一种染料连续偶合及减少能耗的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种化工连续自动化生产技术，尤其是涉及一种染料合成中的连续偶合及减少能耗的方法。
【背景技术】
[0002]染料行业60%以上的染料品种都是偶氮型结构，重氮化、偶合是合成该类型染料所必需的步骤，重氮反应、偶合反应中会释放出大量的热量，由于温度的升高会导致物料的分解，从而影响产品质量和收率，因此需要进行冷却才能满足生产要求。
[0003]染料生产过程中，由于重氮盐组分的稳定性较低，需要一定的酸度及较低的温度下进行。在进行偶合反应的同时存在分解等副反应，实践表明随着温度的上升，副反应加剧。而偶合过程是一个放热反应，为了减少重氮盐的分解，往往采用低温的办法。这样的结果是需要大量的制冷能耗。另一方，低温降低了偶合反应的速度，使完成反应的时间延长，使反应设备变大。
[0004]目前实际生产过程中，偶合反应普遍采用间歇生产工艺，反应釜的容积较庞大，搅拌器对物料进行搅拌时无法达到较好的传质传热效果，体系的局部温度过高，重氮盐在偶合体系内不稳定，偶合过程易发生副反应，产品的收率和纯度受影响，并且，大容积反应釜表面积大，冷量损耗较大。大多数染料品种的偶合温度需控制在(TC左右，为控制反应温度，必须加入大量的冰块，也导致废水量大。一方面染料偶合过程放热量大，需要通入大量冷却介质降温。
[0005]针对该问题CN 102796394 A提出一种染料连续偶合及减少能耗方法，将偶合组分、水和助剂混合打浆，得到的偶合液通过计量装置连续泵入偶合反应釜内，同时，重氮盐溶液通过计量装置，连续泵入偶合反应釜内，控制进料重氮盐:偶合组分的摩尔比为1:0.95-1.05，通过偶合反应釜附属换热装置，调节冷却介质流量控制偶合温度为-10°C -20°C,在搅拌下进行偶合反应，偶合反应出料经热交换后进入热转晶锅。偶合反应的反应釜为2、4级反应藎，上一级反应Il出料溢流至下一级反应藎，最后一级反应Il出料再进行热交换操作。由于进料重氮盐:偶合组分的摩尔比为1:0.95-1.05混合，反应釜中始终存在重氮组分，为防止重氮盐分解，使反应温度只能控制在低温下，使完成反应的时间延长，使反应设备变大。由于反应过程中生成的染料沉淀析出，多釜串联在物料转移有堵塞风险及动设备多出现故障的风险。
[0006]同样CN201310078687.6 ; CN201310079181.7等专利采用管道反应器来实现连续化。同样由于进料重氮盐:偶合组分的摩尔比为1:0.95-1.05混合，反应釜中始终存在重氮组分，为防止重氮盐分解，使反应温度只能控制在低温下，使完成反应的时间延长，使反应管道很长而不实用。管道反应存在反应停留时间难保证及管道堵塞等风险。
[0007]基于此，提出本发明。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中偶合过程生产效率低、冷冻能耗大的问题，本发明的目的是提供一种连续偶合生产及减少能耗的方法，将偶合组分悬浮液和重氮液分批通过计量装置连续泵入偶合反应釜内，调节冷却水流量控制偶合温度为-10°c?30°C，在搅拌下进行分段偶合反应，在第一级偶合釜中有过量的偶合组分，保证重氮盐能快速反应消耗，从而在适当高的温度下进行，降低冷冻水的要求而节能。在第二级及以后偶合反应釜补加重氮盐并降低反应温度下完成反应。采用塔式反应器，重力导流反应液，从而节约搅拌等动力能耗。
[0009]为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
一种染料连续偶合及减少能耗的方法，包括以下步骤:将偶合组分、水和助剂混合打浆，得到的偶合液通过计量装置连续泵入偶合反应釜内，同时，重氮盐溶液通过计量装置，分批连续泵入多级偶合反应釜内，控制进料重氮盐:偶合组分的摩尔比为1:0.95-1.05 ;
通过偶合反应釜附属换热装置，调节冷却介质流量控制偶合温度为-10°C -30°C，在搅拌下进行偶合反应，偶合反应结束后出料进行后续的加工。
[0010]在第一级偶合反应釜控制进料重氮盐:偶合组分的摩尔比为1:0.05-0.8，通过偶合反应釜附属换热装置，调节换热装置内冷却介质流量控制偶合温度为0°C -300C ;在第二级及以后偶合反应釜补加重氮盐0.02-0.95，通过偶合反应釜附属换热装置，调节换热装置内冷却介质流量控制偶合温度为-10°C _20°C，在搅拌下进行偶合反应。偶合反应结束后出料进行后续的加工。
[0011]所述第一级偶合反应中偶合组分过量20%及以上，偶合反应温度比第二级高8°C以上，用o°c及以上的低温水冷却。
[0012]所述偶合反应釜为塔式多级反应釜，上一级反应釜出料自然下流至下一级反应釜。
[0013]所述偶合反应釜为塔式2-20级反应釜。
[0014]所述偶合反应釜为塔式3-15级反应釜。
[0015]所述塔式反应器中的塔盘为导流换热双功能板。
[0016]本发明的有益效果主要体现在如下几方面:
1、实现了连续化偶合生产的同时，实现分段偶合，提高了生产效率、产品收率和产品品质；
2、分段偶合使得偶合反应最高可达80%的偶合反应热，在较缓和的条件下换热，节约了冷能；
3、偶合反应在塔中进行。塔可以随意区分为多个反应区，并且可以任意控制不同反应区的反应温度；
4、反应塔中的多个反应区，可以是反应釜式的反应区，也可以是由多个挡板组成的流道，从而减少搅拌的动力能耗；
5、在同一塔中反应，物料自上而下流动，减少了转料过程，可有效防止因染料析出而出现的堵塞问题；
6、反应塔中各级之间的塔盘可以和换热板复合，使其具有导流换热双功能的塔盘，节约空间，降低造价。
【附图说明】
[0017]图1为本发明工艺流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0019]本发明染料连续偶合及减少能耗方法，包括如下步骤:将偶合组分、水和助剂混合打浆，得到的偶合液通过计量装置连续泵入塔式反应釜内，同时，重氮盐溶液通过计量装置，连续泵入偶合反应釜内，在第一反应釜控制进料重氮盐:偶合组分的摩尔比为0.05-0.8:1，保证有足量的偶合组分，通过偶合反应釜附属换热装置，调节换热装置内冷却介质流量控制偶合温度为0°c -300C (较高温度)。在塔的第二节补加重氮盐0.02-0.95，通过偶合反应釜附属换热装置，调节换热装置内冷却介质流量控制偶合温度为-10°C -20在搅拌下进行偶合反应。偶合反应出料后进行后续的加工。
[0020]本发明方法关键在于控制重氮盐:偶合组分不同的摩尔比，使重氮盐组分在第一反应釜中快速消耗完毕，既在第一反应釜中偶合反应温度略高的条件下进行，实现节能能量，提高反应速率、减小反应设备的目的。
[0021]进一步，本发明的染料连续偶合及减少能耗工艺，偶合反应釜的级数可根据实际生产需求设定，偶合反应釜可为20级反应釜，优选3-15级，上一级反应釜出料溢流至下一级反应釜，最后一级反应釜出料再进行热交换操作。控制加入的偶合液及重氮液中偶合组分与重氮盐的折百总摩尔比为1:0.95-1.05，偶合液一次性加入一级偶合反应釜，重氮液需在各级反应釜中逐级加入，其中第一反应釜加入重氮盐:偶合组分为0.03-0.8:1，保证偶合组分有较大的过量，控制反应温度较高，使重氮盐可以快速消耗完，后续反应釜补加重氮盐，控制较低的反应温度，防止重氮盐分解并使总反应完全。也可以将重氮盐在各级反应釜中逐级加入，根据重氮盐的反应消耗情况控制各反应釜的温度，达到节能的目的。
[0022]进一步，本发明所述的染料连续偶合及减少能耗工艺，偶合反应Il的级数可根据实际生产需求设定，所述偶合反应釜为塔式反应器，在塔的第一节与釜式第一釜相同，加入重氮盐:偶合组分为0.03-0.8:1，保证偶合组分有较大的过量，控制反应温度较高。在塔第二节及以后各级补加重氮盐使总反应完全。反应塔中各级之间的塔盘可以是普通的导流板也可以是导流换热双功能的隔离板，优选为导流换热双功能的隔离板。
[0023]进一步，本发明所述的染料连续偶合及减少能耗工艺，偶合反应釜的级数可根据实际生产需求设定，所述偶合反应釜为塔式反应器，反应塔中的多个反应区，可以是反应釜式的反应区，也可以是由多个挡板组成的流道，从而减少搅拌的动力能耗。
[0024]实施例1
如图1，将折百926kg的3-乙酰氨基