一种规模化生产N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺的装置与方法与流程

本发明涉及化工生产，尤其是涉及一种规模化生产n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺的装置与方法。

背景技术：

1、n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺(todga)是一种萃取剂，常用于乏燃料后处理硝酸介质中镧系、锕系及裂片元素的萃取，在未来后处理领域中具有高需求量。因此急需发明一种能够低成本、快速合成todga的生产工艺。

2、todga的合成包括多种反应方法，分别有使用二亚胺(dcc)为缩合剂的一步反应合成；以二苷酸、亚硫酰氯与相应的胺经两部反应生成；以二苷酸为原料，经由二苷醇酸酐中间体，再进行单取代、双取代反应的合成方法。但以上方法中存在反应效率低、原料安全性低、产率低、生产路线复杂以及不易工程化生产等缺陷，尚未进行产业化大规模生产。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种规模化生产n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺的装置与方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明的技术方案之一为提供了一种规模化生产n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺的装置，包括通过管道依次连接的反应器、萃取器、中间储罐、蒸馏塔及产品罐；所述蒸馏塔包括从上自下贯通的精馏段、蒸馏段和提馏段，所述精馏段连接提供冷源的制冷机组，所述蒸馏段和提馏段连接提供热源的恒温热水器。

4、进一步地，所述反应器的液体进料口连接装有n,n-二甲基甲酰胺溶剂的第一储罐、装有正辛胺的第二储罐、装有碱性助剂的第三储罐。

5、进一步地，所述萃取器的进料口还连接装有乙酸乙酯的第四储罐、装有饱和碳酸氢钠溶液的第五储罐、装有饱和氯化钠的第六储罐、装有1mol/l硝酸溶液的第七储罐、以及装有去离子水的第八储罐，所述萃取器的另一个出料口还连接废液罐。

6、进一步地，所述精馏段的出料口还连接回收罐。

7、进一步地，所述反应器和所述萃取器之间还设有第一输送泵，所述萃取器与所述中间储罐之间还设有第二输送泵，所述提馏段与所述恒温热水器之间还设有第三输送泵。

8、进一步地，所述反应器内设有用于排除挥发物质的净化器，所述净化器的一端连接排风机，另一端通向室外。所述萃取器内还设置液面位置监测部件，用于检测有机相和水相界面位置，防止排液过程中有机相流失，如常规的液面位置监测部件：液位传感器等。所述反应器、萃取器以及蒸馏塔内均设有空气中有机物浓度监测部件，用于检测n,n-二甲基甲酰胺溶剂、碱性助剂三乙胺的浓度，以方便控制加料速度，如常规的空气中有机物浓度监测部件：挥发性有机物采样器等。

9、进一步地，所述反应器优选含有夹套的反应釜。

10、本发明的技术方案之二为提供了一种规模化生产n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺的方法，基于上述装置，该方法包括如下步骤：

11、包括如下步骤：

12、(1)从反应器的液体进料口端加入n,n-二甲基甲酰胺溶剂、二正辛胺、碱性助剂，从反应器的固体进料口端加入二甘醇酸、以及缩合剂，搅拌，制得n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺粗提物，并通过第一输送泵输送至萃取器中；

13、(2)在萃取器中依次进行乙酸乙酯和去离子水的混合液、饱和碳酸氢钠溶液和乙酸乙酯的混合液、饱和氯化钠溶液、1mol/l硝酸溶液和乙酸乙酯的混合液、饱和氯化钠溶液的萃取，得到有机产物，并输送至中间储罐；

14、(3)将中间储罐中的有机产物输送至蒸馏塔，有机产物依次在蒸馏段进行加热蒸发，蒸发的有机产物经精馏段冷却回收，未蒸发的有机产物经提馏段浓缩制得纯度大于95％的n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺，并输送至产品罐收集。

15、进一步地，步骤(1)中，所述n,n-二甲基甲酰胺溶剂与二甘醇酸的比例为5-10l：1kg，二甘醇酸、二正辛胺、碱性助剂、缩合剂的摩尔比为1:2:(2.1-2.4):2.4。

16、进一步地，步骤(1)中，搅拌的时间为1.5-2h。

17、进一步地，步骤(1)中，碱性助剂选自三乙胺或吡啶。

18、进一步地，步骤(1)中，缩合剂选自2-(7-氮杂苯并三氮唑)-四甲基脲六氟磷酸酯(hatu)、苯并三氮唑-n,n,n′,n′-四甲基脲六氟磷酸酯(hbtu)或6-氯苯并三氮唑-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸酯(hctu)中的任意一种。

19、进一步地，步骤(1)中，反应釜的外层夹套通有常温冷凝水，使得在反应釜中的反应在常温发生。

20、进一步地，步骤(2)，所述n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺粗提物、乙酸乙酯、去离子水的体积比为2.5:2:1；所述n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺粗提物、饱和碳酸氢钠溶液、乙酸乙酯的体积比为5:2:1；所述n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺粗提物与饱和氯化钠溶液的体积比为5:1；所述n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺粗提物、1mol/l硝酸溶液、乙酸乙酯的体积比为5:2:1；所述n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺粗提物与饱和氯化钠溶液的体积比为5:1。

21、进一步地，步骤(3)中，恒温热水器输送热水至蒸馏段中的热水盘管，对有机产物进行加热蒸发，加热蒸发的温度为90℃，加热蒸发的时间为40-60min；制冷机组输送-10℃的乙二醇溶液至精馏段中的冷却盘管，对蒸发的有机产物进行冷却回收；恒温热水器输送热水至提馏段的热水盘管，对未蒸发的有机产物进行浓缩，浓缩的温度为90℃。

22、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

23、(1)本发明方法仅包括反应、萃取纯化、蒸馏纯化三个阶段，工艺简单、易实现。

24、(2)本发明装置主要包括反应器、萃取器、蒸馏塔，设备简单，制造成本低。

25、(3)本发明制备纯度高达95％ n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺的时间仅3-4h，生产效率高。

26、(4)本发明方法不涉及强腐蚀性、毒性的原料，具有一定的安全性。

27、(5)本发明方法制备n,n,n′,n′-四辛基-3-氧戊二酰胺的质量高，纯度高达95％，且无明显副产物，利于降低处理副产物的成本。

技术特征：

1.一种规模化生产n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺的装置，其特征在于，包括通过管道依次连接的反应器(1)、萃取器(2)、中间储罐(3)、蒸馏塔(4)及产品罐(5)；所述蒸馏塔(1)包括从上自下依次贯通的精馏段(4-1)、蒸馏段(4-2)和提馏段(4-3)，所述精馏段(4-1)连接提供冷源的制冷机组(4-4)，所述蒸馏段(4-2)和提馏段(4-3)连接提供热源的恒温热水器(4-5)。

2.根据权利要求1所述的一种规模化生产n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺的装置，其特征在于，所述反应器(1)的液体进料口连接装有n,n-二甲基甲酰胺溶剂的第一储罐(1-1)、装有正辛胺的第二储罐(1-2)、装有碱性助剂的第三储罐(1-3)。

3.根据权利要求1所述的一种规模化生产n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺的装置，其特征在于，所述萃取器(2)的进料口连接装有乙酸乙酯的第四储罐(2-1)、装有饱和碳酸氢钠溶液的第五储罐(2-2)、装有饱和氯化钠的第六储罐(2-3)、装有1mol/l硝酸溶液的第七储罐(2-4)、以及装有去离子水的第八储罐(2-5)，所述萃取器(2)的出料口还连接废液罐(2-6)。

4.根据权利要求1所述的一种规模化生产n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺的装置，其特征在于，所述精馏段(4-1)的出料口还连接回收罐(4-6)。

5.根据权利要求1所述的一种规模化生产n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺的装置，其特征在于，所述反应器(1)和所述萃取器(2)之间还设有第一输送泵(1-4)，所述萃取器(2)与所述中间储罐(3)之间还设有第二输送泵(2-7)，所述提馏段(4-3)与所述恒温热水器(4-5)之间还设有第三输送泵(4-7)。

6.一种规模化生产n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺的方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一所述的装置，该方法包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种规模化生产n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述n,n-二甲基甲酰胺溶剂与二甘醇酸的比例为5-10l：1kg，二甘醇酸、二正辛胺、碱性助剂、缩合剂的摩尔比为：1:2:(2.1-2.4):2.4。

8.根据权利要求6所述的一种规模化生产n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺的方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌的时间为1.5-2h。

9.根据权利要求6所述的一种规模化生产n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺的方法，其特征在于，步骤(2)，所述n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺粗提物、乙酸乙酯、去离子水的体积比为2.5:2:1；所述n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺粗提物、饱和碳酸氢钠溶液、乙酸乙酯的体积比为5:2:1；所述n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺粗提物与饱和氯化钠溶液的体积比为5:1；所述n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺粗提物、1mol/l硝酸溶液、乙酸乙酯的体积比为5:2:1；所述n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺粗提物与饱和氯化钠溶液的体积比为5:1。

10.根据权利要求6所述的一种规模化生产n,n,n',n'-四辛基-3-氧戊二酰胺的方法，其特征在于，步骤(3)中，恒温热水器(4-5)输送热水至蒸馏段(4-2)中的热水盘管，对有机产物进行加热蒸发，加热蒸发的温度为90℃，加热蒸发的时间为40-60min；制冷机组(4-4)输送-10℃的乙二醇溶液至精馏段(4-4)中的冷却盘管，对蒸发的有机产物进行冷却回收；恒温热水器(4-5)输送热水至提馏段(4-3)的热水盘管，对未蒸发的有机产物进行浓缩，浓缩的温度为90℃。

技术总结
本发明涉及一种规模化生产N,N,N',N'‑四辛基‑3‑氧戊二酰胺的装置与方法，该装置包括依次通过管道依次连接的反应器、萃取器、中间储罐、蒸馏塔及产品罐；所述蒸馏塔包括从上自下依次贯通的精馏段、蒸馏段和提馏段，所述精馏段连接提供冷源的制冷机组，所述蒸馏段和提馏段连接提供热源的恒温热水器。该方法基于上述装置，将N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、二甘醇酸、二正辛胺、碱性助剂以及缩合剂在反应器中混合反应后，在萃取器中萃取，最后在蒸馏塔中蒸馏浓缩，得到纯度大于95％的N,N,N',N'‑四辛基‑3‑氧戊二酰胺。与现有技术相比，本发明设备简单、工艺简单、且不涉及强腐蚀性等原料，具有安全性、且产物的质量高。

技术研发人员：农淑英,王健,李连顺,郑大兴,蒙金红,王广升,邹晓禹,郭安南,王一丹
受保护的技术使用者：中核四0四有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11