專利名稱：一種由對氨基苯甲醛的重氮鹽水解制備對羥基苯甲醛的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于對羥基苯甲醛制備的技術領域，具體涉及一種由對氨基苯 甲醛的重氮鹽水解制備對羥基苯甲醛的裝置。
背景技術：
對羥基苯甲醛簡稱PHB，純品外觀是無色或淡黃色針狀結晶，有芳香氣味， 熔點116.4°C-118°C (升華)，易溶于熱水、甲醇、丙酮、乙醚等有機溶劑，微溶 于水、苯。對羥基苯甲醛是重要的精細化工中間體，廣泛應用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、 香料、化妝品、液晶、電鍍等領域。近年來，隨著我國農(nóng)藥、醫(yī)藥和香料工業(yè) 的快速發(fā)展，國內(nèi)對對羥基苯甲醛的需求量呈不斷增長趨勢，但國內(nèi)存在生產(chǎn) 能力不能滿足需求，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品質量低等缺陷，因此，我國對羥基苯甲 醛開發(fā)頗具潛力，因此開發(fā)研究具有高收率、高選擇性、經(jīng)濟合理的生產(chǎn)工藝 很有必要性。
對羥基苯甲醛的制備有三種原料路線苯酚法、對甲酚法和對硝基甲苯法。 苯酚法產(chǎn)物分離提純困難，收率低，成本高；對甲酚法是國內(nèi)較多采用的一種
方法，但該法同樣存在產(chǎn)物分離困難，導致產(chǎn)品純度低，收率低。對硝基甲苯 路線是用多硫化鈉將對硝基甲苯氧化還原為對氨基苯甲醛，對氨基苯甲醛進行 重氮化反應制備重氮鹽，重氮鹽再水解為對羥基苯甲醛。該法與對甲酚法相比 具有產(chǎn)物易分離，產(chǎn)品純度高等優(yōu)點。但重氮鹽的水解工藝采用傳統(tǒng)釜式水解
法，其過程是先將水和酸的混合液升溫到所需的水解溫度，在攪拌情況下再
將重氮鹽滴加到釜中，邊滴加邊攪拌， 一般滴加時間為2.0h 3.5h，該水解過程為間歇操作。在此過程中，在水解反應生成主產(chǎn)物的同時，主產(chǎn)物也會與原料 發(fā)生偶合反應生成副產(chǎn)物。特別在反應后期，隨著主產(chǎn)品濃度的升高，就更易 與原料發(fā)生副反應。因此，使得生產(chǎn)時間較長、副產(chǎn)物多、產(chǎn)物收率低(僅為 55%左右)、過程不易控制、產(chǎn)品質量不穩(wěn)定。
為了提高重氮鹽水解制酚的收率，郝艷霞(火炸藥學報，2002(1):64~66)、 張珍明(化工時刊，2004(18)6:48 49)等都對釜式水解過程做了優(yōu)化工藝的研 究，主要方法是采用相轉移法、水蒸氣蒸餾法等，雖然通過工藝改進使得水解 產(chǎn)物酚的收率有一定的提高，但又增加了產(chǎn)物分離、溶劑回收等工序，即釜式 法存在的生產(chǎn)效率低、能耗高的問題仍未得到徹底解決。
由對氨基苯甲醛經(jīng)重氮化水解制備對羥基苯甲醛時，水解的副反應主要是 生成偶氮化合物，它是主反應的連串副反應，主、副反應方程式如下
主反應
副反應:
4在上述反應中，水解反應為親核取代反應，而偶合反應為親電取代反應， 是重氮正離子進攻酚的鄰對位的反應產(chǎn)物。偶合反應較水解反應有較低的活化 能，這是由于羥基是強供電基團，親核取代反應容易發(fā)生的緣故。從動力學機 理分析可知，要減少副反應的發(fā)生，需重點考慮以下兩點
1、 快速升溫在重氮鹽的水解過程中，升高溫度對水解反應有利。需要將 反應液快速升溫，不經(jīng)過中間預熱階段，這樣就能有效抑制偶合反應的發(fā)生。
2、 快速分散在水解過程中減少和避免主產(chǎn)物與原料重氮鹽的返混，這樣 有利于抑制偶合反應的發(fā)生。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型為了解決現(xiàn)有對羥基苯甲醛的制備方法存在的上述問題，提供 一種由對氨基苯甲醛的重氮鹽水解制備對羥基苯甲醛的裝置，以提高對羥基苯 甲醛的收率、縮短反應時間、降低能耗、提高生產(chǎn)效率。
本實用新型采用如下技術方案實現(xiàn)
一種由對氨基苯甲醛的重氮鹽水解制備對羥基苯甲醛的裝置，包括旋轉填 料床和導流板式塔，旋轉填料床上開有液體進口、液體出口、氣體進口、氣體 出口，導流板式塔上開有進液口和出液口；旋轉填料床的液體進口與重氮液儲 槽連接，氣體進口與熱介質發(fā)生器連接，液體出口與導流板式塔的進液口連接； 導流板式塔的出液口連接過濾器I ，過濾器I連接冷凝器，冷凝器又與過濾器 II相連，過濾器II連接母液回收槽。
重氮液儲槽經(jīng)泵、高位槽與旋轉填料床的液體進口連接。
導流板式塔的塔內(nèi)設置可使流體形成折流流動的若干層折流板或者可使流 體形成旋流流動的若干層旋流板。
旋轉填料床能夠有效強化傳質傳熱，其傳質傳熱速率較傳統(tǒng)反應器提高l 3個數(shù)量級，可將加熱氣體與重氮液快速混合加熱到所需溫度。導流板式塔可有 效降低物料返混，同時利于反應所產(chǎn)生的氮氣釋放，完成重氮鹽的進一步水解 反應。基于以上特點，將旋轉填料床與導流板式塔組合反應器應用于重氮鹽的 水解反應，可解決快速升溫、快速反應、減少返混等問題，從而有效抑制偶合 反應的發(fā)生，提高對羥基苯甲醛的收率。 本實用新型具有如下有益效果
1、 本實用新型采用旋轉填料床和導流板式塔作為組合水解反應器，該組合 反應器具有高效的傳質傳熱效率，能有效降低物料返混，在旋轉填料床內(nèi)重氮
鹽與加熱介質快速混合傳熱使物料迅速升溫，并同時使反應物料快速分散，導 流板式塔可有效降低物料返混，并完成進一步的水解反應，符合促進水解主反 應抑制偶合副反應的動力學和熱力學條件，從而減少了副反應的發(fā)生，縮短了
反應時間(水解時間由原來的2.0h 3.5h縮短到2min 6min)，提高了產(chǎn)品收率 (主產(chǎn)物收率由傳統(tǒng)釜式法55%提高到82%)，解決了傳統(tǒng)釜式水解反應器水解 時間較長、設備利用率低、副產(chǎn)物多和產(chǎn)物收率低的問題。
2、 采用旋轉填料床和導流板式塔組合反應器使該水解過程由間歇操作實現(xiàn) 了連續(xù)操作，與傳統(tǒng)釜式水解方法相比具有過程容易控制、操作穩(wěn)定、產(chǎn)品質 量均一等優(yōu)點。
3、 本實用新型所采用的旋轉填料床具有設備體積小、安裝維修方便、開停 車時間短等優(yōu)點。


圖1為本實用新型的結構示意圖 圖2為旋轉填料床的結構示意圖 圖3為折流式導流板式塔的結構示意圖圖4為旋流式導流板式塔的結構示意圖
圖中1-重氮液儲槽，2-泵，3-閥門，4-高位槽，5-出料閥，6-流量計，7-熱介質發(fā)生器，8-熱空氣進氣閥，9-電機，10-熱介質出口閥，11-旋轉填料床， 12-導流板式塔，13-過濾器1， 14-冷凝器，15-過濾器11， 16-母液回收槽；
2.1-電機，2.2-轉軸，2.3-氣體出口， 2.4-殼體，2.5-填料，2.6-轉鼓，2.7-液 體出口， 2.8-液體進口， 2.9-氣體進口， 2.10-液體分布器，2.11-油封；
3.1-殼體，3.2-反應槽，3.3-出液口， 3.4-進液口， 3.5-折流板，3.6-旋流板具體實施方式
本實用新型所述的由對氨基苯甲酸的重氮鹽水解制備對羥基苯甲醛的裝 置，包括輸送重氮鹽溶液的泵2與高位槽4相連；高位槽4的出口與旋轉填料 床11的液體進口 2.8相連；旋轉填料床11的液體出口 2.7與導流板式塔12的 進液口3.4相連，導流板式塔12與過濾器13相連；過濾器I 13與冷凝器14相 連，冷凝器14與過濾器II15相連。過濾器中的過濾介質是活性炭或玻璃棉等。 旋轉填料床和導流板式塔與氣液接觸的材質為不銹鋼。旋轉填料床內(nèi)的填料可 以是絲網(wǎng)或波紋板等。冷凝器為列管冷凝器。
通過本實用新型實現(xiàn)的由對氨基苯甲醛的重氮鹽水解制備對羥基苯甲醛的 方法，包括如下工藝步驟將原料對氨基苯甲醛的重氮鹽溶液從重氮液儲槽1 中用泵2打入高位槽4，開啟旋轉填料床11 ，調節(jié)轉速在600r/min 2000r/min， 開啟熱空氣進氣閥8將旋轉填料床11加熱到重氮鹽所需水解溫度，反應后的水 解液進入旋轉填料床11下部的導流板式塔12繼續(xù)后期反應，反應液經(jīng)過濾器 I 13過濾，以除去油狀副產(chǎn)物(偶合副產(chǎn)物等)，之后進入冷凝器14，將水解 液快速冷卻至室溫，經(jīng)冷卻后主產(chǎn)物從水中結晶析出，從水中結晶的主產(chǎn)物用 過濾器I115過濾，濾餅為含一定水分的產(chǎn)物對羥基苯甲醛，濾液為對羥基苯甲醛的飽和水溶液(母液)，回收母液至母液回收槽16，用冰水洗滌所得產(chǎn)品(濾 餅)數(shù)次，經(jīng)真空干燥至恒重得水解主產(chǎn)物對羥基苯甲醛。
本實用新型所述的重氮鹽水解在旋轉填料床和導流板式塔的組合反應器內(nèi)
完成，旋轉填料床的加熱介質為熱空氣或過熱蒸汽，水解溫度為65°C 95°C， 反應物料經(jīng)過旋轉填料床11和導流板式塔12的總停留時間為60s-180s。水解過
程是連續(xù)化操作。
本實用新型的具體工作過程
將制得的對氨基苯甲醛的重氮鹽溶液用泵2打入高位槽4，將旋轉填料床 11轉速調為600r/min 2000r/min，調節(jié)高位槽4的出料閥5的開度，經(jīng)流量計 6以0.5mVh 3.0mVh的流速進入旋轉填料床11，同時開啟熱介質進氣閥8，適 當開啟熱介質出口閥10，使重氮鹽溶液在旋轉填料床內(nèi)被迅速、均勻地加熱到 65°C 95°C，并進行快速的水解反應，然后進入旋轉填料床ll下部的導流板式 塔12進行后續(xù)水解反應，反應物料經(jīng)過旋轉填料床11和導流板式塔12的總停 留時間為60s 180s，然后反應液經(jīng)過濾器I 13過濾，以除去油狀副產(chǎn)物，之后 進入列管式冷凝器14將水解液快速冷卻至室溫，經(jīng)冷卻后主產(chǎn)物從水中結晶析 出，用過濾器IU5過濾，濾餅為含一定水分的產(chǎn)物對羥基苯甲醛，濾液為對羥 基苯甲醛的飽和水溶液(母液)，回收母液至母液回收槽16，用冰水洗滌所得產(chǎn) 品(濾餅)數(shù)次，經(jīng)真空干燥至恒重得水解主產(chǎn)物對羥基苯甲醛，最終產(chǎn)品收 率為65% 83%。
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權利要求1、一種由對氨基苯甲醛的重氮鹽水解制備對羥基苯甲醛的裝置，其特征在于包括旋轉填料床(11)和導流板式塔(12)，旋轉填料床(11)上開有液體進口(2.8)、液體出口(2.7)、氣體進口(2.9)、氣體出口(2.3)，導流板式塔(12)上開有進液口(3.4)和出液口(3.3)；旋轉填料床的液體進口(2.8)與重氮液儲槽(1)連接，氣體進口(2.9)與熱介質發(fā)生器(7)連接，液體出口(2.7)與導流板式塔的進液口(3.4)連接；導流板式塔的出液口(3.3)連接過濾器I(13)，過濾器I(13)連接冷凝器(14)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的由對氨基苯甲醛的重氮鹽水解制備對羥基苯甲醛 的裝置，其特征在于重氮液儲槽(1)經(jīng)泵(2)、高位槽(4)與旋轉填料床液 體進口 (2.8)連接。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的由對氨基苯甲酸的重氮鹽水解制備對羥基苯 甲醛的裝置，其特征在于導流板式塔(12)的塔內(nèi)設置可使流體形成折流流動 的若千層折流板(3.5)或者可使流體形成旋流流動的若干層旋流板(3.6)。
4、 根據(jù)權利要求3所述的由對氨基苯甲醛的重氮鹽水解制備對羥基苯甲醛 的裝置，其特征在于冷凝器(14)又與過濾器II (15)相連，過濾器II (15) 連接母液回收槽(16)。
專利摘要本實用新型屬于對羥基苯甲醛制備的技術領域，具體涉及一種由對氨基苯甲醛的重氮鹽水解制備對羥基苯甲醛的裝置，解決了現(xiàn)有對羥基苯甲醛的制備方法生產(chǎn)效率低、能耗高的問題。由對氨基苯甲醛的重氮鹽水解制備對羥基苯甲醛的裝置包括旋轉填料床和導流板式塔，旋轉填料床的液體進口與重氮液儲槽連接，氣體進口與熱介質發(fā)生器連接，液體出口與導流板式塔的進液口連接；導流板式塔的出液口連接過濾器I，過濾器I連接冷凝器。本實用新型的有益效果設備體積小、安裝維修方便、開停車時間短，反映過程容易控制、操作穩(wěn)定、產(chǎn)品質量均一。
文檔編號C07C47/565GK201351148SQ200920101349
公開日2009年11月25日 申請日期2009年1月14日 優(yōu)先權日2009年1月14日
發(fā)明者劉有智, 張巧玲, 焦緯洲, 申紅艷 申請人:中北大學