一种氧化环合法生产3,8-二甲基-7-氯喹啉的连续反应装置及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种氧化环合法生产3，8-二甲基-7-氯喹啉的连续反应装置及其生产方法。
【背景技术】
[0002]喹草酸是一类芽前选择性除草剂，用于禾谷类、油菜、甜菜等作物中阔叶类杂草防除。目前喹草酸生产技术难度较大，国内除本公司外无其他生产厂家。3，8_ 二甲基-7-氯喹啉是喹草酸的重要的中间体，其制备方法是Skraup-氧化法，有以下几种具体方法:
[0003]在浓硫酸中，用氧化剂(硝基苯、五氧化二砷、氧化铁、苦味酸)将2-甲基-7-氯苯胺、2-甲基丙烯醛(异丁烯醛)氧化环合制得3.8- 二甲基-7-氯喹啉。该法产率中等，污染严重。
[0004]在浓硫酸中，用碘将2-甲基-7-氯苯胺、2-甲基丙烯醛(异丁烯醛)氧化环合制得3.8- 二甲基-7-氯喹啉。该法产率中等，胺醛聚合物和凝析物难以分离。
[0005]在浓硫酸中，用碘化钠将2-甲基-7-氯苯胺、2-甲基丙烯醛(异丁烯醛)氧化环合制得3.8_ 二甲基-rJ-氣卩奎琳。该法广率尚，制得的3.8_ 二甲基-rJ-氣卩奎琳的纯度尚，污染小。
[0006]矿物油法。该法需要高温，异丁烯醛易燃，不予考虑此法。
[0007]上述生产路线是间歇式反应，产量低，安全性小。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是针对现有间歇式生产方法的不足，提供一种氧化环合法生产3，8- 二甲基-7-氯喹啉的连续反应装置及其生产方法。
[0009]本发明从釜式间歇反应装置经无数次的实验改进为由气液分离器、管道式反应器及其他配套设施组合的连续反应装置来生产3，8- 二甲基-7-氯喹啉的工艺方法。操作过程使用了自动化控制，减少了人工操作，安全可靠，缩短了操作时间，产量提高、质量保证。
[0010]本发明采用如下技术方案:
[0011]本发明的氧化环合法生产3，8- 二甲基-7-氯喹啉的连续反应装置包括固体催化剂高位槽、苯胺混合藎、静态混合器、一号管式反应器、二号管式反应器和三号管式反应器、气液分离器；固体催化剂高位槽与苯胺混合釜由软管相连，苯胺混合釜和静态混合器分别通过管道与一号管式反应器的入口连接；一号管式反应器、二号管式反应器和三号管式反应器通过管道依次串联，每两个管式反应器之间的管道上都设有一台中间泵和一个气液分离器；苯胺混合釜连接有进水管和2-甲基-3-氯苯胺进料管；静态混合器的另一端连有进水管和硫酸进料管；一号管式反应器入口还连有2-甲基丙烯醛进料管。
[0012]所述的固体催化剂高位槽装配有称重模块，固体催化剂高位槽由软管与苯胺混合Il相连。
[0013]所述的苯胺混合釜连接的进水管、静态混合器连接的进水管设有质量流量计，由中央DCS控制；2_甲基-3-氯苯胺进料管、静态混合器连接的硫酸进料管、以及一号管式反应器连接的2-甲基丙烯醛进料管上都分别设有进料泵。
[0014]苯胺混合釜和一号管式反应器的入口连接管与2-甲基丙烯醛进料管共同穿过一个管道预热器，该管道预热器采用蒸汽伴热。
[0015]静态混合器内设有循环水换热装置。
[0016]一号管式反应器用Φ25管制作，长12米；二号管式反应器用Φ20管制作，长20米；三号管式反应器用Φ20管制作，长36米；所有管式反应器都采用导热油伴热。
[0017]苯胺混合釜与苯胺计量泵、分离罐与中间泵分别设有液位、泵开停连锁控制系统，所述的连续反应装置采用DCS中央控制。
[0018]利用本发明的连续反应装置生产3，8-二甲基-7-氯喹啉的方法的具体步骤如下:
[0019]启动2-甲基-3-氯苯胺的计量泵、新鲜水进水阀，向苯胺混合釜定量的打入2-甲基-3-氯苯胺、水，开启搅拌，开启催化剂管的底阀，启动称重模块控制系统，向配料釜定量地流加氧化剂，制成混合液；
[0020]打开静态混合器、管式连续反应器、气液分离器的蒸汽及相应的疏水阀；启动分离器的真空系统，使分离器内保持第一级为-0.03MPa，第二级达到-0.05MPa，启动尾气吸收系统；
[0021]将硫酸、水打入静态混合器，制得80%的硫酸，再进入管道式反应器；
[0022]用计量泵(釜内液位50%左右才能启动泵)将2-甲基-3-氯苯胺和催化剂的混合液、2-甲基丙烯醛分别打入管道式反应器(分离罐内液位50%左右才能启动中间泵)，在反应器内，在催化剂的作用下进行反应，生成3.8- 二甲基-7-喹啉。
[0023]所述的催化剂是碘化钾，混合液中2-甲基-3-氯苯胺、水和催化剂的质量比154:
10:1.23。
[0024]静态混合器控制温度在90-110°C，管道预热器控温在70_90°C，管式反应器、气液分离器控制温度在100-150°C;控制硫酸流量100kg/h，控制水的流量13kg/h打入静态混合器，制得80%的硫酸，苯胺混合液流量30kg/h，2-甲基丙烯醛流量20kg/h。
[0025]本发明的积极效果如下:
[0026]本发明把气液分离器、管道式反应器组合而成的连续反应装置应用于有气体产生的工业生产中，取得了较好的效果。管道式连续反应在化工生产中应用非常普遍，但反应过程中有气体放出的生产没有使用管道式反应器的工业化生产装置的记录，我们采用了中间分离气体、反应器多段控制的方法。本发明在静态混合器上增加换热夹套，提高物料进入静态混合器的温度。
[0027]催化剂是固体，它的添加采用了称重模块控制流量，做到了操作的连续性，且以溶液的形态进入反应体系。
[0028]该装置实行了多支路进入反应体系，避免了有一定还原性的固体催化剂物质与80 °C左右的硫酸在未计入反应器就发生氧化还原反应。
[0029]中间泵用液位控制系统，控制泵的流量、开停泵。
[0030]从预热器、静态混合器后所有管道均有伴热。
[0031]其它泵全是DCS中央控制，控制流量。苯胺混合釜与苯胺计量泵、分离罐与中间泵分别设有液位、泵开停连锁控制系统。
[0032]本发明把氧化环合反应由一般的间歇式装置改为由气液分离器、管道反应器及其配套设施组合而成的连续式反应装置，缩短了操作时间，增加了产品产量；操作过程使用了自动化控制，减少了人工操作，安全可靠，取得了较好的效果。
【附图说明】
[0033]图1是本发明的氧化环合法生产3，8- 二甲基-7-氯喹啉的连续反应装置的示意图；
[0034]I固体催化剂高位槽、2苯胺混合藎、3静态混合器、4 一号管式反应器、5 二号管式反应器、6三号管式反应器、7中间泵、8气液分离器、9输料泵。
【具体实施方式】
[0035]下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
[0036]如附图1所示，本发明氧化环合法生产3，8- 二甲基-7-氯喹啉的连续反应装置包括固体催化剂高位槽1、苯胺混合釜2、静态混合器3、一号管式反应器4、二号管式反应器5和三号管式反应器6、气液分离器8 ;固体催化剂高位槽I与苯胺混合釜2由软管相连，苯胺混合釜2和静态混合器3分别通过管道与一号管式反应器4的入口连接；一号管式反应器4、二号管式反应器5和三号管式反应器6通过管道依次串联，每两个管式反应器之间的管道上都设有一台中间泵7和一个气液分离器8 ;苯胺混合釜2连接有进水管和2-甲基-3-氯苯胺进料管；静态混合器3的另一端连有进水管和硫酸进料管；一号管式反应器4入口还连有2-甲基丙烯醛进料管。
[0037]所述的苯胺混合釜2连接的进水管和2-甲基-3-氯苯胺进料管、静态混合器3连接的进水管和硫酸进料管、以及一号管式反应器4连接的2-甲基丙烯醛进料管上都分别设有进料泵。
[0038]苯胺混合釜2和一号管式反应器4的入口连接管与2-甲基丙烯醛进料管共同穿过一个管道预热器，该管道预热器采用蒸汽伴热。
[0039]静态混合器3内设有循环水换热装置。
[0040]一号管式反应器4用Φ25管制作，长12米；二号管式反应器5用Φ20管制作，长20米；三号管式反应器6用Φ20管制作，长36米；所有管式反应器都采用导热油伴热。
[0041]所述的固体催化剂高位槽I上设有称重控制装置，采用称重模块控制流量。
[0042]所述的连续反应装置采用DCS中央控制。
[0043]本发明将静态混合器、管道反应器、气液分离器组合一起应用于有气体产生的氧化环合生产3.8- 二甲基-7-氯喹啉生产中，反应生成物不分离，直接应用于下工段，缩短了反应时间，提高了产量。
[0044]本发明第一步是称重模块控制固体催化剂流加量2-甲基-3-氯苯胺、催化剂的混合液，再用计量泵打入预热器，进入管道式反应器；然后启动用计量泵将硫酸、一次水打入静态混合器(制得80%的硫酸)，再进入管道式反应器；2_甲基丙烯用计量泵打入预热器，在进入管式反应器；在反应器内，在催化剂的作用下进行反应，生成3.8- 二甲基-7-喹啉。
[0045]运行实例
[0046][改造前]
[0047]实施例1
[0048]①由水高位槽向合成釜中加入412kg水，开启釜循环水，由硫酸高位槽加入2484kg(配成80%左右的硫酸溶液)。控制温度在100°C以下。
[0049]②由苯胺高位槽加入650kg苯胺，控制温度在100度左右，搅拌30分钟。③从取样口加入14kg催化剂。
[0050]④开蒸汽升温至110°C，开始滴加醛540kg，滴加过程中体系温度不能低于130°C，滴加完毕，保温反应