CN212246829U - 一种连续制备硫代酰胺类化合物的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续制备硫代酰胺类化合物的装置，包括反应精馏塔和冷却装置，所述反应精馏塔用于将生成的硫代酰胺类化合物气化，和未反应的CS₂气体、反应副产物气体排出至冷却装置；所述冷却装置用于将硫代酰胺类化合物气体冷凝为液体与反应副产物气体分离。本实用新型结构简单，原料反应充分，反应过程中副产物得到及时分离排出，抑制了副反应的产生，降低了反应压力实现了硫代酰胺类化合物的连续化制备，明显提高了制备效率，且产品收率高，质量好。

Description

一种连续制备硫代酰胺类化合物的装置

技术领域

本实用新型属于化工生产技术领域，具体涉及了一种连续制备硫代酰胺类化合物的装置。

背景技术

硫代酰胺类化合物是酰胺分子中的氧原子被硫原子取代的含硫化合物，其化学结构式为：

式中R可以为脂肪烃或芳香基团，其氮原子上的氢原子可以被适当的基团所取代。

现有技术中合成硫代酰胺类化合物的方法主要有以下几种：

1、采用五硫化二磷作硫代试剂，和含腈基团化合物，采用乙醇作溶剂，在常压下反应，其中五硫化二磷试剂较为昂贵，反应需完全无水状态，且生成五氧化二磷等杂质容易贴壁，形成裹杂，不利于生产，还会产生剧毒的硫化氢废气、含磷的废水及恶臭的硫代副产物；

2、采用五硫化二磷芳烃衍生物，称为laweson试剂，与酰胺反应，该反应同样存在试剂价格昂贵、产生剧毒的硫化氢废气、含磷的废水及恶臭的硫代副产物等问题；

3、采用硫化氢气体作硫代试剂，与含腈基团化合物、催化剂压力釜反应，采用此种方法需要高压和剧毒硫化氢气体，存在较高安全风险。

现有技术中还存在一种以二硫化碳作硫代试剂，和酰胺类化合物在高压釜下反应，合成硫代酰胺类化合物的方法(宗志敏，硫代酰胺和硫代内酰胺的简便合成，中国化学会第六届应用化学学术会议论文集,1999.10.常州)，该反应采用的反应装置为高压釜，投料后密封，用氮气置换釜内空气，然后充入5MPa氮气，在高温下反应一定时间后，将高压釜置于冰水浴中迅速冷却至室温，放出氮气后，取出反应混合物。该方法简便，收率高，且成本较低，适合工业化生产。但是该方法也存在一定的不足：反应装置为间歇釜式反应器，无法做到连续化生产，反应压力高，安全风险高，且随着反应的进行和产物的聚集，副反应增加副产物增多，影响产品的正常生成，且增加了产品后续处理难度。因此，有必要研发一种新的可实现连续化生产硫代酰胺类化合物的装置，以解决现有技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种连续制备硫代酰胺类化合物的装置。

本实用新型的目的是以下述技术方案实现的：

一种连续制备硫代酰胺类化合物的装置，包括反应精馏塔和冷却装置；所述冷却装置设有进口、液体出口与气体出口；

所述反应精馏塔由上至下分为产品蒸发段、反应段、CS₂预热段和塔釜，所述产品蒸发段设有回流口和产品出口，所述反应段设有酰胺类化合物进口，所述CS₂预热段设有CS₂液体进口，所述塔釜设有酰胺类化合物出口；所述产品出口与所述冷却装置的进口连接；所述CS₂预热段用于将进料的CS₂液体预热，使所述CS₂液体气化并上升至所述反应段，所述反应段用于将进料的酰胺类化合物液体和CS₂气体在反应条件下反应生成气态的硫代酰胺类化合物；所述气态的硫代酰胺类化合物、未反应的CS₂气体和反应副产物气体上升至所述产品蒸发段，从所述产品出口排出至所述冷却装置；

所述冷却装置的液体出口与所述反应精馏塔的回流口连接；用于将所述气态的硫代酰胺类化合物冷凝为液体，而使所述反应副产物气体保持为气态，冷凝后的硫代酰胺类化合物液体排出，一部分从所述回流口回流至所述反应精馏塔，未冷凝的所述反应副产物气体排出。

优选的，还包括原料预热器，所述原料预热器的进口与所述反应精馏塔塔釜的酰胺类化合物出口连接，所述原料预热器的出口与所述反应精馏塔反应段的酰胺类化合物进口连接。

优选的，所述冷却装置包括一级冷凝器和二级深冷器，所述一级冷凝器设有第一进口、第一气体出口和第一液体出口，所述二级深冷器设有第二进口，第二气体出口和第二液体出口；

所述一级冷凝器的第一液体出口与所述反应精馏塔的回流口连接，所述第一气体出口与所述二级深冷器的第二进口连接；所述一级冷凝器用于将气态的硫代酰胺类化合物冷凝为液体，未冷凝的CS₂气体、反应副产物气体排出至所述二级深冷器；

所述二级深冷器的第二液体出口与所述反应精馏塔的CS₂液体进口连接；所述二级深冷器用于将CS₂气体冷凝为液体，冷凝后的CS₂气体排出，从所述CS₂液体进口回流至所述反应精馏塔，未冷凝的反应副产物气体排出。

优选的，还包括酰胺类化合物补给管路和CS₂液体补给管路，所述酰胺类化合物补给管路与所述反应精馏塔的反应段的酰胺类化合物进口连接，所述CS₂液体补给管路与所述反应精馏塔的CS₂预热段的CS₂液体进口连接。

优选的，还包括硫代酰胺类化合物液体收集罐，所述硫代酰胺类化合物液体收集罐的进口与所述一级冷凝器的第一液体出口连接，出口与所述反应精馏塔的产品蒸发段的回流口连接。

优选的，所述硫代酰胺类化合物液体收集罐的顶部与所述二级深冷器的第二进口之间设有平衡管路。

优选的，还包括CS₂液体收集罐，所述CS₂液体收集罐的进口与所述二级深冷器的第二液体出口连接，出口与所述反应精馏塔的CS₂预热段的CS₂液体进口连接。

优选的，所述反应段和所述CS₂预热段的顶部均设有液体分布器，所述CS₂液体进口以及所述酰胺类化合物进口分别位于相应的所述液体分布器上。

优选的，所述硫代酰胺类化合物为硫代甲酰胺或硫代乙酰胺。

优选的，所述硫代酰胺类化合物为硫代甲酰胺，所述一级冷凝器冷凝循环介质的温度为50℃，所述二级深冷器冷凝循环介质的温度为0～5℃。

本实用新型提供的连续制备硫代酰胺类化合物的装置，通过采用分段设置的反应精馏塔及冷却装置，将硫代酰胺类化合物的制备各步骤分解，使之可同时进行，可实现连续化进料、连续合成及产品持续采出，且生成的硫代酰胺类化合物产品及副产物可不断从反应体系中分离，降低了反应压力，使原料反应充分，并抑制了副反应的产生，，实现了硫代酰胺类化合物的连续化制备，明显提高了制备效率，且产品收率高，质量好。

附图说明

图1为本实用新型提供的连续制备硫代酰胺类化合物的装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的连续制备硫代酰胺类化合物的装置的其中一个优选实施例的结构示意图。

具体实施方案

本实用新型提供的连续制备硫代酰胺类化合物的装置，如图1所示，包括反应精馏塔4和冷却装置3，冷却装置3设有进口31、液体出口33与气体出口32；

反应精馏塔4由上至下分为产品蒸发段41、反应段42、CS₂预热段43和塔釜44，产品蒸发段41设有回流口47和产品出口48，反应段42设有酰胺类化合物进口46，CS₂预热段43设有CS₂液体进口45，塔釜44设有酰胺类化合物出口49；产品出口48与冷却装置3的进口31连接；反应精馏塔4的CS₂预热段43用于将进料的CS₂液体预热，使CS₂液体气化并上升至反应段42，反应段42用于将进料的酰胺类化合物液体和CS₂气体在反应条件下反应生成气态的硫代酰胺类化合物，气态的硫代酰胺类化合物和未反应的CS₂气体、反应副产物气体上升至产品蒸发段41，然后从产品出口48排出至冷却装置3，未反应的酰胺类化合物从塔釜44的酰胺类化合物出口49排出；在此装置中，将精馏反应塔按功能区分段设置，在预热段引入CS₂液体，使之受热气化变为气体上升至反应段，在反应段和液体的酰胺类化合物发生固液两相反应，生成硫代酰胺类化合物，由于硫代酰胺类化合物的沸点较酰胺类化合物低，生成的硫代酰胺类化合物也气化和未反应的CS₂气体以及反应副产物(主要为羰基硫)气体混合从产品蒸发段排出至冷却装置3冷凝，未反应的酰胺类化合物落入塔釜排出，该反应精馏塔分段设置将硫代酰胺类化合物的制备各步骤分解，使之可同时进行，可实现连续化进料、连续合成及产品持续采出；且随着硫代酰胺类化合物的不断采出，反应副产物气体也随之排出，防止反应副产物气体在反应体系中聚集，影响硫代酰胺类化合物的继续合成，使原料反应充分，产品收率提高；而且反应压力在常压下即可，相比于高压更有利于正反反应的发生，更有利于硫代酰胺类化合物的生成，硫代酰胺类化合物转化率更高。

冷却装置3的液体出口33与反应精馏塔4的回流口47连接；用于将气态硫代酰胺类化合物冷凝为液体，而反应副产物气体保持为气态；冷凝后的硫代酰胺类化合物液体排出，一部分从回流口47回流至反应精馏塔4，供反应精馏塔自回流使用，回流可提供塔板上的冷流体，使气液两相在塔板上逆向接触，达到传质传热的目的，可维持全塔热平衡，提高分离效果，控制产品质量；另一部分可采出收集，得到硫代酰胺类化合物产品，未冷凝的反应副产物气体从气体出口32排出；在此装置中，通过冷却，实现了沸点较高的硫代酰胺类化合物和沸点较低的反应副产物气体的分离；由于硫代酰胺类化合物气体可冷却为液体，反应副产物气体未冷却，因此冷却装置的冷凝循环介质的温度高于反应副产物气体的沸点，而低于硫代酰胺类化合物的沸点。通过冷却装置，将混合气体中的硫代酰胺类化合物气体和反应副产物气体分离，防止回流的硫代酰胺类化合物气体中夹带反应副产物气体，影响硫代酰胺类化合物的继续合成。

优选冷却装置的冷凝循环介质的温度也高于CS₂气体的温度，使CS₂也无法冷凝，保持为气态，与硫代酰胺类化合物液体分离，提高了硫代酰胺类化合物的纯度。

综上所述，本实用新型提供的装置，原料反应充分，反应过程中副产物得到及时分离排出，降低了反应压力，抑制了副反应的产生，实现了硫代酰胺类化合物的连续化制备，明显提高了制备效率，且产品收率高，质量好。

作为其中一个优选实施例，未反应的酰胺类化合物从酰胺类化合物出口49排出又回流至反应段42继续反应，使原料利用更充分；进一步的，如图2所示，本实用新型提供的装置还包括原料预热器2，原料预热器2的进口与反应精馏塔4塔釜44的酰胺类化合物出口49连接，原料预热器2的出口与反应精馏塔4反应段42的酰胺类化合物进口46连接。通过设置原料预热器2，在酰胺类化合物原料进入反应精馏塔4以前先对其进行预热，使其进入反应精馏塔4反应段以后不用升温至反应温度可直接与CS₂气体反应，提高了反应效率。

作为其中一个优选实施例，反应精馏塔4塔釜44的酰胺类化合物出口49与原料预热器的进口之间设有输送泵1，通过设置输送泵1，有利于物料的输送。

作为其中一个优选实施例，本实用新型提供的装置还包括酰胺类化合物补给管路91和CS₂液体补给管路92，酰胺类化合物补给管路91与反应精馏塔4反应段42的酰胺类化合物进口46连接，CS₂液体补给管路92与反应精馏塔4预热段的CS₂液体进口45连接，通过设置酰胺类化合物补给管路91和CS₂液体补给管路92，可及时向反应体系中补入新的反应原料，有利于产品的持续化生产。

作为其中一个优选实施例，如图2所示，冷却装置包括一级冷凝器5和二级深冷器6，一级冷凝器5设有第一进口51、第一气体出口52和第一液体出口53，二级深冷器6设有第二进口61，第二气体出口62和第二液体出口63；

一级冷凝器5用于将硫代酰胺类化合物气体冷凝为液体，冷凝后的硫代酰胺类化合物液体排出，一部分从回流口47回流至反应精馏塔4，供反应精馏塔自回流使用，另一部分可采出收集，得到硫代酰胺类化合物产品；未冷凝的CS₂气体、反应副产物气体排出至二级深冷器6；在此装置中，通过一级冷凝，实现了沸点较高的硫代酰胺类化合物和沸点较低的CS₂气体、反应副产物气体的分离，并将分离后的CS₂气体、反应副产物气体送入二级深冷器进一步处理；由于硫代酰胺类化合物气体可冷凝为液体，CS₂气体、反应副产物气体未冷凝，因此一级冷凝器的冷凝循环介质的温度高于CS₂气体、反应副产物气体的沸点，而低于硫代酰胺类化合物的沸点。

二级深冷器6用于将CS₂气体冷凝为液体，冷凝后的CS₂液体排出，从CS₂液体进口45回流至反应精馏塔4，未冷凝的反应副产物气体排出；在此装置中，使CS₂气体冷凝为液体，而反应副产物气体未冷凝，实现了对CS₂气体和反应副产物气体的分离，然后将分离副产物后的CS₂液体回流至精馏反应塔继续反应，既实现了CS₂液体的回收利用，同时减少了反产副产物对反应体系的影响，未冷凝的反应副产物气体排出可进行环保吸收，减少其对环境的影响。由于CS₂气体可冷凝为液体，反应副产物气体未冷凝，因此二级深冷器的冷凝循环介质的温度高于反应副产物气体的沸点，而低于CS₂气体的沸点。

本领域技术人员可以理解的，一级冷凝器5的第一液体出口53与反应精馏塔4的回流口47之间、第一气体出口52与二级深冷器6的第二进口61之间、二级深冷器6的第二液体出口63与反应精馏塔4的CS₂液体进口45之间，可以直接连接，也可以通过其他装置间接连接。如图2所示，一级冷凝器与反应精馏塔之间设硫代酰胺类化合物液体收集罐7，二级深冷器与反应精馏塔之间设有CS₂液体收集罐8。

硫代酰胺类化合物液体收集罐7的进口与一级冷凝器5的第一液体出口53连接，出口与反应精馏塔4的产品蒸发段41的回流口47连接，通过设置硫代酰胺类化合物液体收集罐7，方便了硫代酰胺类化合物产品的收集和回流。

硫代酰胺类化合物液体收集罐7的顶部与二级深冷器6的第二进口61之间设有平衡管路71，平衡管路71的作用主要使硫代酰胺类化合物液相物料可以顺利下流到收集罐中部，产生的气体可以和一级冷凝器5的不凝气(CS₂气体、反应副产物气体)汇集到二级深冷器6冷却，防止收集罐中存在气体导致液相物料不能顺利下流。

CS₂液体收集罐8的进口与二级深冷器6的第二液体出口63连接，出口与反应精馏塔4的预热段的CS₂液体进口45连接。通过设置CS₂液体收集罐8，方便了CS₂液体的收集和回流。

作为其中一个优选实施例，反应段42和CS₂预热段43的顶部均设有液体分布器40，CS₂液体进口以及酰胺类化合物进口分别位于相应的液体分布器上，设置液体分布器，使酰胺类化合物液体和CS₂液体分布均匀，提高反应效率。

硫代酰胺类化合物包括但不限于硫代甲酰胺、硫代乙酰胺、N-甲基-硫代吡咯烷酮等。

作为其中一个优选实施例，硫代酰胺类化合物为硫代甲酰胺，一级冷凝器5冷凝循环介质的温度为50℃，二级深冷器6冷凝循环介质的温度为0～5℃。原料预热器预热温度为130～200℃，最好为180±5℃，反应精馏塔温度为130～200℃，最好为180±5℃，反应压力为常压。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种连续制备硫代酰胺类化合物的装置，其特征在于，包括反应精馏塔和冷却装置；所述冷却装置设有进口、液体出口与气体出口；

所述反应精馏塔由上至下分为产品蒸发段、反应段、CS₂预热段和塔釜，所述产品蒸发段设有回流口和产品出口，所述反应段设有酰胺类化合物进口，所述CS₂预热段设有CS₂液体进口，所述塔釜设有酰胺类化合物出口；所述产品出口与所述冷却装置的进口连接；所述CS₂预热段用于将进料的CS₂液体预热，使所述CS₂液体气化并上升至所述反应段，所述反应段用于将进料的酰胺类化合物液体和CS₂气体在反应条件下反应生成气态的硫代酰胺类化合物；所述气态的硫代酰胺类化合物、未反应的CS₂气体和反应副产物气体上升至所述产品蒸发段，从所述产品出口排出至所述冷却装置；

所述冷却装置的液体出口与所述反应精馏塔的回流口连接；用于将所述气态的硫代酰胺类化合物冷凝为液体，而使所述反应副产物气体保持为气态，冷凝后的硫代酰胺类化合物液体排出，一部分从所述回流口回流至所述反应精馏塔，未冷凝的所述反应副产物气体排出。

2.如权利要求1所述的连续制备硫代酰胺类化合物的装置，其特征在于，

还包括原料预热器，所述原料预热器的进口与所述反应精馏塔塔釜的酰胺类化合物出口连接，所述原料预热器的出口与所述反应精馏塔反应段的酰胺类化合物进口连接。

3.如权利要求1所述的连续制备硫代酰胺类化合物的装置，其特征在于，

所述冷却装置包括一级冷凝器和二级深冷器，所述一级冷凝器设有第一进口、第一气体出口和第一液体出口，所述二级深冷器设有第二进口，第二气体出口和第二液体出口；

所述一级冷凝器的第一液体出口与所述反应精馏塔的回流口连接，所述第一气体出口与所述二级深冷器的第二进口连接；所述一级冷凝器用于将气态的硫代酰胺类化合物冷凝为液体，未冷凝的CS₂气体、反应副产物气体排出至所述二级深冷器；

所述二级深冷器的第二液体出口与所述反应精馏塔的CS₂液体进口连接；所述二级深冷器用于将CS₂气体冷凝为液体，冷凝后的CS₂气体排出，从所述CS₂液体进口回流至所述反应精馏塔，未冷凝的反应副产物气体排出。

4.如权利要求1所述的连续制备硫代酰胺类化合物的装置，其特征在于，

还包括酰胺类化合物补给管路和CS₂液体补给管路，所述酰胺类化合物补给管路与所述反应精馏塔的反应段的酰胺类化合物进口连接，所述CS₂液体补给管路与所述反应精馏塔的CS₂预热段的CS₂液体进口连接。

5.如权利要求3所述的连续制备硫代酰胺类化合物的装置，其特征在于，

还包括硫代酰胺类化合物液体收集罐，所述硫代酰胺类化合物液体收集罐的进口与所述一级冷凝器的第一液体出口连接，出口与所述反应精馏塔的产品蒸发段的回流口连接。

6.如权利要求5所述的连续制备硫代酰胺类化合物的装置，其特征在于，

所述硫代酰胺类化合物液体收集罐的顶部与所述二级深冷器的第二进口之间设有平衡管路。

7.如权利要求3所述的连续制备硫代酰胺类化合物的装置，其特征在于，

还包括CS₂液体收集罐，所述CS₂液体收集罐的进口与所述二级深冷器的第二液体出口连接，出口与所述反应精馏塔的CS₂预热段的CS₂液体进口连接。

8.如权利要求1所述的连续制备硫代酰胺类化合物的装置，其特征在于，

所述反应段和所述CS₂预热段的顶部均设有液体分布器，所述CS₂液体进口以及所述酰胺类化合物进口分别位于相应的所述液体分布器上。

9.如权利要求1所述的连续制备硫代酰胺类化合物的装置，其特征在于，

所述硫代酰胺类化合物为硫代甲酰胺或硫代乙酰胺。

10.如权利要求3所述的连续制备硫代酰胺类化合物的装置，其特征在于，

所述硫代酰胺类化合物为硫代甲酰胺，所述一级冷凝器冷凝循环介质的温度为50℃，所述二级深冷器冷凝循环介质的温度为0~5℃。

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