艺》、CN201610142292.1《一种烘干时间短的固体福美钠合成工艺》、CN201410025752.3《一种高纯度固体福美钠的合成方法》、CN201610142290.2《一种纯度99％以上固体福美钠的生产方法》、CN201610323372.7《一种重金属处理剂福美钠的制备新工艺》分别提出了使用气体二甲胺配置高浓度二甲胺溶液制备固体福美钠的方法，且反应设备全部使用带搅拌的反应釜；中国专利CN201310148405.5《一种液体福美钠的生产装置及其生产方法》、CN201611085367.3《福美钠生产装置及其生产方法(反应釜)》、CN201921717978.4《一种改进工艺设备生产福美钠生产系统(反应釜)》、CN201921717978.4《一种改进工艺设备生产福美钠的生产系统(反应釜)》提出了使用液体二甲胺、液碱以及二硫化碳为原料，带搅拌反应釜生产液体福美钠的方法，但仍存在原料转化率低、生产安全性差等问题；采用釜式反应器间歇生产，尽管有操作较为简单、生产能力易调节优点，但仍有如下不足：(1)采用釜式反应器，滴加二硫化碳进行反应，反应过程中物料混合程度、物料浓度变化较大，反应温度径向分布数据差距过大导致生成较多的副产物，会导致原料转化率低于98％及成品收率低于95％；(2)二硫化碳、一甲胺在生产过程中损失进入大气，污染环境；(3)不同批次之间产品质量指标差异大，经常出现产品带红黄颜色甚至呈棕红色(4)反应时间长，单批次生产周期约8小时；(5)在大吨位生产时难以实现连续化集中控制(DCS)操作，张倩在硕士研究生论文《福美钠生产自动控制系统的研发》《济南大学》2017年中提出了将SIMATIC PCS7系统运用到福美钠生产系统进行控制、能很好的解决福美钠生产过程存在的控制难题的方案，但整体运用到工业装置上需要相当长时间的调试且运行结果难以预料；中国专利CN201611085916.7《一种福美钠的生产装置及其生产方法》、CN201621304588.0《一种节能环保的福美钠生产装置及生产系统》、CN201621304639.X《一种福美钠生产装置及系统》提出了使用管道反应器合成福美钠的方法，但每批次反应仍需要1.5-3小时内完成，反应温度高达95℃，尽管在一定压力下操作，但仍会发生多个副反应影响最终福美钠产品的含量。
微通道反应器是一种新型的、微型化的连续流动的具有特定微结构的反应设备，从本质上讲是一种连续流动的管道式反应器，其微结构是微反应器的核心，反应器中的微通道利用精密加工工艺制造而成。由于微反应器内工艺流体的通道尺寸非常小，相对于常规管式反应器而言，其比表面积体积比非常大(可达10000-50000m2/m3)。因此微反应器具有极高的混合效率(毫秒级范围实现径向完全混合)、极强的换热能力(传热系数可达25000W/m2·K)和极窄的停留时间分布(几乎无返混，基本接近平推流)。该类反应器具有以下明显的特点，如特征尺寸小，比表面积大；流动行为以层流为主,停留时间可精确控制；传热传质快，较传统设备高1-2个数量级，重点解决了传统搅拌釜的低效传质和低效换热性能问题，并能实现工艺从研发规模到生产规模的直线放大，而无放大效应。同时，微通道反应器将传统的间歇式操作方式改造成连续化进出料方式，在生产的自动化控制、质量控制和安全控制等方面彰显出卓越的优势。
迄今为止，尚未见以连续流的反应方式进行福美钠合成的工艺研究和装备技术报道，能否以及如何将微通道反应器应用于福美钠的化学合成工艺，如何得到性能优越的产品方面，仍需深入研究。
发明内容
现有福美钠生产大多采用传统的间歇釜式反应器，加料方式也是采用的逐滴滴加，虽然大大提高了反应的速率与产品的质量，但是，由于该反应中福美钠的生成是个强放热反应，反应过程中会出现温度急剧升高或局部偏高，因此对于反应安全控制难度较大。如何使用微通道反应器，实现福美钠合成连续化生产、产品各个质量指标稳定是本发明的主要目的。本发明提供的技术方法如下所述：
一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，包括如下步骤：
步骤一、备料：用压缩空气将二硫化碳从原料罐区压入二硫化碳计量罐，必须保证计量罐内用作液封水的高度不低于15mm；
将二甲胺溶液从原料罐区打入二甲胺计量罐；
将氢氧化钠溶液从原料罐区打入氢氧化钠计量罐；
将工艺水打入工艺水计量罐；
步骤二、反应：设定各原料的体积流量，同时开启各原料计量泵，将二硫化碳、二甲胺溶液、氢氧化钠溶液分别从各自的计量罐同时打入原料静态混合器再进入微通道反应器物料入口，进行反应；
步骤三：浓度调配：观察福美钠生成情况，DCS控制系统自动与工艺水计量泵控制连锁，从工艺水计量罐向成品静态混合器加入工艺水调节产品浓度，在成品静态混合器出口管路取样口取样分析。
传统的福美钠合成理论中，二甲胺溶液浓度和氢氧化钠溶液浓度越高，相同的反应条件下反应速度越快。但由于反应过程中如果原料浓度过高，生成的福美钠有可能形成晶体析出；由于微通道反应器的反应通道尺寸仅为几毫米，一旦形成固体很容易堵塞通道，使反应无法进行甚至会造成安全事故，因此，必须合理匹配二甲胺溶液浓度和氢氧化钠溶液浓度，确保反应顺利进行。根据反复试验和验证，得出使用浓度为30％-40％二甲胺溶液和使用浓度为30％-50％氢氧化钠溶液较为合适。
优选的，所述二甲胺溶液质量分数为30％-40％。
优选的，所述氢氧化钠溶液质量分数为30％-50％。
优选的，所述反应原料的摩尔比为二硫化碳：100％二甲胺：100％氢氧化钠的摩尔比为1:(1.008-1.015):(0.982-1.002)。
根据化学反应机理，相同条件下提高温度可以提高分子的平均动能，可以加快反应速度，缩短反应时间。福美钠合成尽管是放热反应，提高温度仍有助于反应的快速进行。本发明研究发现，使用微通道反应器实现福美钠的合成反应，反应在一定压力(0.2-1.5MPa)下进行，与使用工业反应釜相比，提高了物质和能量传输的驱动力，使传质的推动力得到增大，单位体积和单位面积的扩散通量也得到扩大；微反应器较小的尺度缩小了流体的扩散距离和对流循环周期，降低了液体的混合时间，由此大大增强了微反应器的传质能力。在这种条件下反应温度对反应速率起着至关重要的决定性作用，降低反应温度，反应速度变慢，物料转化率低会带来反应不完全；福美钠的合成是放热反应，温度过高有可能导致多个副反应的发生，由于主要原料二硫化碳的沸点较低，升高温度也会加快二硫化碳的挥发与损耗。所以，合适的反应温度是影响收率和生成安全性的重要因素。
微通道反应器采用微管道中连续流动的方式进料，在层流状态下流场分布均匀，可以精确控制物料在反应条件下的停留时间，因而可以方便地引发或终止反应，另外还可以提高产物的均匀性，减少副产物的生成。通常情况下物料的停留时间一般为几十秒到几分钟，反应速度快，减少物料的停留时间，会导致物料反应不完全；延长停留时间，尽管物料反应充分了，但有可能导致各种副反应的发生使最终产品杂质含量高、收率低，发生的副反应主要有：二硫化碳分解成为单质碳和单质硫，福美钠聚合；中间产物二甲基二硫代氨基甲酸聚合成环状化合物再与氢氧化钠反应生成多钠盐等。为此，必须合理控制反应时间。
优选的，在微通道反应器中反应温度范围为30～33℃；反应时间30～40秒；反应压力范围为0.2～1.5MPa。
同时，本发明还提供了不使用静态混合器，原料直接进入微通道反应器反应的对比试验，测得产品出现浑浊、分层，含量、游离碱、pH值、密度均不理想的结果，分析原因为反应不完全所致。
优选的，所述一种微通道反应器合成福美钠的方法其产品中游离碱的含量，以氢氧化钠计为0.05～0.50％。
优选的，所述一种微通道反应器合成福美钠的方法其产品pH值范围为9.5～12.5。
优选的，所述一种微通道反应器合成福美钠的方法其产品密度范围为1.18～1.20g/ml。
优选的，所述一种微通道反应器合成液体福美钠的方法利用包含微通道反应器的反应系统，所述反应系统包括工艺水计量罐、二甲胺计量罐、氢氧化钠溶液计量罐、二硫化碳计量罐、原料静态混合器、微通道反应器、成品静态混合器、成品罐；
所述工艺水计量罐通过管道连接至成品静态混合器、管路上设置工艺水计量泵；
所述二甲胺计量罐通过管道连接至原料静态混合器、管路上设置二甲胺计量泵；
所述氢氧化钠溶液计量罐通过管道连接至原料静态混合器、管路上设置氢氧化钠计量泵；
所述二硫化碳计量罐通过管道连接至原料静态混合器、管路上设置二硫化碳计量泵；
原料静态混合器、微通道反应器、成品静态混合器和成品罐通过管道顺次连接。
优选的，所述反应系统还包括DCS控制系统，DCS控制系统进行物料的流量调节，具体的，所述DCS控制系统与工艺水计量泵、二甲胺计量泵、氢氧化钠计量泵和二硫化碳计量泵分别连接，控制这些计量泵的启闭和流量大小；所述DCS控制系统与微通道反应器信号连接，控制微通道反应器中反应温度和压力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明是针对现有生产福美钠工艺过程存在的反应时间长，福美钠含量不易控制需要多次分析检测、用水多次调配，操作过程中安全性难以控制、工作环境差等问题提出的一种新型连续化生产工艺。
1、现有技术中二甲胺、氢氧化钠和二硫化碳的投料比例一般为二硫化碳过量以提升二甲胺的转化率，然而二硫化碳的过量会造成系统内副反应增加，虽然二甲胺转化率提升了，但产物的纯度和收率并不高；本申请提供了几种物料特殊的比例范围，反应原料的摩尔比为二硫化碳：100％二甲胺：100％氢氧化钠的摩尔比为1:(1.008-1.015):(0.982-1.002)，本发明中二甲胺稍过量，在该范围中原料的转化率高，同时还能保证产物的收率高、纯度高，各项参数符合要求的标准数值，这是现有方法实现不了的；
2、本发明提供的方法中反应无需机械搅拌，原料用计量泵打入原料静态混合器进行与混合，再进入反应器中，液体依靠本身动能在模块中完成理想效果的混合传质，其混合效果要远远优于不同搅拌类型、不同搅拌速度所产生的传质、传热性能，传质传热效果比传统釜式反应器高1-3个数量级；
3、采用微通道连续流反应器，反应时间从传统的数小时缩短至几秒到数分钟，显著地提高了反应的效率；微通道反应器精确的进料量控制和使用的增强传质混合型模块提高了物料的传质混合效果，强有效的混合，使反应物料转化完全，二甲胺和二硫化碳转化率超过99.5％；福美钠收率超过99.5％；
4、微通道反应器通过循环冷却器精确控制反应温度，且传热性能好、过程保持温度恒定，显著提高了对反应温度的可控性，避免过程中有局部过热的现象，实现反应条件下的反应温度恒定，减少副产物及杂质的产生，生产过程安全可靠。
5、在微通道反应器中，从进料、预热、混合以及反应过程全程为连续流反应，避免了常规间歇反应中需要额外配置装置和转移中出现的泄漏等事故，环保安全，操作环境明显改善；
6、本制备方法在三种原料先进入静态混合器预混合再进入微通道反应器进行反应，物料混合更均匀，反应更彻底。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明提供的一种微通道反应器合成液体福美钠的方法的工艺流程图。
其中，101-工艺水计量罐，102-二甲胺计量罐，103-氢氧化钠计量罐，104-二硫化碳计量罐，105-成品罐，201-原料静态混合器，202-成品静态混合器，301-微通道反应器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
福美钠合成反应总的方程式为：
(CH3)2NH+CS2+NaOH→(CH3)2NCS2Na+H2O；
具体的反应机理，目前学术界尚有争议，认可度比较高的反应过程是：二甲胺与二硫化碳首先生成二甲基二硫代氨基甲酸，再与氢氧化钠反应生成福美钠。
相对于传统的釜式反应器间隙反应工艺，使用微通道反应器同时提供适宜的反应条件，实现福美钠合成连续化生产、产品各个质量指标稳定是本发明的主要目的。
为了实现上述目的，具体地，本发明要实现如下效果：
1、提供二甲胺、氢氧化钠、二硫化碳和工艺水四种原料的最佳物料配比；
2、提供适宜的反应温度以及温度范围；
3、确定适宜的反应时间(物料在微通道反应器中的停留时间)；
4、提高原料的转化率；
5、提高成品福美钠的收率；
6、减少反应过程中二甲胺、二硫化碳的损耗尤其减少二硫化碳分解为碳单质和硫单质的反应，最大限度减少二甲胺、二硫化碳对环境的影响以及对安全操作带来的不利因素；
7、实现生产过程自动控制，精确控制物料在反应条件下的停留时间，因而可以方便地实现反应，另外还可以提高产物的均匀性，减少副产物的生成。
采用釜式反应器生产福美钠一般采用的操作过程是：首先将已计量的水投入反应釜中，开动搅拌，同时打开冷却水阀门。然后再向反应釜内投入40％工业二甲胺溶液，投完二甲胺后关好阀门继续搅拌10～15分钟冷却到10度左右，缓慢打开二硫化碳加料阀，在不间断搅拌的条件下，将准备好的二硫化碳通过计量罐缓慢滴入盛有二甲胺和含碱母液混合物的反应釜内。二硫化碳与二甲胺、氢氧化钠在缩合反应中放出热量，使釜内反应温度升高，随时注意观察反应温度，调节冷却水量，控制反应温度≤30℃，较高不得超过40℃。二硫化碳滴加完毕后，继续反应1到2个小时。反应完毕将温度降到25℃左右。然后静置，分出不溶的残渣，得到福美钠溶液。
本发明提供的微通道反应器合成液体福美钠的工艺流程如图1所示，
利用包含微通道反应器的反应系统，所述反应系统包括工艺水计量罐101、二甲胺计量罐102、氢氧化钠溶液计量罐103、二硫化碳计量罐104、原料静态混合器201、微通道反应器301、成品静态混合器202、成品罐105；
所述工艺水计量罐101通过管道连接至成品静态混合器202、管路上设置工艺水计量泵401；
所述二甲胺计量罐102通过管道连接至原料静态混合器201、管路上设置二甲胺计量泵402；
所述氢氧化钠溶液计量罐103通过管道连接至原料静态混合器201、管路上设置氢氧化钠计量泵403；
所述二硫化碳计量罐104通过管道连接至原料静态混合器201、管路上设置二硫化碳计量泵404；
原料静态混合器201、微通道反应器301、成品静态混合器202和成品罐105通过管道顺次连接。
所述反应系统还包括DCS控制系统，DCS控制系统进行物料的流量调节，具体的，所述DCS控制系统分别与工艺水计量泵401、二甲胺计量泵402、氢氧化钠计量泵403和二硫化碳计量泵404分别连接，控制这些计量泵的启闭和流量大小；所述DCS控制系统与微通道反应器信号连接，控制微通道反应器中反应温度和压力。
本发明提供的制备方法包括如下步骤：生产操作全部采用DCS系统控制；
设定反应物料二硫化碳：100％二甲胺：100％氢氧化钠的摩尔比为1:(1.008-1.015):(0.982-1.002)，加入的工艺水量结合使用的氢氧化钠溶液、二甲胺水溶液浓度按比例调整以得到符合福美钠质量要求的产品。
1、将二硫化碳压入二硫化碳计量罐；
2、分别计量浓度为30％-50％氢氧化钠溶液、浓度为33-40％二甲胺水溶液、工艺水打入各自计量罐；
3、从微机上检查设置的二硫化碳、氢氧化钠溶液、二甲胺水溶液、工艺水的投料量等数据，并核实反应温度、反应压力等工艺数据；
4、微机操作，开启进料，将二硫化碳、氢氧化钠溶液、二甲胺水溶液通过原料静态混合器混合后打入微通道反应器；在线观察福美钠生成、出料，DCS控制系统自动与工艺水加料泵控制连锁，向成品静态混合器加入工艺用水，以得到符合福美钠质量要求的产品。
5、稳定操作，确保二硫化碳、氢氧化钠溶液、二甲胺水溶液、工艺水四种原料的进料量比例在规定的工艺数值范围内，并及时取样分析制备的福美钠产品质量指标；
6、福美钠产品质量指标稳定后，二硫化碳、氢氧化钠溶液、二甲胺水溶液、工艺水四种原料的进料量不再调节，稳定操作数据，稳定反应和生产操作；成品送入成品贮罐。
本申请文件中的％，如无特殊说明，均表示wt％。
本发明使用山东金德新材料有限公司生产的芯片为无压烧结碳化硅材质的微通道反应器，反应器芯片采用“反应/换热一体式”设计，一面是反应通道，一面是换热通道，两种功能集成在一块碳化硅板上，换热效率高；加热采用导热油，冷却使用冷冻介质为乙二醇的冷冻液，反应温度和压力采用现场指示与DCS集中控制相结合，更便于实现工艺控制。
实施例1：
本实施例使用浓度为33％二甲胺溶液和浓度为50％氢氧化钠溶液。
1、备料用压缩空气将二硫化碳从原料罐区压入二硫化碳计量罐(必须保证计量罐内用作液封水的高度不低于15mm)；
将浓度为33％二甲胺溶液从原料罐区打入二甲胺计量罐；
将氢氧化钠溶液从原料罐区打入氢氧化钠计量罐；
将工艺水打入工艺水计量罐；
2、反应
设置反应温度为31℃，设置物料在反应通道内停留35秒。
设定好反应原料的体积流量，同时开启原料计量泵，将二硫化碳以50ml/min的速度、将二甲胺溶液以128ml/min的速度、将氢氧化钠溶液以43ml/min的速度从各自的计量罐同时打入原料静态混合器再进入微通道反应器物料入口，进行反应。观察福美钠生成情况，DCS控制系统自动与工艺水计量泵控制连锁，从工艺水计量罐向成品静态混合器加入工艺水，工艺水加入流量设定为48ml/min，分别于进料后5分钟、10分钟、50分钟在成品静态混合器出口管路取样口取样分析，并计算福美钠收率，结果如表1所示。
实施例2
本实施例使用浓度为33％二甲胺溶液和浓度为50％氢氧化钠溶液。
1、备料用压缩空气将二硫化碳从原料罐区压入二硫化碳计量罐(必须保证计量罐内用作液封水的高度不低于15mm)；
将二甲胺溶液从原料罐区打入二甲胺计量罐；
将氢氧化钠溶液从原料罐区打入氢氧化钠计量罐；
将工艺水打入工艺水计量罐；
2、反应
设置反应温度为30℃，设置物料在反应通道内停留38秒。
设定好反应原料的体积流量，同时开启原料计量泵，将二硫化碳以60ml/min的速度、将二甲胺溶液以155ml/min的速度、将氢氧化钠溶液以52ml/min的速度从各自的计量罐同时打入原料静态混合器再进入微通道反应器物料入口，进行反应。观察福美钠生成情况，DCS控制系统自动与工艺水计量泵控制连锁，从工艺水计量罐向成品静态混合器加入工艺水，工艺水加入流量设定为55ml/min，分别于进料后5分钟、10分钟、50分钟在成品静态混合器出口管路取样口取样分析，并计算福美钠收率，结果如表1所示。
实施例3
本实施例使用浓度为40％二甲胺溶液和浓度为30％氢氧化钠溶液。
1、备料用压缩空气将二硫化碳从原料罐区压入二硫化碳计量罐(必须保证计量罐内用作液封水的高度不低于15mm)；
将二甲胺溶液从原料罐区打入二甲胺计量罐；
将氢氧化钠溶液从原料罐区打入氢氧化钠计量罐；
将工艺水打入工艺水计量罐；
2、反应
设置反应温度为32℃，设置物料在反应通道内停留36秒。
设定好反应原料的体积流量，同时开启原料计量泵，将二硫化碳以70ml/min的速度、将二甲胺溶液以145ml/min的速度、将氢氧化钠溶液以52ml/min的速度从各自的计量罐同时打入原料静态混合器再进入微通道反应器物料入口，进行反应。观察福美钠生成情况，DCS控制系统自动与工艺水计量泵控制连锁，从工艺水计量罐向成品静态混合器加入工艺水，工艺水加入流量设定为32ml/min，分别于进料后5分钟、10分钟、50分钟在成品静态混合器出口管路取样口取样分析，并计算福美钠收率，结果如表1所示。
实施例4
本实施例使用浓度为33％二甲胺溶液和浓度为40％氢氧化钠溶液。
1、备料用压缩空气将二硫化碳从原料罐区压入二硫化碳计量罐(必须保证计量罐内用作液封水的高度不低于15mm)；
将二甲胺溶液从原料罐区打入二甲胺计量罐；
将氢氧化钠溶液从原料罐区打入氢氧化钠计量罐；
将工艺水打入工艺水计量罐；
2、反应
设置反应温度为33℃，设置物料在反应通道内停留35秒。
设定好反应原料的体积流量，同时开启原料计量泵，将二硫化碳以80ml/min的速度、将二甲胺溶液以205ml/min的速度、将氢氧化钠溶液以92ml/min的速度从各自的计量罐同时打入原料静态混合器再进入微通道反应器物料入口，进行反应。观察福美钠生成情况，DCS控制系统自动与工艺水计量泵控制连锁，从工艺水计量罐向成品静态混合器加入工艺水，工艺水加入流量设定为50ml/min，分别于进料后5分钟、10分钟、50分钟在成品静态混合器出口管路取样口取样分析，并计算福美钠收率，结果如表1所示。
实施例5
本实施例使用浓度为40％二甲胺溶液和浓度为40％氢氧化钠溶液。
1、备料用压缩空气将二硫化碳从原料罐区压入二硫化碳计量罐(必须保证计量罐内用作液封水的高度不低于15mm)；
将二甲胺溶液从原料罐区打入二甲胺计量罐；
将氢氧化钠溶液从原料罐区打入氢氧化钠计量罐；
将工艺水打入工艺水计量罐；
2、反应
设置反应温度为32℃，设置物料在反应通道内停留40秒。
设定好反应原料的体积流量，同时开启原料计量泵，将二硫化碳以90ml/min的速度、将二甲胺溶液以199ml/min的速度、将氢氧化钠溶液以104ml/min的速度从各自的计量罐同时打入原料静态混合器再进入微通道反应器物料入口，进行反应。观察福美钠生成情况，DCS控制系统自动与工艺水计量泵控制连锁，从工艺水计量罐向成品静态混合器加入工艺水，工艺水加入流量设定为79ml/min，分别于进料后5分钟、10分钟、50分钟在成品静态混合器出口管路取样口取样分析，并计算福美钠收率，结果如表1所示。
实施例6
本实施例使用浓度为40％二甲胺溶液和浓度为50％氢氧化钠溶液。
1、备料用压缩空气将二硫化碳从原料罐区压入二硫化碳计量罐(必须保证计量罐内用作液封水的高度不低于15mm)；
将二甲胺溶液从原料罐区打入二甲胺计量罐；
将氢氧化钠溶液从原料罐区打入氢氧化钠计量罐；
将工艺水打入工艺水计量罐；
2、反应
设置反应温度为32℃，设置物料在反应通道内停留30秒。
设定好反应原料的体积流量，同时开启原料计量泵，将二硫化碳以60ml/min的速度、将二甲胺溶液以124ml/min的速度、将氢氧化钠溶液以52ml/min的速度从各自的计量罐同时打入原料静态混合器再进入微通道反应器物料入口，进行反应。观察福美钠生成情况，DCS控制系统自动与工艺水计量泵控制连锁，从工艺水计量罐向成品静态混合器加入工艺水，工艺水加入流量设定为80ml/min，分别于进料后5分钟、10分钟、50分钟在成品静态混合器出口管路取样口取样分析，并计算福美钠收率，结果如表1所示。
表1实施例1～6产品分析结果汇总表
通过改变反应温度和反应时间，使用两种不同浓度的二甲胺溶液和三种不同浓度的氢氧化钠溶液，在微通道反应器上合成福美钠可以制备符合质量要求的产品。实施例1和实施例6进行了工艺比对，表明：优选使用高浓度的二甲胺溶液(40％)和氢氧化钠溶液(50％)，反应时间短，产品各个指标均符合要求。
实施例7
本实施例使用浓度为40％二甲胺溶液和浓度为50％氢氧化钠溶液。
本实施例不使用原料静态混合器。
1、备料用压缩空气将二硫化碳从原料罐区压入二硫化碳计量罐(必须保证计量罐内用作液封水的高度不低于15mm)；
将二甲胺溶液从原料罐区打入二甲胺计量罐；
将氢氧化钠溶液从原料罐区打入氢氧化钠计量罐；
将工艺水打入工艺水计量罐；
2、反应
设置反应温度为32℃，设置物料在反应通道内停留30秒。
设定好反应原料的体积流量，开启原料计量泵，将二甲胺溶液以124ml/min的速度、将氢氧化钠溶液以52ml/min的速度从各自的计量罐同时打入微通道反应器第一块板入口进行混合，将二硫化碳以60ml/min的速度从计量罐打入第二块板，在第二块板中实现二甲胺溶液、氢氧化钠溶液、二硫化碳三种原料混合后进入第三块板反应。观察福美钠生成情况，DCS控制系统自动与工艺水计量泵控制连锁，从工艺水计量罐向成品静态混合器加入工艺水，工艺水加入流量设定为80ml/min，在成品静态混合器出口管路取样口取样分析，分别于进料后5分钟、10分钟、50分钟在成品静态混合器出口管路取样口取样分析，并计算福美钠收率。运行25分钟后停止进料，清洗反应器。产品分析结果如表2所示。
实施例8
本实施例使用浓度为40％二甲胺溶液和浓度为50％氢氧化钠溶液。
本实施例不使用原料静态混合器。
1、备料用压缩空气将二硫化碳从原料罐区压入二硫化碳计量罐(必须保证计量罐内用作液封水的高度不低于15mm)；
将二甲胺溶液从原料罐区打入二甲胺计量罐；
将氢氧化钠溶液从原料罐区打入氢氧化钠计量罐；
将工艺水打入工艺水计量罐；
2、反应
设置反应温度为32℃，设置物料在反应通道内停留30秒。
设定好反应原料的体积流量，开启原料计量泵，将二甲胺溶液以124ml/min的速度、将二硫化碳以60ml/min的速度从各自的计量罐同时打入微通道反应器第一块板入口进行混合，将氢氧化钠溶液以52ml/min的速度从计量罐打入第二块板，在第二块板中实现二甲胺溶液、氢氧化钠溶液、二硫化碳三种原料混合后进入第三块板反应。观察福美钠生成情况，DCS控制系统自动与工艺水计量泵控制连锁，从工艺水计量罐向成品静态混合器加入工艺水，工艺水加入流量设定为80ml/min，在成品静态混合器出口管路取样口取样分析，分别于进料后5分钟、10分钟、50分钟在成品静态混合器出口管路取样口取样分析，并计算福美钠收率。运行25分钟后停止进料，清洗反应器。产品分析结果如表2所示。
表2实施例7和实施例8产品分析结果汇总表
实施例7和实施例8所得产品不符合要求，均不合格。分析原因，与实施例6对比，实施例7和实施例8均没有使用原料静态混合器，在其它工艺参数和操作相同的条件下，制备的产品不合格，反应不完全。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、备料：用压缩空气将二硫化碳从原料罐区压入二硫化碳计量罐，必须保证计量罐内用作液封水的高度不低于15mm；
将二甲胺溶液从原料罐区打入二甲胺计量罐；
将氢氧化钠溶液从原料罐区打入氢氧化钠计量罐；
将工艺水打入工艺水计量罐；
步骤二、反应：设定各原料的体积流量，同时开启各原料计量泵，将二硫化碳、二甲胺溶液、氢氧化钠溶液分别从各自的计量罐同时打入原料静态混合器再进入微通道反应器物料入口，进行反应；
步骤三：浓度调配：观察福美钠生成情况，DCS控制系统自动与工艺水计量泵控制连锁，从工艺水计量罐向成品静态混合器加入工艺水调节产品浓度，在成品静态混合器出口管路取样口取样分析。
2.根据权利要求1所述的一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，其特征在于，所述二甲胺溶液质量分数为30％～40％。
3.根据权利要求1所述的一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液质量分数为30％～50％。
4.根据权利要求1所述的一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，其特征在于，所述反应原料的摩尔比为二硫化碳：100％二甲胺：100％氢氧化钠的摩尔比为1:(1.008-1.015):(0.982-1.002)。
5.根据权利要求1所述的一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，其特征在于，在微通道反应器中反应温度范围为30～33℃；反应时间30～40秒；反应压力范围为0.2～1.5MPa。
6.根据权利要求1所述的一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，其特征在于，所述方法利用包含微通道反应器的反应系统，所述反应系统包括工艺水计量罐、二甲胺计量罐、氢氧化钠溶液计量罐、二硫化碳计量罐、原料静态混合器、微通道反应器、成品静态混合器、成品罐；
所述工艺水计量罐通过管道连接至成品静态混合器、管路上设置工艺水计量泵；
所述二甲胺计量罐通过管道连接至原料静态混合器、管路上设置二甲胺计量泵；
所述氢氧化钠溶液计量罐通过管道连接至原料静态混合器、管路上设置氢氧化钠计量泵；
所述二硫化碳计量罐通过管道连接至原料静态混合器、管路上设置二硫化碳计量泵；
原料静态混合器、微通道反应器、成品静态混合器和成品罐通过管道顺次连接。
7.根据权利要求6所述的一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，其特征在于，所述反应系统还包括DCS控制系统，DCS控制系统进行物料的流量调节，具体的，所述DCS控制系统分别与工艺水计量泵、二甲胺计量泵、氢氧化钠计量泵和二硫化碳计量泵分别连接，控制这些计量泵的启闭和流量大小；所述DCS控制系统与微通道反应器信号连接，控制微通道反应器中反应温度和压力。
8.根据权利要求1所述的一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，其特征在于，所述一种微通道反应器合成福美钠的方法其产品中游离碱的含量，以氢氧化钠计为0.05～0.50％。
9.根据权利要求1所述的一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，其特征在于，所述一种微通道反应器合成福美钠的方法其产品pH值范围为9.5～12.5。
10.根据权利要求1所述的一种微通道反应器合成液体福美钠的方法，其特征在于，所述一种微通道反应器合成福美钠的方法其产品密度范围为1.18～1.20g/ml。
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