CN201351148Y

CN201351148Y - 一种由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置

Info

Publication number: CN201351148Y
Application number: CNU2009201013499U
Authority: CN
Inventors: 刘有智; 张巧玲; 申红艳; 焦纬洲
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2009-01-14
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2019-01-14

Abstract

本实用新型属于对羟基苯甲醛制备的技术领域，具体涉及一种由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置，解决了现有对羟基苯甲醛的制备方法生产效率低、能耗高的问题。由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置包括旋转填料床和导流板式塔，旋转填料床的液体进口与重氮液储槽连接，气体进口与热介质发生器连接，液体出口与导流板式塔的进液口连接；导流板式塔的出液口连接过滤器I，过滤器I连接冷凝器。本实用新型的有益效果设备体积小、安装维修方便、开停车时间短，反映过程容易控制、操作稳定、产品质量均一。

Description

一种由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置

技术领域

本实用新型属于对羟基苯甲醛制备的技术领域，具体涉及一种由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置。

背景技术

对羟基苯甲醛简称PHB，纯品外观是无色或淡黄色针状结晶，有芳香气味，熔点116.4℃-118℃(升华)，易溶于热水、甲醇、丙酮、乙醚等有机溶剂，微溶于水、苯。对羟基苯甲醛是重要的精细化工中间体，广泛应用于医药、农药、香料、化妆品、液晶、电镀等领域。近年来，随着我国农药、医药和香料工业的快速发展，国内对对羟基苯甲醛的需求量呈不断增长趋势，但国内存在生产能力不能满足需求，生产成本高，产品质量低等缺陷，因此，我国对羟基苯甲醛开发颇具潜力，因此开发研究具有高收率、高选择性、经济合理的生产工艺很有必要性。

对羟基苯甲醛的制备有三种原料路线：苯酚法、对甲酚法和对硝基甲苯法。苯酚法产物分离提纯困难，收率低，成本高；对甲酚法是国内较多采用的一种方法，但该法同样存在产物分离困难，导致产品纯度低，收率低。对硝基甲苯路线是用多硫化钠将对硝基甲苯氧化还原为对氨基苯甲醛，对氨基苯甲醛进行重氮化反应制备重氮盐，重氮盐再水解为对羟基苯甲醛。该法与对甲酚法相比具有产物易分离，产品纯度高等优点。但重氮盐的水解工艺采用传统釜式水解法，其过程是：先将水和酸的混合液升温到所需的水解温度，在搅拌情况下再将重氮盐滴加到釜中，边滴加边搅拌，一般滴加时间为2.0h～3.5h，该水解过程为间歇操作。在此过程中，在水解反应生成主产物的同时，主产物也会与原料发生偶合反应生成副产物。特别在反应后期，随着主产品浓度的升高，就更易与原料发生副反应。因此，使得生产时间较长、副产物多、产物收率低(仅为55％左右)、过程不易控制、产品质量不稳定。

为了提高重氮盐水解制酚的收率，郝艳霞(火炸药学报，2002(1)：64～66)、张珍明(化工时刊，2004(18)6：48～49)等都对釜式水解过程做了优化工艺的研究，主要方法是采用相转移法、水蒸气蒸馏法等，虽然通过工艺改进使得水解产物酚的收率有一定的提高，但又增加了产物分离、溶剂回收等工序，即釜式法存在的生产效率低、能耗高的问题仍未得到彻底解决。

由对氨基苯甲醛经重氮化水解制备对羟基苯甲醛时，水解的副反应主要是生成偶氮化合物，它是主反应的连串副反应，主、副反应方程式如下：

主反应：

简写为：A+B→P

副反应：

简写为：P+A→S

在上述反应中，水解反应为亲核取代反应，而偶合反应为亲电取代反应，是重氮正离子进攻酚的邻对位的反应产物。偶合反应较水解反应有较低的活化能，这是由于羟基是强供电基团，亲核取代反应容易发生的缘故。从动力学机理分析可知，要减少副反应的发生，需重点考虑以下两点：

1、快速升温：在重氮盐的水解过程中，升高温度对水解反应有利。需要将反应液快速升温，不经过中间预热阶段，这样就能有效抑制偶合反应的发生。

2、快速分散：在水解过程中减少和避免主产物与原料重氮盐的返混，这样有利于抑制偶合反应的发生。

发明内容

本实用新型为了解决现有对羟基苯甲醛的制备方法存在的上述问题，提供一种由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置，以提高对羟基苯甲醛的收率、缩短反应时间、降低能耗、提高生产效率。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置，包括旋转填料床和导流板式塔，旋转填料床上开有液体进口、液体出口、气体进口、气体出口，导流板式塔上开有进液口和出液口；旋转填料床的液体进口与重氮液储槽连接，气体进口与热介质发生器连接，液体出口与导流板式塔的进液口连接；导流板式塔的出液口连接过滤器I，过滤器I连接冷凝器，冷凝器又与过滤器II相连，过滤器II连接母液回收槽。

重氮液储槽经泵、高位槽与旋转填料床的液体进口连接。

导流板式塔的塔内设置可使流体形成折流流动的若干层折流板或者可使流体形成旋流流动的若干层旋流板。

旋转填料床能够有效强化传质传热，其传质传热速率较传统反应器提高1～3个数量级，可将加热气体与重氮液快速混合加热到所需温度。导流板式塔可有效降低物料返混，同时利于反应所产生的氮气释放，完成重氮盐的进一步水解反应。基于以上特点，将旋转填料床与导流板式塔组合反应器应用于重氮盐的水解反应，可解决快速升温、快速反应、减少返混等问题，从而有效抑制偶合反应的发生，提高对羟基苯甲醛的收率。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型采用旋转填料床和导流板式塔作为组合水解反应器，该组合反应器具有高效的传质传热效率，能有效降低物料返混，在旋转填料床内重氮盐与加热介质快速混合传热使物料迅速升温，并同时使反应物料快速分散，导流板式塔可有效降低物料返混，并完成进一步的水解反应，符合促进水解主反应抑制偶合副反应的动力学和热力学条件，从而减少了副反应的发生，缩短了反应时间(水解时间由原来的2.0h～3.5h缩短到2min～6min)，提高了产品收率(主产物收率由传统釜式法55％提高到82％)，解决了传统釜式水解反应器水解时间较长、设备利用率低、副产物多和产物收率低的问题。

2、采用旋转填料床和导流板式塔组合反应器使该水解过程由间歇操作实现了连续操作，与传统釜式水解方法相比具有过程容易控制、操作稳定、产品质量均一等优点。

3、本实用新型所采用的旋转填料床具有设备体积小、安装维修方便、开停车时间短等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为旋转填料床的结构示意图

图3为折流式导流板式塔的结构示意图

图4为旋流式导流板式塔的结构示意图

图中：1-重氮液储槽，2-泵，3-阀门，4-高位槽，5-出料阀，6-流量计，7-热介质发生器，8-热空气进气阀，9-电机，10-热介质出口阀，11-旋转填料床，12-导流板式塔，13-过滤器I，14-冷凝器，15-过滤器II，16-母液回收槽；

2.1-电机，2.2-转轴，2.3-气体出口，2.4-壳体，2.5-填料，2.6-转鼓，2.7-液体出口，2.8-液体进口，2.9-气体进口，2.10-液体分布器，2.11-油封；

3.1-壳体，3.2-反应槽，3.3-出液口，3.4-进液口，3.5-折流板，3.6-旋流板

具体实施方式

本实用新型所述的由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置，包括输送重氮盐溶液的泵2与高位槽4相连；高位槽4的出口与旋转填料床11的液体进口2.8相连；旋转填料床11的液体出口2.7与导流板式塔12的进液口3.4相连，导流板式塔12与过滤器13相连；过滤器I 13与冷凝器14相连，冷凝器14与过滤器II 15相连。过滤器中的过滤介质是活性炭或玻璃棉等。旋转填料床和导流板式塔与气液接触的材质为不锈钢。旋转填料床内的填料可以是丝网或波纹板等。冷凝器为列管冷凝器。

通过本实用新型实现的由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的方法，包括如下工艺步骤：将原料对氨基苯甲醛的重氮盐溶液从重氮液储槽1中用泵2打入高位槽4，开启旋转填料床11，调节转速在600r/min～2000r/min，开启热空气进气阀8将旋转填料床11加热到重氮盐所需水解温度，反应后的水解液进入旋转填料床11下部的导流板式塔12继续后期反应，反应液经过滤器I 13过滤，以除去油状副产物(偶合副产物等)，之后进入冷凝器14，将水解液快速冷却至室温，经冷却后主产物从水中结晶析出，从水中结晶的主产物用过滤器II 15过滤，滤饼为含一定水分的产物对羟基苯甲醛，滤液为对羟基苯甲醛的饱和水溶液(母液)，回收母液至母液回收槽16，用冰水洗涤所得产品(滤饼)数次，经真空干燥至恒重得水解主产物对羟基苯甲醛。

本实用新型所述的重氮盐水解在旋转填料床和导流板式塔的组合反应器内完成，旋转填料床的加热介质为热空气或过热蒸汽，水解温度为65℃～95℃，反应物料经过旋转填料床11和导流板式塔12的总停留时间为60s-180s。水解过程是连续化操作。

本实用新型的具体工作过程：

将制得的对氨基苯甲醛的重氮盐溶液用泵2打入高位槽4，将旋转填料床11转速调为600r/min～2000r/min，调节高位槽4的出料阀5的开度，经流量计6以0.5m³/h～3.0m³/h的流速进入旋转填料床11，同时开启热介质进气阀8，适当开启热介质出口阀10，使重氮盐溶液在旋转填料床内被迅速、均匀地加热到65℃～95℃，并进行快速的水解反应，然后进入旋转填料床11下部的导流板式塔12进行后续水解反应，反应物料经过旋转填料床11和导流板式塔12的总停留时间为60s～180s，然后反应液经过滤器I 13过滤，以除去油状副产物，之后进入列管式冷凝器14将水解液快速冷却至室温，经冷却后主产物从水中结晶析出，用过滤器II 15过滤，滤饼为含一定水分的产物对羟基苯甲醛，滤液为对羟基苯甲醛的饱和水溶液(母液)，回收母液至母液回收槽16，用冰水洗涤所得产品(滤饼)数次，经真空干燥至恒重得水解主产物对羟基苯甲醛，最终产品收率为65％～83％。

Claims

1、一种由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置，其特征在于包括旋转填料床(11)和导流板式塔(12)，旋转填料床(11)上开有液体进口(2.8)、液体出口(2.7)、气体进口(2.9)、气体出口(2.3)，导流板式塔(12)上开有进液口(3.4)和出液口(3.3)；旋转填料床的液体进口(2.8)与重氮液储槽(1)连接，气体进口(2.9)与热介质发生器(7)连接，液体出口(2.7)与导流板式塔的进液口(3.4)连接；导流板式塔的出液口(3.3)连接过滤器I(13)，过滤器I(13)连接冷凝器(14)。

2、根据权利要求1所述的由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置，其特征在于重氮液储槽(1)经泵(2)、高位槽(4)与旋转填料床液体进口(2.8)连接。

3、根据权利要求1或2所述的由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置，其特征在于导流板式塔(12)的塔内设置可使流体形成折流流动的若干层折流板(3.5)或者可使流体形成旋流流动的若干层旋流板(3.6)。

4、根据权利要求3所述的由对氨基苯甲醛的重氮盐水解制备对羟基苯甲醛的装置，其特征在于冷凝器(14)又与过滤器II(15)相连，过滤器II(15)连接母液回收槽(16)。