一种重氮化合物的连续生产工艺及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于染料生产技术领域，具体是涉及一种重氮化合物的连续生产工艺及装置。
【背景技术】
[0002]染料工业是精细化工产业中历史最为悠久的行业之一。近年来随着我国轻纺工业的发展，染料工业也得到了快速发展；尤其是进入新世纪以来，我国染料工业发展更为迅速，产量、出口量及消费量均已跃居世界首位。但是，目前我国染料的生产方式仍然相对落后，自动控制技术尚未在染料生产过程中得到真实应用，企业的综合自动化水平普遍较低。因此，提高该领域的自动化水平一直是业内人士不懈追求的目标。
[0003]众所周知，在重氮化反应中，重氮盐在高温下容易分解，而重氮盐的制备又是一个放热反应，因此，生产过程对传热的要求相当高。
[0004]常规间歇式反应釜，很难保证各部位都搅拌均匀。局部的物料配比偏离反应条件，反应釜中温度不均匀等现象，都会导致重氮盐分解，发生各种副反应而致使重氮盐质量不佳，进而导致染料品质下降；此外，间歇工艺中存在生产效率不高、作业环境不友好等缺点。
[0005]管式反应器因为反应区域的几何尺寸小，而且是连续流动反应器，使得反应在一个很小的区间和很短的时间内均匀混和并反应，最大程度避免了副反应的发生。管式反应器优于间歇式反应器，主要体现在:反应物料可瞬间混和均匀，有利于防止化合物分解；精确控制反应温度，有利于提高收率和反应选择性；在线反应体积小，保证了反应的安全性；连续式反应，减小批差。因此，采用管式反应器进行连续生产具有十分重要的意义。
[0006]近年来，业内也相继对管式反应器设备及连续重氮化工艺流程进行了相关报道，同时也报道了一些运用自动分析仪器与集成联动技术实现自动化控制的技术。
[0007]如公开号为CN103664683A的中国专利文献公开了一种芳香胺的连续重氮化生产工艺，该工艺采用多级串联的重氮反应釜，通过计量装置将芳香胺、硫酸、亚硝酰硫酸同时连续的加料至一级反应爸，物料从一级反应爸上部溢流至下一级反应爸，末级反应爸出料进入重氮盐中间釜，取样经检测，合格备用，不合格补加亚硝酰硫酸至反应完全。
[0008]上述方法中，继续沿用了传统的釜式反应器，虽然采用多个反应釜串联实现了重氮化的连续性，但仍无法彻底解决传统釜式反应釜存在的缺陷，同时反应终点的检测方法过于落后。而且，由于原料采用同时加入，导致固体物料溶解不均匀，无法保证最终的产物质量。
[0009]浙江工业大学2011年在专利文献CN102078789A中公开了一种重氮化连续管式反应器，技术方案如下:各反应物料通过管道和流量控制进入混合器，经充分混合后进入管式反应器充分反应，产生的重氮盐与循环冷却系统中的低温高压co2气体混合，冷却至常温，然后进入重氮盐分离储槽分离得到重氮盐和co2，C02经气水分离器脱除水分后再经压缩冷却得到低温高压的co2气体，实现冷却介质的循环使用。
[0010]上述专利文献采用了管式反应器，但更多侧重于重氮反应移热工程，对连续重氮化工艺过程控制并未详细说明，对如何实现原料配比的准确控制也未详细描述，另外此专利文献所述的反应原料未涉及到固体物料。
[0011]公开号为CN103130679A的中国专利文献公开了重氮化合物的自动控制连续生产方法及装置，所述方法包括将反应原料按照规定的比例连续供料至配料釜进行配料，物料经溢流口流入至管式重氮化反应器装置进行反应并连续出料，管式反应器上设有多个极性电压控制系统，当反应物料经过极性电压控制系统时，对反应状态进行检测判断，实现自动化在线控制连续生产。
[0012]上述专利文献描述了如何精确控制重氮盐的连续化生产，但对出现异常配料的情况除了重返配料釜重新配料外，未能提供更好的解决方案；同时重氮组分为固体物料，在连续供料时，无法达到液体物料进料时的精度，从而影响到物料配比的准确性。因此，此方法和装置仍需改进。
【发明内容】
[0013]本发明提供了一种重氮化合物的连续生产工艺及装置，克服了常规釜式间歇法重氮工艺的不足，保证反应物料配比准确，混合均匀，并能精确控制反应条件，连续生产减小批差，从而实现生产的安全性和质量的稳定性，同时改善工况条件，减少三废的产生，降低环境污染。本发明可将废水中的硫酸含量提高到15%?25%，可直接用于制备硫酸铵，省去蒸发提浓环节，符合国家节能减排、清洁生产政策。
[0014]本发明采用的技术方案是:
[0015]一种重氮化合物的连续生产工艺，包括:制备重氮组分硫酸溶液，将重氮组分硫酸溶液与亚硝酰硫酸混合，混合液经管式重氮化反应器装置反应并出料，所述的管式重氮化反应器装置包括串联设置的两节或者两节以上的管式反应器，每节管式反应器上分别设有在线检测点、物料补加点、以及产品放料点；各节管式反应器按照物料流向排序，对于任一节管式反应器，作如下判断:
[0016](1)如果当前管式反应器上的在线检测点处在线检测装置检测到反应尚未完全，则作如下判断:
[0017]如果是第一节管式反应器，物料直接进入下一节管式反应器；
[0018]如果与上一节管式反应器比较，当前管式反应器内物料反应状态显示未发生变化，则在该该节管式反应器上的物料补加点补加亚硝酰硫酸，物料进入下一节管式反应器；
[0019]如果与上一节管式反应器比较，当前管式反应器内物料反应正常进行，则物料进入下一节管式反应器；
[0020](2)如果当前管式反应器上的在线检测点处在线检测装置检测反应达到终点，则在当前管式反应器的产品放料点出料，制备得到重氮化合物。
[0021]采用上述工艺，避免了现有技术中当配料出现异常时，需要将未反应完全的物料泵回至配料釜进行重新配料的弊端，保证了连续化生产的顺利进行。同时，采用单个管式反应器分别检测、分别控制，保证了产品质量的稳定性，实现产品移除的连续性与及时性。另夕卜，本发明中采用单独预先制备重氮组分硫酸溶液，保证固体物料溶解均匀，然后再与亚硝酰硫酸混合，保证了物料混合的均匀性，保证后后续产品质量。
[0022]作为优选的技术方案，所述的重氮组分硫酸溶液中，重氮组分与硫酸的摩尔比为1:5?10 ;所述混合液中，重氮组分与亚硝酰硫酸的进料摩尔比为1:1.01?1.10。选用上述物料配比一方面能够保证物料反应完全，另外一方面，也是最重要一方面，能够进一步降低了产生的废水总量，降低了环保压力。
[0023]作为优选的技术方案，对于每一节管式反应器，所述在线检测点、物料补加点以及产品放料点按照物料流向依次设置。采用该优选方案具有如下优点，物料补加点设置在线检测点后方，避免了由于物料补加点补料对在线检测点检测结果的不良影响，避免了检测结果波动，进一步提高了系统控制的精确性；产品放料点位于在线检测点的后方，保证在线检测点检测结果对产品质量控制力度，保证产品质量。另外，反应物料经反应状态检测点检测终点合格后，立即在该节反应器放料点出料至重氮盐中转槽，节省不必要的停留时间。
[0024]在线检测装置可选用多种装置，作为优选的技术方案，所述的在线检测装置为电极电压检测装置。该装置的检测原理是物料流经该检测装置的极性电极时，会显示出物料的电压值，将该电压值与反应完全时的理论电压值进行对比，由此判断反应完全程度，实现反应终点的自动化控制。该装置可从市场上购买得到。
[0025]作为优选的技术方案，所述的物料补加点补加亚硝酰硫酸的补加量Λ Μ为:ΛΜ =jXM0 ;其中:j为未完全反应程度，j = (U0-U)/U0 ;U。为反应终点的理论电压值；1]为实测电压值；M。为总物料量，M0 = LX 31 r2XnX P ；L为管式反应器的长度，r为管式反应器的半径，η为当前物料补加点所在的管式反应器的排序位次，η = 1，2，3，...，Ν，Ν为管式反应器总数量，Ρ为物料密度。
[0026]作为优选的技术方案，所述的制备重氮组分硫酸溶液在两个或两个以上的并联的溶解锅中进行，所述的重氮组分硫酸溶液与亚硝酰硫酸在混合釜中混合；控制重氮组分依次连续通入到装有硫酸的溶解锅组中，每个溶解锅通过设置在其上的控制阀依次连续的将溶解完毕的重氮组分硫酸溶液通入混合釜中。采用该技术方案，一方面能够保证反应物料在进入管式反应器前能够充分混合均匀，保证后续反应的一致性，从而保证产品质量；另外一方面可以保证物料进料的连续化，从而保证整个生产工艺的连续化，同时保证了反应物料进料的连续性及反应物料配比的准确性。
[0027]溶解锅内一般设置有搅拌机构，控制阀一般根据搅拌时间对溶解锅的出料进行控制，即，当时物料溶解完全后，打开控制阀，将物料通入混合釜内，当该溶解锅内物料液位低于设定液位时，关闭控制阀；同时，其他满足条件的其它溶解锅上的控制阀开启，保证物料的连续性，同时保证了物料混合的均匀性。
[0028]作为优选的技术方案，所