CN116116337B - 一种邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置及制备方法 - Google Patents
一种邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置及制备方法Info
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Abstract
本申请提供一种邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置及制备方法,邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置包括霍夫曼降解反应组件、加热反应组件和酯化反应组件。霍夫曼降解反应组件包括第一喷射环流反应器,甲醇溶液、次氯酸钠溶液、邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液在喷射混合、冷却下发生霍夫曼降解反应;加热反应组件包括釜式搅拌反应器,加入亚硫酸钠反应过量的次氯酸钠溶液;酯化反应组件包括第二喷射环流反应器,在喷射混合、加热下生成邻氨基苯甲酸甲酯。本申请将邻氨基苯甲酸甲酯间歇生产过程中的三个阶段设计为在三个特定的反应器中进行,减少了总的生产时间,霍夫曼降解反应组件、酯化反应组件采用喷射环流反应器,有利于加强传质传热,提高反应速率。
Description
技术领域
本申请涉及化学工艺技术领域,具体涉及一种邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置及制备方法。
背景技术
邻氨基苯甲酸甲酯在常温下是无色至淡黄色液体或带蓝色荧光的晶体,具有葡萄或橙香气味,化学性质比较稳定,但是长期暴露于光照环境中容易变色。邻氨基苯甲酸甲酯易溶于乙醇和乙醚,它的乙醇溶液带有蓝色荧光,可溶于多数不挥发油和丙二醇,微溶于水,不溶于甘油。沸点在256~260℃之间,液体状态下的密度为1.168g/mL,闪点为123℃,熔点为24~25℃。邻氨基苯甲酸甲酯是糖精生产的中间产品,其收率对糖精钠的产量和质量影响很大。邻氨基苯甲酸甲酯常温下为淡黄色或者无色液体,具有浓郁的果香和花香,是一种重要的化工原料,多应用于精细化工、制药、化妆品、食品行业。
邻氨基苯甲酸甲酯的合成方法有邻氨基苯甲酸直接酯化法、邻硝基苯甲酸法、苯酐尿素法、微生物降解法、苯酐氨水法。邻氨基苯甲酸直接酯化法采用硫酸作为催化剂甲醇与邻氨基苯甲酸直接反应生成邻氨基苯甲酸甲酯,该工艺流程流程简单,容易操作,但需要消耗大量的酸和甲醇,产率较低,其反应物邻氨基苯甲酸化学性质活泼,不易保存,该法不适用于工业生产。邻硝基苯甲酸法先进行酯化反应生成邻硝基苯甲酸甲酯,再催化加氢还原得到邻氨基苯甲酸甲酯,该方法用到价格昂贵的邻硝基苯甲酸,且收率低,经济价值不高。苯酐尿素法与苯酐氨水法基本一致,主要区别为用尿素代替具有刺激性气味的氨水,苯酐和尿素在熔融状态下进行反应,使环境问题得到改善,但是苯酐熔点131℃,尿素熔点132.7℃,尿素对热不稳定,加热至150~160℃将脱氨成缩二脲,加热至160℃分解,产生氨气同时变为异氰酸,反应温度范围窄,难以控制实际反应温度,难以大规模工业化生产。微生物降解法利用微生物酶在10%浓度甲醇环境下,可以将邻氨基苯甲酸酯化为邻氨基苯甲酸甲酯。然而甲醇对蛋白质有变性作用,得到的最高产率为10%,而且生物催化剂价格昂贵。苯酐氨水法生产原料包括苯酐、甲醇、氨水、氢氧化钠和次氯酸钠等。将氨水与苯酐混合搅拌,当溶液开始升温时加入氢氧化钠溶液,使溶液保持碱性,恒温反应一段时间,反应结束后将反应液通入排氨塔中排氨,得到酰胺化液,将预冷好的酰胺化液和次氯酸钠溶液混合,在低温环境下发生霍夫曼降级反应,低温反应结束后加入适量亚硫酸氢钠溶液,直至淀粉碘化钾溶液检测溶液不再变色,通入甲醇进行酯化反应,反应结束后静置分层,萃取获得的下层溶液即为邻氨基苯甲酸甲酯,该优势就在于原材料苯酐成本低,易于保存,适合大规模工业化生产,但该工艺由于是工人间歇操作,操作参数依靠工人经验,导致产品质量不稳定,同时存在安全环保压力大、人工成本高、间歇生产效率低等突出问题,所以寻找一种更加绿色环保的连续化工艺路线,对于缩短生产周期,降低能源消耗和原料消耗具有重要意义。
发明内容
本申请提供一种邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置及制备方法,解决了目前邻氨基苯甲酸甲酯制备效率低的问题。
根据本申请第一实施例中的邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置,包括:
霍夫曼降解反应组件,霍夫曼降解反应组件包括第一喷射环流反应器、循环冷却泵和次氯酸钠进料泵,循环冷却泵和次氯酸钠进料泵分别与喷射环流反应器相连通;
加热反应组件,加热反应组件包括釜式搅拌反应器;
酯化反应组件,酯化反应组件包括第二喷射环流反应器和水进料泵,水进料泵和第二喷射环流反应器相连通,酯化反应组件通过加热反应组件和霍夫曼降解反应组件相连通。
可选的,在本申请的其它实施例中,第一喷射环流反应器和第二喷射环流反应器分别包括喷射器、反应釜、循环泵、换热器、流量检测器、压力检测器和温度检测器。
可选的,在本申请的其它实施例中,釜式搅拌反应器的搅拌桨为桨式搅拌桨或涡轮式搅拌桨。
可选的,在本申请的其它实施例中,换热器包括列管式换热器。
可选的,在本申请的其它实施例中,喷射器包括喷头、吸入室、混合室和扩散室。
可选的,在本申请的其它实施例中,流量检测器包括电磁流量计。
根据本申请第二实施例中的邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,采用上述的制备装置进行制备,制备方法包括:
提供预冷的甲醇溶液、次氯酸钠溶液和邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液;
在霍夫曼降解反应组件中,在第一喷射环流反应器中加入甲醇溶液和邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液,启动霍夫曼降解反应组件中的循环泵和循环冷却泵,循环混合;
启动次氯酸钠进料泵,在第一喷射环流反应器中加入次氯酸钠溶液,循环混合后发生第一反应,将反应后的第一反应液输送到加热反应组件;
在釜式搅拌反应器中加入亚硫酸钠,与过量的次氯酸钠溶液发生第二反应,将反应后的第二反应液输送到酯化反应组件;
启动酯化反应组件中的循环泵和换热器,启动水进料泵,在第二喷射环流反应器中加入水,循环混合,发生第三反应后得到第三反应液。
可选的,在本申请的其它实施例中,预冷的温度为-20℃~0℃。
可选的,在本申请的其它实施例中,邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液与甲醇溶液的体积比为1:(0.5~1.5)。
可选的,在本申请的其它实施例中,次氯酸钠溶液与甲醇溶液体积比范围为(0.75~1.80):1。
可选的,在本申请的其它实施例中,次氯酸钠溶液中有效氯元素的浓度为7.5%~16%。
可选的,在本申请的其它实施例中,甲醇溶液中甲醇的浓度为75%~100%。
可选的,在本申请的其它实施例中,第一反应的温度为-20℃~20℃,第二反应的温度为20℃~30℃,第三反应的温度为40℃~80℃。
可选的,在本申请的其它实施例中,第一反应的时间为10min~50min,第二反应的时间为10min~30min,第三反应的时间为10min~50min。
可选的,在本申请的其它实施例中,制备方法还包括:对第三反应液进行静置,分液和萃取,分离得到邻氨基苯甲酸甲酯。
根据本申请实施例的邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置,至少具有如下技术效果:
1)本申请霍夫曼降解反应组件包括第一喷射环流反应器,酯化反应组件包括第二喷射环流反应器,采用喷射环流反应器有利于加强传质传热,提高反应速率,避免局部过热和反应物局部过量,抑制副反应,提高反应的选择性;
2)本申请制备装置包括霍夫曼降解反应组件、加热反应组件和酯化反应组件,各反应组件结构简单,制造成本、维护成本低,操作弹性大,易于放大和工业连续化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置的示意图;
图2是本申请一实施例提供的喷射环流反应器的示意图;
图3是本申请一实施例提供的邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法的示意图。
图中标记分别表示为:1-霍夫曼反应组件、11-第一喷射环流反应器、111-喷射器、112-反应釜、113-循环泵、114-换热器、115-检测器、12-循环冷却泵、13-次氯酸钠进料泵、2-加热反应组件、21-釜式搅拌反应器、3-酯化反应组件、31-第二喷射环流反应器、32-水进料泵。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。此外,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请,并不用于限制本申请。在本申请中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”通常是指装置实际使用或工作状态下的上、下、左和右,具体为附图中的图面方向。
本申请实施例提供一种邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置及制备方法。以下分别进行详细说明。需说明的是,以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
请参阅图1,本申请实施例提供一种邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置,包括:霍夫曼降解反应组件1,霍夫曼降解反应组件1包括第一喷射环流反应器11、循环冷却泵12和次氯酸钠进料泵13,循环冷却泵12和次氯酸钠进料泵13分别与喷射环流反应器相连通;加热反应组件2,加热反应组件2包括釜式搅拌反应器21;酯化反应组件3,酯化反应组件3包括第二喷射环流反应器31和水进料泵32,水进料泵32和第二喷射环流反应器31相连通,酯化反应组件3通过加热反应组件2和霍夫曼降解反应组件1相连通。霍夫曼降解反应组件1包括第一喷射环流反应器11,酯化反应组件3包括第二喷射环流反应器31,喷射环流反应器结构简单,操作弹性大,密封性好,能够强化传质传热,有利于过程的连续化和反应器的放大,可以解决霍夫曼反应阶段次氯酸钠溶液与甲醇溶液、邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液混合液反应过程中传质传热慢的问题。
请参阅图2,第一喷射环流反应器11和第二喷射环流反应器31分别包括喷射器111、反应釜112、循环泵113、换热器114和检测器115。
在本申请的一些实施例中,检测器115包括流量检测器、压力检测器或温度检测器中的一种或多种,以实现对各种反应参数的检测。
在本申请的一些实施例中,釜式搅拌反应器21的搅拌桨为桨式搅拌桨或涡轮式搅拌桨。
在本申请的一些实施例中,第一喷射环流反应器11反应釜112采用釜壁夹套或者釜内设置蛇管进行换热,第二喷射环流反应器31反应釜112采用电伴热、电加热或者热蒸汽,换热器114包括列管式换热器。
在本申请的一些实施例中,喷射器111包括喷头、吸入室、混合室和扩散室。循环液从喷头喷出与吸入室进入的次氯酸钠在吸入室、混合室、扩散室中混合。
进一步的,流量检测器包括电磁流量计。
进一步的,循环泵113用于将物料循环。
具体的,次氯酸钠流经的管道采用聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯、哈氏合金等耐氧化、耐腐蚀的材料,其余管道和反应釜112采用304不锈钢材质。
请参阅图3,本申请实施例还提供一种邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,采用上述的制备装置进行制备,制备方法包括:
步骤S1:提供预冷的甲醇溶液、次氯酸钠溶液和邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液(酰胺化液);
步骤S2:在霍夫曼降解反应组件1中,在第一喷射环流反应器11中加入甲醇溶液和邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液,启动霍夫曼降解反应组件1中的循环泵113和循环冷却泵12,循环混合;
步骤S3:启动次氯酸钠进料泵13,在第一喷射环流反应器11中加入次氯酸钠溶液,循环混合后发生第一反应,将反应后的第一反应液输送到加热反应组件2;
步骤S4:在釜式搅拌反应器21中加入亚硫酸钠,与过量的次氯酸钠溶液发生第二反应,将反应后的第二反应液输送到酯化反应组件3;
步骤S5:启动酯化反应组件3中的循环泵113和换热器114,启动水进料泵32,在第二喷射环流反应器31中加入水,循环混合,发生第三反应后得到第三反应液。
本申请将邻氨基苯甲酸甲酯间歇生产过程中的三个阶段设计为在三个特定的反应器中进行,减少了总的生产时间,提高了生产效率,能够有效降低人工成本,解决现有工艺产品质量不稳定、间歇生产效率低、人工成本高、安全环保压力大等问题,例如采用管式反应器不利于连续化生产、采用微通道反应器制备规模较小等问题,提供了一种易于放大和连续化工业生产的设计,所得邻氨基苯甲酸甲酯质量分数为大于99%。
在本申请的一些实施例中,预冷的温度可以为-20℃~0℃,也可以为-15℃~-5℃,还可以为-10℃~-8℃,冷却温度过低会造成反应速率降低,不利于反应的进行,冷却温度过高难以将反应液快速冷却下来,会造成副反应增加,产品收率降低,冷却温度在所述范围内,冷却效果好,副反应少,产品收率高。
在本申请的一些实施例中,邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液与甲醇溶液的体积比可以为1:(0.5~1.5),也可以为1:(0.8~1.2),还可以为1:1,邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液与甲醇体积比过小,容易造成反应液中甲醇局部不足,增加副反应的发生,体积比过大,会造成甲醇浪费,体积比在所述范围内可以保证甲醇用量充足且不造成原料甲醇的浪费。
在本申请的一些实施例中,次氯酸钠溶液与邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液体积比范围可以为(0.75~1.80):1,也可以为(1.0~1.5):1,还可以为(1.2~1.3):1,次氯酸钠与邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液体积比是对产品收率影响最大的反应条件,增大体积比可以增大产品收率,但体积比过大,会造成次氯酸钠过量,造成邻甲酰胺苯甲酸钠被过度氧化,体积比在所述范围内可以保证产品的正常合成。
在本申请的一些实施例中,次氯酸钠溶液中有效氯元素的浓度可以为7.5%~16%,也可以为10%~15%,还可以为11%~13%,有效氯元素的浓度过低,会造成反应速率下降,次氯酸钠用量增多,反应器体积增加,有效氯元素的浓度过高,容易造成反应器内次氯酸钠局部浓度过高,增加副反应的发生,有效氯元素的浓度在所述范围内可以保证产品的高收率。
在本申请的一些实施例中,甲醇溶液中甲醇的浓度可以为75%~100%,也可以为80%~95%,还可以为85%~90%,该反应实际所用甲醇过量,为满足环保和节约原料的要求,甲醇往往通过蒸馏回收,二次利用,回收的甲醇里含有部分水,甲醇实际浓度为75%~100%,所述范围内甲醇溶液含有的水不会对产品收率造成极大的影响,可直接或精制处理后使用。
在本申请的一些实施例中,第一反应的温度可以为-20℃~20℃,也可以为-10℃~10℃,还可以为-5℃~5℃;第二反应的温度可以为20℃~30℃,也可以为22℃~28℃,还可以为23℃~25℃;第三反应的温度可以为40℃~80℃,也可以为50℃~70℃,还可以为55℃~60℃,第一反应的温度受到冷却温度和反应放热两方面的影响,温度过低会造成反应速率降低,不利于反应的进行,温度过高难以将反应液快速冷却下来,会造成副反应增加,产品收率降低。第二反应的温度是第一反应温度与第三反应温度的过渡,温度介于两反应温度之间,温度的适当提高可以让第一反应温度下未反应的物料继续反应并保证温度不会过高造成副反应的产生。
在本申请的一些实施例中,第一反应的时间可以为10min~50min,也可以为20min~40min,还可以为30min~35min;第二反应的时间可以为10min~30min,也可以为15min~25min,还可以为20min~23min;第三反应的时间可以为10min~50min,也可以为20min~40min,还可以为30min~35min,反应过程中反应时间过短,反应不完全,产品收率低,反应时间过长,产品收率不会有明显的提升,但经济成本会增加。反应时间在所述范围内可以保证反应完全,产品收率高。
可选的,在本申请的其它实施例中,制备方法还包括:对第三反应液进行静置,分液和萃取,分离得到邻氨基苯甲酸甲酯。具体的,将所得的第三反应液静置,分液,下层油相为纯度较高的邻氨基苯甲酸甲酯,上层水相通过萃取剂萃取,分液,蒸馏等操作回收水相中的邻氨基苯甲酸甲酯。选取丙酸作为内标物,通过气相色谱分析邻氨基苯甲酸甲酯的纯度和收率。
进一步的,萃取剂包括甲苯、邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯中的一种或多种。
进一步的,气相色谱分析检测器为氢火焰检测器(FID),色谱柱型号为毛细管柱,色谱柱柱长30m,色谱柱外径为0.32mm,色谱柱厚度为0.25μm,汽化室温度为250℃,检测器温度为250℃,空气进样速度为300mL/min,氢气进样速度为30mL/min,载气为氮气,氮气进样速度为20mL/min,进样量为0.6μL,升温程序为初始温度60℃,保持0min,以25℃/min的升温速率升温至220℃,然后保持4min。
具体实施时,邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法包括:
1)将甲醇溶液、次氯酸钠溶液、邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液预冷至一定温度;
2)在霍夫曼降解反应组件1的第一喷射环流反应器11中加入甲醇溶液和邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液,启动循环泵113和循环冷却泵12,通过泵出口阀门调节循环流量,循环混合5min;
3)启动次氯酸钠进料泵13,将次氯酸钠溶液连续输送到第一喷射环流反应器11引射流体入口,在第一喷射环流反应器11中进行循环混合并发生第一反应,反应结束后将第一反应液排入加热反应组件2中;
4)在釜式搅拌反应器21中,在搅拌下加入亚硫酸钠还原霍夫曼降解反应阶段未反应完的次氯酸钠溶液,第二反应结束后将第二反应液排入酯化反应组件3中;
5)酯化反应组件3加入物料后,启动循环泵113和加热设备,待循环流量稳定后,启动水进料泵32,将水连续输送到第二喷射环流反应器31引射流体入口,在喷射环流反应器中进行循环混合并进行第三反应,反应结束后排出第三反应液;
6)经过静置,分液。下层油相主要成分为目标产物邻氨基苯甲酸甲酯,选用丙酸做内标物,采用气相色谱检测产物纯度,上层水相采用萃取剂萃取,在经过分液、蒸馏等操作获得产物邻氨基苯甲酸甲酯。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1、
1)将次氯酸钠溶液、甲醇溶液、酰胺化液提前冷却到-10℃,第一喷射环流反应器11设定冷却温度为-10℃,釜式搅拌反应器21设定温度为30℃,第二喷射环流反应器31设定温度60℃;
2)先将200ml甲醇溶液和200ml酰胺化液加入第一喷射环流反应器11中,循环混合5min;
3)待循环流量、温度、压力稳定后,启动次氯酸钠进料泵13,在30min内将350ml次氯酸钠溶液连续输送至喷射器111的引射流体入口,次氯酸钠溶液从引射流体入口进入吸入室,依次经过吸入室、混合室、扩散室完成一次混合,通过循环泵113将物料不断循环,多次通过喷射器111完成混合;
4)打开出口阀将第一反应液由霍夫曼降解反应组件1导入到加热反应组件2中,向釜式搅拌反应器21中加入4g亚硫酸钠,在30℃下搅拌反应10min;
5)打开出口阀将加热反应组件2的第二反应液导入酯化反应组件3中,进行酯化反应,物料在酯化反应器循环混合10min;
6)反应结束后,将酯化反应组件3中所得产物加入到分液漏斗中,静置12h;
7)分液上层为水相,使用对二甲苯萃取水相中的邻氨基苯甲酸甲酯,萃取液取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测水相中邻氨基苯甲酸甲酯含量,下层为油相,主要成分为邻氨基苯甲酸甲酯,油相取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测邻氨基苯甲酸甲酯质量纯度,得到水相和油相中邻氨基苯甲酸甲酯的总含量,计算邻氨基苯甲酸甲酯收率。邻氨基苯甲酸甲酯质收率为71%。
实施例2、
1)将次氯酸钠溶液、甲醇溶液、酰胺化液提前冷却到-10℃,第一喷射环流反应器11设定冷却温度为-20℃,釜式搅拌反应器21设定温度为30℃,第二喷射环流反应器31设定温度80℃;
2)先将250ml甲醇溶液和200ml酰胺化液加入第一喷射环流反应器11中,循环混合5min;
3)待循环流量、温度、压力稳定后,启动次氯酸钠进料泵13,在30min内将250ml次氯酸钠溶液连续输送至喷射器111的引射流体入口,次氯酸钠溶液从引射流体入口进入吸入室,依次经过吸入室、混合室、扩散室完成一次混合,通过循环泵113将物料不断循环,多次通过喷射器111完成混合;
4)打开出口阀将第一反应液由霍夫曼降解反应组件1导入到加热反应组件2中,向釜式搅拌反应器21中加入4g亚硫酸钠,在30℃下搅拌反应10min;
5)打开出口阀将加热反应组件2的第二反应液导入酯化反应组件3中,进行酯化反应,物料在酯化反应器循环混合30min;
6)反应结束后,将酯化反应组件3中所得产物加入到分液漏斗中,静置12h;
7)分液上层为水相,使用对二甲苯萃取水相中的邻氨基苯甲酸甲酯,萃取液取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测水相中邻氨基苯甲酸甲酯含量,下层为油相,主要成分为邻氨基苯甲酸甲酯,油相取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测邻氨基苯甲酸甲酯质量纯度,得到水相和油相中邻氨基苯甲酸甲酯的总含量,计算邻氨基苯甲酸甲酯收率。邻氨基苯甲酸甲酯质收率为61%。
实施例3、
1)将次氯酸钠溶液、甲醇溶液、酰胺化液提前冷却到-10℃,第一喷射环流反应器11设定冷却温度为10℃,釜式搅拌反应器21设定温度为30℃,第二喷射环流反应器31设定温度40℃;
2)先将300ml甲醇溶液和200ml酰胺化液加入第一喷射环流反应器11中,循环混合5min;
3)待循环流量、温度、压力稳定后,启动次氯酸钠进料泵13,在40min内将350ml次氯酸钠溶液连续输送至喷射器111的引射流体入口,次氯酸钠溶液从引射流体入口进入吸入室,依次经过吸入室、混合室、扩散室完成一次混合,通过循环泵113将物料不断循环,多次通过喷射器111完成混合;
4)打开出口阀将第一反应液由霍夫曼降解反应组件1导入到加热反应组件2中,向釜式搅拌反应器21中加入4g亚硫酸钠,在30℃下搅拌反应10min;
5)打开出口阀将加热反应组件2的第二反应液导入酯化反应组件3中,进行酯化反应,物料在酯化反应器循环混合30min;
6)反应结束后,将酯化反应组件3中所得产物加入到分液漏斗中,静置12h;
7)分液上层为水相,使用对二甲苯萃取水相中的邻氨基苯甲酸甲酯,萃取液取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测水相中邻氨基苯甲酸甲酯含量,下层为油相,主要成分为邻氨基苯甲酸甲酯,油相取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测邻氨基苯甲酸甲酯质量纯度,得到水相和油相中邻氨基苯甲酸甲酯的总含量,计算邻氨基苯甲酸甲酯收率。邻氨基苯甲酸甲酯质收率为59%。
实施例4、
1)将次氯酸钠溶液、甲醇溶液、酰胺化液提前冷却到-10℃,第一喷射环流反应器11设定冷却温度为-20℃,釜式搅拌反应器21设定温度为30℃,第二喷射环流反应器31设定温度70℃;
2)先将150ml甲醇溶液和200ml酰胺化液加入第一喷射环流反应器11中,循环混合5min;
3)待循环流量、温度、压力稳定后,启动次氯酸钠进料泵13,在50min内将350ml次氯酸钠溶液连续输送至喷射器111的引射流体入口,次氯酸钠溶液从引射流体入口进入吸入室,依次经过吸入室、混合室、扩散室完成一次混合,通过循环泵113将物料不断循环,多次通过喷射器111完成混合;
4)打开出口阀将第一反应液由霍夫曼降解反应组件1导入到加热反应组件2中,向釜式搅拌反应器21中加入4g亚硫酸钠,在30℃下搅拌反应10min;
5)打开出口阀将加热反应组件2的第二反应液导入酯化反应组件3中,进行酯化反应,物料在酯化反应器循环混合50min;
6)反应结束后,将酯化反应组件3中所得产物加入到分液漏斗中,静置12h;
7)分液上层为水相,使用对二甲苯萃取水相中的邻氨基苯甲酸甲酯,萃取液取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测水相中邻氨基苯甲酸甲酯含量,下层为油相,主要成分为邻氨基苯甲酸甲酯,油相取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测邻氨基苯甲酸甲酯质量纯度,得到水相和油相中邻氨基苯甲酸甲酯的总含量,计算邻氨基苯甲酸甲酯收率。邻氨基苯甲酸甲酯质收率为77%。
实施例5、
1)将次氯酸钠溶液、甲醇溶液、酰胺化液提前冷却到-10℃,第一喷射环流反应器11设定冷却温度为0℃,釜式搅拌反应器21设定温度为30℃,第二喷射环流反应器31设定温度80℃;
2)先将300ml甲醇溶液和200ml酰胺化液加入第一喷射环流反应器11中,循环混合5min;
3)待循环流量、温度、压力稳定后,启动次氯酸钠进料泵13,在50min内将300ml次氯酸钠溶液连续输送至喷射器111的引射流体入口,次氯酸钠溶液从引射流体入口进入吸入室,依次经过吸入室、混合室、扩散室完成一次混合,通过循环泵113将物料不断循环,多次通过喷射器111完成混合;
4)打开出口阀将第一反应液由霍夫曼降解反应组件1导入到加热反应组件2中,向釜式搅拌反应器21中加入4g亚硫酸钠,在30℃下搅拌反应10min;
5)打开出口阀将加热反应组件2的第二反应液导入酯化反应组件3中,进行酯化反应,物料在酯化反应器循环混合10min;
6)反应结束后,将酯化反应组件3中所得产物加入到分液漏斗中,静置12h;
7)分液上层为水相,使用对二甲苯萃取水相中的邻氨基苯甲酸甲酯,萃取液取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测水相中邻氨基苯甲酸甲酯含量,下层为油相,主要成分为邻氨基苯甲酸甲酯,油相取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测邻氨基苯甲酸甲酯质量纯度,得到水相和油相中邻氨基苯甲酸甲酯的总含量,计算邻氨基苯甲酸甲酯收率。邻氨基苯甲酸甲酯质收率为72%。
实施例6、
1)将次氯酸钠溶液、甲醇溶液、酰胺化液提前冷却到-10℃,第一喷射环流反应器11设定冷却温度为-20℃,釜式搅拌反应器21设定温度为30℃,第二喷射环流反应器31设定温度50℃;
2)先将200ml甲醇溶液和200ml酰胺化液加入第一喷射环流反应器11中,循环混合5min;
3)待循环流量、温度、压力稳定后,启动次氯酸钠进料泵13,在40min内将300ml次氯酸钠溶液连续输送至喷射器111的引射流体入口,次氯酸钠溶液从引射流体入口进入吸入室,依次经过吸入室、混合室、扩散室完成一次混合,通过循环泵113将物料不断循环,多次通过喷射器111完成混合;
4)打开出口阀将第一反应液由霍夫曼降解反应组件1导入到加热反应组件2中,向釜式搅拌反应器21中加入4g亚硫酸钠,在30℃下搅拌反应10min;
5)打开出口阀将加热反应组件2的第二反应液导入酯化反应组件3中,进行酯化反应,物料在酯化反应器循环混合40min;
6)反应结束后,将酯化反应组件3中所得产物加入到分液漏斗中,静置12h;
7)分液上层为水相,使用对二甲苯萃取水相中的邻氨基苯甲酸甲酯,萃取液取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测水相中邻氨基苯甲酸甲酯含量,下层为油相,主要成分为邻氨基苯甲酸甲酯,油相取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测邻氨基苯甲酸甲酯质量纯度,得到水相和油相中邻氨基苯甲酸甲酯的总含量,计算邻氨基苯甲酸甲酯收率。邻氨基苯甲酸甲酯质收率为69%。
实施例7、
1)将次氯酸钠溶液、甲醇溶液、酰胺化液提前冷却到-10℃,第一喷射环流反应器11设定冷却温度为-10℃,釜式搅拌反应器21设定温度为30℃,第二喷射环流反应器31设定温度40℃;
2)先将250ml甲醇溶液和200ml酰胺化液加入第一喷射环流反应器11中,循环混合5min;
3)待循环流量、温度、压力稳定后,启动次氯酸钠进料泵13,在20min内将300ml次氯酸钠溶液连续输送至喷射器111的引射流体入口,次氯酸钠溶液从引射流体入口进入吸入室,依次经过吸入室、混合室、扩散室完成一次混合,通过循环泵113将物料不断循环,多次通过喷射器111完成混合;
4)打开出口阀将第一反应液由霍夫曼降解反应组件1导入到加热反应组件2中,向釜式搅拌反应器21中加入4g亚硫酸钠,在30℃下搅拌反应10min;
5)打开出口阀将加热反应组件2的第二反应液导入酯化反应组件3中,进行酯化反应,物料在酯化反应器循环混合50min;
6)反应结束后,将酯化反应组件3中所得产物加入到分液漏斗中,静置12h;
7)分液上层为水相,使用对二甲苯萃取水相中的邻氨基苯甲酸甲酯,萃取液取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测水相中邻氨基苯甲酸甲酯含量,下层为油相,主要成分为邻氨基苯甲酸甲酯,油相取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测邻氨基苯甲酸甲酯质量纯度,得到水相和油相中邻氨基苯甲酸甲酯的总含量,计算邻氨基苯甲酸甲酯收率。邻氨基苯甲酸甲酯质收率为58%。
实施例8、
1)将次氯酸钠溶液、甲醇溶液、酰胺化液提前冷却到-10℃,第一喷射环流反应器11设定冷却温度为0℃,釜式搅拌反应器21设定温度为30℃,第二喷射环流反应器31设定温度60℃;
2)先将100ml甲醇溶液和200ml酰胺化液加入第一喷射环流反应器11中,循环混合5min;
3)待循环流量、温度、压力稳定后,启动次氯酸钠进料泵13,在40min内将250ml次氯酸钠溶液连续输送至喷射器111的引射流体入口,次氯酸钠溶液从引射流体入口进入吸入室,依次经过吸入室、混合室、扩散室完成一次混合,通过循环泵113将物料不断循环,多次通过喷射器111完成混合;
4)打开出口阀将第一反应液由霍夫曼降解反应组件1导入到加热反应组件2中,向釜式搅拌反应器21中加入4g亚硫酸钠,在30℃下搅拌反应10min;
5)打开出口阀将加热反应组件2的第二反应液导入酯化反应组件3中,进行酯化反应,物料在酯化反应器循环混合50min;
6)反应结束后,将酯化反应组件3中所得产物加入到分液漏斗中,静置12h;
7)分液上层为水相,使用对二甲苯萃取水相中的邻氨基苯甲酸甲酯,萃取液取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测水相中邻氨基苯甲酸甲酯含量,下层为油相,主要成分为邻氨基苯甲酸甲酯,油相取1g配制检测样品并加入2g内标物丙酸,检测邻氨基苯甲酸甲酯质量纯度,得到水相和油相中邻氨基苯甲酸甲酯的总含量,计算邻氨基苯甲酸甲酯收率。邻氨基苯甲酸甲酯质收率为49%。
本申请实施例采用了喷射环流反应器提供了一种更加绿色环保的连续化制备邻氨基苯甲酸甲酯的工艺路线,能够加强霍夫曼反应阶段次氯酸钠溶液与甲醇溶液、酰胺化液混合液反应过程中的传质传热,能够缩短生产周期,降低人力成本,改善生产环境,降低能源消耗和原料消耗,并且喷射环流反应器结构简单、操作弹性大、密封性好、设备制造成本和后期维修维护低,有利于放大和连续化工业生产。
以上对本申请所提供的一种邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置及制备方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,其特征在于,在邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置中进行制备,
所述邻氨基苯甲酸甲酯的制备装置,包括:
霍夫曼降解反应组件(1),所述霍夫曼降解反应组件(1)包括第一喷射环流反应器(11)、循环冷却泵(12)和次氯酸钠进料泵(13),所述次氯酸钠进料泵(13)与所述第一喷射环流反应器(11)相连通;
加热反应组件(2),所述加热反应组件(2)包括釜式搅拌反应器(21);
酯化反应组件(3),所述酯化反应组件(3)包括第二喷射环流反应器(31)和水进料泵(32),所述水进料泵(32)和所述第二喷射环流反应器(31)相连通,所述酯化反应组件(3)通过所述加热反应组件(2)和所述霍夫曼降解反应组件(1)相连通;
所述第一喷射环流反应器(11)和所述第二喷射环流反应器(31)分别包括喷射器(111)、反应釜(112)、循环泵(113)、换热器(114)和检测器(115),所述喷射器(111)、所述反应釜(112)、所述循环泵(113)、所述换热器(114)和所述检测器(115)组成循环回路;其中,所述循环冷却泵(12)与对应的所述换热器(114)连接,所述换热器(114)和对应的所述循环泵(113)相连通;
所述制备方法包括:
提供预冷的甲醇溶液、次氯酸钠溶液和邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液;
在所述霍夫曼降解反应组件(1)中,在所述第一喷射环流反应器(11)中加入所述甲醇溶液和所述邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液,启动所述霍夫曼降解反应组件(1)中的所述循环泵(113)和所述循环冷却泵(12),通过所述循环泵(113)实现物料的循环混合;
启动所述次氯酸钠进料泵(13),在所述第一喷射环流反应器(11)中加入所述次氯酸钠溶液,循环混合后发生第一反应,所述第一反应的时间为10min,将反应后的第一反应液输送到所述加热反应组件(2);
在所述釜式搅拌反应器(21)中加入亚硫酸钠,与过量的所述次氯酸钠溶液发生第二反应,所述第二反应的时间为10min~30min,将反应后的第二反应液输送到所述酯化反应组件(3);
启动所述酯化反应组件(3)中的所述循环泵(113)和所述换热器(114),启动所述水进料泵(32),在所述第二喷射环流反应器(31)中加入水,循环混合,发生第三反应后得到第三反应液,所述第三反应的时间为10min~50min。
2.根据权利要求1所述的邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,其特征在于,
所述检测器(115)包括流量检测器、压力检测器或温度检测器中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,其特征在于,
所述釜式搅拌反应器(21)的搅拌桨为桨式搅拌桨或涡轮式搅拌桨。
4.根据权利要求1所述的邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,其特征在于,
所述换热器(114)包括列管式换热器。
5.根据权利要求1所述的邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,其特征在于,
所述喷射器(111)包括喷头、吸入室、混合室和扩散室。
6.根据权利要求1所述的邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,其特征在于,所述预冷的温度为-20℃~0℃。
7.根据权利要求1所述的邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,其特征在于,所述邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液与所述甲醇溶液的体积比为1:(0.5~1.5),所述次氯酸钠溶液与所述邻甲酰胺苯甲酸钠水溶液体积比范围为(0.75~1.80):1。
8.根据权利要求1所述的邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,其特征在于,所述次氯酸钠溶液中有效氯元素的浓度为7.5%~16%,所述甲醇溶液中甲醇的浓度为75%~100%。
9.根据权利要求1所述的邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,其特征在于,所述第一反应的温度为-20℃~20℃,所述第二反应的温度为20℃~30℃,所述第三反应的温度为40℃~80℃。
10.根据权利要求1所述的邻氨基苯甲酸甲酯的制备方法,其特征在于,所述制备方法还包括:对所述第三反应液进行静置,分液和萃取,分离得到所述邻氨基苯甲酸甲酯。
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