一种苯胺基乙腈连续化生产系统的制作方法

1.本实用新型涉及有机合成技术领域，特别是涉及一种苯胺基乙腈连续化生产系统。


背景技术：

2.苯胺基乙腈是一种黄色固体，其分子式为c8h8n2。苯胺基乙腈是生产染料靛蓝的重要中间体，常用于牛仔布料的染色。
3.现阶段，苯胺基乙腈的工业化生产普遍采取以下方式：以苯胺和羟基乙腈为原料，在釜式反应器中初步合成苯胺基乙腈粗品，然后将苯胺基乙腈产品加入水中进行冷却结晶并离心分离得到苯胺基乙腈终产品。离心所得母液中含有部分苯胺基乙腈，不能直接排放到废水中，故通常将离心所得母液进行多级沉降分离，以回收母液中的苯胺基乙腈。但是，回收得到的苯胺基乙腈品质不佳，含有较多的杂质，同时，母液中含有带苯环的有机物杂质，难以有效处理。
4.专利cn104725272b公开了一种苯胺基乙腈的制备方法，包括以下步骤：1)苯胺基乙腈的合成：苯胺与羟基乙腈在催化剂存在下反应，直到苯胺含量小于1.0％；2)苯胺基乙腈的分离、成型造粒：分相，将反应液下层的有机相趁热分出，喷雾冷却造粒得产品。
5.专利cn204569784u公开了一种苯胺基乙腈生产系统，包括依次连接的反应装置和分相装置，所述反应装置用于苯胺和羟基乙腈以及催化剂反应制备苯胺基乙腈，所述分相装置用于分离来自反应装置中所得的混合液。
6.然而，这两个专利文献所采用的反应装置为釜式反应器或管式反应器，反应液经自动分相，所得油相用喷雾冷却造粒装置进行造粒得到苯胺基乙腈产品。然而，以釜式反应或管式反应器为反应装置，直接分相所得油相(主要成分为苯胺基乙腈)纯度小于95％，苯胺等杂质的含量较高，产品质量无法满足下游产品靛蓝的质量要求，并且，仍要大量排出含苯环、高cod的难处理母液。
7.专利cn107033030b公开了一种连续的苯胺基乙腈的生产工艺，其以苯胺和羟基乙腈为原料，在微通道反应器中进行反应，苯胺：羟基乙腈≤1.2，反应温度170～220℃，反应时间为10～50s，微流体通道反应系统压力达到2～5mpa，苯胺流量1.1～12.1l/min，羟基乙流量为 2.12～12.9l/min，反应液中加入0.5～5倍的水进行冷却结晶，向母液中加苯胺萃取未反应完全的苯胺。采用该方法生产苯胺基乙腈，反应液中苯胺明显未反应完全，需加入大量的水进行冷却结晶才能得到产品质量合格的苯胺基乙腈。因此，会产生大量含苯环、高cod的难处理母液；并且，向母液中加入苯胺来萃取未反应完全的苯胺，明显不合逻辑，不具备工业化价值。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种苯胺基乙腈连续化生产系统，以降低生产过程中含苯环的有机物等杂质含量，提高工业化生产水平。
9.本实用新型提供一种苯胺基乙腈连续化生产系统，包括：依次连接的微反应器、延时反应器、冷却机构和分相机构，所述油相出口连通有冷却造粒装置，所述分相机构设置有进液口、油相出口和水相出口，所述水相出口连通有第一真空低温蒸发脱水装置，所述第一真空低温蒸发脱水装置设置有排液口，所述排液口经循环泵连通所述分相机构的进液口。
10.本实用新型的生产系统的工作原理如下：
11.采用本发明的生产系统生产苯胺基乙腈时，原料苯胺、碱性催化剂溶液和羟基乙腈在在微反应器中瞬时混合均匀，并在微反应器中进行良好的传质、传热，苯胺和羟基乙腈反应彻底，极大地降低了反应液中苯胺和羟基乙腈的含量；同时，微反应器能够实现温度的精密控制，避免出现局部过热等现象，进而避免反应产物苯胺基乙腈在高温作用下发生聚合、分解等副反应，产生带苯环的有机物等杂质，从而降低反应液中cod的含量。
12.反应后物料进入延时反应器中，反应后物料中未反应的苯胺和羟基乙腈在延时反应器中继续反应，延时反应器良好的传热、传质效果促使苯胺和羟基乙腈反应更彻底，进一步降低了反应液中苯胺和羟基乙腈的含量。
13.反应后物料自延时反应器进入冷却机构并在冷却机构中冷却降温，避免了反应产物苯胺基乙腈在高温下结晶和在高温作用下发生聚合、分解等副反应产生带苯环的有机物等杂质。
14.冷却后物料进入分相结构中进行分相，得到含少量水分的苯胺基乙腈油相和含少量苯胺基乙腈的水相。
15.自分相机构的油相出口流出的苯胺基乙腈油相进入冷却造粒装置中，在冷却造粒装置中冷却后得到粒状苯胺基乙腈产品。
16.自分相机构的水相出口流出的含少量苯胺基乙腈的水相则进入第一真空低温蒸发脱水装置中在低温条件下脱除水相中的水分，能够避免热敏性物质苯胺基乙腈在高温作用下发生聚合、分解等副反应产生带苯环的有机物等杂质，提高了终产物苯胺基乙腈的纯度；并且，脱除水分后得到的浓缩液通过分相机构进行回收处理，能够提高终产品苯胺基乙腈的收率。
17.可选地，所述微反应器采用大通量连续流微反应器。大通量连续流微反应器靠近进料口的冷热媒介进口处及靠近出料口的冷热媒介出口处均设置有冷热媒折流板通道，冷热媒折流板通道能够保证良好的传热性能，进而实现苯胺、羟基乙腈和催化剂溶液的传质、传热的精确控制，进一步避免出现局部过热等现象，进而避免反应产生的苯胺基乙腈在高温下发生分解、聚合等副反应产生带苯环的有机物等杂质，进一步降低反应液中cod的产生量。
18.可选地，所述延时反应器采用微分侧流反应器。
19.可选地，所述分相机构采用自动分相器或液液分相离心机。
20.可选地，所述第一真空低温蒸发脱水装置包括蒸发器，所述蒸发器采用降膜蒸发器、强制循环再沸器或虹吸式再沸器。
21.可选地，所述蒸发器采用降膜蒸发器。降膜蒸发器在列管内成膜蒸发，换热效果优异，且不会造成热敏性物质苯胺基乙腈的分解、聚合等副反应产生带苯环的有机物等杂质，进一步降低cod的产生量。
22.可选地，所述苯胺基乙腈连续化生产系统还包括第二真空低温蒸发脱水装置，所
述第二真空低温蒸发脱水装置设置于所述分相机构的油相出口和冷却造粒装置之间。
23.可选地，所述第二真空低温蒸发脱水装置包括蒸发器，所述蒸发器采用降膜蒸发器、强制循环再沸器或虹吸式再沸器。
24.可选地，所述蒸发器采用降膜蒸发器。降膜蒸发器在列管内成膜蒸发，换热效果优异，且不会造成热敏性物质苯胺基乙腈的分解、聚合等副反应产生带苯环的有机物等杂质，进一步降低cod的产生量。
附图说明
25.图1为实施例1的苯胺基乙腈连续化生产系统的结构示意图；
26.图2为实施例2的苯胺基乙腈连续化生产系统的结构示意图；
27.图3为实施例3的苯胺基乙腈连续化生产系统的结构示意图。
28.附图标记
29.101集成混合器，102并行微通道反应器，103冷热媒折流板通道，104微反应通道，105 出料口，1061第一进料口，1062第二进料口，1063第三进料口，a冷热媒介进口，b冷热媒介出口；
30.2延时反应器；3冷却机构；4分相机构；5第一真空低温蒸发脱水装置；6冷却造粒装置；7循环泵；8水蒸汽收集罐；9预热器；10计量泵；11混合器；12第二真空低温蒸发脱水装置。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
34.此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.实施例1
36.如图1所示，本实施例提供一种苯胺基乙腈连续化生产系统。该生产系统用于生产苯胺基乙腈。
37.本实施例的苯胺基乙腈生产系统包括依次用管道连接的微反应器、延时反应器2、冷却机构3和分相机构4。
38.微反应器具体采用大通量连续流微反应器(d-amert反应器)，其用于作为苯胺、羟基乙腈和碱性催化剂溶液的反应容器，包括物流精密分布器(图中未画出)、集成混合器
101、并行微通道反应器102，物流精密分布器与集成混合器101连接，并行微通道反应器102包括若干并列设置的微反应通道104。
39.物流精密分布器用于将物料均匀分配成若干股与微反应通道104数量相同的液流，集成混合器101用于混合物料。
40.微反应通道104设置有第一进料口1061、第二进料口1062、第三进料口1063和出料口 105，微反应通道104的尺寸大小和数量可根据物料的特性和流量进行设计，微反应通道104 的第一进料口1061、第二进料口1062和第三进料口1063处均设置有集成混合器101。
41.靠近第一进料口1061、第二进料口1062和第三进料口1063的冷热媒介进口a处及靠近出料口105的冷热媒介出口b处均设置有冷热媒折流板通道103，冷热媒介质自冷热媒介进口a处进入，自冷热媒介出口b处排出，能够保证良好的传热性能，进而实现苯胺、羟基乙腈和催化剂溶液的传质、传热的精确控制，据此能够避免出现局部过热等现象，避免反应产物苯胺基乙腈在高温下发生聚合、分解等副反应产生带苯环的有机物等杂质，降低cod的含量。
42.延时反应器2具体采用微分折流反应器(即dsr反应器)。微分折流反应器用于使未反应完全的苯胺和羟基乙腈在催化剂溶液的催化作用下继续反应，其具备优异的传质、传热效果，能够使苯胺和羟基乙腈反应更彻底。
43.本实施例的生产系统将传质、传热效果优异的微反应器和延时反应器2结合起来，能够使苯胺和羟基乙腈反应彻底，极大地降低了反应液中苯胺和羟基乙腈的含量；同时，微反应器和延时反应器2能够实现温度的精密控制，进而避免出现局部过热等现象，进而避免反应产物苯胺基乙腈在高温作用下发生聚合、分解等副反应产生带苯环的有机物等杂质，从而降低反应液中cod含量。
44.冷却机构3用于将来自延时反应器2的反应产物冷却至40～50℃，避免热敏性物质苯胺基乙腈在高温下发生聚合、分解等副反应产生带苯环的有机物等杂质，降低cod的产生量。冷却机构3可以采用列管式冷却器、板式冷却器、风冷式冷却器等，列管式冷却器、板式冷却器、风冷式冷却器为现有技术，在此不再赘述。
45.分相机构4用于将反应产物分离成油相(含少量水分，主要成分为苯胺基乙腈)和水相 (含少量苯胺基乙腈)，分相机构4采用自动分相器或液液分相离心机，分相机构4设置有进液口、油相出口和水相出口，油相出口和水相出口分别连通有冷却造粒装置6和第一真空低温蒸发脱水装置5，第一真空低温蒸发脱水装置5设置有排液口，排液口经循环泵7连通分相机构4的进液口。
46.分相机构4的油相出口连通有冷却造粒装置6，冷却造粒装置6用于冷却来自分相机构4 的油相出口的苯胺基乙腈油相，在冷却过程中，液态苯胺基乙腈油相物料经雾化处理，并与冷空气或惰性气体接触、传热，液态苯胺基乙腈油相物料迅速冷却，得到粒状苯胺基乙腈产品。
47.第一真空低温蒸发脱水装置5包括蒸发器、汽液分离室、循环泵、真空泵等。真空低温蒸发脱水装置为现有技术，在此不再赘述。蒸发器采用降膜蒸发器、强制循环再沸器或虹吸式再沸器，例如采用降膜蒸发器，降膜蒸发器在列管内成膜蒸发，换热效果优异，且不会造成热敏性物质苯胺基乙腈的分解、聚合等副反应产生带苯环的有机物等杂质，进一步降低 cod的产生量。降膜蒸发器的热媒介质可以采用热水、导热油、乙二醇水溶液等物质。
48.水相中溶解有部分苯胺基乙腈，将来自分相机构4的水相出口的水相置于第一真空低温蒸发脱水装置5中进行脱水处理，水分在处理过程中不断蒸发，苯胺基乙腈因水分减少逐渐趋于饱和甚至过饱和进而析出，将得到的浓缩液经循环泵7泵入分相机构4进行分相处理，能够回收水相中的苯胺基乙腈，提高苯胺基乙腈的收率；其次，蒸发得到的水蒸汽中有机物含量少，cod低，冷凝后可直接送入污水装置进行后续处理；再者，在真空、低温条件下脱水，能够避免苯胺基乙腈在高温下发生聚合、分解等副反应产生带苯环的有机物等副产物，降低cod的产生量。
49.本实施例的装置的生产过程如下：
50.原料苯胺、碱性催化剂溶液和羟基乙腈分别经第一进料口1061、第二进料口1062和第三进料口1063进入微反应器中，物流精密分布器将苯胺、碱性催化剂(如氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠)溶液(浓度为0.5wt％～5wt％)和羟基乙腈分成与微反应通104道数量相同的多股物料，并且分别通过第一进料口1061、第二进料口1062和第三进料口1063均匀分配到每一个集成混合器101中；集成混合器101将来自物流精密分布器的物料在进入并行微反应通 104道反应器的瞬间混合均匀，并保证在进入微反应通道104之前不相互接触，苯胺、碱性催化剂溶液和羟基乙腈进入并行微反应通道反应器102中后，冷热媒介从靠近第一进料口 1061、第二进料口1062和第三进料口1063的冷热媒介进口a处流入，从靠近出料口105的冷热媒介出口b处排出，保证了反应物料的传热、传质效果的精确控制，使苯胺和羟基乙腈在微反应通道104管程内高效快速地进行反应，生成苯胺基乙腈，并从出料口105处排出；
51.反应后物料进入延时反应器2中，未反应的苯胺和羟基乙腈在延时反应器2中继续反应，延时反应器2良好的传热、传质效果促使苯胺和羟基乙腈反应更彻底，进一步降低了反应液中苯胺和羟基乙腈的含量；
52.反应后物料自延时反应器2进入冷却机构3并在冷却机构3中冷却降温至40～45℃，避免了反应产物苯胺基乙腈的结晶和在高温作用下发生聚合、分解等副反应产生带苯环的有机物等杂质；
53.冷却后物料进入分相机构4中进行分相，得到含少量水分的苯胺基乙腈油相和含少量苯胺基乙腈的水相；
54.自分相机构4的油相出口流出的苯胺基乙腈油相进入冷却造粒装置6中，在冷却造粒装置6中冷却后得到粒状苯胺基乙腈产品；
55.自分相机构4的水相出口流出的水相则进入第一真空低温蒸发脱水装置5中在低温条件下脱除水分，得到的浓缩液经循环泵7泵入分相机构4中进行分相处理，得到的苯胺基乙腈油相经油相出口进入冷却造粒装置6中，在冷却造粒装置6中冷却后得到粒状苯胺基乙腈产品，提高了终产品苯胺基乙腈的收率。
56.实施例2
57.如图2所示苯胺基乙腈连续化生产系统，本实施例与实施例1的不同之处在于：大通量连续流微反应器的微反应通道104的进料口为两个，分别为第一进料口1061和第二进料口 1062；
58.生产系统还包括两个预热器9、计量泵10和混合器11，两个预热器9均依次经计量泵 10和混合器11连通大通量连续流微反应器的第一进料口1061。
59.两个预热器9分别用于对苯胺和碱性催化剂溶液进行预热处理，预热处理能够避免进入大通量连续流微反应器的物料出现局部过热等现象，避免反应产物苯胺基乙腈在高温下发生分解、聚合等副反应产生带苯环的有机物等杂质，进一步降低cod的产生量。
60.混合器11能够将经预热处理的苯胺和碱性催化剂溶液进行预混合，进一步提高进入大通量连续流微反应器的物料的混合均匀性，进而提高反应效率。
61.实施例3
62.如图3所示苯胺基乙腈连续化生产系统，本实施例与实施例2的不同之处在于：还包括第二真空低温蒸发脱水装置12，第二真空低温蒸发脱水装置12设置于分相机构4的油相出口与冷却造粒装置6之间。
63.第二真空低温蒸发脱水装置12包括蒸发器、汽液分离室、循环泵、真空泵等。真空低温蒸发脱水装置为现有技术，在此不再赘述。蒸发器采用降膜蒸发器、强制循环再沸器或虹吸式再沸器，例如采用降膜蒸发器，降膜蒸发器在列管内成膜蒸发，换热效果优异，且不会造成热敏性物质苯胺基乙腈的分解、聚合等副反应产生带苯环的有机物等杂质，进一步降低 cod的产生量。降膜蒸发器的热媒介质可以采用热水、导热油、乙二醇水溶液等物质。由于水能够溶解于苯胺基乙腈油相中，将来自分相机构4的油相出口的苯胺基乙腈油相置于第二真空低温蒸发脱水装置12中，在真空、低温条件下脱水，能够避免苯胺基乙腈在高温下发生聚合、分解等副反应产生带苯环的有机物等副产物，降低cod的产生量，与此同时，还能够提高终产品苯胺基乙腈的纯度。
64.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。