一種重氮化合物的連續(xù)生產(chǎn)工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于染料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種重氮化合物的連續(xù)生產(chǎn)工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]染料工業(yè)是精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)中歷史最為悠久的行業(yè)之一。近年來隨著我國輕紡工業(yè)的發(fā)展，染料工業(yè)也得到了快速發(fā)展；尤其是進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國染料工業(yè)發(fā)展更為迅速，產(chǎn)量、出口量及消費(fèi)量均已躍居世界首位。但是，目前我國染料的生產(chǎn)方式仍然相對落后，自動控制技術(shù)尚未在染料生產(chǎn)過程中得到真實(shí)應(yīng)用，企業(yè)的綜合自動化水平普遍較低。因此，提高該領(lǐng)域的自動化水平一直是業(yè)內(nèi)人士不懈追求的目標(biāo)。
[0003]眾所周知，在重氮化反應(yīng)中，重氮鹽在高溫下容易分解，而重氮鹽的制備又是一個放熱反應(yīng)，因此，生產(chǎn)過程對傳熱的要求相當(dāng)高。
[0004]常規(guī)間歇式反應(yīng)釜，很難保證各部位都攪拌均勻。局部的物料配比偏離反應(yīng)條件，反應(yīng)釜中溫度不均勻等現(xiàn)象，都會導(dǎo)致重氮鹽分解，發(fā)生各種副反應(yīng)而致使重氮鹽質(zhì)量不佳，進(jìn)而導(dǎo)致染料品質(zhì)下降；此外，間歇工藝中存在生產(chǎn)效率不高、作業(yè)環(huán)境不友好等缺點(diǎn)。
[0005]管式反應(yīng)器因?yàn)榉磻?yīng)區(qū)域的幾何尺寸小，而且是連續(xù)流動反應(yīng)器，使得反應(yīng)在一個很小的區(qū)間和很短的時間內(nèi)均勻混和并反應(yīng)，最大程度避免了副反應(yīng)的發(fā)生。管式反應(yīng)器優(yōu)于間歇式反應(yīng)器，主要體現(xiàn)在:反應(yīng)物料可瞬間混和均勻，有利于防止化合物分解；精確控制反應(yīng)溫度，有利于提高收率和反應(yīng)選擇性；在線反應(yīng)體積小，保證了反應(yīng)的安全性；連續(xù)式反應(yīng)，減小批差。因此，采用管式反應(yīng)器進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)具有十分重要的意義。
[0006]近年來，業(yè)內(nèi)也相繼對管式反應(yīng)器設(shè)備及連續(xù)重氮化工藝流程進(jìn)行了相關(guān)報道，同時也報道了一些運(yùn)用自動分析儀器與集成聯(lián)動技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動化控制的技術(shù)。
[0007]如公開號為CN103664683A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種芳香胺的連續(xù)重氮化生產(chǎn)工藝，該工藝采用多級串聯(lián)的重氮反應(yīng)釜，通過計量裝置將芳香胺、硫酸、亞硝酰硫酸同時連續(xù)的加料至一級反應(yīng)爸，物料從一級反應(yīng)爸上部溢流至下一級反應(yīng)爸，末級反應(yīng)爸出料進(jìn)入重氮鹽中間釜，取樣經(jīng)檢測，合格備用，不合格補(bǔ)加亞硝酰硫酸至反應(yīng)完全。
[0008]上述方法中，繼續(xù)沿用了傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器，雖然采用多個反應(yīng)釜串聯(lián)實(shí)現(xiàn)了重氮化的連續(xù)性，但仍無法徹底解決傳統(tǒng)釜式反應(yīng)釜存在的缺陷，同時反應(yīng)終點(diǎn)的檢測方法過于落后。而且，由于原料采用同時加入，導(dǎo)致固體物料溶解不均勻，無法保證最終的產(chǎn)物質(zhì)量。
[0009]浙江工業(yè)大學(xué)2011年在專利文獻(xiàn)CN102078789A中公開了一種重氮化連續(xù)管式反應(yīng)器，技術(shù)方案如下:各反應(yīng)物料通過管道和流量控制進(jìn)入混合器，經(jīng)充分混合后進(jìn)入管式反應(yīng)器充分反應(yīng)，產(chǎn)生的重氮鹽與循環(huán)冷卻系統(tǒng)中的低溫高壓co2氣體混合，冷卻至常溫，然后進(jìn)入重氮鹽分離儲槽分離得到重氮鹽和co2，C02經(jīng)氣水分離器脫除水分后再經(jīng)壓縮冷卻得到低溫高壓的co2氣體，實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)的循環(huán)使用。
[0010]上述專利文獻(xiàn)采用了管式反應(yīng)器，但更多側(cè)重于重氮反應(yīng)移熱工程，對連續(xù)重氮化工藝過程控制并未詳細(xì)說明，對如何實(shí)現(xiàn)原料配比的準(zhǔn)確控制也未詳細(xì)描述，另外此專利文獻(xiàn)所述的反應(yīng)原料未涉及到固體物料。
[0011]公開號為CN103130679A的中國專利文獻(xiàn)公開了重氮化合物的自動控制連續(xù)生產(chǎn)方法及裝置，所述方法包括將反應(yīng)原料按照規(guī)定的比例連續(xù)供料至配料釜進(jìn)行配料，物料經(jīng)溢流口流入至管式重氮化反應(yīng)器裝置進(jìn)行反應(yīng)并連續(xù)出料，管式反應(yīng)器上設(shè)有多個極性電壓控制系統(tǒng)，當(dāng)反應(yīng)物料經(jīng)過極性電壓控制系統(tǒng)時，對反應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行檢測判斷，實(shí)現(xiàn)自動化在線控制連續(xù)生產(chǎn)。
[0012]上述專利文獻(xiàn)描述了如何精確控制重氮鹽的連續(xù)化生產(chǎn)，但對出現(xiàn)異常配料的情況除了重返配料釜重新配料外，未能提供更好的解決方案；同時重氮組分為固體物料，在連續(xù)供料時，無法達(dá)到液體物料進(jìn)料時的精度，從而影響到物料配比的準(zhǔn)確性。因此，此方法和裝置仍需改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明提供了一種重氮化合物的連續(xù)生產(chǎn)工藝及裝置，克服了常規(guī)釜式間歇法重氮工藝的不足，保證反應(yīng)物料配比準(zhǔn)確，混合均勻，并能精確控制反應(yīng)條件，連續(xù)生產(chǎn)減小批差，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的安全性和質(zhì)量的穩(wěn)定性，同時改善工況條件，減少三廢的產(chǎn)生，降低環(huán)境污染。本發(fā)明可將廢水中的硫酸含量提高到15%?25%，可直接用于制備硫酸銨，省去蒸發(fā)提濃環(huán)節(jié)，符合國家節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)政策。
[0014]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0015]一種重氮化合物的連續(xù)生產(chǎn)工藝，包括:制備重氮組分硫酸溶液，將重氮組分硫酸溶液與亞硝酰硫酸混合，混合液經(jīng)管式重氮化反應(yīng)器裝置反應(yīng)并出料，所述的管式重氮化反應(yīng)器裝置包括串聯(lián)設(shè)置的兩節(jié)或者兩節(jié)以上的管式反應(yīng)器，每節(jié)管式反應(yīng)器上分別設(shè)有在線檢測點(diǎn)、物料補(bǔ)加點(diǎn)、以及產(chǎn)品放料點(diǎn)；各節(jié)管式反應(yīng)器按照物料流向排序，對于任一節(jié)管式反應(yīng)器，作如下判斷:
[0016](1)如果當(dāng)前管式反應(yīng)器上的在線檢測點(diǎn)處在線檢測裝置檢測到反應(yīng)尚未完全，則作如下判斷:
[0017]如果是第一節(jié)管式反應(yīng)器，物料直接進(jìn)入下一節(jié)管式反應(yīng)器；
[0018]如果與上一節(jié)管式反應(yīng)器比較，當(dāng)前管式反應(yīng)器內(nèi)物料反應(yīng)狀態(tài)顯示未發(fā)生變化，則在該該節(jié)管式反應(yīng)器上的物料補(bǔ)加點(diǎn)補(bǔ)加亞硝酰硫酸，物料進(jìn)入下一節(jié)管式反應(yīng)器；
[0019]如果與上一節(jié)管式反應(yīng)器比較，當(dāng)前管式反應(yīng)器內(nèi)物料反應(yīng)正常進(jìn)行，則物料進(jìn)入下一節(jié)管式反應(yīng)器；
[0020](2)如果當(dāng)前管式反應(yīng)器上的在線檢測點(diǎn)處在線檢測裝置檢測反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)，則在當(dāng)前管式反應(yīng)器的產(chǎn)品放料點(diǎn)出料，制備得到重氮化合物。
[0021]采用上述工藝，避免了現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)配料出現(xiàn)異常時，需要將未反應(yīng)完全的物料泵回至配料釜進(jìn)行重新配料的弊端，保證了連續(xù)化生產(chǎn)的順利進(jìn)行。同時，采用單個管式反應(yīng)器分別檢測、分別控制，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品移除的連續(xù)性與及時性。另夕卜，本發(fā)明中采用單獨(dú)預(yù)先制備重氮組分硫酸溶液，保證固體物料溶解均勻，然后再與亞硝酰硫酸混合，保證了物料混合的均勻性，保證后后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量。
[0022]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的重氮組分硫酸溶液中，重氮組分與硫酸的摩爾比為1:5?10 ;所述混合液中，重氮組分與亞硝酰硫酸的進(jìn)料摩爾比為1:1.01?1.10。選用上述物料配比一方面能夠保證物料反應(yīng)完全，另外一方面，也是最重要一方面，能夠進(jìn)一步降低了產(chǎn)生的廢水總量，降低了環(huán)保壓力。
[0023]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，對于每一節(jié)管式反應(yīng)器，所述在線檢測點(diǎn)、物料補(bǔ)加點(diǎn)以及產(chǎn)品放料點(diǎn)按照物料流向依次設(shè)置。采用該優(yōu)選方案具有如下優(yōu)點(diǎn)，物料補(bǔ)加點(diǎn)設(shè)置在線檢測點(diǎn)后方，避免了由于物料補(bǔ)加點(diǎn)補(bǔ)料對在線檢測點(diǎn)檢測結(jié)果的不良影響，避免了檢測結(jié)果波動，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)控制的精確性；產(chǎn)品放料點(diǎn)位于在線檢測點(diǎn)的后方，保證在線檢測點(diǎn)檢測結(jié)果對產(chǎn)品質(zhì)量控制力度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。另外，反應(yīng)物料經(jīng)反應(yīng)狀態(tài)檢測點(diǎn)檢測終點(diǎn)合格后，立即在該節(jié)反應(yīng)器放料點(diǎn)出料至重氮鹽中轉(zhuǎn)槽，節(jié)省不必要的停留時間。
[0024]在線檢測裝置可選用多種裝置，作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的在線檢測裝置為電極電壓檢測裝置。該裝置的檢測原理是物料流經(jīng)該檢測裝置的極性電極時，會顯示出物料的電壓值，將該電壓值與反應(yīng)完全時的理論電壓值進(jìn)行對比，由此判斷反應(yīng)完全程度，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)終點(diǎn)的自動化控制。該裝置可從市場上購買得到。
[0025]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的物料補(bǔ)加點(diǎn)補(bǔ)加亞硝酰硫酸的補(bǔ)加量Λ Μ為:ΛΜ =jXM0 ;其中:j為未完全反應(yīng)程度，j = (U0-U)/U0 ;U。為反應(yīng)終點(diǎn)的理論電壓值；1]為實(shí)測電壓值；M。為總物料量，M0 = LX 31 r2XnX P ；L為管式反應(yīng)器的長度，r為管式反應(yīng)器的半徑，η為當(dāng)前物料補(bǔ)加點(diǎn)所在的管式反應(yīng)器的排序位次，η = 1，2，3，...，Ν，Ν為管式反應(yīng)器總數(shù)量，Ρ為物料密度。
[0026]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的制備重氮組分硫酸溶液在兩個或兩個以上的并聯(lián)的溶解鍋中進(jìn)行，所述的重氮組分硫酸溶液與亞硝酰硫酸在混合釜中混合；控制重氮組分依次連續(xù)通入到裝有硫酸的溶解鍋組中，每個溶解鍋通過設(shè)置在其上的控制閥依次連續(xù)的將溶解完畢的重氮組分硫酸溶液通入混合釜中。采用該技術(shù)方案，一方面能夠保證反應(yīng)物料在進(jìn)入管式反應(yīng)器前能夠充分混合均勻，保證后續(xù)反應(yīng)的一致性，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量；另外一方面可以保證物料進(jìn)料的連續(xù)化，從而保證整個生產(chǎn)工藝的連續(xù)化，同時保證了反應(yīng)物料進(jìn)料的連續(xù)性及反應(yīng)物料配比的準(zhǔn)確性。
[0027]溶解鍋內(nèi)一般設(shè)置有攪拌機(jī)構(gòu)，控制閥一般根據(jù)攪拌時間對溶解鍋的出料進(jìn)行控制，即，當(dāng)時物料溶解完全后，打開控制閥，將物料通入混合釜內(nèi)，當(dāng)該溶解鍋內(nèi)物料液位低于設(shè)定液位時，關(guān)閉控制閥；同時，其他滿足條件的其它溶解鍋上的控制閥開啟，保證物料的連續(xù)性，同時保證了物料混合的均勻性。
[0028]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所