CN215877894U - 一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及羟肟萃取剂制备技术领域，具体为一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，包括依次通过管道连通的物料罐区、反应区和后处理区，管道上设置有输送泵；后处理区包括离心萃取机、废水收集单元，离心萃取机上设有水相输出管和有机相输出管，水相输出管与废水收集单元连通；且有机相输出管和废水收集单元均连通有蒸发器，蒸发器与物料罐区连通；所述管道均为加热管。可以解决传统的肟化方法中，存在耗时长、操作烦琐、设备利用率低等技术问题。

Description

一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统

技术领域

本实用新型涉及羟肟萃取剂制备技术领域，具体为一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统。

背景技术

自然界中，铜大多以化合物的形式存在于矿石中，需要通过冶炼提取；与传统的火法冶炼需要消耗大量能源、产生大量废气废渣、严重污染环境不同，湿法冶金主要通过浸出-萃取-反萃-电积工艺生产阴极铜，是工业应用中一种工艺成熟、成本低且风险低、绿色环保的提炼技术。其中，萃取工艺为湿法冶金的核心技术，萃取剂的选择是影响冶金成本和效率的关键；而湿法冶金中常用的萃取剂为羟肟类萃取剂。

传统的羟肟类萃取剂制备时，肟化工艺是用羟胺盐(盐酸盐或硫酸盐)经碱(有机碱或无机碱)中和释放出游离羟胺与醛/酮类底反应成肟，反应效率低、处理复杂，尤其产生大量高盐废水，处理废水需要耗费大量人力物力，直接影响生产成本，并存在影响环境的可能。特别是当前绿色合成工艺已成为行业发展前沿方向，上游羟胺盐的传统生产方法正在逐步遭受淘汰、整改与转型，导致羟胺盐的供应日趋紧张、价格居高不下，已越来越明显的成为了制约下流羟肟生产的瓶颈。

通过多方面研发，目前最环保、最经济、最有效的肟化工艺，是以钛硅分子筛TS-1为催化剂催化过氧化氢氧化氨的肟化方法；是在氨或取代胺共存的条件下，以醛或酮、氨和过氧化氢为原料的液相法生产肟化产品。但现有Ts-1催化氨肟化反应过程采用釜式间歇操作，存在如下问题：

1、现有Ts-1催化氨肟化反应过程采用釜式间歇操作，不仅反应釜进料出料需要一定时间；而且反应时，需要从室温升至反应所需温度；存在耗时长、操作烦琐、设备利用率低等缺点。

2、传统的肟化方法中，高盐废水含量高，COD含量＞400mg/L，不环保。

3、传统的肟化方法中，产生的废物需要运至下一工序统一处理，导致后处理与前序处理工序分开，无法实现连续循环处理，成本高且不环保。

实用新型内容

本实用新型提供了一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，可以解决传统的肟化方法中，后处理与前序处理工序分开，无法实现连续循环处理，成本高且不环保的技术问题。

本申请提供如下技术方案：

一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，包括依次通过管道连通的物料罐区、反应区和后处理区，管道上设置有输送泵；所述后处理区包括离心萃取机、废水收集单元，离心萃取机上设有水相输出管和有机相输出管，水相输出管与废水收集单元连通；且有机相输出管和废水收集单元均连通有蒸发器，蒸发器与物料罐区连通；所述管道均为加热管。

有益效果：

1、物料可以放置在物料罐区，通过泵送至反应区进行混合反应；由于泵送的过程中，经过加热管实现一边输送一边升温，使得物料到达反应区反应时，不需要等待物料从室温升至反应温度的时间。

2、相比于现有技术肟化反应采用釜式间歇操作，本技术采用连续流合成的方式，将物料罐区、反应区和后处理区相互连接，使得整个反应处于循环连续的状态。其中，后处理区包括离心萃取机、废水收集单元，离心萃取机可以快速分离混合液的有机相和水相；废水收集单元连通有蒸发器，利用各原料沸点不同，可以蒸发出废水中的有机溶剂及少许自来水，将其回收至物料罐区循环利用；有机相输出管上也连通有蒸发器，得到的有机相经过蒸发器除去之前加入的萃取液，将其回收至物料罐区待再利用。

综上，本技术通过物料输送过程中升温至需要温度，利用蒸发器实现对有机溶剂和萃取液的回收利用，实现合成与后处理一体化；不仅保证了连续加工生产，提高了生产效率；而且，相比于现有技术而言，减少了中间停顿以及等待的时间，极大的提高设备利用率。

进一步，后处理区还包括硫酸溶液混合器，硫酸溶液混合器的进料端与反应区连通，硫酸溶液混合器的辅料口与物料罐区连通，硫酸溶液混合器的出料端与所述离心萃取机连通。

有益效果：反应区中的混合液会进入硫酸溶液混合器中，硫酸溶液自物料罐区流入硫酸溶液混合器中与混合液进行混合，实现酸洗和加快后续的萃取分离速度。

进一步，后处理区还包括稀释混合器，稀释混合器与有机相输出管上的蒸发器连通。

有益效果：将稀释剂加入稀释混合器中，实现对制备得到的羟肟溶液稀释。

进一步，还包括暂存罐，所述暂存罐与稀释混合器连通。

有益效果：暂存罐用于对稀释得到的羟肟溶液进行收集存放。

进一步，所述物料罐区包括底物灌、原料罐、萃取液罐；所述反应区包括总混合器、萃取液混合器和固定有肟化催化剂的反应器；底物灌和原料罐与总混合器连通，所述反应器与总混合器连通，萃取液罐与反应器连通。

有益效果：底物和原料会进入总混合器中进行混合，然后再进入固定有肟化催化剂的反应器中得到反应液A，反应液A和萃取液罐内的萃取液均进入萃取液混合器内进行混合，得到反应液B；整体制备过程不仅操作简单，而且混合均匀，保证了反应的充分性；再者，各溶液通入反应器内反应，催化剂被固定在反应器内部，有利于催化剂的循环使用，有利于降低反应成本。

进一步，所述底物罐包括有机溶剂罐和酮/醛类系列衍生物罐；所述原料罐包括氨水罐和过氧化氢罐；所述反应区还包括底物混合器、原料混合器，机溶剂罐和酮/醛类系列衍生物罐均与底物混合器连通，底物混合器与总混合器连通；氨水罐和过氧化氢罐均与原料混合器连通，原料混合器也与总混合器连通。

有益效果：氨肟化反应体系中，以2-羟基酮/醛类系列衍生物为底物，化学性质稳定；有机溶剂的加入能够降低底物的粘度、提高反应体系传质及非均相的分离效果，从而得到较高的反应收率以及提高后续的分离效率。另外，在总混合器前增加底物混合器和原料混合器，能够进一步保证溶液的均匀性以及反应效果。

采用氨水和过氧化氢为原料，不会产生硫酸钠等物质，能够最大限度降低高盐废水，使得废水COD含量＜400mg/L。

进一步，所述物料罐区还包括自来水罐、硫酸罐、稀释剂罐；自来水罐与离心萃取机连通，硫酸罐与硫酸溶液混合器连通，稀释剂罐与稀释混合器连通。

有益效果：自来水罐用于盛装自来水，以方便向离心萃取机中通入自来水，对油相进行水洗。

硫酸罐中放置浓度为20％的硫酸溶液，以方便向硫酸溶液混合器中通入硫酸溶液，实现酸洗和加快后续的萃取分离速度。

稀释剂罐中放置磺化煤油等类似物，以方便向稀释混合器中加入稀释剂，实现对制备得到的羟肟溶液稀释。

进一步，所述萃取液混合器和硫酸溶液混合器之间的管道上设置有背压阀。

有益效果：以方便调节反应压力。

进一步，所述反应器为固定床反应器，固定床反应器长度为3-15m，外径为20-50mm。

有益效果：传统的反应釜体积大，一次投料量大(以吨计)，危险性大，而且热传递效果差，热利用效率不高；本技术采用固定床反应器，不仅能提高效率而且可以增强安全性。再者，通过改变反应器的长度和管径控制肟化反应进程，能够使溶液反应充分。

进一步，还包括测试工位，萃取液混合器与测试工位连接。

在测试工位处可以进行HPLC测试，方便初步判断生成的羟肟含量及未参与反应的底物剩余含量。

附图说明

图1为本实用新型一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统实施例一的结构示意图；(其中P1-P8，表示对恒流泵从上至下排序的序列号)

图2为本实用新型一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：物料罐区1、有机溶剂罐11、酮/醛类系列衍生物罐12、氨水罐13、过氧化氢罐14、萃取液罐15、自来水罐16、硫酸罐17、稀释剂罐18、泵区2、反应区3、底物混合器31、原料混合器32、总混合器33、固定床反应器34、萃取液混合器35、背压阀36、后处理区4、硫酸溶液混合器41、离心萃取机42、水相输出管421、有机相输出管422、废水收集单元43、稀释混合器44、第一蒸发器45、热交换器46、第二蒸发器47、环保中心5、暂存罐6、HPLC测试位7。

实施例一

如图1所示，一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，包括依次通过管道连通的物料罐区1、泵区2、反应区3和后处理区4；物料罐区1包括底物灌、原料罐、萃取液罐15、自来水罐16、硫酸罐17、稀释剂罐18，底物灌包括有机溶剂罐11和酮/醛类系列衍生物罐12，原料罐包括氨水罐13和过氧化氢罐14；以上八个物料罐上均设置有出料管，且出料管均经过泵区2，每个出料管上均设置一个恒流泵(如图1中所示的P1-P8)。

反应区3包括底物混合器31、原料混合器32、总混合器33、萃取液混合器35和固定有肟化催化剂的反应器，本实施例中的反应器为固定床反应器34，催化剂通过在两侧设置金属网将其固定在固定床反应器34内，此为本领域常用技术，不过多赘述；固定床反应器34长度为3-15m，外径为20-50mm，本实施例具体长度为3m，外径为20mm。

有机溶剂罐11和酮/醛类系列衍生物罐12的出料管均与底物混合器31连通，底物混合器31与总混合器33通过管道连通；氨水罐13和过氧化氢罐14的出料管均与原料混合器32连通，原料混合器32也通过管道与总混合器33连通；总混合器33通过管道与固定床反应器34的入料孔连通，固定床反应器34的温度通过恒温水浴锅控制；固定床反应器34的出料孔与萃取液混合器35通过管道连通。

后处理区4包括硫酸溶液混合器41、离心萃取机42、废水收集单元43、稀释混合器44；硫酸溶液混合器41与萃取液混合器35通过管道连通，且该管道上还设有背压阀36。硫酸溶液混合器41与离心萃取机42通过管路连通，离心萃取机42上设有水相输出管421和有机相输出管422，水相输出管421与废水收集单元43连通；且有机相输出管422和废水收集单元43均连通有蒸发器，为了方便区分，有机相输出管422上的蒸发器命名为第一蒸发器45，废水收集单元43连接的蒸发器命名为第二蒸发器47；本实施例中的废水收集单元43为废水收集罐。第一蒸发器45通过管道与萃取液罐15连通，且该管道上还设置有热交换器46；第一蒸发器45还通过管道与稀释混合器44连通，稀释混合器44通过管道连通有暂存罐6。第二蒸发器47上设置有有机相管道和水相管道，有机相管道与有机溶剂罐11连通；水相管道连通至环保中心5的储存罐中，方便后续进行环保处理。

为了保证物料在输送的过程中实现加热，管道均为加热管；具体加热方式为设置覆热媒系统，即，将该区域管道包覆在热媒管道内，通过夹层中的热油时间对管道内的物料进行加热。

本实施例中，有机溶剂罐11中装有的是叔丁醇/水(即，用水稀释后的叔丁醇)；氨水罐13中盛装的是浓度为22％的氨水；过氧化氢罐14中盛装的是浓度为30％的过氧化氢；萃取液罐15中盛装的是稀释后的甲苯；硫酸罐17中盛装的是浓度为20％的硫酸溶液；稀释剂罐18中盛装的是磺化煤油。酮/醛类系列衍生物罐12中装有的是2-羟基酮/醛类系列衍生物。

使用时，酮/醛类系列衍生物罐12中的原料和有机溶剂罐11中的有机溶剂通过恒流泵泵入底物混合器31中混合，得到混合溶液A；氨水罐13中的氨水和过氧化氢罐14中的过氧化氢通过恒流泵泵入原料混合器32中混合，得到混合溶液B；然后将混合溶液A和混合溶液B通入总混合器33中混合后，通入装有肟化催化剂的固定床反应器34中，固定床反应器34温度通过恒温水浴锅控制，溶液从固定床反应器34流出得到反应液A。萃取液罐15中的萃取液与反应液A在萃取液混合器35中混合形成反应液B，硫酸罐17中的硫酸通过恒流泵通入硫酸溶液混合器41中与反应液B混合，实现酸洗，形成反应液C。反应液C进入离心萃取机42中，实现连续离心萃取分离得到有机相和水相；自来水罐16中的自来水通过恒流泵进入离心萃取机42，对有机相进行水洗；然后，有机相通过有机相输出管422进入第一蒸发器45，使得有机相中的萃取液(甲苯)脱出，通过管道回流至萃取液罐15中，实现回收利用，余下的即羟肟溶液。稀释剂罐18中的稀释剂通过恒流泵送入稀释混合器44中，将制备得到的羟肟溶液稀释到一定浓度，然后进入暂存罐6中储存，最终得到具有极高的底物转化率及羟肟选择性的羟肟溶液。

另外，离心萃取机42处得到的水相经水相输出管421进入废水收集单元43，进而实现含盐废酸水的收集；含盐废酸水流经第二蒸发器47，通过不同物质沸点的不同，进而将有机溶剂(叔丁醇和少量水)分离出，通过有机相管道回收至有机溶剂罐11中再次利用。其余水相通过水相管道输送至环保中心5，进行后续处理。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，如图2所示，还包括测试工位，萃取液混合器35与测试工位连接；本实施例中的测试工位为HPLC测试位7。

在测试工位处可以进行HPLC测试，方便初步判断生成的羟肟含量及未参与反应的底物剩余含量。

实施例三

本实施例与实施例一的区别在于，固定床反应器34长度为15m，外径为50mm。

以上的仅是本实用新型的实施例，该实用新型不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，其特征在于，包括依次通过管道连通的物料罐区、反应区和后处理区，管道上设置有输送泵；所述后处理区包括离心萃取机、废水收集单元，离心萃取机上设有水相输出管和有机相输出管，水相输出管与废水收集单元连通；且有机相输出管和废水收集单元均连通有蒸发器，蒸发器与物料罐区连通；所述管道均为加热管。

2.根据权利要求1所述的一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，其特征在于：所述后处理区还包括硫酸溶液混合器，硫酸溶液混合器的进料端与反应区连通，硫酸溶液混合器的辅料口与物料罐区连通，硫酸溶液混合器的出料端与所述离心萃取机连通。

3.根据权利要求2所述的一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，其特征在于：所述后处理区还包括稀释混合器，稀释混合器与有机相输出管上的蒸发器连通。

4.根据权利要求3所述的一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，其特征在于：还包括暂存罐，所述暂存罐与稀释混合器连通。

5.根据权利要求4所述的一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，其特征在于：物料罐区包括底物灌、原料罐、萃取液罐；所述反应区包括总混合器、萃取液混合器和固定有肟化催化剂的反应器；底物灌和原料罐与总混合器连通，所述反应器与总混合器连通，萃取液罐与反应器连通。

6.根据权利要求5所述的一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，其特征在于：所述底物罐包括有机溶剂罐和酮/醛类系列衍生物罐；所述原料罐包括氨水罐和过氧化氢罐；所述反应区还包括底物混合器、原料混合器，机溶剂罐和酮/醛类系列衍生物罐均与底物混合器连通，底物混合器与总混合器连通；氨水罐和过氧化氢罐均与原料混合器连通，原料混合器也与总混合器连通。

7.根据权利要求6所述的一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，其特征在于：所述物料罐区还包括自来水罐、硫酸罐、稀释剂罐；自来水罐与离心萃取机连通，硫酸罐与硫酸溶液混合器连通，稀释剂罐与稀释混合器连通。

8.根据权利要求7所述的一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，其特征在于：所述萃取液混合器和硫酸溶液混合器之间的管道上设置有背压阀。

9.根据权利要求8所述的一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，其特征在于：所述反应器为固定床反应器，固定床反应器长度为3-15m，外径为20-50mm。

10.根据权利要求9所述的一种氨肟化制备羟肟萃取剂的连续流合成系统，其特征在于：还包括测试工位，所述萃取液混合器与测试工位连接。

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