专利名称：芳香族氟化合物的生产装置及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于芳香族氟化合物的生产装置及其生产方法，尤其是适用于中间产物为液态重氮化合物的芳香族氟化合物的生产装置及其生产方法。
背景技术：
含氟化合物尤其是芳香族氟化合物的用途日益广泛，涉及含氟中间体、含氟医药、含氟农药、含氟表面活性剂及各种含氟处理剂等。以氟苯为例，其是有机氟精细化学品的基础产品之一，是用于制备抗精神病特效药物三氟哌啶醇、三氟哌丁苯、五氟利多等的主要原材料，还是新一代喹酮类药物环丙沙星的中间体。目前国际国内市场普遍看紧，外销形势良好，为此开发氟基项目具有广阔的市场前景。
目前，氟苯、对甲氟苯、间甲氟苯等芳香族氟化合物的生产方法主要有以下两种一是希曼法，其以苯胺或苯胺的衍生物为原料，经氟硼酸重氮盐热解而得，在生产中通常是先将固态的重氮盐从反应体系中分离出来后再进行热分解。以生产氟苯为例，采用该方法的总收得率仅为50-56％左右，且生产成本高，氟硼酸重氮盐热分解时控制困难，尤其是产生的废气BF3对空气有严重污染，因而目前已逐渐淘汰。因其重氮盐为固态，故不在本发明讨论之列。二是无水HF法，其以苯胺或苯胺的衍生物为原料，在过量无水HF介质中与亚硝酸钠进行重氮化，然后热分解，并且热分解时并不将液态的重氮盐从反应体系中分离出来，而是在热分解完成后再经分离操作而得成品。同样以生产氟苯为例，采用该方法的总收得率提高至75％左右，成本相对较低且废气少。但对工业生产来说，其中的热分解步骤的控制非常困难，且耗时长，生产效率很低，有待进一步解决。以氟苯生产为例，现有的无水HF法生产氟苯采用釜式反应器，间歇式生产，重氮化反应和热分解反应均在反应釜中完成，热分解前不将重氮盐从反应体系中分离出来，而是在热分解完成后再另行进行分离操作。为此，反应釜设有加热夹套，釜内设有搅拌装置和冷却盘管，反应釜顶部还连接有冷凝装置。其重氮化和热分解过程为先在0℃进行重氮化反应，重氮化反应完成后进行热分解，热分解过程中，因重氮盐具有爆敏性及易分解性，因而升温过程需非常缓慢地进行，以5吨的反应釜为例，通常从0℃升至20℃需费时一天，从20℃升至25℃需费时一天，从25℃升至30℃需费时一天，从30℃升至40℃需费时一天，从40℃升至80℃需费时一天，也就是说，光热分解就需五天左右，而完成一釜的生产则需一星期左右。即便如此，也难免在升温过程中出现温度异常升高的情形。事实上，在升温过程中，经常因温度异常升高导致热分解过激而需开启冷却盘管系统进行温度调控，以防反应失控。故其存在不必要的冷量消耗，再加上漫长的升温过程的热能耗散，因而其能耗也较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种热分解过程易于控制且生产效率高的芳香族氟化合物的生产装置。
本发明所要解决的另一技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种热分解过程易于控制且生产效率高的芳香族氟化合物的生产方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为该芳香族氟化合物的生产装置，其特征在于其具有用于重氮化反应的反应釜，反应釜底部的出料口与物料输送泵相连接，输送泵的出口则与用于热分解反应的管式反应器相连接，管式反应器的出口连接有接收装置。因进入管式反应器中受热分解或气化的物料的量受输送泵的控制，因而其可控制单位时间内进入管式反应器的物料量，而少量的物料的热分解及气化并不至于发生爆炸，完全可在受控范围内，因而其控制非常简单，且无需缓慢升温以防止物料爆炸，因而生产效率大为提高。
所述的管式反应器具有管道主体，管道主体上设有加热装置和相应的温控装置。
所述的接收装置具有一个带加热夹套的罐状主体，罐状主体的上端设有气体物料出口，气体物料出口与气体物料分离系统相连接，罐状主体的下端则设有固体物料出口，固体物料出口与固体物料处理系统相连接。
所述的输送泵为计量泵，采用计量泵有助于控制热分解的平稳进行。
所述的加热装置为电热瓦或加热夹套。
本发明中，所述管式反应器的管道主体的内径大小及长度的确定主要取决于设计产能的大小，或者说取决于单位时间内所需处理的物料量的大小，另外还受传热情况的影响。一般的规律是，内径小则产能小，内径不同而需产能相同，则需相应增加小内径管道主体的长度，另外，不管内径、长度与产能如何匹配，最起码内径和长度的选择需要在设计产能条件下，能保证管道主体出口端的温度达到能使重氮盐充分分解的程度，同时最好还能使除无机盐、与无机盐形成复盐或无机盐夹带的物料外的所有物料转变成气态，以便于后续的连续化处理。根据实践，所述管式反应器的管道主体的内径控制在2～12cm相对较好，内径太小，产能相对较低且需要相对较长的管道，并且还有易于堵塞的不足，而管道太大虽然并不影响热分解的进行，但显得没有必要，而且在管径大且处理量也较大时，还存在爆炸的危险。
本发明芳香族氟化合物的生产方法，其特征在于包括如下步骤a、重氮化；在重氮化反应釜中，以苯胺或苯胺的衍生物为原料，在适于重氮化反应的温度条件下，于过量无水HF介质中与亚硝酸钠或亚硝酸钾进行重氮化反应；b、热分解；用物料输送泵将重氮化反应釜中物料少量而连续地输送至热分解反应器中进行可控热分解；c、分离；将热分解后的产物分离成目标产物。
在所述热分解步骤中，最好在使重氮盐分解的同时还使除无机盐、与无机盐形成复盐或无机盐夹带的物料外的所有物料形成气态，以便于后处理分离步骤的进行。
所述热分解反应器为管式反应器。
另外，根据本发明的发明思路，完全可能采用其他形式的热分解用反应器，比如采用罐式反应器，只要控制单位时间内进入反应器内的物料量使其不可能发生爆炸或类似危险即可，但是罐式反应器存在固体物料的出料问题而不利于实现连续化生产。
在本发明方法中，重氮化反应及热分解后产物的分离均为现有常规技术，最多是根据连续化生产的要求稍加调整，这对本领域普通技术人员来说并非难事。
至于本发明关键的热分解过程，其实包括重氮盐的热分解以及HF等物料的气化，也正因为HF等物料气态化过程的存在，故以管式反应器为例，其中的液态物料的沸点是逐步升高的，对于管式反应器而言，即使管道主体上的加热装置内的温度控制为相同的温度，但由于受传热速度的影响，管道主体内物料的温度在达到动态平衡后，其在沿管道长度方向将形成逐步升高的梯度分布，因而对于温度的控制而言，只要能保证管道主体出口端的温度达到能使重氮盐充分分解的程度即可，当然还需具有足够的热分解时间，同时最好还能使除无机盐、与无机盐形成复盐或无机盐夹带的物料外的所有物料转变成气态。至于具体的温度，则随不同的目标芳香族氟化合物而有所不同，以生产氟苯为例，管式反应器的出口端的温度最好控制在100℃或100℃以上，但过高则没有必要，反而会增加不必要的能耗。
关于热分解步骤中“少量”的含义则可做如下的理解首先，相对于以往的整釜热分解而言，其量是很少的；其次，其在可控的范围内，不至于发生爆炸等危险，即使可能存在局部的激烈反应或气化，因相对于其所处的空间而言其量非常小，而完全不至于发生爆炸等危险；再者，对应于具体的热分解反应器而言，具体的上限并不相同，但均无下限限制。比如我们在生产氟苯的实践中发现，采用8cm内径的管式反应器，流入管式反应器的物料量在10.5Kg/min以内是可行的，而采用12cm内径的管式反应器，则流入管式反应器的物料量在高达15Kg/min时还是可行的。
与现有技术相比，本发明的优点在于1、由于单位时间内进行热分解处理的物料量较少，因而热分解过程易于控制，消除了爆炸的可能，安全性可得到充分的保障；2、因可实现连续化生产，而连续化生产具有工艺参数稳定的特点，因而操作相对简单，对操作人员的要求相对较低；3、相较于以往的间歇式生产而言，生产效率大为提高，比如，以5吨的重氮化反应釜为例，以往完成一釜的生产，需要一周左右，而现在则可达到每天完成三釜的生产；4、因工艺参数控制平稳，产品质量更有保障；5、可实现整个热分解过程的封闭式运行，降低了气体排放量，尤其是杜绝了热分解产生的气体的直接排放，减轻了对环境的污染。6、因重氮化反应釜仅用于重氮化反应，因而无需加热夹套，有利于采用结构简单而通用的反应釜作为重氮化反应釜；7、热分解过程中，不需对物料降温以防爆炸，因而此阶段不再需要开启冷却盘管，因而减少了冷量的耗费，能耗大为降低。8、装置还具有结构简单的特点。
图1为本发明实施例的结构示意图。
具体实施例方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例如图1所示，为本发明芳香族氟化合物的生产装置的一个较佳实施例。如图1所示，本实施例芳香族氟化合物的生产装置，其具有用于重氮化反应的反应釜1，反应釜1底部的出料口与用于输送物料的计量泵2相连接，计量泵2的出口则与用于热分解反应的管式反应器3相连接，管式反应器3的出口连接有接收装置4。管式反应器3具有管道主体31，管道主体31上设有加热夹套32和相应的温控装置(图中未示出)。接收装置4具有一个带加热夹套的罐状主体41，罐状主体41的上端设有气体物料出口，气体物料出口与气体物料分离系统42相连接，罐状主体41的下端则设有固体物料出口，固体物料出口与固体物料处理系统43相连接。
生产氟苯过程如下a、重氮化；在重氮化反应釜中，以苯胺为原料，在0℃温度条件下，于过量无水HF介质中与亚硝酸钠进行重氮化反应；为实现连续化生产，通常采用两个反应釜轮换操作b、热分解；用计量泵将重氮化反应釜中物料以10.5Kg/min的流量速度连续地输送至管式反应器中进行可控热分解，管式反应器出口端的温度控制在100℃以上，以使重氮盐分解的同时还使除无机盐、与无机盐形成复盐或无机盐夹带的物料外的所有物料形成气态；c、接收装置的罐体内的温度控制在100℃以上，热分解后产物源源不断地进入接收装置而使气体物料和固体物料分离，气体物料和固体物料分别进入气体物料分离系统和固体物料处理系统，最终得到目标产物氟苯，并回收其他有用物料，其中HF用于再反应。
本实施例中的反应釜为5吨的反应釜，管式反应器的管道主体的内径为8cm，长度为8m，生产能力达到了3釜/天。
权利要求
1.一种芳香族氟化合物的生产装置，其特征在于其具有用于重氮化反应的反应釜，反应釜底部的出料口与物料输送泵相连接，输送泵的出口则与用于热分解反应的管式反应器相连接，管式反应器的出口连接有接收装置。
2.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于所述的管式反应器具有管道主体，管道主体上设有加热装置和相应的温控装置。
3.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于所述的接收装置具有一个带加热夹套的罐状主体，罐状主体的上端设有气体物料出口，气体物料出口与气体物料分离系统相连接，罐状主体的下端则设有固体物料出口，固体物料出口与固体物料处理系统相连接。
4.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于所述的输送泵为计量泵。
5.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于所述的加热装置为电热瓦或加热夹套。
6.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于所述管式反应器的管道主体的内径为2～12cm。
7.一种芳香族氟化合物的生产方法，其特征在于包括如下步骤a、重氮化；在重氮化反应釜中，以苯胺或苯胺的衍生物为原料，在适于重氮化反应的温度条件下，于过量无水HF介质中与亚硝酸钠或亚硝酸钾进行重氮化反应；b、热分解；用物料输送泵将重氮化反应釜中物料少量而连续地输送至热分解反应器中进行可控热分解；c、分离；将热分解后的产物分离成目标产物。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于所述热分解步骤中在使重氮盐分解的同时还使除无机盐、与无机盐形成复盐或无机盐夹带的物料外的所有物料形成气态。
9.根据权利要求7或8所述的生产方法，其特征在于所述热分解反应器为管式反应器。
10.根据权利要求7或8所述的生产方法，其特征在于所述热分解反应器为罐式反应器。
全文摘要
本发明公开了一种芳香族氟化合物的生产装置及其生产方法，其特征在于其具有用于重氮化反应的反应釜，反应釜底部的出料口与物料输送泵相连接，输送泵的出口则与用于热分解反应的管式反应器相连接，管式反应器的出口连接有接收装置。生产方法，包括重氮化反应、热分解过程及分离过程，其中热分解过程采用物料输送泵将重氮化反应釜中物料少量而连续地输送至热分解反应器中进行可控热分解。具有易于控制热分解过程、不会发生爆炸危险以及能耗低的特点，且生产效率大为提高。
文档编号C07C25/00GK1817830SQ20061004975
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月9日 优先权日2006年3月9日
发明者解卫宇 申请人:解卫宇