一種重氮化合物的連續(xù)生產(chǎn)工藝及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于染料生產(chǎn)技術領域，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】
[0002]染料工業(yè)是精細化工產(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；尤其是進入新世紀以來，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，自動控制技術尚未在染料生產(chǎn)過程中得到真實應用，企業(yè)的綜合自動化水平普遍較低。因此，提高該領域的自動化水平一直是業(yè)內人士不懈追求的目標。
[0003]眾所周知，在重氮化反應中，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，因此，生產(chǎn)過程對傳熱的要求相當高。
[0004]常規(guī)間歇式反應釜，很難保證各部位都攪拌均勻。局部的物料配比偏離反應條件，反應釜中溫度不均勻等現(xiàn)象，都會導致重氮鹽分解，發(fā)生各種副反應而致使重氮鹽質量不佳，進而導致染料品質下降；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。
[0005]管式反應器因為反應區(qū)域的幾何尺寸小，而且是連續(xù)流動反應器，使得反應在一個很小的區(qū)間和很短的時間內均勻混和并反應，最大程度避免了副反應的發(fā)生。管式反應器優(yōu)于間歇式反應器，主要體現(xiàn)在:反應物料可瞬間混和均勻，有利于防止化合物分解；精確控制反應溫度，有利于提高收率和反應選擇性；在線反應體積小，保證了反應的安全性；連續(xù)式反應，減小批差。因此，采用管式反應器進行連續(xù)生產(chǎn)具有十分重要的意義。
[0006]近年來，業(yè)內也相繼對管式反應器設備及連續(xù)重氮化工藝流程進行了相關報道，同時也報道了一些運用自動分析儀器與集成聯(lián)動技術實現(xiàn)自動化控制的技術。
[0007]如公開號為CN103664683A的中國專利文獻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)的加料至一級反應爸，物料從一級反應爸上部溢流至下一級反應爸，末級反應爸出料進入重氮鹽中間釜，取樣經(jīng)檢測，合格備用，不合格補加亞硝酰硫酸至反應完全。
[0008]上述方法中，繼續(xù)沿用了傳統(tǒng)的釜式反應器，雖然采用多個反應釜串聯(lián)實現(xiàn)了重氮化的連續(xù)性，但仍無法徹底解決傳統(tǒng)釜式反應釜存在的缺陷，同時反應終點的檢測方法過于落后。而且，由于原料采用同時加入，導致固體物料溶解不均勻，無法保證最終的產(chǎn)物質量。
[0009]浙江工業(yè)大學2011年在專利文獻CN102078789A中公開了一種重氮化連續(xù)管式反應器，技術方案如下:各反應物料通過管道和流量控制進入混合器，經(jīng)充分混合后進入管式反應器充分反應，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，實現(xiàn)冷卻介質的循環(huán)使用。
[0010]上述專利文獻采用了管式反應器，但更多側重于重氮反應移熱工程，對連續(xù)重氮化工藝過程控制并未詳細說明，對如何實現(xiàn)原料配比的準確控制也未詳細描述，另外此專利文獻所述的反應原料未涉及到固體物料。
[0011]公開號為CN103130679A的中國專利文獻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原料按照規(guī)定的比例連續(xù)供料至配料釜進行配料，物料經(jīng)溢流口流入至管式重氮化反應器裝置進行反應并連續(xù)出料，管式反應器上設有多個極性電壓控制系統(tǒng)，當反應物料經(jīng)過極性電壓控制系統(tǒng)時，對反應狀態(tài)進行檢測判斷，實現(xiàn)自動化在線控制連續(xù)生產(chǎn)。
[0012]上述專利文獻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，無法達到液體物料進料時的精度，從而影響到物料配比的準確性。因此，此方法和裝置仍需改進。

【發(fā)明內容】

[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，保證反應物料配比準確，混合均勻，并能精確控制反應條件，連續(xù)生產(chǎn)減小批差，從而實現(xiàn)生產(chǎn)的安全性和質量的穩(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)管式重氮化反應器裝置反應并出料，所述的管式重氮化反應器裝置包括串聯(lián)設置的兩節(jié)或者兩節(jié)以上的管式反應器，每節(jié)管式反應器上分別設有在線檢測點、物料補加點、以及產(chǎn)品放料點；各節(jié)管式反應器按照物料流向排序，對于任一節(jié)管式反應器，作如下判斷:
[0016](1)如果當前管式反應器上的在線檢測點處在線檢測裝置檢測到反應尚未完全，則作如下判斷:
[0017]如果是第一節(jié)管式反應器，物料直接進入下一節(jié)管式反應器；
[0018]如果與上一節(jié)管式反應器比較，當前管式反應器內物料反應狀態(tài)顯示未發(fā)生變化，則在該該節(jié)管式反應器上的物料補加點補加亞硝酰硫酸，物料進入下一節(jié)管式反應器；
[0019]如果與上一節(jié)管式反應器比較，當前管式反應器內物料反應正常進行，則物料進入下一節(jié)管式反應器；
[0020](2)如果當前管式反應器上的在線檢測點處在線檢測裝置檢測反應達到終點，則在當前管式反應器的產(chǎn)品放料點出料，制備得到重氮化合物。
[0021]采用上述工藝，避免了現(xiàn)有技術中當配料出現(xiàn)異常時，需要將未反應完全的物料泵回至配料釜進行重新配料的弊端，保證了連續(xù)化生產(chǎn)的順利進行。同時，采用單個管式反應器分別檢測、分別控制，保證了產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性，實現(xiàn)產(chǎn)品移除的連續(xù)性與及時性。另夕卜，本發(fā)明中采用單獨預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)品質量。
[0022]作為優(yōu)選的技術方案，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完全，另外一方面，也是最重要一方面，能夠進一步降低了產(chǎn)生的廢水總量，降低了環(huán)保壓力。
[0023]作為優(yōu)選的技術方案，對于每一節(jié)管式反應器，所述在線檢測點、物料補加點以及產(chǎn)品放料點按照物料流向依次設置。采用該優(yōu)選方案具有如下優(yōu)點，物料補加點設置在線檢測點后方，避免了由于物料補加點補料對在線檢測點檢測結果的不良影響，避免了檢測結果波動，進一步提高了系統(tǒng)控制的精確性；產(chǎn)品放料點位于在線檢測點的后方，保證在線檢測點檢測結果對產(chǎn)品質量控制力度，保證產(chǎn)品質量。另外，反應物料經(jīng)反應狀態(tài)檢測點檢測終點合格后，立即在該節(jié)反應器放料點出料至重氮鹽中轉槽，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，將該電壓值與反應完全時的理論電壓值進行對比，由此判斷反應完全程度，實現(xiàn)反應終點的自動化控制。該裝置可從市場上購買得到。
[0025]作為優(yōu)選的技術方案，所述的物料補加點補加亞硝酰硫酸的補加量Λ Μ為:ΛΜ =jXM0 ;其中:j為未完全反應程度，j = (U0-U)/U0 ;U。為反應終點的理論電壓值；1]為實測電壓值；M。為總物料量，M0 = LX 31 r2XnX P ；L為管式反應器的長度，r為管式反應器的半徑，η為當前物料補加點所在的管式反應器的排序位次，η = 1，2，3，...，Ν，Ν為管式反應器總數(shù)量，Ρ為物料密度。
[0026]作為優(yōu)選的技術方案，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。采用該技術方案，一方面能夠保證反應物料在進入管式反應器前能夠充分混合均勻，保證后續(xù)反應的一致性，從而保證產(chǎn)品質量；另外一方面可以保證物料進料的連續(xù)化，從而保證整個生產(chǎn)工藝的連續(xù)化，同時保證了反應物料進料的連續(xù)性及反應物料配比的準確性。
[0027]溶解鍋內一般設置有攪拌機構，控制閥一般根據(jù)攪拌時間對溶解鍋的出料進行控制，即，當時物料溶解完全后，打開控制閥，將物料通入混合釜內，當該溶解鍋內物料液位低于設定液位時，關閉控制閥；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)選的技術方案，所