CN117753353B - 一种制备钛酸四烷基酯的生产系统及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机合成技术领域,具体涉及一种制备钛酸四烷基酯的生产系统及生产工艺。生产系统包括依次连接的预热器、列管式反应器、第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器、第三连续搅拌釜式反应器、离心暂存釜和离心机,所述预热器由并联的四氯化钛预热器和氨醇溶液预热器组成,所述第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器和第三连续搅拌釜式反应器分别设置有氨醇溶液进料管路。根据各个反应阶段条件的差异进行分级连续生产,使的最终产品的纯度大大提高,且工艺的整体收率也得到大幅提高。且本工艺采用无溶剂系统,相比传统工艺的甲苯或者苯等体系三废更少,成本更低。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域,具体涉及一种制备钛酸四烷基酯的生产系统及生产工艺。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
钛酸四烷基酯,主要指钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯,这些钛酸酯类化合物主要用作机合成中的酯交换反应和缩合反应的催化剂。在环氧树脂、酚醛塑料、硅树脂、聚丁二烯、PP、PE的聚合等反应中作为齐格勒(ZieglerNatta)催化剂使用,具有较高的立体选择性和效益。用于油漆中使多种聚合物或树脂起交联作用,提高涂层的防腐能力等,同时亦促进涂层与表面的粘接。还可直接作为物料表面改性剂、胶粘促进剂、底漆、以及面漆对物料的附着力。在高温 (300-650 ℃)分解形成坚硬而光洁二氧化钛薄膜层。
目前主要的生产方法为四氯化钛、醇(乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇)和液氨以甲苯为溶剂加热溶解进行酯化反应。反应产物经吸滤除去副产物氯化铵,滤液经蒸馏即得成品。虽然步骤简单,但其产率较低,且粗产品纯度较低。钛酸四烷基酯作为液体与溶剂甲苯难以分离,纯化工序复杂,使用甲苯作为溶剂带来三废量大、环境污染等缺陷。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明的目的是提供一种制备钛酸四烷基酯的生产系统及生产工艺。TiCl4在与烷基醇ROH(ROH为乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇)反应时,其实经历了多个反应中间态,首先生成得到的是TiCl3OR,随着反应的继续以及副产氯化氢被排除体系,接着得到TiCl2(OR)2,TiCl(OR)3,最后得到目标产物Ti(OR)4,且每个反应阶段的最佳反应温度差距较大。而传统的生产工艺之所以粗品纯度较低的原因即在相同的反应条件下,各个中间产物不能被完全转化,且沸点与产物接近,纯化比较困难。针对该问题,本发明设计了一种新的生产系统和生产工艺,根据各个反应阶段条件的差异,采用列管式反应器和连续搅拌釜式反应器(CSTR)进行连续生产,并对每个生产阶段进行严格中控,使的最终产品的纯度大大提高,且工艺的整体收率也得到大幅提高。且本工艺采用无溶剂系统,相比传统工艺的甲苯或者苯等体系三废更少,成本更低。
为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:
第一方面,本发明提供了一种制备钛酸四烷基酯的生产系统,包括依次连接的预热器、列管式反应器、第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器、第三连续搅拌釜式反应器、离心暂存釜和离心机,所述预热器由并联的四氯化钛预热器和氨醇溶液预热器组成,所述第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器和第三连续搅拌釜式反应器分别设置有氨醇溶液进料管路。
根据TiCl4与异丙醇反应的过程,本发明将反应分为四级反应,第一级即单酯化,第二级为双酯化,第三级为三酯化,第四级为四酯化。根据各级反应最佳温度的差异,本发明设计第一级反应使用列管式反应器进行连续流列管式反应,第二、三、四级反应使用连续搅拌釜式反应器进行连续反应,最终产品的纯度得到了显著的提高,且产品质量更加稳定。
优选的,所述四氯化钛预热器的进料管路设置有四氯化钛进料阀,所述氨醇溶液预热器的进料管路设置有第一氨醇溶液进料阀,所述四氯化钛预热器和氨醇溶液预热器的夹层分别与冷媒管路连接。
优选的,所述列管式反应器与第一连续搅拌釜式反应器的连接管路上设置有第一出料阀,所述列管式反应器的夹层与冷媒管路连接。
优选的,所述第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器和第三连续搅拌釜式反应器的氨醇溶液进料管路分别设置有第二氨醇溶液进料阀、第三氨醇溶液进料阀和第四氨醇溶液进料阀,所述第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器和第三连续搅拌釜式反应器的出料口分别设置有第一底阀、第二底阀和第三底阀,所述第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器和第三连续搅拌釜式反应器的夹层分别与冷媒管路连接。
优选的,所述离心暂存釜的出料口设置有第二出料阀,所述离心机设置有钛酸四烷基酯粗品出口。
第二方面,本发明提供了一种制备钛酸四烷基酯的生产工艺,使用如第一方面所述的生产系统,包括以下步骤:
S1、四氯化钛和氨醇溶液分别经四氯化钛预热器和氨醇溶液预热器调节温度至-5~5 ℃后送入列管式反应器,保持反应温度为0~5 ℃,反应后的物料送入第一连续搅拌釜式反应器;
S2、向第一连续搅拌釜式反应器中加入氨醇溶液,与步骤S1反应获得的物料在5~10 ℃下反应,反应结束后的物料送入第二连续搅拌釜式反应器;
S3、向第二连续搅拌釜式反应器中加入氨醇溶液,与步骤S2反应获得的物料在15~30 ℃下反应,反应结束后的物料送入第三连续搅拌釜式反应器;
S4、向第三连续搅拌釜式反应器中加入氨醇溶液,与步骤S3反应获得的物料在35~60 ℃下反应,反应结束后的物料送入离心暂存釜;
S5、离心暂存釜的物料进离心机离心后处理,分离得到氯化铵副产以及钛酸四烷基酯粗品,粗品经短程精馏即得到钛酸四烷基酯纯品。
优选的,步骤S1中,所述氨醇溶液包括氨乙醇溶液、氨丙醇溶液、氨丁醇溶液和氨异丙醇溶液中的一种,四氯化钛和氨醇溶液的质量比为(1.1~1.15):1。本发明中氨醇溶液为氨溶解在醇中形成的溶液。具体的,10%的氨异丙醇溶液即指氨溶解在异丙醇中形成的溶液,其中氨的质量浓度为10%。
优选的,步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4中氨醇溶液的质量比为1:(1.3~1.35):(1.3~1.35):(1.3~1.35)。
优选的,步骤S1中,反应为连续反应。
优选的,步骤S2、步骤S3和步骤S4中反应时间分别为5~10 h。
上述本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下:
本发明相比传统工艺,避开了溶剂的使用,氨醇溶液即为原料也为溶剂;通过对反应各个反应阶段不同的条件要求,改进原有工艺一锅法的间歇工艺,变成连续的多级反应,反应收率更高,粗品纯度更高,更加适合工业化生产。
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为本发明实施例1中制备钛酸四烷基酯的生产系统的结构示意图;
图中,1为四氯化钛预热器,2为氨醇溶液预热器,3为列管式反应器,4为第一连续搅拌釜式反应器,5为第二连续搅拌釜式反应器,6为第三连续搅拌釜式反应器,7为离心暂存釜,8为离心机,9为四氯化钛进料阀,10为第一氨醇溶液进料阀,11为第一出料阀,12为第二氨醇溶液进料阀,13为第三氨醇溶液进料阀,14为第四氨醇溶液进料阀,15为第一底阀,16为第二底阀,17为第三底阀,18为第二出料阀。
具体实施方式
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案,以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
如图1所示,制备钛酸四烷基酯的生产系统包括依次连接的预热器、列管式反应器3、第一连续搅拌釜式反应器4、第二连续搅拌釜式反应器5、第三连续搅拌釜式反应器6、离心暂存釜7和离心机8,预热器由并联的四氯化钛预热器1和氨醇溶液预热器2组成。
四氯化钛预热器1的进料管路设置有四氯化钛进料阀9,氨醇溶液预热器2的进料管路设置有第一氨醇溶液进料阀10,四氯化钛预热器1和氨醇溶液预热器2的夹层分别与冷媒管路连接。
列管式反应器3与第一连续搅拌釜式反应器4的连接管路上设置有第一出料阀11,列管式反应器3的夹层与冷媒管路连接。
第一连续搅拌釜式反应器4、第二连续搅拌釜式反应器5和第三连续搅拌釜式反应器6分别设置有氨醇溶液进料管路,第一连续搅拌釜式反应器4、第二连续搅拌釜式反应器5和第三连续搅拌釜式反应器6的氨醇溶液进料管路分别设置有第二氨醇溶液进料阀12、第三氨醇溶液进料阀13和第四氨醇溶液进料阀14。第一连续搅拌釜式反应器4、第二连续搅拌釜式反应器5和第三连续搅拌釜式反应器6的出料口分别设置有第一底阀15、第二底阀16和第三底阀17。第一连续搅拌釜式反应器4、第二连续搅拌釜式反应器5和第三连续搅拌釜式反应器6的夹层分别与冷媒管路连接。
离心暂存釜7的出料口设置有第二出料阀18,离心机8设置有钛酸四烷基酯粗品出口。
实施例2
使用实施例1中的制备钛酸四烷基酯的生产系统进行钛酸四异丙酯的合成。
TiCl4物料经四氯化钛进料阀9,以114 kg/h的速度进入到四氯化钛预热器1中,调整四氯化钛预热器1温度为-5~5 ℃;10%的氨异丙醇溶液经氨醇溶液进料阀10,以102 kg/h的速度进入到氨醇溶液预热器2中,调整氨醇溶液预热器2的温度为-5~5 ℃;降温后的物料进入到列管式反应器3,调整列管式反应器3夹层冷媒流速,保持温度在0~5 ℃,反应后的物料经第一出料阀11进入到第一连续搅拌釜式反应器4中,生产过程一直保持第一出料阀11常开。
在第一连续搅拌釜式反应器4中,10%的氨异丙醇溶液以136 kg/h的流速通过第二氨醇溶液进料阀12加入到第一连续搅拌釜式反应器4中,调整第一连续搅拌釜式反应器4夹层冷媒流速,保持内温保持在5~10 ℃,5 h后,打开第一连续搅拌釜式反应器4的第一底阀15,控制流速为352 kg/h,使第一连续搅拌釜式反应器4釜内物料进入第二连续搅拌釜式反应器5。
在第二连续搅拌釜式反应器5中,10%的氨异丙醇溶液以136 kg/h的流速通过第三氨醇溶液进料阀13加入到第二连续搅拌釜式反应器5中,调整第二连续搅拌釜式反应器5夹层冷媒流速,保持内温保持在15~20 ℃,5 h后,打开第二连续搅拌釜式反应器5的第二底阀16,控制流速为488 kg/h,使第二连续搅拌釜式反应器5内物料进入第三连续搅拌釜式反应器6。
在第三连续搅拌釜式反应器6中,10%的氨异丙醇溶液以136 kg/h的流速通过第四氨醇溶液进料阀14加入到第三连续搅拌釜式反应器6中,调整第三连续搅拌釜式反应器6夹层冷媒流速,保持内温保持在35~40 ℃,5 h后,打开第三连续搅拌釜式反应器6的第三底阀17,控制流速为624 kg/h,使第三连续搅拌釜式反应器6内物料进入离心暂存釜7。
反应正常连续进行时,各控制阀流量开度,夹层冷媒流速均维持稳定。
离心暂存釜7的物料进离心机8离心后处理,分离得到氯化铵副产以及钛酸四异丙酯粗品,粗品经短程精馏即得到钛酸四异丙酯纯品。
工艺单次的循环收率为78~82%。
实施例3
使用实施例1中的制备钛酸四烷基酯的生产系统进行钛酸四异丙酯的合成。
TiCl4物料经四氯化钛进料阀9,以85.5 kg/h的速度进入到四氯化钛预热器1中,调整四氯化钛预热器1温度为-5~5 ℃;10%的氨异丙醇溶液经氨醇溶液进料阀10,以76.5kg/h的速度进入到氨醇溶液预热器2中,调整氨醇溶液预热器2的温度为-5~5 ℃;降温后的物料进入到列管式反应器3,调整列管式反应器3夹层冷媒流速,保持温度在0~5 ℃,反应后的物料经第一出料阀11进入到第一连续搅拌釜式反应器4中,生产过程一直保持第一出料阀11常开。
在第一连续搅拌釜式反应器4中,10%的氨异丙醇溶液以102 kg/h的流速通过第二氨醇溶液进料阀12加入到第一连续搅拌釜式反应器4中,调整第一连续搅拌釜式反应器4夹层冷媒流速,保持内温保持在5~10 ℃,7.5 h后,打开第一连续搅拌釜式反应器4的第一底阀15,控制流速为264 kg/h,使第一连续搅拌釜式反应器4釜内物料进入第二连续搅拌釜式反应器5。
在第二连续搅拌釜式反应器5中,10%的氨异丙醇溶液以102 kg/h的流速通过第三氨醇溶液进料阀13加入到第二连续搅拌釜式反应器5中,调整第二连续搅拌釜式反应器5夹层冷媒流速,保持内温保持在15~20 ℃,7.5 h后,打开第二连续搅拌釜式反应器5的第二底阀16,控制流速为366 kg/h,使第二连续搅拌釜式反应器5内物料进入第三连续搅拌釜式反应器6。
在第三连续搅拌釜式反应器6中,10%的氨异丙醇溶液以102 kg/h的流速通过第四氨醇溶液进料阀14加入到第三连续搅拌釜式反应器6中,调整第三连续搅拌釜式反应器6夹层冷媒流速,保持内温保持在35~40 ℃,7.5 h后,打开第三连续搅拌釜式反应器6的第三底阀17,控制流速为468 kg/h,使第三连续搅拌釜式反应器6内物料进入离心暂存釜7。
反应正常连续进行时,各控制阀流量开度,夹层冷媒流速均维持稳定。
离心暂存釜7的物料进离心机8离心后处理,分离得到氯化铵副产以及钛酸四异丙酯粗品,粗品经短程精馏即得到钛酸四异丙酯纯品。
工艺单次的循环收率为87~90%。
实施例4
使用实施例1中的制备钛酸四烷基酯的生产系统进行钛酸四异丙酯的合成。
TiCl4物料经四氯化钛进料阀9,以57 kg/h的速度进入到四氯化钛预热器1中,调整四氯化钛预热器1温度为-5~5 ℃;10%的氨异丙醇溶液经氨醇溶液进料阀10,以51 kg/h的速度进入到氨醇溶液预热器2中,调整氨醇溶液预热器2的温度为-5~5 ℃;降温后的物料进入到列管式反应器3,调整列管式反应器3夹层冷媒流速,保持温度在0~5℃,反应后的物料经第一出料阀11进入到第一连续搅拌釜式反应器4中,生产过程一直保持第一出料阀11常开。
在第一连续搅拌釜式反应器4中,10%的氨异丙醇溶液以68 kg/h的流速通过第二氨醇溶液进料阀12加入到第一连续搅拌釜式反应器4中,调整第一连续搅拌釜式反应器4夹层冷媒流速,保持内温保持在5~10 ℃,10 h后,打开第一连续搅拌釜式反应器4的第一底阀15,控制流速为176 kg/h,使第一连续搅拌釜式反应器4釜内物料进入第二连续搅拌釜式反应器5。
在第二连续搅拌釜式反应器5中,10%的氨异丙醇溶液以68 kg/h的流速通过第三氨醇溶液进料阀13加入到第二连续搅拌釜式反应器5中,调整第二连续搅拌釜式反应器5夹层冷媒流速,保持内温保持在15~20 ℃,10 h后,打开第二连续搅拌釜式反应器5的第二底阀16,控制流速为244 kg/h,使第二连续搅拌釜式反应器5内物料进入第三连续搅拌釜式反应器6。
在第三连续搅拌釜式反应器6中,10%的氨异丙醇溶液以68 kg/h的流速通过第四氨醇溶液进料阀14加入到第三连续搅拌釜式反应器6中,调整第三连续搅拌釜式反应器6夹层冷媒流速,保持内温保持在35~40 ℃,10 h后,打开第三连续搅拌釜式反应器6的第三底阀17,控制流速为312 kg/h,使第三连续搅拌釜式反应器6内物料进入离心暂存釜7。
反应正常连续进行时,各控制阀流量开度,夹层冷媒流速均维持稳定。
离心暂存釜7的物料进离心机8离心后处理,分离得到氯化铵副产以及钛酸四异丙酯粗品,粗品经短程精馏即得到钛酸四异丙酯纯品。
工艺单次的循环收率为90~92%。
实施例5
使用实施例1中的制备钛酸四烷基酯的生产系统进行钛酸四异丙酯的合成。
TiCl4物料经四氯化钛进料阀9,以85.5 kg/h的速度进入到四氯化钛预热器1中,调整四氯化钛预热器1温度为-5~5 ℃;10%的氨异丙醇溶液经氨醇溶液进料阀10,以76.5kg/h的速度进入到氨醇溶液预热器2中,调整氨醇溶液预热器2的温度为-5~5 ℃;降温后的物料进入到列管式反应器3,调整列管式反应器3夹层冷媒流速,保持温度在0~5 ℃,反应后的物料经第一出料阀11进入到第一连续搅拌釜式反应器4中,生产过程一直保持第一出料阀11常开。
在第一连续搅拌釜式反应器4中,10%的氨异丙醇溶液以102 kg/h的流速通过第二氨醇溶液进料阀12加入到第一连续搅拌釜式反应器4中,调整第一连续搅拌釜式反应器4夹层冷媒流速,保持内温保持在5~10 ℃,7.5 h后,打开第一连续搅拌釜式反应器4的第一底阀15,控制流速为264 kg/h,使第一连续搅拌釜式反应器4釜内物料进入第二连续搅拌釜式反应器5。
在第二连续搅拌釜式反应器5中,10%的氨异丙醇溶液以102 kg/h的流速通过第三氨醇溶液进料阀13加入到第二连续搅拌釜式反应器5中,调整第二连续搅拌釜式反应器5夹层冷媒流速,保持内温保持在25~30 ℃,7.5 h后,打开第二连续搅拌釜式反应器5的第二底阀16,控制流速为366 kg/h,使第二连续搅拌釜式反应器5内物料进入第三连续搅拌釜式反应器6。
在第三连续搅拌釜式反应器6中,10%的氨异丙醇溶液以102 kg/h的流速通过第四氨醇溶液进料阀14加入到第三连续搅拌釜式反应器6中,调整第三连续搅拌釜式反应器6夹层冷媒流速,保持内温保持在45~50 ℃,7.5 h后,打开第三连续搅拌釜式反应器6的第三底阀17,控制流速为468 kg/h,使第三连续搅拌釜式反应器6内物料进入离心暂存釜7。
反应正常连续进行时,各控制阀流量开度,夹层冷媒流速均维持稳定。
离心暂存釜7的物料进离心机8离心后处理,分离得到氯化铵副产以及钛酸四异丙酯粗品,粗品经短程精馏即得到钛酸四异丙酯纯品。
工艺单次的循环收率为89~92%。
实施例6
使用实施例1中的制备钛酸四烷基酯的生产系统进行钛酸四异丙酯的合成。
TiCl4物料经四氯化钛进料阀9,以85.5 kg/h的速度进入到四氯化钛预热器1中,调整四氯化钛预热器1温度为-5~5 ℃;10%的氨异丙醇溶液经氨醇溶液进料阀10,以76.5kg/h的速度进入到氨醇溶液预热器2中,调整氨醇溶液预热器2的温度为-5~5 ℃;降温后的物料进入到列管式反应器3,调整列管式反应器3夹层冷媒流速,保持温度在0~5 ℃,反应后的物料经第一出料阀11进入到第一连续搅拌釜式反应器4中,生产过程一直保持第一出料阀11常开。
在第一连续搅拌釜式反应器4中,10%的氨异丙醇溶液以102 kg/h的流速通过第二氨醇溶液进料阀12加入到第一连续搅拌釜式反应器4中,调整第一连续搅拌釜式反应器4夹层冷媒流速,保持内温保持在5~10℃,7.5 h后,打开第一连续搅拌釜式反应器4的第一底阀15,控制流速为264 kg/h,使第一连续搅拌釜式反应器4釜内物料进入第二连续搅拌釜式反应器5。
在第二连续搅拌釜式反应器5中,10%的氨异丙醇溶液以102 kg/h的流速通过第三氨醇溶液进料阀13加入到第二连续搅拌釜式反应器5中,调整第二连续搅拌釜式反应器5夹层冷媒流速,保持内温保持在25~30 ℃,7.5 h后,打开第二连续搅拌釜式反应器5的第二底阀16,控制流速为366 kg/h,使第二连续搅拌釜式反应器5内物料进入第三连续搅拌釜式反应器6。
在第三连续搅拌釜式反应器6中,10%的氨异丙醇溶液以102 kg/h的流速通过第四氨醇溶液进料阀14加入到第三连续搅拌釜式反应器6中,调整第三连续搅拌釜式反应器6夹层冷媒流速,保持内温保持在55~60 ℃,7.5 h后,打开第三连续搅拌釜式反应器6的第三底阀17,控制流速为468 kg/h,使第三连续搅拌釜式反应器6内物料进入离心暂存釜7。
反应正常连续进行时,各控制阀流量开度,夹层冷媒流速均维持稳定。
离心暂存釜7的物料进离心机8离心后处理,分离得到氯化铵副产以及钛酸四异丙酯粗品,粗品经短程精馏即得到钛酸四异丙酯纯品。
工艺单次的循环收率为88~90%。
实施例7
使用实施例1中的制备钛酸四烷基酯的生产系统进行钛酸四乙酯的合成。
TiCl4物料经四氯化钛进料阀9,以57 kg/h的速度进入到四氯化钛预热器1中,调整四氯化钛预热器1温度为-5~5 ℃;10%的氨乙醇溶液经氨醇溶液进料阀10,以51 kg/h的速度进入到氨醇溶液预热器2中,调整氨醇溶液预热器2的温度为-5~5 ℃;降温后的物料进入到列管式反应器3,调整列管式反应器3夹层冷媒流速,保持温度在0~5℃,反应后的物料经第一出料阀11进入到第一连续搅拌釜式反应器4中,生产过程一直保持第一出料阀11常开。
在第一连续搅拌釜式反应器4中,10%的氨乙醇溶液以68 kg/h的流速通过第二氨醇溶液进料阀12加入到第一连续搅拌釜式反应器4中,调整第一连续搅拌釜式反应器4夹层冷媒流速,保持内温保持在5~10 ℃,10 h后,打开第一连续搅拌釜式反应器4的第一底阀15,控制流速为176 kg/h,使第一连续搅拌釜式反应器4釜内物料进入第二连续搅拌釜式反应器5。
在第二连续搅拌釜式反应器5中,10%的氨乙醇溶液以68 kg/h的流速通过第三氨醇溶液进料阀13加入到第二连续搅拌釜式反应器5中,调整第二连续搅拌釜式反应器5夹层冷媒流速,保持内温保持在15~20 ℃,10 h后,打开第二连续搅拌釜式反应器5的第二底阀16,控制流速为244 kg/h,使第二连续搅拌釜式反应器5内物料进入第三连续搅拌釜式反应器6。
在第三连续搅拌釜式反应器6中,10%的氨乙醇溶液以68 kg/h的流速通过第四氨醇溶液进料阀14加入到第三连续搅拌釜式反应器6中,调整第三连续搅拌釜式反应器6夹层冷媒流速,保持内温保持在35~40 ℃,10 h后,打开第三连续搅拌釜式反应器6的第三底阀17,控制流速为312 kg/h,使第三连续搅拌釜式反应器6内物料进入离心暂存釜7。
反应正常连续进行时,各控制阀流量开度,夹层冷媒流速均维持稳定。
离心暂存釜7的物料进离心机8离心后处理,分离得到氯化铵副产以及钛酸四乙酯粗品,粗品经短程精馏即得到钛酸四乙酯纯品。
工艺单次的循环收率为92~93%。
实施例8
使用实施例1中的制备钛酸四烷基酯的生产系统进行钛酸四丙酯的合成。
TiCl4物料经四氯化钛进料阀9,以57 kg/h的速度进入到四氯化钛预热器1中,调整四氯化钛预热器1温度为-5~5 ℃;10%的氨丙醇溶液经氨醇溶液进料阀10,以51 kg/h的速度进入到氨醇溶液预热器2中,调整氨醇溶液预热器2的温度为-5~5 ℃;降温后的物料进入到列管式反应器3,调整列管式反应器3夹层冷媒流速,保持温度在0~5℃,反应后的物料经第一出料阀11进入到第一连续搅拌釜式反应器4中,生产过程一直保持第一出料阀11常开。
在第一连续搅拌釜式反应器4中,10%的氨丙醇溶液以68 kg/h的流速通过第二氨醇溶液进料阀12加入到第一连续搅拌釜式反应器4中,调整第一连续搅拌釜式反应器4夹层冷媒流速,保持内温保持在5~10 ℃,10 h后,打开第一连续搅拌釜式反应器4的第一底阀15,控制流速为176 kg/h,使第一连续搅拌釜式反应器4釜内物料进入第二连续搅拌釜式反应器5。
在第二连续搅拌釜式反应器5中,10%的氨丙醇溶液以68 kg/h的流速通过第三氨醇溶液进料阀13加入到第二连续搅拌釜式反应器5中,调整第二连续搅拌釜式反应器5夹层冷媒流速,保持内温保持在15~20 ℃,10 h后,打开第二连续搅拌釜式反应器5的第二底阀16,控制流速为244 kg/h,使第二连续搅拌釜式反应器5内物料进入第三连续搅拌釜式反应器6。
在第三连续搅拌釜式反应器6中,10%的氨丙醇溶液以68 kg/h的流速通过第四氨醇溶液进料阀14加入到第三连续搅拌釜式反应器6中,调整第三连续搅拌釜式反应器6夹层冷媒流速,保持内温保持在35~40 ℃,10 h后,打开第三连续搅拌釜式反应器6的第三底阀17,控制流速为312 kg/h,使第三连续搅拌釜式反应器6内物料进入离心暂存釜7。
反应正常连续进行时,各控制阀流量开度,夹层冷媒流速均维持稳定。
离心暂存釜7的物料进离心机8离心后处理,分离得到氯化铵副产以及钛酸四丙酯粗品,粗品经短程精馏即得到钛酸四丙酯纯品。
工艺单次的循环收率为92~94%。
实施例9
使用实施例1中的制备钛酸四烷基酯的生产系统进行钛酸四丁酯的合成。
TiCl4物料经四氯化钛进料阀9,以57 kg/h的速度进入到四氯化钛预热器1中,调整四氯化钛预热器1温度为-5~5 ℃;10%的氨丁醇溶液经氨醇溶液进料阀10,以51 kg/h的速度进入到氨醇溶液预热器2中,调整氨醇溶液预热器2的温度为-5~5 ℃;降温后的物料进入到列管式反应器3,调整列管式反应器3夹层冷媒流速,保持温度在0~5℃,反应后的物料经第一出料阀11进入到第一连续搅拌釜式反应器4中,生产过程一直保持第一出料阀11常开。
在第一连续搅拌釜式反应器4中,10%的氨丁醇溶液以68 kg/h的流速通过第二氨醇溶液进料阀12加入到第一连续搅拌釜式反应器4中,调整第一连续搅拌釜式反应器4夹层冷媒流速,保持内温保持在5~10 ℃,10 h后,打开第一连续搅拌釜式反应器4的第一底阀15,控制流速为176 kg/h,使第一连续搅拌釜式反应器4釜内物料进入第二连续搅拌釜式反应器5。
在第二连续搅拌釜式反应器5中,10%的氨丁醇溶液以68 kg/h的流速通过第三氨醇溶液进料阀13加入到第二连续搅拌釜式反应器5中,调整第二连续搅拌釜式反应器5夹层冷媒流速,保持内温保持在15~20 ℃,10 h后,打开第二连续搅拌釜式反应器5的第二底阀16,控制流速为244 kg/h,使第二连续搅拌釜式反应器5内物料进入第三连续搅拌釜式反应器6。
在第三连续搅拌釜式反应器6中,10%的氨丁醇溶液以68 kg/h的流速通过第四氨醇溶液进料阀14加入到第三连续搅拌釜式反应器6中,调整第三连续搅拌釜式反应器6夹层冷媒流速,保持内温保持在35~40 ℃,10 h后,打开第三连续搅拌釜式反应器6的第三底阀17,控制流速为312 kg/h,使第三连续搅拌釜式反应器6内物料进入离心暂存釜7。
反应正常连续进行时,各控制阀流量开度,夹层冷媒流速均维持稳定。
离心暂存釜7的物料进离心机8离心后处理,分离得到氯化铵副产以及钛酸四丁酯粗品,粗品经短程精馏即得到钛酸四丁酯纯品。
工艺单次的循环收率为93~95%。
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 (7)
1.一种制备钛酸四烷基酯的生产工艺,其特征在于,使用一种制备钛酸四烷基酯的生产系统,包括以下步骤:
S1、四氯化钛和氨醇溶液分别经四氯化钛预热器和氨醇溶液预热器调节温度至-5~5℃后送入列管式反应器,保持反应温度为0~5 ℃,反应后的物料送入第一连续搅拌釜式反应器;
S2、向第一连续搅拌釜式反应器中加入氨醇溶液,与步骤S1反应获得的物料在5~10 ℃下反应,反应结束后的物料送入第二连续搅拌釜式反应器;
S3、向第二连续搅拌釜式反应器中加入氨醇溶液,与步骤S2反应获得的物料在15~30℃下反应,反应结束后的物料送入第三连续搅拌釜式反应器;
S4、向第三连续搅拌釜式反应器中加入氨醇溶液,与步骤S3反应获得的物料在35~60℃下反应,反应结束后的物料送入离心暂存釜;
S5、离心暂存釜的物料进离心机离心后处理,分离得到氯化铵副产以及钛酸四烷基酯粗品,粗品经短程精馏即得到钛酸四烷基酯纯品;
步骤S1中,所述氨醇溶液包括氨乙醇溶液、氨丙醇溶液、氨丁醇溶液和氨异丙醇溶液中的一种,四氯化钛和氨醇溶液的质量比为(1.1~1.15):1;
步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4中氨醇溶液的质量比为1:(1.3~1.35):(1.3~1.35):(1.3~1.35);
所述生产系统,包括依次连接的预热器、列管式反应器、第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器、第三连续搅拌釜式反应器、离心暂存釜和离心机,所述预热器由并联的四氯化钛预热器和氨醇溶液预热器组成,所述第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器和第三连续搅拌釜式反应器分别设置有氨醇溶液进料管路。
2.如权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,步骤S1中,反应为连续反应。
3.如权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,步骤S2、步骤S3和步骤S4中反应时间分别为5~10 h。
4.如权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,所述四氯化钛预热器的进料管路设置有四氯化钛进料阀,所述氨醇溶液预热器的进料管路设置有第一氨醇溶液进料阀,所述四氯化钛预热器和氨醇溶液预热器的夹层分别与冷媒管路连接。
5.如权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,所述列管式反应器与第一连续搅拌釜式反应器的连接管路上设置有第一出料阀,所述列管式反应器的夹层与冷媒管路连接。
6.如权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,所述第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器和第三连续搅拌釜式反应器的氨醇溶液进料管路分别设置有第二氨醇溶液进料阀、第三氨醇溶液进料阀和第四氨醇溶液进料阀,所述第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器和第三连续搅拌釜式反应器的出料口分别设置有第一底阀、第二底阀和第三底阀,所述第一连续搅拌釜式反应器、第二连续搅拌釜式反应器和第三连续搅拌釜式反应器的夹层分别与冷媒管路连接。
7.如权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,所述离心暂存釜的出料口设置有第二出料阀,所述离心机设置有钛酸四烷基酯粗品出口。
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