專利名稱：亞氨基二芐催化脫氫生產(chǎn)亞氨基芪的結(jié)晶分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種醫(yī)藥中間體亞氨基芪的工業(yè)化生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
亞氨基芪(5H- 二苯并[b，f]氮雜，簡稱IS)是一種重要的藥物合成中間體，主要用于卡馬西平和奧卡西平等藥物的合成。亞氨基二芐(10，11- 二氫-5H- 二苯并[b，f]氮雜，簡稱IDB)合成亞氨芪是工業(yè)上廣泛采用的方法，主要有溴化法、液相催化脫氫法和氣相催化脫氫法。溴化法是最早的生產(chǎn)亞氨基芪的工業(yè)方法，亞氨基二芐經(jīng)酰化、溴化、脫溴化氫、脫酰等多步制備亞氨基芪的方法，此方法存在轉(zhuǎn)化率低、雜質(zhì)種類多、費時費力等弊端，且產(chǎn)品質(zhì)量不高。亞氨基二芐液相條件下催化脫氫制備亞氨芪，反應(yīng)溫度低，產(chǎn)品收率較高，但存在采用貴金屬催化劑且損耗嚴重，消耗氫受體，產(chǎn)物后處理較繁瑣等缺陷。亞氨基二芐氣相催化脫氫制備亞氨芪方法，具有工藝流程簡單，副產(chǎn)物種類少、易分離，產(chǎn)品質(zhì)量高，可用于生產(chǎn)無溴卡馬西平等優(yōu)點，是生產(chǎn)亞氨基芪的最佳方法。文獻CN 101307021A中公開了一種亞氨基二芐制備亞氨基芪的化學(xué)合成方法，采用固定床反應(yīng)器，電加熱使催化床層溫度提高至400-600°C，熔融的亞氨基二芐通過高壓水蒸汽帶入催化床層，反應(yīng)后進入裝有冷卻水的裝置，得到的混合液蒸干水份后重結(jié)晶得到
女口
廣 PFt ο文獻US 3531466中公開了一種亞氨基二芐制備亞氨基芪的生產(chǎn)工藝，提出了非貴金屬脫氫催化劑，采用管式反應(yīng)器，反應(yīng)溫度在300 700°C之間，常壓或負壓操作，利用水蒸汽攜帶原料，并通過加入氮氣降低亞氨基二芐的分壓，反應(yīng)后產(chǎn)物全部冷凝，混合液經(jīng)重結(jié)晶得到產(chǎn)品。文獻CN 102120729A中公開了一種亞氨基二芐催化脫氫生產(chǎn)亞氨基芪的工業(yè)化方法。該方法的工藝流程是反應(yīng)物料經(jīng)加熱熔化與高溫水蒸汽混合后進入脫氫反應(yīng)器，脫氫反應(yīng)是在一個包括至少兩個催化床層的軸向或徑向固定床反應(yīng)器中進行，兩個催化床層之間設(shè)置高溫水蒸汽間接或直接加熱反應(yīng)物料，從反應(yīng)器出來的物料經(jīng)過一個換熱器進行換熱回收熱量，隨后進入帶有換熱器的吸收塔，其或是鼓泡吸收塔或噴淋吸收塔，吸收了反應(yīng)產(chǎn)物的溶劑經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶等獲得產(chǎn)品亞氨基芪。綜上所述，在上述亞氨基二芐催化脫氫生產(chǎn)亞氨基芪的方法中，均采用了大量水蒸汽作為載熱體，催化脫氫反應(yīng)后隨著反應(yīng)產(chǎn)物的冷凝和結(jié)晶或溶劑吸收，水蒸汽全部冷凝，使得整個亞氨基二芐催化脫氫生產(chǎn)亞氨基芪的工藝的能耗較高。

發(fā)明內(nèi)容
本申請的發(fā)明人通過研究，對于亞氨基二芐催化脫氫生產(chǎn)亞氨基芪的工藝，找到一種低能耗的工業(yè)化生產(chǎn)方法，該方法的工藝流程是亞氨基二芐與水蒸汽混合后進入脫氫反應(yīng)器，從脫氫反應(yīng)器出來的物料經(jīng)過一級廢熱鍋爐進行換熱回收熱量，隨后進入一級激冷分離罐，產(chǎn)品亞氨基芪結(jié)晶與水從一級激冷分離罐下部排出，未結(jié)晶和冷凝的反應(yīng)物料和水蒸汽，再經(jīng)過第二級廢熱鍋爐進行換熱回收熱量，隨后進入第二級激冷分離罐，亞氨基二芐和副產(chǎn)品等結(jié)晶與水從二級激冷分離罐下部排出，從激冷分離罐出來的未冷凝的水蒸汽大部分經(jīng)過熱、壓縮后返回加熱爐循環(huán)利用，另一部分經(jīng)過冷凝后分離，尾氣返回加熱爐燃燒，冷凝水經(jīng)過處理后再次循環(huán)使用，亞氨基芪、亞氨基二芐和副產(chǎn)品經(jīng)過液固分離器與水分離后，通過重結(jié)晶等另行處理獲得產(chǎn)品亞氨基芪和未反應(yīng)的原料亞氨基二芐。因此，本發(fā)明的目的就在于提供一種亞氨基二芐氣相催化脫氫生產(chǎn)亞氨基芪的低能耗的工業(yè)化結(jié)晶分離生產(chǎn)方法。本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是(1)進行工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)時，要考慮到水蒸汽作為稀釋劑和熱載體的大量存在，出于節(jié)能環(huán)保的要求，必須提高其高溫能量的綜合利用和系統(tǒng)三廢的排放減量；(2)必須考慮易結(jié)晶的產(chǎn)品和未反應(yīng)的中間產(chǎn)物以及副產(chǎn)物的分段回收，同時防止在設(shè)備中物料堵塞的問題，符合生產(chǎn)實際的需要。因此，本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的1、采用兩級廢熱鍋爐和兩級部分冷激方法，充分回收了由反應(yīng)器流出的工藝物料的高溫?zé)崃?；同時將產(chǎn)品亞氨基芪、中間產(chǎn)品亞氨基二芐和副產(chǎn)品按其結(jié)晶溫度的高低分段結(jié)晶(各個組分的熔點參見表1)，提高了產(chǎn)物和回收副產(chǎn)物純度；2、采用兩級廢熱鍋爐和兩級部分冷激方法，產(chǎn)物和副產(chǎn)物在工藝水蒸汽中被冷卻，而后在分離罐下部水槽中全部結(jié)晶，而大部分的工藝蒸汽不被冷凝，經(jīng)過熱、壓縮后返回加熱爐循環(huán)使用，顯著地降低了能耗，與尾氣伴隨的工藝蒸汽凝液經(jīng)水處理器脫除雜質(zhì)， 實施循環(huán)利用；3、將脫氫尾氣送至加熱爐燃燒，既消除反應(yīng)系統(tǒng)的污染排放，又可用作加熱爐的燃料。表1
亞氨基二芐亞氨基芪吖啶甲基吖啶熔點。C105 108197 199110117 118根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明提出如下的技術(shù)方案一種亞氨基二芐氣相催化脫氫生產(chǎn)亞氨基芪的低能耗的工業(yè)化生產(chǎn)方法。該方法的工藝流程是亞氨基二芐與水蒸汽混合后進入脫氫反應(yīng)器，從脫氫反應(yīng)器出來的物料經(jīng)過一級廢熱鍋爐進行換熱回收熱量，隨后進入一級激冷分離罐，產(chǎn)品亞氨基芪結(jié)晶從一級激冷分離罐下部水槽與水一起排出，從一級激冷分離罐出來的未冷凝的反應(yīng)物料，再經(jīng)過二級廢熱鍋爐進行換熱回收熱量，隨后進入二級激冷分離罐，亞氨基二芐和副產(chǎn)品結(jié)晶從二級激冷分離罐下部水槽與水同時排出，從二級激冷分離罐出來的未冷凝的蒸汽大部分經(jīng)過熱、壓縮后返回加熱爐循環(huán)使用，一部分經(jīng)過冷凝后汽液分離，尾氣返回加熱爐燃燒，冷凝水經(jīng)過處理后循環(huán)使用，亞氨基芪、亞氨基二芐和副產(chǎn)品經(jīng)過液固分離器與水分離后，通過重結(jié)晶等獲得產(chǎn)品亞氨基芪和未反應(yīng)的原料亞氨基二芐。
本方法直接從蒸汽中獲得產(chǎn)品氨基芪及副產(chǎn)物的結(jié)晶，使大部分水蒸汽未被冷凝直接返回加熱爐，熱量利用率高；通過兩級廢熱鍋爐的熱回收，提高了熱利用率；工藝用水循環(huán)使用，減少了污水排放；脫氫尾氣直接進入加熱爐焚燒，既獲取了尾氣燃燒熱，又降低了排放。本方法克服了現(xiàn)有高水比催化脫氫工藝中能耗高的技術(shù)缺陷，同時符合節(jié)能減排的環(huán)保要求，符合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的要求。


圖1本發(fā)明所述的兩級廢熱鍋爐和兩級部分水冷激的流程示意圖。圖2 —級廢熱鍋爐和全部水冷激的對比流程示意圖。圖中1、原料罐2、計量泵3、混合器4、加熱爐5、脫氫反應(yīng)器6、一級廢熱鍋爐 7、一級激冷分離罐8、一級液固分離罐9、一級蒸汽包10、二級廢熱鍋爐11、二級激冷分離罐12、二級液固分離罐13、二級蒸汽包14、冷凝器15、氣液分離罐16、水處理器17、 過熱器18、壓縮機具體實施方法下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。如圖1所示流程亞氨基二芐送入原料罐1，在水蒸汽的加熱下熔化，然后通過計量泵2將其輸送到混合器3 ；水或水蒸汽在加熱爐4中被加熱為高溫水蒸汽送到混合器3， 與亞氨基二芐混合均勻后達到400 600°C的脫氫反應(yīng)溫度，進入脫氫反應(yīng)器5進行催化脫氫反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物隨后進入一級廢熱鍋爐6回收熱量，從一級廢熱鍋爐6出來的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度控制在200 300°C，然后進入一級激冷分離罐7。在一級激冷分離罐7中，用水冷激反應(yīng)產(chǎn)物，使反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至120 299°C，從而將反應(yīng)產(chǎn)物中產(chǎn)品亞氨基芪結(jié)晶出來，與水一起從一級激冷分離罐7下部進入一級液固分離罐8。從一級激冷分離罐7上部出來的未結(jié)晶的反應(yīng)物料和水蒸汽，進入二級廢熱鍋爐10回收熱量，從二級廢熱鍋爐10出來的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度控制在119 180°C，然后進入二級激冷分離罐11。在二級激冷分離罐11中，用水冷激反應(yīng)產(chǎn)物，使反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至100 110°C，從而將未反應(yīng)的亞氨基二芐和副產(chǎn)物結(jié)晶出來，與水一起從二級激冷分離罐11下部進入二級液固分離罐12。從二級激冷分離罐11上部出來的含有少量不凝性氣體的水蒸汽，大部分經(jīng)過熱器17加熱到 140 170°C，然后經(jīng)壓縮機壓縮至300 700kPa，返回加熱爐4循環(huán)使用，小部分經(jīng)過冷凝器14冷凝，利用氣液分離罐15將不凝性尾氣返回加熱爐4燃燒，冷凝水經(jīng)過水處理器16 后循環(huán)使用。如圖2所示流程亞氨基二芐送入原料罐1，在水蒸汽的加熱下熔化，然后通過計量泵2將其輸送到混合器3 ；水或水蒸汽在加熱爐4中被加熱為高溫水蒸汽送到混合器3， 與亞氨基二芐混合均勻后達到400 550°C的脫氫反應(yīng)溫度，進入脫氫反應(yīng)器5進行催化脫氫反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物隨后進入廢熱鍋爐6回收熱量，從廢熱鍋爐6出來的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度控制在200 280°C，然后進入激冷分離罐7。在激冷分離罐7中，用水冷激反應(yīng)產(chǎn)物，使反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至30 50°C，從而將反應(yīng)物中亞氨基芪、亞氨基二芐和副產(chǎn)物全部結(jié)晶出來， 與水一起從激冷分離罐7下部進入液固分離罐8，固體結(jié)晶物送重結(jié)晶等分離，冷凝水經(jīng)過水處理器16后循環(huán)使用。從激冷分離罐7上部出來的尾氣返回加熱爐4燃燒。在本發(fā)明中，脫氫催化劑可以采用市場所售的氧化鐵系列的催化劑。亞氨基二芐在脫氫反應(yīng)器5中的重量空速為0. 02 2. Oh—1。實施例亞氨基二芐氣相催化催化脫氫生產(chǎn)亞氨基芪以圖1的工藝流程進行，脫氫反應(yīng)器5均為徑向反應(yīng)器型式，水蒸汽與亞氨基二芐的摩爾比為300，水蒸汽在加熱爐4中被加熱到540°C，與亞氨基二芐混合均勻后達到520°C進入脫氫反應(yīng)器5進行催化脫氫反應(yīng)， 反應(yīng)產(chǎn)物隨后進入一級廢熱鍋爐6回收熱量，從一級廢熱鍋爐6出來的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度為 220°C，然后進入一級激冷分離罐7。在一級激冷分離罐7中，用部分水冷激反應(yīng)產(chǎn)物，使反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至180°C，在分離罐下部水槽中反應(yīng)產(chǎn)物中產(chǎn)品亞氨基芪結(jié)晶出來，與水一起從一級激冷分離罐7下部進入一級液固分離罐8。從一級激冷分離罐7上部出來的未結(jié)晶的反應(yīng)物料和水蒸汽，進入二級廢熱鍋爐10回收熱量，從二級廢熱鍋爐10出來的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度控制在120°C，然后進入二級激冷分離罐11。在二級激冷分離罐11中，用水冷激反應(yīng)產(chǎn)物，使反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至103°C，在分離罐下部水槽中將未反應(yīng)的亞氨基二芐和副產(chǎn)物結(jié)晶出來，與水一起從二級激冷分離罐11下部進入二級液固分離罐12。從二級激冷分離罐11上部出來的含有少量不凝性氣體的水蒸汽，94%的氣體經(jīng)過熱器17加熱到150°C， 然后經(jīng)壓縮機壓縮至350kPa，返回加熱爐加熱4循環(huán)使用，6%的氣體經(jīng)過冷凝器14冷凝， 利用氣液分離罐15將不凝性尾氣返回加熱爐4燃燒，冷凝水經(jīng)過水處理器16后循環(huán)使用。 脫氫催化劑可以采用市場所售的C105催化劑。亞氨基二芐在脫氫反應(yīng)器5中的重量空速為 0. 201Γ1。對比例亞氨基二芐氣相催化催化脫氫生產(chǎn)亞氨基芪以圖2的工藝流程進行，脫氫反應(yīng)器5均為徑向反應(yīng)器型式，水蒸汽與亞氨基二芐的摩爾比為300，水在加熱爐4中被加熱到 5400C，與亞氨基二芐混合均勻后達到520°C進入脫氫反應(yīng)器5進行催化脫氫反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物隨后進入廢熱鍋爐6回收熱量，從廢熱鍋爐6出來的反應(yīng)產(chǎn)物的溫度為220°C，然后進入激冷分離罐7。在激冷分離罐7中，用水冷激反應(yīng)產(chǎn)物，使反應(yīng)產(chǎn)物的溫度降至30°C，從而將反應(yīng)物中亞氨基芪、亞氨基二芐和副產(chǎn)物全部結(jié)晶出來，與水一起從激冷分離罐7下部進入液固分離罐8，固體結(jié)晶物送重結(jié)晶等分離，冷凝水經(jīng)過水處理器16后循環(huán)使用。從激冷分離罐7上部出來的尾氣返回加熱爐4燃燒。脫氫催化劑可以采用市場所售的C105催化劑。亞氨基二芐在脫氫反應(yīng)器5中的重量空速為0. 201Γ1。從上述的實施例和對比例的比較可以得出1.實施例的綜合能耗低，實施例中經(jīng)兩級廢熱鍋爐熱回收后的工藝水蒸汽大部分不被冷凝，直接返回加熱爐循環(huán)使用，加熱爐4的加熱量僅為對比例中全冷凝工藝的1/4左右，同時也節(jié)省了大大節(jié)省相應(yīng)的激冷分離罐的冷量需求；2.實施例采用兩級廢熱鍋爐和兩級部分水冷激方法，充分回收了由反應(yīng)器流出的工藝物料的高溫?zé)崃?；同時將產(chǎn)品亞氨基芪、中間產(chǎn)品亞氨基二芐和副產(chǎn)品按其結(jié)晶溫度的高低分段結(jié)晶，提高了產(chǎn)物和回收副產(chǎn)物純度，而對比例中所有產(chǎn)物和副產(chǎn)物一起結(jié)晶， 增加了后續(xù)分離的難度。采用本發(fā)明所述的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點本方法直接從蒸汽中獲得產(chǎn)品氨基芪及副產(chǎn)物的結(jié)晶，致使大部分水蒸汽未被冷凝直接返回加熱爐，熱量利用率高；通過兩級廢熱鍋爐的熱回收，提高了熱利用率；產(chǎn)物和副產(chǎn)物分段結(jié)晶，提高了產(chǎn)物和回收副產(chǎn)物純度；工藝用水循環(huán)使用，減少了污水排放；脫氫尾氣直接進入加熱爐焚燒，既獲取了尾氣燃燒熱，又降低了排放。本方法克服了現(xiàn)有高水比催化脫氫工藝中能耗高的技術(shù)缺陷，同時符合節(jié)能減排的環(huán)保要求，符合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的要求。
權(quán)利要求
1.一種亞氨基二芐催化脫氫生產(chǎn)亞氨基芪的反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)晶分離方法，其特征在于， 亞氨基二芐與高溫水蒸汽進入脫氫反應(yīng)器(5)，反應(yīng)后的高溫物料經(jīng)過一級廢熱鍋爐(6) 進行換熱回收熱量，隨后進入一級激冷分離罐(7)，在水蒸汽中使產(chǎn)品亞氨基芪結(jié)晶，并從一級激冷分離罐(7)下部與水一起排出；從一級激冷分離罐(7)上部出來的未冷凝的反應(yīng)物料，再經(jīng)過二級廢熱鍋爐(10)進行換熱回收熱量，隨后進入二級激冷分離罐(11)，同樣在水蒸汽中使亞氨基二芐和副產(chǎn)品結(jié)晶，并從二級激冷分離罐(U)下部與水同時排出；從一級激冷分離罐(7)下部和二級激冷分離罐(11)下部排出的產(chǎn)品亞氨基芪、亞氨基二芐和副產(chǎn)品分別經(jīng)過各自的液固分離器與水分離后，最后通過重結(jié)晶精制獲得產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)晶分離方法，其特征在于，所述的從脫氫反應(yīng)器(5)出來的反應(yīng)物料經(jīng)過一級廢熱鍋爐(6)換熱后溫度降至200 300°C，經(jīng)過一級激冷分離罐(7)后反應(yīng)物料溫度降至120 299°C，反應(yīng)物料經(jīng)過二級廢熱鍋爐(10)換熱后溫度降至119 180°C，經(jīng)過二級激冷分離罐(11)后反應(yīng)物料溫度降至100 110°C。
3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)晶分離方法，其特征在于，所述的從二級激冷分離罐(11)出來的水蒸汽有60% 95%經(jīng)過熱器(17)、壓縮機(18)后返回加熱爐(4)循環(huán)使用，余下的經(jīng)冷凝器(14)冷凝，冷凝水則經(jīng)過水處理器(16)處理后循環(huán)使用，尾氣返回加熱爐(4)燃；BsJyCi。
4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)晶分離方法，其特征在于，所述的從一級激冷分離罐(7)內(nèi)所形成的反應(yīng)物料的固體結(jié)晶物，由補入一級激冷分離罐(7)的工藝循環(huán)水帶出，其水量是固體結(jié)晶物的1 100倍(體積比)，經(jīng)一級液固分離罐(8)和水處理器(16)后又返回至一級激冷分離罐(7)；從二級激冷分離罐(11)內(nèi)所形成的反應(yīng)物料的固體結(jié)晶物，由補入二級激冷分離罐(11)的工藝循環(huán)水帶出，其水量是固體結(jié)晶物的1 100倍(體積比)，經(jīng)二級液固分離罐(11)和水處理器(16)后又返回至二級激冷分離罐(11)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種亞氨基二芐催化脫氫反應(yīng)生產(chǎn)亞氨基芪的反應(yīng)產(chǎn)物結(jié)晶分離方法。該方法的工藝流程是亞氨基二芐與高溫水蒸汽經(jīng)過催化脫氫反應(yīng)器，從反應(yīng)器出來的高溫物料經(jīng)過二級廢熱鍋爐熱回收和二級部分激冷后，可獲得產(chǎn)品亞氨基芪結(jié)晶和副產(chǎn)物結(jié)晶，分離后的大部分水蒸汽經(jīng)過熱、壓縮后返回加熱爐循環(huán)利用，小部分經(jīng)過冷凝器冷凝，將尾氣返回加熱爐燃燒，冷凝水經(jīng)過處理后循環(huán)利用。該反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)晶分離方法提高了熱量的利用率，避免了大部分水蒸汽的冷凝，回收了工藝蒸汽，獲得了產(chǎn)品亞氨基芪與亞氨基二芐及其它副產(chǎn)物的結(jié)晶，其方法具有工藝簡單、能耗低及對環(huán)境友好等特點。
文檔編號C07D223/22GK102432539SQ20111032801
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者倪燕慧, 劉時賢, 吳勇強, 張琪, 朱子彬, 李瑞江, 陶國忠, 黃震堯 申請人:華東理工大學(xué)