三氯硫磷制备O‑甲基硫代磷酰二氯的方法与装置与流程

本发明涉及属于化工反应器技术领域，尤其涉及一种三氯硫磷制备O-甲基硫代磷酰二氯的方法与装置。

背景技术：

O-甲基硫代磷酰二氯广泛地用于合成乙酰甲胺磷、乙嘧硫磷、蔬果磷、水胺硫磷、甲基嘧啶磷、杀螟硫磷、倍硫磷、甲基毒死蜱、甲胺磷、甲基对硫磷等农药。作为有机磷农药的中间体，其生产工艺包括间歇式生产工艺和连续生产工艺，其中，间歇式生产工艺以搪瓷搅拌反应釜(内置双层蛇管以强化传热)为装置进行生产，该装置存在传热能力差、能耗高的缺陷。连续化生产方法为：原料通过与泵循环来的物料在混合器充分混匀后进入一列管式换热器进行反应与换热，在釜式反应器与换热器不断循环，然后连续流入一管式反应器继续反应完全。反应完全的物料与水混合后连续流入水洗釜，分层得到O-甲基硫代磷酰二氯。

技术实现要素：

本发明提供一种自动化控制连续生产O-甲基硫代磷酰二氯的方法与装置，具有反应速率高、生产能力大、能耗低及产品质量好的优点。

为实现上述目的，本发明提供一种三氯硫磷制备O-甲基硫代磷酰二氯的方法，采用三级反应单元串联的形式，第一级反应单元包括搅拌反应釜、冷却介质系统和循环泵，含有三氯硫磷与甲醇的原料经所述循环泵的入口连续加入，经所述冷却介质系统冷却后进入所述搅拌反应釜，经所述搅拌反应釜反应生成的一部分物流通过液位差自行流入第二级反应单元，一部分物流和原料混合后通过所述循环泵输送至所述冷却介质系统冷却后返回所述搅拌反应釜，第二级反应单元与第三级反应单元均为列管式反应器，两者通过水平管道连通并共同组成U形物流通道，所述第二级反应单元的设置位置高于所述第三级反应单元，且所述第二级反应单元的最高液位高于所述第三级反应单元的最高液位，物流流动过程产生自振荡。

优选的，所述第三级反应单元与贮槽通过管路连通，所述贮槽的入口低于所述第三级反应单元的出液口一定距离。

优选的，所述贮槽的入口与所述第三级反应单元的出液口之间的距离为所述第三级反应单元的高度的1/20～1/2。

优选的，三氯硫磷与甲醇的摩尔比＝1:4～5。

优选的，所述第一级反应单元、所述第二级反应单元及所述第三级反应单元的反应温度控制为-10℃～5℃。

优选的，所述搅拌反应釜包括具收容空间的釜体、设于所述釜体顶端的原料进料口、设于所述釜体底端的循环液出口以及设于釜体下部的溢流口，所述循环液出口与所述循环泵连通，所述溢流口与所述第二级反应单元连通且位于所述第二级反应单元上方。

优选的，所述第二级反应单元包括用于减少物料返混的多个第一折流板，反应物料自位于上部的所述第二级反应单元的进液口进入壳程，自位于下部的第二级反应单元的出液口流出，反应物料在所述第一折流板的作用下形成折流或螺旋运动。

优选的，位于下部的所述第三级反应单元的进液口通过所述水平管道与所述第二级反应单元的出液口连通，所述第三级反应单元包括用于减少物料返混的多个第二折流板，反应物料自所述第三级反应单元的进液口进入壳程，在所述第二折流板的作用下形成折流或螺旋运动，自位于上部的所述第三级反应单元的出液口流出。

本发明同时提供一种三氯硫磷制备O-甲基硫代磷酰二氯的装置，其包括三级串联的第一级反应单元、第二级反应单元及第三级反应单元，所述第一级反应单元包括搅拌反应釜和冷却介质系统，所述搅拌反应釜通过液位差自行流入所述第二级反应单元，所述第二级反应单元及第三级反应单元均为列管式反应器，所述第二级反应单元与所述第三级反应通过水平管道连通，三者共同组成U形物流通道，所述第二级反应单元的设置位置高于所述第三级反应单元，且所述第二级反应单元的最高液位高于所述第三级反应单元的最高液位，物流流动过程产生自振荡，所述第一级反应单元进一步包括循环泵，原料进料管线和所述第一级反应单元的循环液出口分别与所述循环泵的入口连通，所述循环泵的出口与所述冷却介质系统连通。

优选的，还包括贮槽，所述第三级反应单元的出液口与所述贮槽的入口通过管路连接，所述贮槽的入口低于所述第三级反应单元的出液口一定距离，且所述贮槽的入口与所述第三级反应单元的出液口之间的距离为所述第三级反应单元高度的1/20～1/2。

相较于现有技术，本发明提供的一种三氯硫磷制备O-甲基硫代磷酰二氯的方法与装置，具有以下有益效果：

一、本发明提供的三氯硫磷制备O-甲基硫代磷酰二氯的方法为连续生产方法，反应自动化控制、反应速率提高、设备生产能力大、投资少、能耗降低20％左右。

二、制备的O-甲基硫代磷酰二氯的产品质量高达98％，比两釜串联提高5％左右。

三、第二级反应单元与第三级反应单元通过水平管道连通，三者组成一个“U”形物料通道，且所述第二级反应单元的液位高于所述第三级反应单元的液位，以克服物料从所述第二级反应单元流入所述第三级反应单元的流动阻力，当所述第二级反应单元的液位达到一定高度时，物料在所述第三级反应单元的出液口流速加快，当所述第二级反应单元的液位降低到一定高度时，物料在所述第二级反应单元与所述第三级反应单元之间流动的速度降低，使得所述第二级反应单元的液位升高，从而物料在所述第二级反应单元与所述第三级反应单元之间自动形成周期性的振荡流动，强化了管式反应器的传质与传换热，使得物料在低流速下具有较好的反应与控温效果。

四、所述贮槽的入口低于所述第三级反应单元的出液口一定距离，且所述贮槽的入口与所述第三级反应单元的出液口之间的距离为所述第三级反应单元高度的1/20～1/2，由于虹吸原理，所述第二级反应单元的液位可以低于所述第三级反应单元的最高液位，但高于所述贮槽的入口的液位，此时，虹吸现象停止，物流进入贮槽的流速减少或导致瞬间断流，第三级反应单元的物料部分返回第二级反应单元，使得第二级反应单元的液位升高，该设计可以进一步加强物流的振荡性流动，强化传质与传热。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明提供的三氯硫磷制备O-甲基硫代磷酰二氯的方法的流程示意图；

图2为本发明所述的第二级反应单元的结构示意图；

图3为本发明所述的第三级反应单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，为本发明提供的三氯硫磷制备O-甲基硫代磷酰二氯的方法的流程示意图。图中省略了许多设备，如温度检测器、液位检测器和控制阀等，但这对本领域普通技术人员是公知的。

如图1所示，三氯硫磷制备O-甲基硫代磷酰二氯的方法采用三级反应单元串联的形式，依次为第一级反应单元10、第二级反应单元30和第三级反应单元50，所述第一级反应单元10包括搅拌反应釜11、冷却介质系统13和循环泵15，所述第二级反应单30元和第三级反应单元50均为列管式反应器。原料三氯硫磷1和原料甲醇2经计量后，按照1:4～5的摩尔比经循环泵15的入口连续加入，经冷却介质系统13冷却后，从设于所述搅拌反应釜11顶端的原料进口导入，经所述搅拌反应釜11反应后，一部分物流通过液位差自行流入第二级反应单元30，一部分物流和连续加入的原料混合后通过所述循环泵15输送至所述冷却介质系统13冷却后返回所述搅拌反应釜11。流入第二级反应单元30的物流进一步反应后通过水平管道5流入第三级反应单元50，经第三级反应单元50反应的物料流入反应物的贮槽60。

所述第一级反应单元10、所述第二级反应单元30及所述第三级反应单元50的反应温度控制为-10℃～5℃。

所述搅拌反应釜11包括具收容空间的釜体111、设于所述釜体111顶端的原料进料口113、设于所述釜体111底端的循环液出口115以及设于釜体111下部的溢流口117。经所述冷却系统13冷却后的原料和循环物料自所述原料进料口113进入所述釜体111。需循环反应的物料从所循环液出口115流出，所述循环液出口115与所述循环泵15连通。所述溢流口117与所述第二级反应单元30连通且位于所述第二级反应单元30上方，从所述溢流口117流出的物料通过液位差自行流入所述第二级反应单元30。

所述冷却介质系统13为设于所述搅拌反应釜11外的换热器，或为设置于所述釜体111内壁的换热盘管或为设置于所述釜体111外壁的换热夹层。

请参阅图2，为本发明所述的第二级反应单元的结构示意图。所述第二级反应单元30包括具收容空间的第一反应器筒体31、分别设于所述第一反应器筒体31两端的第一上封头32和第一下封头33及固定于所述第一反应器筒体31的多个第一列管34。所述第一上封头32设置于所述第一反应器筒体31上端，所述第一下封头33设置于所述第一反应器筒体31下端。

用于反应物料进出的所述第二级反应单元30的进液口35和出液口36分别设置于所述第一反应器筒体31的上部和下部，且位于所述第一反应器筒体31的相对侧，反应物料在壳程流动。所述第二级反应单元30的进液口35与所述溢流口17连通，且所述溢流口17高于所述第二级反应单元30一定距离，以形成液位差，使物料自行流入所述第二级反应单元30的进液口35。用于热交换介质进出的所述第二级反应单元30的热交换介质的进口37与出口38分别设置于所述第一下封头33的底端与所述第一上封头32的顶端，热交换介质在所述第一列管34中流动。

发明优选的，所述第二级反应单元30还包括用于减少所述第一反应器筒体31内物料返混的多个第一折流板311。所述第二级反应单元30的反应物料自位于上部的所述第二级反应单元30的进液口35进入壳程，自位于下部的第二级反应单元30的出液口36流出，反应物料在所述第一折流板311的作用下形成折流或螺旋运动。

在本实施例中，所述第一折流板311的设置方式如下：所述第一折流板311垂直所述第一列管34设置，相邻的两个所述第一折流板311分别固定于相对的侧壁，在所述第一折流板311上开设有穿过所述第一列管34的通孔。当然，所述第一折流板311的形状和设置形式不限，只要其可以起到减少所述第一反应器筒体31内物料返混的作用均是本发明的宗旨。

请结合参阅图3，为本发明所述的第三级反应单元的结构示意图。发明所述第三级反应单元50包括具收容空间的第二反应器筒体51、分别设于所述第二反应器筒体51两端的第二上封头52和第二下封头53以及固定于所述第二反应器筒体51的多个第二列管54。所述第二上封头52设置于所述第二反应器筒体51上端，所述第二下封头53设置于所述第二反应器筒体51下端。

用于反应物料进出的所述第三级反应单元50的进液口55和出液口56分别设置于所述第二反应器筒体51的下部和上部，且分设于所述第二反应器筒体51的相对侧，反应物料在壳程流动。所述第三级反应单元50的进液口55通过水平管道5与所述第二级反应单元30的出液口36连通，即所述第三级反应单元50的进液口55与所述第二级反应单元30的出液口36位于同一水平高度。所述第二级反应单元30与所述第三级反应单元50通过水平管道5连通，三者组成一个“U”形物料通道，且所述第二级反应单元30的液位高于所述第三级反应单元50的液位，以克服物料从所述第二级反应单元30流入所述第三级反应单元50的流动阻力，当所述第二级反应单元30的液位达到一定高度时，物料在所述第三级反应单元50的出液口56流速加快，当所述第二级反应单元30的液位降低到一定高度时，物料在所述第二级反应单元30与所述第三级反应单元50之间流动的速度降低，使得所述第二级反应单元30的液位升高，从而物料在所述第二级反应单元30与所述第三级反应单元50之间自动形成周期性的振荡流动，强化了管式反应器的传质与传换热，使得物料在低流速下具有较好的反应与控温效果。

更进一步地，所述第三级反应单元50与所述贮槽60通过管路连通，所述贮槽60的入口低于所述第三级反应单元50的出液口56一定距离。在本实施例中，所述贮槽60的入口61与所述第三级反应单元50的出液口56之间的距离为所述第三级反应单元50的高度的1/20～1/2。由于虹吸原理，所述第二级反应单元30的液位可以低于所述第三级反应单元50的最高液位，但高于所述贮槽60的入口61的液位，此时，虹吸现象停止，物流进入贮槽60的流速减少或导致瞬间断流，第三级反应单元50的物料部分返回第二级反应单元30，使得第二级反应单元30的液位升高，该设计可以进一步加强物流的振荡性流动，强化传质与传热。

在本实施例中，所述搅拌反应釜11、第二级反应单元30、第三级反应单元50均设置有温度检测器，所述搅拌反应釜11还设置有液位检测器。

本发明同时提供一种三氯硫磷制备O-甲基硫代磷酰二氯的装置，包括三级串联的第一级反应单元、第二级反应单元及第三级反应单元，所述第一级反应单元包括搅拌反应釜和冷却介质系统，所述搅拌反应釜通过液位差自行流入所述第二级反应单元，所述第二级反应单元及第三级反应单元均为列管式反应器，所述第二级反应单元与所述第三级反应通过水平管道连通，三者共同组成U形物流通道，所述第二级反应单元的设置位置高于所述第三级反应单元，且所述第二级反应单元的最高液位高于所述第三级反应单元的最高液位，物流流动过程产生自振荡，所述第一级反应单元进一步包括循环泵，原料进料管线和所述第一级反应单元的循环液出口分别与所述循环泵的入口连通，所述循环泵的出口与所述冷却介质系统连通。

优选的，还包括与所述第三级反应单元连通的贮槽，所述第三级反应单元的出液口与所述贮槽的入口通过管路连接，所述贮槽的入口低于所述第三级反应单元的出液口一定距离，且所述贮槽的入口与所述第三级反应单元的出液口之间的距离为所述第三级反应单元高度的1/20～1/2。

所述第二级反应单元和所述第三级反应单元的具体结构详见上文所述。

本发明提供的一种三氯硫磷制备O-甲基硫代磷酰二氯的方法与装置，具有以下有益效果：

一、本发明提供的三氯硫磷制备O-甲基硫代磷酰二氯的方法为连续生产方法，反应自动化控制、反应速率提高、设备生产能力大、投资少、能耗降低20％左右。

二、制备的O-甲基硫代磷酰二氯的产品质量高达98％，比两釜串联提高5％左右。

三、第二级反应单元30与第三级反应单元50通过水平管道5连通，三者组成一个“U”形物料通道，且所述第二级反应单元30的液位高于所述第三级反应单元50的液位，以克服物料从所述第二级反应单元30流入所述第三级反应单元50的流动阻力，当所述第二级反应单元30的液位达到一定高度时，物料在所述第三级反应单元50的出液口流速加快，当所述第二级反应单元30的液位降低到一定高度时，物料在所述第二级反应单元30与所述第三级反应单元50之间流动的速度降低，使得所述第二级反应单元30的液位升高，从而物料在所述第二级反应单元30与所述第三级反应单元50之间自动形成周期性的振荡流动，强化了管式反应器的传质与换热，使得物料在低流速下具有较好的反应与控温效果。

四、所述贮槽60的入口61低于所述第三级反应单元50的出液口56一定距离，且所述贮槽60的入口61与所述第三级反应单元50的出液口56之间的距离为所述第三级反应单元50高度的1/20～1/2，由于虹吸原理，所述第二级反应单元30的液位可以低于所述第三级反应单元50的最高液位，但高于所述贮槽60的入口61的液位，此时，虹吸现象停止，物流进入贮槽60的流速减少或导致瞬间断流，第三级反应单元50的物料部分返回第二级反应单元30，使得第二级反应单元30的液位升高，该设计可以进一步加强物流的振荡性流动，强化传质与传热。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。