一种薄膜反应器及其用于烷基蒽醌连续化生产的工艺的制作方法

本发明涉及制备烷基蒽醌的生产工艺，特别是一种采用薄膜反应器的烷基蒽醌连续化生产的工艺。

背景技术：

目前，国内外主要以苯酐法生产烷基蒽醌，先以苯酐与烷基苯在催化剂作用下生成的酮酸，bb酸经发烟硫酸脱水后生产得到烷基蒽醌。

欧洲专利ep0055951b1描述了bb酸与含20％so3的发烟硫酸以1∶5的质量比在100℃下釜式反应2小时，获得2-乙基蒽醌，收率80％左右。该法发烟硫酸浓度大，易溢出so3气体，间歇生产，生产环境较差，设备传热较慢，反应时间长，副产物较多，且废酸量大，不利于产业化及环境保护。

日本专利jp2255637a将釜式工艺改为管式连续化生产工艺，使用特殊的混合装置，将bb酸和发烟硫酸(含20％so3)以1∶3的质量比混合均匀，控制混合温度低于50℃，再由微波加热器快速升温到170℃进入管式反应器反应，收率90％左右。该法降低了发烟硫酸的用量，且有较好的收率，但混合装置及微波装置工艺复杂，且管道反应器内置的静态混合器单元易腐蚀、易堵等问题制约其广泛应用。

中国专利cn101633612所述工艺将发烟硫酸与2-(4-乙基苯甲酰基)苯甲酸置分别置于储罐，2-(4-乙基苯甲酰基)苯甲酸升温到125~190℃使其保持液态，两者在y型射流混合器中快速混匀，然后进入管式反应器，控制管式反应器内反应温度在120~180℃，反应时间为2~10min，所得反应液进入水解釜水解，析出产物2-乙基蒽醌。所采用的射流混合器虽然在混合方面有所改善，但管式反应器有升温慢、易堵塞等问题，影响正常生产。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种薄膜式反应器及其用于烷基蒽醌连续化生产的工艺，该工艺能实现连续化生产，达到比现有技术更高的生产效率，更低的生产能耗，减少废酸的产生，有利于环保,设备简单可靠，可实现稳定、连续地运行。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种薄膜反应器，包括反应物料腔体、导热物料腔体、反应物料进口、反应物料出口、导热物料进口、导热物料出口、测温仪插孔、气相物料出口和排料口；

所述反应物料腔体与导热物料腔体彼此贴合在一起；所述反应物料进口和所述反应物料出口分别位于反应物料腔体的两端；所述导热物料进口和所述导热物料出口别位于导热物料腔体的两端；所述测温仪插孔位于导热物料腔体上；所述气相物料出口位于反应物料腔体的顶部；所述排料口位于反应物料腔体的底部。

所述反应物料腔体和所述导热物料腔体为平板腔体或弧形腔体或筒形腔体；所述反应物料腔体和所述导热物料腔体通过螺栓彼此贴合在一起；所述反应物料进口的水平高度高于所述反应物料出口的水平高度；所述反应物料腔体上设有检修口；所述导热物料腔体上设有支架。

所述反应物料腔体的内部空腔厚度为1~6mm，优选2~5mm。这样的内部空腔厚度可以使反应物料在其中形成厚度很薄的薄膜，从而使反应物料能很快很均匀地被导热物料加热，并且形成薄膜的反应物料所形成的流体阻力也小。

本发明的薄膜反应器具有传热效率高，流体流动阻力小等优点，本反应器构造简单，不宜堵塞，检修方便，造价低，可实现大规模地推广应用。

一种薄膜反应器用于烷基蒽醌连续化生产的工艺，包括如下步骤：将bb酸和发烟硫酸按比例充分混合，采用薄膜反应器使混合液在一定温度下进行闭环反应，闭环反应后的反应液自流进入水析工序，经分离得到烷基蒽醌。

所述的一种烷基蒽醌连续化生产的工艺，其特征在于：将bb酸、溶剂和发烟硫酸按比例充分混合，溶剂在薄膜式反应器中蒸出，循环使用。

所述bb酸为2-[（4-乙基苯基）苯甲酰]苯甲酸、2-[（4-叔戊基苯基）苯甲酰]苯甲酸、2-[（4-叔丁基苯基）苯甲酰]苯甲酸、2-[（4-丁基苯基）苯甲酰]苯甲酸或2-[（4-甲基苯基）苯甲酰]苯甲酸；所述烷基蒽醌为2-乙基蒽醌、2-叔戊基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-丁基蒽醌或2-甲基蒽醌。

所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷或二硫化碳中的一种或几种的组合。

所述bb酸与发烟硫酸的重量比为1:2~10，优选1:2~5。

所述bb酸与溶剂的重量比为1:0.5~5，优选1:0.5~2。

所述反应温度为110~190℃，优选130~150℃。

本发明用薄膜反应器代替间歇釜式或连续管式反应器，减少了加热时间及反应时间，有效降低了生产能耗。反应过程中，反应料液从薄膜反应器自流进入水析釜，省去了传动设备，提高了生产效率，有效降低了生产成本和能耗。

本发明中经溶剂溶解后的bb酸能更好的分散在发烟硫酸中，避免了混料过程中因物料的局部过量而产生磺化或碳化副产物的情况，同时也减少了发烟硫酸的用量，减少了废酸的产生，有利于环保。

本发明实现了bb酸、溶剂与发烟硫酸均相混合后的连续反应，提升了生产装置的连续化水平。在反应过程中，薄膜反应器可将溶剂蒸出，循环使用，实现连续化生产。

附图说明

图1为薄膜反应器的主视图。

图2为薄膜反应器的仰视图。

图3为薄膜反应器用于烷基蒽醌连续化生产的工艺设备简图。

图中：反应物料腔体1、导热物料腔体2、反应物料进口3、反应物料出口4、导热物料进口5、导热物料出口6、测温仪插孔7、气相物料出口8、排料口9、检修口10、支架11、螺栓12、一号混料器13、二号混料器14、薄膜反应器15、水析釜16、冷凝器17、回收溶剂接受罐18、液位计19、反应液温度计20、导热油温度计21、一号流量调节阀组22、二号流量调节阀组23。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种薄膜反应器，包括反应物料腔体1、导热物料腔体2、反应物料进口3、反应物料出口4、导热物料进口5、导热物料出口6、测温仪插孔7、气相物料出口8和排料口9；

所述反应物料腔体1与导热物料腔体2彼此贴合在一起；所述反应物料进口3和所述反应物料出口4分别位于反应物料腔体1的两端；所述导热物料进口5和所述导热物料出口6分别位于导热物料腔体2的两端；所述测温仪插孔7位于导热物料腔体2上；所述气相物料出口8位于反应物料腔体1的顶部；所述排料口9位于反应物料腔体1的底部。

优选的，所述反应物料腔体1和所述导热物料腔体2为平板腔体或弧形腔体或筒形腔体；所述反应物料腔体1和所述导热物料腔体2通过螺栓12彼此贴合在一起；所述反应物料进口3的水平高度高于所述反应物料出口4的水平高度；所述反应物料腔体1上设有检修口10；所述导热物料腔体2上设有支架11。

所述反应物料腔体1的内部空腔厚度为1~6mm，优选2~5mm。

实施例2

采用的设备如图3所示，实施过程：将2-[（4-乙基苯基）苯甲酰]苯甲酸和三氯甲烷分别以9kg/h和10l/h的速度（重量比1:1.63）同时进入一号混料器13中快速混合，混合后通过一号流量调节阀组22调节流量15l/h进入二号混料器14与16.6l/h20%发烟硫酸（2-[（4-乙基苯基）苯甲酰]苯甲酸与发烟硫酸重量比1:3.5）在二号混合器14中继续混合，混合后经二号调节阀组23调节流量32l/h进入薄膜反应器15，通过控制薄膜反应器15上导热油温度计21的温度，使反应液温度计20的温度稳定在140至145℃；溶剂三氯甲烷蒸汽从薄膜反应器15上部的气相物料出口9进入冷凝器17，冷凝后的溶剂三氯甲烷进入回收溶剂接收罐18套用；反应液自流进入水析釜16，经水析后分层，上层物质即为产物2-乙基蒽醌。当设备停止运转后，将残余物料通过排料口10排出薄膜反应器。

产物2-乙基蒽醌为深黄色固体，经液相色谱分析为其纯度96%，反应收率为90%。

实施例3

采用的设备如图3所示，实施过程：将2-[（4-叔戊基苯基）苯甲酰]苯甲酸和二氯乙烷分别以7kg/h和6l/h的速度（重量比1:1.1）同时进入一号混料器13中快速混合，混合后通过一号流量调节阀组22调节流量12l/h进入二号混料器14与10l/h发烟硫酸（2-[（4-叔戊基苯基）苯甲酰]苯甲酸与发烟硫酸重量比1:2.72）在二号混合器14中继续混合，混合后经二号调节阀组23调节流量22l/h进入薄膜反应器15，通过控制薄膜反应器15上导热油温度计21的温度，使反应液温度计20的温度稳定在140至145℃；溶剂二氯乙烷蒸汽从薄膜反应器15上部的气相物料出口9进入冷凝器17，冷凝后的溶剂二氯甲烷进入回收溶剂接收罐18套用；反应液自流进入水析釜16，经水析后分层，上层物质即为2-叔戊基蒽醌。当设备停止运转后，将残余物料通过排料口10排出薄膜反应器。

产物2-叔戊基蒽醌为棕黄色蜡状固体，经液相色谱分析其纯度93.5%，反应收率为85%。

实施例4

采用的设备如图3所示，实施过程：将2-[（4-叔丁基苯基）苯甲酰]苯甲酸和四氯化碳分别以10kg/h和5l/h的速度（重量比1:0.8）同时进入一号混料器13中快速混合，混合后通过一号流量调节阀组22调节流量14l/h进入二号混料器14与20l/h发烟硫酸（2-[（4-叔丁基苯基）苯甲酰]苯甲酸与发烟硫酸重量比1:3.8）在二号混合器14中继续混合，混合后经二号调节阀组23调节流量34l/h进入薄膜反应器15，通过控制薄膜反应器15上导热油温度计21的温度，使反应液温度计20的温度稳定在130至135℃；溶剂四氯化碳蒸汽从薄膜反应器15上部的气相物料出口9进入冷凝器17，冷凝后的溶剂四氯甲烷进入回收溶剂接收罐18套用；反应液自流进入水析釜16，经水析后分层，上层物质即为产物2-叔丁基蒽醌。当设备停止运转后，将残余物料通过排料口10排出薄膜反应器。

产物2-叔丁基蒽醌为黄色粉末状固体，经液相色谱分析其纯度为96.5%，反应收率92%。

实施例5

采用的设备如图3所示，实施过程：将先将5kg的2-[（4-乙基苯基）苯甲酰]苯甲酸在一号混料器13内熔融，然后按9kg/h的速度往一号混料器13中加入2-[（4-乙基苯基）苯甲酰]苯甲酸，通过一号流量调节阀组22调节流量8l/h进入二号混料器14与16.6l/h20%发烟硫酸（2-[（4-乙基苯基）苯甲酰]苯甲酸与发烟硫酸重量比1:3.5）在二号混合器14中混合，混合后经二号调节阀组23调节流量24l/h进入薄膜反应器15，通过控制薄膜反应器15上导热油温度计21的温度，使反应液温度计20的温度稳定在140至145℃；反应完成后反应液自流进入水析釜16，经水析后分层，上层物质即为产物2-乙基蒽醌。当设备停止运转后，将残余物料通过排料口10排出薄膜反应器。

产物2-乙基蒽醌为棕色固体，经液相色谱分析其纯度为87.6%，反应收率为79%。

对比例

将图3所示设备中的薄膜反应器换为管道式反应器。采用改动后的设备来实施对比例。实施过程：先将5kg的2-[（4-乙基苯基）苯甲酰]苯甲酸在一号混料器13内熔融，然后按9kg/h的速度往一号混料器13中加入2-[（4-乙基苯基）苯甲酰]苯甲酸，通过一号流量调节阀组22调节流量8l/h进入二号混料器14与16.6l/h20%发烟硫酸（2-[（4-乙基苯基）苯甲酰]苯甲酸与发烟硫酸重量比1:3.5）在二号混合器14中混合，混合后经二号流量调节阀组23调节流量24l/h进入管道反应器，通过控制管道反应器的温度，使反应液温度计20的温度稳定在140至145℃；反应液自流进入水析釜，经水析后分层，上层物质即为产物2-乙基蒽醌。

产物2-乙基蒽醌为棕色固体，经液相色谱分析其纯度为89.6%，反应收率为62%。因管道反应器无法及时排出反应产生的气体，气液夹带，造成管式反应器的液流不平稳，该现象在使用薄膜反应器时未出现。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。