RU2404171C2 - Method for continuous synthesis of 2-mercaptobenzothiazole in tube reactor and device for realising said method - Google Patents
Method for continuous synthesis of 2-mercaptobenzothiazole in tube reactor and device for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2404171C2 RU2404171C2 RU2008149663/02A RU2008149663A RU2404171C2 RU 2404171 C2 RU2404171 C2 RU 2404171C2 RU 2008149663/02 A RU2008149663/02 A RU 2008149663/02A RU 2008149663 A RU2008149663 A RU 2008149663A RU 2404171 C2 RU2404171 C2 RU 2404171C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon disulfide
- stream
- aniline
- sulfur
- tubular reactor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к технологии органического синтеза, а именно к способу получения 2-меркаптобензтиазола и к устройству для его проведения. 2-меркаптобензтиазол применяется в качестве ускорителя серной вулканизации резиновых смесей и исходного сырья для получения большинства других ускорителей.The invention relates to organic synthesis technology, and in particular to a method for producing 2-mercaptobenzthiazole and to a device for its implementation. 2-mercaptobenzthiazole is used as an accelerator for sulfuric vulcanization of rubber compounds and feedstock for the majority of other accelerators.
Уровень техникиState of the art
Известен периодический способ получения 2-меркаптобензтиазола из сероуглерода, анилина и серы (патент US 1631871), согласно которому синтез осуществляется в автоклаве при температуре 150-300°С и давлении 0,69-4,82 МПа при равных молярных долях сероуглерода, анилина и серы или при небольшом (15-20%) избытке сероуглерода. Недостатком данного способа является невысокий выход 2-меркаптобензтиазола и образование значительного количества побочных продуктов.A known periodic method for producing 2-mercaptobenzthiazole from carbon disulfide, aniline and sulfur (US patent 1631671), according to which the synthesis is carried out in an autoclave at a temperature of 150-300 ° C and a pressure of 0.69-4.82 MPa with equal molar fractions of carbon disulfide, aniline and sulfur or with a small (15-20%) excess of carbon disulfide. The disadvantage of this method is the low yield of 2-mercaptobenzthiazole and the formation of a significant amount of by-products.
Известен периодический способ получения 2-меркаптобензтиазола (патент GB 283 679), в котором более предпочтительны значения температуры в автоклаве 280-285°С и давления 4,1-4,8 МПа, при стехиометрическом соотношение анилина и серы в исходной реакционной смеси. Недостатком данного способа является невысокий выход 2-меркаптобензтиазола и образование значительного количества побочных продуктов.A known periodic method for producing 2-mercaptobenzthiazole (patent GB 283 679), in which an autoclave temperature of 280-285 ° C and a pressure of 4.1-4.8 MPa, with a stoichiometric ratio of aniline and sulfur in the initial reaction mixture, is more preferable. The disadvantage of this method is the low yield of 2-mercaptobenzthiazole and the formation of a significant amount of by-products.
Известны способы (патенты US 3818025, US 6222041, SK 285783), в которых предложено проводить реакцию в несколько стадий, изменяя температуру и время пребывания реакционной смеси в каждой из стадий, которые позволяют увеличить производительность и выход целевого продукта. Недостатком данных способов является образование значительного количества побочных продуктов.Known methods (patents US 3818025, US 6222041, SK 285783), in which it is proposed to carry out the reaction in several stages, changing the temperature and residence time of the reaction mixture in each of the stages, which can increase the productivity and yield of the target product. The disadvantage of these methods is the formation of a significant amount of by-products.
Известен периодический способ получения 2-меркаптобензтиазола из сероуглерода, анилина и серы (патент US 5367082) при соотношении анилина и серы в реакционной смеси, близком к стехиометрическому. Процесс производится в реакторе при самоустанавливающемся давлении и температуре 220-280°С, причем реакцию останавливают до образования неконвертируемых побочных продуктов путем добавления в реактор жидкого сероуглерода и дальнейшего охлаждения реактора до температуры, достаточной для кристаллизации 2-меркаптобензтиазола без выпуска образовавшегося сероводорода из реактора. После кристаллизации 2-меркаптобензтиазола сероводород выпускают из реактора, а кристаллический 2-меркаптобензтиазол извлекают из маточного раствора. Маточный раствор, содержащий сероуглерод и побочные продукты, добавляют в реакционную смесь в последующих циклах. Высокий выход конечного продукта достигается благодаря получению 2-меркаптобензтиазола из побочных продуктов реакции. Недостатком данного способа является образование значительного количества побочных продуктов.A known periodic method for producing 2-mercaptobenzthiazole from carbon disulfide, aniline and sulfur (US patent 5367082) with aniline-sulfur ratio in the reaction mixture close to stoichiometric. The process is carried out in a reactor at a self-settling pressure and a temperature of 220-280 ° C, and the reaction is stopped until non-convertible by-products are formed by adding liquid carbon disulfide to the reactor and further cooling the reactor to a temperature sufficient to crystallize 2-mercaptobenzthiazole without discharging the resulting hydrogen sulfide from the reactor. After crystallization of 2-mercaptobenzthiazole, hydrogen sulfide is discharged from the reactor, and crystalline 2-mercaptobenzthiazole is recovered from the mother liquor. A mother liquor containing carbon disulfide and by-products is added to the reaction mixture in subsequent cycles. A high yield of the final product is achieved by obtaining 2-mercaptobenzthiazole from reaction by-products. The disadvantage of this method is the formation of a significant amount of by-products.
Известны способы (патенты US 3031073, JP 58024576, US 4061646), в которых с целью увеличения выхода предложено добавление выделенных промежуточных продуктов к исходному сырью, загружаемых в реактор при последующих циклах. Недостатком данных способов являются образование промежуточных побочных продуктов и необходимость в их рециркуляции.Known methods (patents US 3031073, JP 58024576, US 4061646), in which, in order to increase yield, it is proposed to add the selected intermediate products to the feedstock, loaded into the reactor in subsequent cycles. The disadvantage of these methods is the formation of intermediate by-products and the need for their recycling.
Известен способ (патент RU 2006123707 27.01.2008) выделения 2-меркаптобензтиазола в анилиновой жидкой фазе. Недостатком данного способа является необходимость отделения 2-меркаптобензтиазола от анилина и утилизации большого количества анилиновых сточных вод от центрифуги.A known method (patent RU 2006123707 01/27/2008) of the allocation of 2-mercaptobenzthiazole in the aniline liquid phase. The disadvantage of this method is the need to separate 2-mercaptobenzthiazole from aniline and the disposal of a large amount of aniline wastewater from a centrifuge.
Непрерывные способы получения 2-меркаптобензтиазола в трубчатых реакторах или в последовательно соединенных аппаратах представлены патентами SK 278229, US 3031073 A1 24.04.1962, SU 889660 A 15.12.1981, SU 424859 A 25.04.1974, SU 334702 A 30.03.1972, SU 1462917 A1 30.05.1989.Continuous methods for producing 2-mercaptobenzthiazole in tubular reactors or in series connected apparatuses are represented by patents SK 278229, US 3031073 A1 04.24.1962, SU 889660 A 15.12.1981, SU 424859 A 25.04.1974, SU 334702 A 30.03.1972, SU 1462917 A1 05/30/1989.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ и устройство, раскрытые в GB 1304972 31.01.1973.The closest analogue of the invention is the method and device disclosed in GB 1304972 01/31/1973.
Недостатками данных способов являются трудность обеспечения одинаковых условий синтеза, что обусловлено невозможностью равномерного распределения исходных реагентов в реакционной смеси, а также образование промежуточных побочных продуктов и наличие возвратных потоков, что усложняет управление технологическим процессом.The disadvantages of these methods are the difficulty of ensuring the same synthesis conditions, due to the impossibility of a uniform distribution of the starting reagents in the reaction mixture, as well as the formation of intermediate by-products and the presence of return flows, which complicates the control of the process.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Технической задачей изобретения является разработка и описание способа получения 2-меркаптобензтиазола путем взаимодействия сероуглерода, анилина и серы в прямоточном трубчатом реакторе при суб- и сверхкритическом состоянии сероуглерода.An object of the invention is to develop and describe a method for producing 2-mercaptobenzthiazole by reacting carbon disulfide, aniline and sulfur in a once-through tubular reactor with a sub- and supercritical state of carbon disulfide.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в значительном увеличении скорости реакции и степени конверсии исходных реагентов в продукты реакции. Устройство для получения 2-меркаптобензтиазола обеспечивает возможность создания компактной установки с высоким уровнем управляемости и устойчивости всех заданных параметров процесса.The technical result achieved by the invention is to significantly increase the reaction rate and the degree of conversion of the starting reagents to reaction products. A device for producing 2-mercaptobenzthiazole provides the ability to create a compact unit with a high level of controllability and stability of all the given process parameters.
Технический результат достигается в проведении быстропротекающей автотермической реакции химического взаимодействия предварительно подогретых потоков сероуглерода, анилина и серы, по меньшей мере, в одной реакционной зоне прямоточного адиабатического трубчатого реактора в среде суб- и сверхкритического сероуглерода при молярном соотношении реагентов, близком к стехиометрическому, или при незначительном избытке сероуглерода, с последующим разделением продуктов реакции на газовый поток, содержащий преимущественно сероводород и пастообразный поток, содержащий преимущественно 2-меркаптобензтиазол.The technical result is achieved by conducting a fast-flowing autothermal chemical reaction of preheated flows of carbon disulfide, aniline and sulfur in at least one reaction zone of a direct-flow adiabatic tube reactor in a sub- and supercritical carbon disulfide medium with a molar ratio of reactants close to stoichiometric or with a slight excess carbon disulfide, followed by separation of the reaction products into a gas stream containing mainly hydrogen sulfide and pa a stream-like stream containing predominantly 2-mercaptobenzthiazole.
Сверхкритическая среда характеризуется уникальными свойствами, такими как низкая вязкость, высокая диффузионная способность, низкое поверхностное натяжение по сравнению с жидкостями и растворимостью на порядок больше традиционных растворителей, что способствует его высокой скорости переноса. В сверхкритическом состоянии почти полностью разрушаются водородные связи и молекулы не проявляют взаимосвязанности.The supercritical medium is characterized by unique properties, such as low viscosity, high diffusion ability, low surface tension compared to liquids and solubility an order of magnitude greater than traditional solvents, which contributes to its high transfer rate. In the supercritical state, hydrogen bonds are almost completely destroyed and the molecules do not show interconnectedness.
В этом состоянии коэффициенты диффузии очень велики, а сопротивление массообмену практически отсутствует, так что обеспечиваются все условия для быстрого протекания реакции.In this state, the diffusion coefficients are very large, and the resistance to mass transfer is practically absent, so that all conditions for the rapid reaction are ensured.
Для получения 2-меркаптобензтиазола в среде суб- и сверхкритического сероуглерода исходные реагенты сначала сжимают до сверхкритического давления средствами их подачи, для чего используют насосные агрегаты высокого давления. Высокое давление взаимодействия реагентов способствует осуществлению пространственно затрудненных реакций, и чем выше давление, тем, при прочих равных условиях, будет сильнее ускоряться реакция.To obtain 2-mercaptobenzthiazole in a medium of sub- and supercritical carbon disulfide, the initial reagents are first compressed to supercritical pressure by means of their supply, for which high-pressure pump units are used. The high pressure of the interaction of the reagents contributes to the implementation of spatially hindered reactions, and the higher the pressure, the ceteris paribus, the reaction will accelerate more strongly.
Объединение исходных реагентов производят в струйном смесителе при осесимметричном турбулентном режиме движения в условиях высокой молекулярной дисперсности реагентов. В струйном смесителе значительно уменьшается диффузионное сопротивление, препятствующее взаимодействию компонентов, и происходит разрыв химической связи. При взаимодействии реакционной смеси в реакционной зоне прямоточного трубчатого реактора происходит тепловой взрыв, т.е. за счет теплового эффекта автотермической реакции температура реакционной смеси резко повышается.The initial reagents are combined in a jet mixer with an axisymmetric turbulent mode of motion under conditions of high molecular dispersion of the reagents. In the jet mixer, the diffusion resistance, which impedes the interaction of the components, is significantly reduced, and a chemical bond is broken. When the reaction mixture interacts in the reaction zone of a once-through tubular reactor, a thermal explosion occurs, i.e. due to the thermal effect of the autothermal reaction, the temperature of the reaction mixture rises sharply.
Реактор представляет собой адиабатический аппарат, выполненный в виде вертикальной трубы, на входе в который расположен струйный смеситель реагентов. Использование прямоточного цилиндрического реактора вместо емкостного позволит принять сверхвысокие рабочие давления, что значительно увеличит скорость реакции и соответственно уменьшит время пребывания реакционной смеси. Максимальное рабочее давление трубчатого реактора по существу ограничено лишь техническими характеристиками средств подачи исходных реагентов.The reactor is an adiabatic apparatus made in the form of a vertical pipe, at the entrance to which there is a jet mixer of reagents. The use of a straight-through cylindrical reactor instead of a capacitive one will make it possible to accept ultra-high working pressures, which will significantly increase the reaction rate and, accordingly, reduce the residence time of the reaction mixture. The maximum working pressure of the tubular reactor is essentially limited only by the technical characteristics of the feed means for the initial reagents.
Быстрое охлаждение расплава 2-меркаптобензтиазола в испарительном сепараторе с меньшим давлением за счет испарения летучих компонентов позволит также исключить нежелательные взаимодействия 2-меркаптобензтиазола с другими продуктами реакции. Возможно использование в качестве испарительного сепаратора дистилляционной колонны.Rapid cooling of the melt of 2-mercaptobenzothiazole in the evaporator separator with lower pressure due to the evaporation of volatile components will also eliminate undesirable interactions of 2-mercaptobenzthiazole with other reaction products. It is possible to use a distillation column as an evaporative separator.
Предлагаемый способ получения 2-меркаптобензтиазола путем взаимодействия сероуглерода, анилина и серы в прямоточном трубчатом реакторе при повышенной температуре и давлении, с непрерывным выделением потока продуктов и устройство для его проведения имеет несколько отличительных существенных признаков (конструктивных особенностей):The proposed method for the production of 2-mercaptobenzthiazole by the interaction of carbon disulfide, aniline and sulfur in a once-through tubular reactor at elevated temperature and pressure, with continuous separation of the product stream and the device for carrying it out has several distinctive essential features (design features):
- сначала осуществляют раздельную подачу текущих потоков сероуглерода, анилина и серы средствами их подачи (1, 2, 3), способными устанавливать суб- и сверхкритическое давление сероуглерода, равное примерно 7,7 МПа, предпочтительно более 7,7 МПа, особенно предпочтительно более 8 МПа, причем подачу потоков сероуглерода, анилина и серы осуществляют в стехиометрическом или близком к нему соотношении или при стехиометрическом избытке сероуглерода в пределах от 5 до 20%;- first carry out a separate supply of current flows of carbon disulfide, aniline and sulfur by means of their supply (1, 2, 3), capable of setting sub- and supercritical pressure of carbon disulfide equal to about 7.7 MPa, preferably more than 7.7 MPa, particularly preferably more than 8 MPa, and the flow of carbon disulfide, aniline and sulfur is carried out in a stoichiometric or close ratio to it or with a stoichiometric excess of carbon disulfide in the range from 5 to 20%;
- затем нагревают указанный поток сероуглерода до температуры примерно 275°С, предпочтительно более 275°С и особенно предпочтительно более 285°С, средством нагрева (4), способным устанавливать суб- и сверхкритическую температуру сероуглерода, соединенным линией со средством подачи (1) потока сероуглерода, причем при нагреве указанный сероуглерод переходит в суб- и сверхкритическое состояние, дополнительно нагревают указанный поток анилина средством нагрева (5), соединенным линией со средством подачи (2) потока анилина, и дополнительно нагревают указанный поток серы средством нагрева (6), соединенным линией со средством подачи (3) потока серы, причем нагрев потоков сероуглерода, анилина и серы производят преимущественно с использованием наружного теплообмена или воздействием электрического поля;- then the specified carbon disulfide stream is heated to a temperature of about 275 ° C, preferably more than 275 ° C and particularly preferably more than 285 ° C, by a heating means (4) capable of setting the sub- and supercritical temperature of the carbon disulfide, connected by a line to the supply means (1) of the stream carbon disulfide, and when heated, said carbon disulfide goes into a sub- and supercritical state, additionally heat said aniline stream with a heating means (5), connected by a line to the means for supplying (2) aniline stream, and additionally heating m heating said sulfur stream means (6) connected with the line supply means (3) sulfur stream, the heat flow of carbon disulfide, sulfur and aniline produced advantageously using external heat or an electric field;
- затем объединяют указанные потоки сероуглерода, анилина и серы в струйном смесителе (7), с обеспечением в нем совместного турбулентного истечения реакционной смеси с линейной скоростью, равной 10-350 м/с, предпочтительно 15-100 м/с, причем период времени в течение которого происходит образование гомогенной реакционной смеси, по существу составляет менее чем 0,1 секунды, предпочтительно менее чем 0,01 секунды;- then combine these streams of carbon disulfide, aniline and sulfur in a jet mixer (7), providing a joint turbulent outflow of the reaction mixture with a linear velocity of 10-350 m / s, preferably 15-100 m / s, and a period of time in the course of which the formation of a homogeneous reaction mixture occurs, is substantially less than 0.1 seconds, preferably less than 0.01 seconds;
- затем в прямоточном трубчатом реакторе (8) резко снижают линейную скорость указанной реакционной смеси до 0,01-10 м/с, предпочтительно до 0,02-0,05 м/с, и, по меньшей мере, в одной реакционной зоне адиабатического трубчатого реактора (8) в среде суб- и сверхкритического сероуглерода осуществляют автотермическую реакцию химического взаимодействия гомогенной реакционной смеси, в котором суб- и сверхкритическое давление сероуглерода в реакционной зоне трубчатого реактора (8) примерно 7,7 МПа, предпочтительно более 7,7 МПа, особенно предпочтительно более 8 МПа, после чего происходит мгновенное повышение температуры указанной реакционной смеси, по меньшей мере, примерно на 20°С, по скорости и степени увеличения которой осуществляют контроль протекающей в трубчатом реакторе автотермической реакции химического взаимодействия реакционной смеси, причем период времени, в течение которого осуществляют указанное взаимодействие, по существу составляет менее чем 360 минут, предпочтительно менее чем 240 минут, особенно предпочтительно менее чем 120 минут;- then, in a straight-through tubular reactor (8), the linear velocity of said reaction mixture is sharply reduced to 0.01-10 m / s, preferably to 0.02-0.05 m / s, and in at least one adiabatic reaction zone a tubular reactor (8) in the environment of sub- and supercritical carbon disulfide carry out an autothermal chemical reaction of a homogeneous reaction mixture in which the sub- and supercritical pressure of carbon disulfide in the reaction zone of the tubular reactor (8) is about 7.7 MPa, preferably more than 7.7 MPa, particularly preferably bol its 8 MPa, after which there is an instant increase in the temperature of the specified reaction mixture by at least about 20 ° C, the rate and degree of increase of which control the chemical reaction of the reaction mixture occurring in the tube reactor of an autothermal reaction, and the period of time during which carry out the specified interaction, essentially less than 360 minutes, preferably less than 240 minutes, particularly preferably less than 120 minutes;
- затем дросселируют полученный поток продуктов реакции через редуцирующее устройство (9) в испарительный сепаратор (10) с меньшим давлением, в котором за счет резкого уменьшения плотности указанных продуктов реакции происходит снижение его температуры, при этом температура в испарительном сепараторе (10) находится в пределах примерно 50-110°С, предпочтительно 70-100°С, для поддержания которой испарительный сепаратор (10) дополнительно охлаждают, причем одновременно степенью открытия редуцирующего устройства (9) сохраняют сверхкритическое давление сероуглерода в реакционной зоне трубчатого реактора (8), после чего отводят газовый поток, содержащий преимущественно сероводород, из верхней части испарительного сепаратора (9) и пастообразный поток, содержащий преимущественно 2-меркаптобензтиазол, из его нижней части;- then the resulting stream of reaction products is throttled through a reducing device (9) into an evaporation separator (10) with a lower pressure, in which due to a sharp decrease in the density of these reaction products, its temperature decreases, while the temperature in the evaporation separator (10) is within about 50-110 ° C, preferably 70-100 ° C, to maintain which the evaporator separator (10) is additionally cooled, while supercritical pressure is maintained at the same time as the opening of the reducing device (9) of carbon disulfide in the reaction zone of the tubular reactor (8), after which the withdrawn gas stream containing primarily hydrogen sulfide, from the top of the flash separator (9) and pasty stream comprising predominantly 2-mercaptobenzothiazole, from its lower part;
- струйный смеситель (7) выполнен по существу в виде цилиндрической трубы, которая имеет длину не менее пяти эквивалентных диаметров, имеющую, по меньшей мере, три впускных отверстия для потоков сероуглерода, анилина и серы, соединенные соответствующими линиями со средствами нагрева (4, 5, 6) указанных потоков и одно выпускное отверстие для реакционной смеси, соединенное с внутренней полостью трубчатого реактора (8), причем впускное отверстие для потока сероуглерода в цилиндрической трубе струйного смесителя (7) расположено осесимметрично по отношению к впускным отверстиям для потоков анилина и серы, также, по меньшей мере, начальная часть цилиндрической трубы струйного смесителя (7) выполнена с внутренними неровностями, также, по меньшей мере, часть цилиндрической трубы струйного смесителя (7) находится во внутренней полости трубчатого реактора (8), причем ось указанной цилиндрической трубы совпадает с осью трубчатого реактора (8), и также цилиндрическая труба струйного смесителя (7) заканчивается расширяющимся диффузором;- the jet mixer (7) is made essentially in the form of a cylindrical pipe, which has a length of at least five equivalent diameters, having at least three inlets for the flows of carbon disulfide, aniline and sulfur, connected by corresponding lines to heating means (4, 5 , 6) these streams and one outlet for the reaction mixture connected to the internal cavity of the tubular reactor (8), the inlet for the carbon disulfide stream in the cylindrical tube of the jet mixer (7) is located axisymmetrically In relation to the inlets for the flows of aniline and sulfur, at least the initial part of the cylindrical pipe of the jet mixer (7) is made with internal irregularities, also at least part of the cylindrical pipe of the jet mixer (7) is in the inner cavity of the tubular reactor (8), wherein the axis of said cylindrical pipe coincides with the axis of the tubular reactor (8), and also the cylindrical pipe of the jet mixer (7) ends with an expanding diffuser;
- трубчатый реактор (8) выполнен по существу в виде цилиндрического полого корпуса высокого давления без внутренних устройств, расстояние между цилиндрическими поверхностями которого не превышает 150 мм, закрытый с одного торца крышкой, через которую пропущена цилиндрическая труба струйного смесителя (7) для реакционной смеси, а с другого торца закрытый днищем, имеющим одно выпускное отверстие для расплава 2-меркаптобензтиазола, при этом трубчатый реактор (8) содержит, по меньшей мере, одно измерительное средство для контроля температуры, по меньшей мере, одно измерительное средство для контроля давления и, по меньшей мере, одно средство регулирования редуцирующего устройства (9), функционально связанное с указанным измерительным средством и с редуцирующим устройством (9);- the tubular reactor (8) is made essentially in the form of a cylindrical hollow high-pressure casing without internal devices, the distance between the cylindrical surfaces of which does not exceed 150 mm, closed at one end by a lid through which the cylindrical pipe of the jet mixer (7) for the reaction mixture is passed, and from the other end closed by a bottom having one outlet for the melt of 2-mercaptobenzthiazole, while the tubular reactor (8) contains at least one measuring means for temperature control, at least one measuring means for monitoring pressure and at least one means for regulating a reducing device (9), functionally associated with the specified measuring means and with a reducing device (9);
- редуцирующее устройство (9) содержит регулирующую форсунку или регулирующий вентиль, соединенные линией с выпускным отверстием трубчатого реактора (8) и с испарительным сепаратором (10), таким образом, чтобы угол конуса струи редуцирующего устройства (9) выполнен в пределах примерно от 50 до 180°, предпочтительно от 90 до 140°, причем конус струи находится в испарительном сепараторе (10);- the reducing device (9) contains a control nozzle or control valve connected by a line to the outlet of the tubular reactor (8) and to the evaporator separator (10), so that the angle of the cone of the jet of the reducing device (9) is made in the range from about 50 to 180 °, preferably from 90 to 140 °, and the cone of the jet is in the evaporation separator (10);
- испарительный сепаратор (10), имеющий в верхней части, по меньшей мере, одно первое выходное отверстие преимущественно для сероводорода и в нижней части, по меньшей мере, одно второе выходное отверстие преимущественно для 2-меркаптобензтиазола, причем давление в испарительном сепараторе (10) меньше суб- и сверхкритического давления сероуглерода, предпочтительно равно атмосферному, особо предпочтительно ниже атмосферного, причем возможно испарительный сепаратор содержит дистилляционную колонну;- an evaporation separator (10) having in the upper part at least one first outlet mainly for hydrogen sulfide and in the lower part at least one second outlet mainly for 2-mercaptobenzthiazole, the pressure in the evaporator separator (10) less than sub- and supercritical pressure of carbon disulfide, preferably equal to atmospheric, particularly preferably lower than atmospheric, moreover, the evaporation separator may include a distillation column;
- с целью содействовать удалению летучих компонентов из испарительного сепаратора (10) перед редуцирующим устройством (9) к потоку расплава 2-меркаптобензтиазола добавляют поток растворителя-экстрагента, возможно сероуглерода, необязательно находящегося в суб- и сверхкритическом состоянии, в соотношении примерно от 1:0,2 до 1:5, предпочтительно от 1:0,5 до 1:2 в расчете на суммарный поток, причем указанный поток растворителя-экстрагента рециркулируют.- in order to facilitate the removal of volatile components from the evaporation separator (10) in front of the reducing device (9), a stream of solvent extractant, possibly carbon disulfide, optionally in sub- and supercritical state, is added to the melt stream of 2-mercaptobenzthiazole in a ratio of about 1: 0 , 2 to 1: 5, preferably from 1: 0.5 to 1: 2, based on the total flow, wherein said solvent-extractant stream is recycled.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Изобретение раскрывается в технологической схеме получения 2-меркаптобензтиазола, включающее подачу потоков сероуглерода, анилина и серы, их нагрев, совместное объединение, взаимодействие в трубчатом реакторе с последующим выделением целевого продукта. Устройство для получения 2-меркаптобензтиазола содержит средства подачи (1, 2, 3) потоков сероуглерода, анилина и серы, средства их нагрева (4, 5, 6), струйный смеситель (7), трубчатый реактор (8), редуцирующее устройство (9) и испарительный сепаратор (10).The invention is disclosed in a technological scheme for the production of 2-mercaptobenzthiazole, including the supply of carbon disulfide, aniline and sulfur streams, their heating, joint combination, interaction in a tubular reactor with the subsequent isolation of the target product. A device for producing 2-mercaptobenzthiazole contains means for supplying (1, 2, 3) carbon disulfide, aniline and sulfur streams, means for heating them (4, 5, 6), a jet mixer (7), a tubular reactor (8), and a reducing device (9 ) and an evaporative separator (10).
Трубчатый реактор (8) имеет вид цилиндрического корпуса, закрытый с торцов крышкой и днищем. На крышке трубчатого реактора (8) установлен струйный смеситель (7), содержащий цилиндрическую трубу, имеющую три впускных отверстия, соединенные соответствующими линиями со средствами нагрева (4, 5, 6) потоков сероуглерода, анилина и серы и одно выпускное отверстие для реакционной смеси, соединенное с внутренней полостью трубчатого реактора (8). Трубчатый реактор (8) содержит также измерительные средства для контроля температуры и давления.The tubular reactor (8) has the form of a cylindrical body, closed at the ends with a lid and a bottom. A jet mixer (7) is installed on the lid of the tubular reactor (8), containing a cylindrical pipe having three inlet openings connected by corresponding lines to heating means (4, 5, 6) of carbon disulfide, aniline and sulfur flows and one outlet for the reaction mixture, connected to the inner cavity of the tubular reactor (8). The tubular reactor (8) also contains measuring means for monitoring temperature and pressure.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Сероуглерод подают насосом (1) с расходом 1,1 т/ч в теплообменник (4), где происходит его нагрев до температуры 250-300°С. Анилин подают насосом (2) с расходом 1,3 т/ч в теплообменник (5), где происходит его нагрев до температуры 200-300°С. Жидкую серу подают насосом (3) с расходом 0,45 т/ч в теплообменник (6), где происходит его нагрев до температуры 120-160°С.Carbon disulfide is pumped (1) with a flow rate of 1.1 t / h to the heat exchanger (4), where it is heated to a temperature of 250-300 ° C. Aniline is pumped (2) with a flow rate of 1.3 t / h to the heat exchanger (5), where it is heated to a temperature of 200-300 ° C. Liquid sulfur is pumped (3) with a flow rate of 0.45 t / h to the heat exchanger (6), where it is heated to a temperature of 120-160 ° C.
Далее подогретые потоки совместно объединяют в струйном смесителе (7) (Dвн.=6 мм), после чего реакционная смесь поступает в трубчатый реактор (8) (Dвн.=150 мм), где линейная скорость реакционной среды мгновенно снижается. В реакторе (8) за счет теплового эффекта автотермической реакции температура реакционной смеси мгновенно повышается и осуществляется химическое взаимодействие реакционной смеси.Next, the heated streams are combined together in a jet mixer (7) (D ext. = 6 mm), after which the reaction mixture enters the tubular reactor (8) (D ext. = 150 mm), where the linear velocity of the reaction medium instantly decreases. In the reactor (8), due to the thermal effect of the autothermal reaction, the temperature of the reaction mixture instantly rises and chemical reaction of the reaction mixture takes place.
Реакция осуществляется при температуре 280-320°С в течение 2-4 часов. Суб- и сверхкритическое давление сероуглерода в реакционной полости реактора (8) в пределах 8,0-1,2 МПа поддерживают редуцирующим устройством (9), степень открытия которого определяется измерительным средством контроля давления трубчатого реактора (8). После диспергирующего устройства (9) поток расплава 2-меркаптобензтиазола дросселируют в испарительный сепаратор (8) с меньшим давлением, где происходит выделение 2-меркаптобензтиазола за счет удаления летучих компонентов сероводорода и непрореагированного сероуглерода.The reaction is carried out at a temperature of 280-320 ° C for 2-4 hours. The sub- and supercritical pressure of carbon disulfide in the reaction cavity of the reactor (8) in the range of 8.0-1.2 MPa is supported by a reducing device (9), the degree of opening of which is determined by a measuring means for monitoring the pressure of the tubular reactor (8). After the dispersing device (9), the melt-stream of 2-mercaptobenzothiazole is throttled to an evaporation separator (8) with a lower pressure, where 2-mercaptobenzthiazole is released due to the removal of volatile components of hydrogen sulfide and unreacted carbon disulfide.
Степень конверсии анилина и серы составляет до 95%.The degree of conversion of aniline and sulfur is up to 95%.
Claims (20)
а) осуществляют раздельную подачу текущих потоков сероуглерода, анилина и серы, причем указанные потоки подают со суб- и сверхкритическим давлением сероуглерода, затем
б) нагревают указанный поток сероуглерода до суб- и сверхкритической температуры сероуглерода, дополнительно нагревают указанный поток анилина, дополнительно нагревают указанный поток серы, причем нагрев осуществляют до таких температур, которые обеспечивают протекание реакций в среде суб- и сверхкритического сероуглерода, затем
в) объединяют указанные потоки сероуглерода, анилина и серы в струйном смесителе (7) с обеспечением в нем линейной скорости полученной реакционной смеси, равной 10-350 м/с, предпочтительно 15-100 м/с, причем период времени, в течение которого происходит объединение, по существу, составляет менее 0,1 с, предпочтительно менее 0,01 с, затем
г) в прямоточном трубчатом реакторе (8) резко снижают линейную скорость указанной реакционной смеси до 0,01-10 м/с, предпочтительно до 0,02-0,05 м/с и по меньшей мере в одной реакционной зоне адиабатического трубчатого реактора (8) в среде суб- и сверхкритического сероуглерода осуществляют автотермическую реакцию химического взаимодействия реакционной смеси, после чего происходит мгновенное повышение температуры указанной реакционной смеси, по меньшей мере, примерно на 20°С, причем период времени, в течение которого осуществляют указанное взаимодействие, по существу, составляет менее 360 мин, предпочтительно менее 240 мин, особенно предпочтительно менее 120 мин, и затем
д) дросселируют полученный поток продуктов реакции через редуцирующее устройство (9) в испарительный сепаратор (10) с меньшим давлением, в котором за счет его резкого расширения происходит снижение температуры, причем одновременно степенью открытия редуцирующего устройства (9) сохраняют сверхкритическое давление сероуглерода в реакционной зоне трубчатого реактора (8), после чего отводят газовый поток, содержащий преимущественно сероводород из верхней части испарительного сепаратора (9), и пастообразный поток, содержащий преимущественно 2-меркаптобензтиазол из его нижней части.1. The method of obtaining 2-mercaptobenzthiazole by reacting carbon disulfide, aniline and sulfur in a tubular reactor with a continuous separation of the product stream, characterized in that at first
a) carry out a separate supply of current flows of carbon disulfide, aniline and sulfur, and these flows are served with sub- and supercritical pressure of carbon disulfide, then
b) heating said carbon disulfide stream to a sub- and supercritical temperature of carbon disulfide, additionally heating said aniline stream, additionally heating said sulfur stream, and heating to such temperatures that allow reactions to occur in a medium of sub- and supercritical carbon disulfide, then
c) combine these streams of carbon disulfide, aniline and sulfur in a jet mixer (7) with ensuring in it a linear velocity of the resulting reaction mixture equal to 10-350 m / s, preferably 15-100 m / s, and the period of time during which the combination is substantially less than 0.1 s, preferably less than 0.01 s, then
g) in a straight-through tube reactor (8), the linear velocity of the specified reaction mixture is sharply reduced to 0.01-10 m / s, preferably to 0.02-0.05 m / s and in at least one reaction zone of the adiabatic tube reactor ( 8) in the environment of sub- and supercritical carbon disulfide carry out an autothermal reaction of chemical interaction of the reaction mixture, after which there is an instant increase in the temperature of the specified reaction mixture by at least about 20 ° C, and the period of time during which the specified inter the effect is substantially less than 360 minutes, preferably less than 240 minutes, particularly preferably less than 120 minutes, and then
e) throttle the resulting stream of reaction products through a reducing device (9) into an evaporation separator (10) with a lower pressure, in which, due to its sharp expansion, a decrease in temperature occurs, while the supercritical pressure of carbon disulfide in the reaction zone is maintained by the degree of opening of the reducing device (9) a tubular reactor (8), after which a gas stream is removed, containing mainly hydrogen sulfide from the upper part of the evaporation separator (9), and a pasty stream, containing mainly 2- mercaptobenzthiazole from its lower part.
а) средство подачи (1) потока сероуглерода, средство подачи (2) потока анилина, средство подачи (3) потока серы, которые способны устанавливать суб- и сверхкритическое давление сероуглерода;
б) средство нагрева (4) потока сероуглерода, способное устанавливать суб- и сверхкритическую температуру сероуглерода, соединенное линией со средством подачи (1) потока сероуглерода, дополнительно средство нагрева (5) потока анилина, соединенное линией со средством подачи (2) потока анилина, дополнительно средство нагрева (6) потока серы, соединенное линией со средством подачи (3) потока серы;
в) струйный смеситель (7), выполненный, по существу, в виде цилиндрической трубы, которая имеет длину не менее пяти эквивалентных диаметров, имеющую, по меньшей мере, три впускных отверстия для потоков сероуглерода, анилина и серы, соединенных соответствующими линиями со средствами нагрева (4, 5, 6) указанных потоков, и одно выпускное отверстие для реакционной смеси, соединенное с внутренней полостью трубчатого реактора (8);
г) трубчатый реактор (8), выполненный, по существу, в виде цилиндрического полого корпуса высокого давления без внутренних устройств, закрытый с одного торца крышкой, через которую пропущена цилиндрическая труба струйного смесителя (7) для реакционной смеси, а с другого торца закрытый днищем, имеющим одно выпускное отверстие для потока расплава 2-меркаптобензтиазола;
д) редуцирующее устройство (9), содержащее регулирующую форсунку или регулирующий вентиль, соединенные линией с выпускным отверстием трубчатого реактора (8);
е) испарительный сепаратор (10), соединенный с редуцирующим устройством (9) таким образом, чтобы конус струи редуцирующего устройства (9) находился в испарительном сепараторе (10), и имеющий в верхней части, по меньшей мере, одно первое выходное отверстие преимущественно для сероводорода и в нижней части, по меньшей мере, одно второе выходное отверстие преимущественно для 2-меркаптобензтиазола.10. A device for producing 2-mercaptobenzthiazole, including means for supplying carbon disulfide, aniline and sulfur, heating means and a tubular reactor, characterized in that the device contains:
a) means for supplying (1) a carbon disulfide stream, means for supplying (2) aniline stream, means for supplying (3) sulfur stream, which are capable of setting sub- and supercritical pressure of carbon disulfide;
b) means for heating (4) the carbon disulfide stream, capable of setting the sub- and supercritical temperature of carbon disulfide, connected by a line to the means for feeding (1) the carbon disulfide stream, additionally heating means (5) for the aniline carbon stream, connected by a line to the means for feeding (2) the aniline stream, further heating means (6) of the sulfur stream, connected by a line to the means of supply (3) of the sulfur stream;
c) a jet mixer (7), made essentially in the form of a cylindrical pipe, which has a length of at least five equivalent diameters, having at least three inlets for flows of carbon disulfide, aniline and sulfur, connected by corresponding lines to heating means (4, 5, 6) these streams, and one outlet for the reaction mixture, connected to the internal cavity of the tubular reactor (8);
d) a tubular reactor (8), made essentially in the form of a cylindrical hollow high-pressure housing without internal devices, closed at one end with a cap through which the cylindrical pipe of the jet mixer (7) for the reaction mixture is passed, and closed at the other end having one outlet for melt flow of 2-mercaptobenzthiazole;
d) a reducing device (9) containing a control nozzle or control valve connected by a line to the outlet of the tubular reactor (8);
e) an evaporator separator (10) connected to the reducing device (9) so that the cone of the jet of the reducing device (9) is in the evaporation separator (10), and having at least one first outlet in the upper part hydrogen sulfide and in the lower part of at least one second outlet mainly for 2-mercaptobenzthiazole.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008149663/02A RU2404171C2 (en) | 2008-12-16 | 2008-12-16 | Method for continuous synthesis of 2-mercaptobenzothiazole in tube reactor and device for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008149663/02A RU2404171C2 (en) | 2008-12-16 | 2008-12-16 | Method for continuous synthesis of 2-mercaptobenzothiazole in tube reactor and device for realising said method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008149663A RU2008149663A (en) | 2010-06-27 |
| RU2404171C2 true RU2404171C2 (en) | 2010-11-20 |
Family
ID=42683011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008149663/02A RU2404171C2 (en) | 2008-12-16 | 2008-12-16 | Method for continuous synthesis of 2-mercaptobenzothiazole in tube reactor and device for realising said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2404171C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2546674C2 (en) * | 2013-08-02 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | 2-mercaptobenztellurazoles and method for production thereof |
| EP2772304B1 (en) | 2011-05-19 | 2017-05-10 | Josef Meissner GmbH & Co. KG | Devices for the purification of nitration products |
| CN106905259A (en) * | 2017-03-07 | 2017-06-30 | 山东斯递尔化工科技有限公司 | The method that rubber accelerator M is prepared using micro passage reaction |
| CN107629024A (en) * | 2017-10-13 | 2018-01-26 | 山东尚舜化工有限公司 | A kind of continuous synthesizer of rubber vulcanization accelerator M and its production technology |
-
2008
- 2008-12-16 RU RU2008149663/02A patent/RU2404171C2/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2772304B1 (en) | 2011-05-19 | 2017-05-10 | Josef Meissner GmbH & Co. KG | Devices for the purification of nitration products |
| RU2546674C2 (en) * | 2013-08-02 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | 2-mercaptobenztellurazoles and method for production thereof |
| CN106905259A (en) * | 2017-03-07 | 2017-06-30 | 山东斯递尔化工科技有限公司 | The method that rubber accelerator M is prepared using micro passage reaction |
| CN107629024A (en) * | 2017-10-13 | 2018-01-26 | 山东尚舜化工有限公司 | A kind of continuous synthesizer of rubber vulcanization accelerator M and its production technology |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008149663A (en) | 2010-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2404171C2 (en) | Method for continuous synthesis of 2-mercaptobenzothiazole in tube reactor and device for realising said method | |
| US7375223B2 (en) | High pressure method for producing pure melamine in a vertical synthesis reactor | |
| JP6621760B2 (en) | Operation method of gas phase phosgenation plant | |
| JP5605921B2 (en) | Purification method of acrylonitrile | |
| KR20190132344A (en) | Distillation of dimethyl sulfoxide, and multistage distillation column | |
| JP5150708B2 (en) | Continuous polymerization apparatus and method for producing polymer composition | |
| JP5605922B2 (en) | Purification method of acrylonitrile | |
| AU2008339360B2 (en) | Method of regulating temperature in reaction vessel, reactor, and process for producing dimethyl ether | |
| TW200833639A (en) | Process for preparing isoolefins | |
| ITMI20110804A1 (en) | "HIGH YIELD PROCESS FOR THE UREA SYNTHESIS" | |
| CN106458864B (en) | Method for operating a gas-phase phosgenation plant | |
| BRPI0621142A2 (en) | methanol production method and apparatus for methanol production | |
| JP2016514741A5 (en) | ||
| RU2411078C1 (en) | Method of producing gas-fluid reactions in sub- and supercritical fluid | |
| EP4179042A1 (en) | Pitch process and products | |
| JP7093183B2 (en) | Method for producing diisocyanate in gas phase | |
| KR20210035735A (en) | Method for preraring isopropyl alcohol | |
| JP2019508450A (en) | Hydroformylation process | |
| US10858311B2 (en) | Method for producing isocyanates | |
| JP4907652B2 (en) | Method for recovering cyclododecatriene by evaporation | |
| RU2403969C2 (en) | Method of producing isoprene in tubular reactor and device to this end | |
| CN114375289B (en) | Process for preparing alkanesulphonic acids | |
| Javaid et al. | Integrated process for γ-butyrolactone production | |
| WO2009135229A1 (en) | A method of producing cyclic diols | |
| JP2004035492A (en) | Apparatus and method for producing aromatic polyisocyanate |