【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及酮连氮类化合物合成，特别是指一种酮连氮类化合物连续制备装置及工艺。
技术介绍
1、酮连氮类化合物具有-c＝n-n＝c-结构，分子的化学活性较强，能够发生多种有机反应，如聚合反应、配位反应、内环化反应等，广泛应用于医药中间体、感光材料、可聚合单体、染料、航空燃料等众多工业领域。
2、酮连氮类化合物主要有4种合成方法，分别是bayer法、过氧化氢法、空气催化氧化法和水合肼法。bayer法是脂肪族酮类化合物的存在下，用氯气或次氯酸钠氧化氨得到酮连氮，该法采用廉价的原料，收率接近理论值，以氯气为氧化剂，对环境污染较大。过氧化氢法先由酮和氨反应生成酮亚胺，再用过氧化氢氧化成氧杂异腙后，再氨化生成酮连氮。改法工艺略显复杂，投资费用较高。空气催化氧化法用空气氧化亚胺，使二苯甲酮和氨进行脱水缩合，生产二苯亚甲胺，再在氯化亚铜催化剂作用下使亚胺氧化偶合产生二苯甲酮连氮。此法工艺尚不成熟，且收率较低。与其他三种方法相比，水合肼法以水合肼和酮为原料，通过酮肼缩合反应制备酮连氮类化合物，是一种工艺路线相对简单、经济性可行的制备方法。
3、水合肼法制备酮连氮类化合物的反应方程式一般如下：
4、
5、r为异丁基，叔丁基，环戊基。
6、工业上水合肼法合成酮连氮类化合物过程一般如下：酮与水合肼在釜式反应器中发生酮肼缩合反应，反应结束后，冷却，静置分层，上层为酮连氮类化合物，下层主要成分为水。上层粗酮连氮产物通过蒸馏，除去水以及其他副产物，得到高纯度酮连氮。
7、然而，上述的水
8、一是产率较低，水合肼法以酮肼缩合反应制备酮连氮，但因肼剧毒，一般用80％水合肼作为原料，缩合反应本身也生成水，水与原料酮以及产物酮连氮互溶性较小，这使反应体系处于液液非均相状态，由于反应过程中生成的水未及时地从反应体系中除去，导致反应不能彻底进行。根据文献“己酮连氮合成工艺的改进研究[j].四川化工与腐蚀控制，1998，(06):2-3.”报道，一般己酮连氮的收率仅为70-80％。
9、反应过程存在副反应，方程式如下：
10、
11、r为异丁基，叔丁基，环戊基。
12、其中，腙的存在降低反应选择性，且腙作为主要副产物对酮连氮化合物的提纯不利。
13、二是反应效率较低，难以实现连续化制备
14、传统水合肼法通过釜式反应合成酮连氮，无限返混，随着反应进行，产物浓度升高，反应物浓度降低，使反应速率下降，只能通过延长反应时间提高产物收率，而且为间歇操作，反应时间一般在8h以上，效率较低，不利于工业化大规模制备的实现。
15、三是酮连氮提纯能耗较高
16、酮连氮类化合物粗产品含水、酮、腙等杂质，传统酮连氮提纯主要是通过蒸馏或者精馏来实现，消耗大量能量。
17、中国专利202211505467.2公开了一种合成酮连氮系列物的均相高效工艺及反应装置，将酮、夹带剂、水合肼加入到反应装置中进行反应，制得酮连氮系列物。该专利技术虽然通过技术改进和反应装置改进，促使整个反应过程都呈现一种均相状态，将酮连氮的收率提高到98％左右。但是由于反应过程引入了夹带剂，增加了产物分离提纯难度，导致分离能耗更高，而且该技术方案仍然为传统釜式反应，难以适应当前工业上连续化制备要求。
18、因此，提高酮连氮类化合物的转化率和选择性，提高制备效率和降低提纯能耗，是酮连氮类化合物领域亟待解决的重大问题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种酮连氮类化合物连续制备装置及工艺。
2、酮肼缩合反应合成为二级串联反应，反应分两步进行，酮肼先缩合生成中间产物腙，这步反应速率较快，腙与酮进一步缩合反应生成酮连氮，这步反应速率较慢，合成路线如下：
3、
4、r为异丁基，叔丁基，环戊基。
5、根据反应量热仪测定以及实验研究发现，酮肼缩合生成中间产物腙的反应为放热反应，而腙酮缩合生成酮连氮为吸热反应。根据化学反应的基本原理，低温对放热反应平衡有利，而高温对吸热反应平衡有利。本专利技术在深入研究酮肼缩合反应热力学和动力学基础上，采用一种酮连氮类化合物连续制备装置及工艺，精确控制反应液在微通道内的反应温度和停留时间，针对性地提高酮的转化率和产物选择性。具体来说，以低温促进中间产物腙的生成平衡，提高原料的转化率，转化率达到最大立即将反应液转入高温微通道反应器，高温微通道反应器内以平推流方式反应，几乎不返混，提高腙酮缩合的反应速率以及酮连氮的选择性。反应结束后，高温产液与进料系统的原料酮和水合肼进行对流换热，一方面充分利用热物料的余热对原料进行预热，提高能量利用率，另一方面降低产液温度，以便下一步静置液液分相。反应产物主要成分为酮连氮、腙、酮和水，酮连氮与水互溶度很小，在微分离器内迅速静置分层，下层水相排出，上层酮连氮粗产物通过溢流隔板，进入膜组件。膜组件为三级串联的渗透蒸发膜，膜材料亲水疏油，优先吸附水分子，同时膜孔径为0.30-0.70nm，介于酮连氮分子(＞0.70nm)与水分子动力学直径(0.29nm)之间，选择性地使腙分子、酮分子、水分子透过。粗酮连氮主要杂质为腙、酮和水，逐级经三级渗透蒸发膜，得到高纯度酮连氮类化合物。整个制备过程可实现连续化操作。
6、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
7、一种酮连氮类化合物连续制备工艺，制备步骤如下：
8、(1)将原料罐的酮经过分配器分配后，按比例分别进入低温段微混合器和高温段微混合器，低温段微混合器中的酮与水合肼混合后，在低温微通道反应器中反应，得反应产物；
9、(2)将步骤(1)生成的反应产物与高温段微混合器中的酮混合后，进入高温微通道反应器中反应，生成高温粗酮连氮产液；
10、(3)步骤(2)制备的高温粗酮连氮产液经微分离器、膜组件分离提纯后，得到酮连氮化合物。
11、进一步地，上述步骤(1)中酮为异丁基甲基酮、叔丁基甲基酮、环戊基甲基酮中的一种，水合肼的浓度为80％。
12、进一步地，上述步骤(1)中原料罐的酮与水合肼的摩尔计量比(2.0-2.1)：1；进入高温段微混合器和低温段微混合器中酮的比例为(0.8-1)：1。
13、进一步地，上述步骤(1)中低温微通道反应器的温度为55-85℃，设定压力为1-3mpa，停留时间为1-2h。
14、进一步地，上述步骤(2)中高温微通道反应器的温度为110-135℃，设定压力为1-3mpa，停留时间为0.5-3h。
15、一种变温微通道反应-膜分离耦合的酮连氮类化合物连续制备的装置，所述装置包括第一原料罐、第二原料罐、低温微通道反应系统、高温微通道反应系统、微分离器以及膜组件，所述第一原料罐通过输料管依次连接第一进料泵、第一换热器和分配器，所述分配器分为两个出口，一个出口连接低温段微混合器的进料口，另一个出口连接高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种酮连氮类化合物连续制备工艺，其特征在于，制备步骤如下：
2.根据权利要求1所述的酮连氮类化合物连续制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中酮为异丁基甲基酮、叔丁基甲基酮、环戊基甲基酮中的一种，水合肼的浓度为80%。
3.根据权利要求2所述的酮连氮类化合物连续制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中原料罐的酮与水合肼的摩尔计量比（2.0-2.1）：1；进入高温段微混合器与低温段微混合器中酮的比例为（0.8-1）：1。
4.根据权利要求3所述的酮连氮类化合物连续制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中低温微通道反应器的温度为55-85℃，设定压力为1-3Mpa，停留时间为1-2h。
5.根据权利要求4所述的变温微通道反应-膜分离耦合的酮连氮类化合物连续制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）中高温微通道反应器的温度为110-135℃，设定压力为1-3Mpa，停留时间为0.5-3h。
6.权利要求1所述的酮连氮类化合物连续制备的装置，其特征在于，所述装置包括第一原料罐（1）、第二原料罐（2）、低温微通道反应系统（9）、高温微通道
7.根据权利要求6所述的酮连氮类化合物连续制备的装置，其特征在于，所述低温微通道反应系统（9）包括低温段油浴（10）、低温微通道反应器（11）以及低温段反应背压阀（12）；所述高温微通道反应系统（14）包括高温段油浴（15）、高温微通道反应器（16）以及高温段反应背压阀（17）。
8.根据权利要求7所述的酮连氮类化合物连续制备的装置，其特征在于，所述低温微通道反应器（11）的通道直径为100-500μm，高温微通道反应器（16）的通道直径为0.5-1mm。
9.根据权利要求8所述的酮连氮类化合物连续制备的装置，其特征在于，所述膜组件（20）由三级串联组成，膜组件中的膜为亲水疏油性的渗透蒸发膜，膜的孔径为0.30-0.70nm；所述膜组件（20）的渗透侧连接出料泵（21），膜组件（20）的渗余侧连接产物储罐（22）。
10.根据权利要求9所述的酮连氮类化合物连续制备的装置，其特征在于，所述渗透蒸发膜为聚乙烯醇有机膜、NaA型分子筛膜、T型分子筛膜或者CHA型分子筛膜；第一进料泵（3）与第二进料泵（4）均为高计量精度的柱塞高压输液泵。
...【技术特征摘要】
1.一种酮连氮类化合物连续制备工艺，其特征在于，制备步骤如下：
2.根据权利要求1所述的酮连氮类化合物连续制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中酮为异丁基甲基酮、叔丁基甲基酮、环戊基甲基酮中的一种，水合肼的浓度为80%。
3.根据权利要求2所述的酮连氮类化合物连续制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中原料罐的酮与水合肼的摩尔计量比（2.0-2.1）：1；进入高温段微混合器与低温段微混合器中酮的比例为（0.8-1）：1。
4.根据权利要求3所述的酮连氮类化合物连续制备工艺，其特征在于，所述步骤（1）中低温微通道反应器的温度为55-85℃，设定压力为1-3mpa，停留时间为1-2h。
5.根据权利要求4所述的变温微通道反应-膜分离耦合的酮连氮类化合物连续制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）中高温微通道反应器的温度为110-135℃，设定压力为1-3mpa，停留时间为0.5-3h。
6.权利要求1所述的酮连氮类化合物连续制备的装置，其特征在于，所述装置包括第一原料罐（1）、第二原料罐（2）、低温微通道反应系统（9）、高温微通道反应系统（14）、微分离器（18）以及膜组件（20）；所述第一原料罐（1）通过输料管依次连接第一进料泵（3）、第一换热器（5）和分配器（7），所述分配器（7）分为两个出口，所述分配器（7）的一个出口连接低温段微混合器（8）的进料口，另一个出口连接高温段微混合器（13）的进料口，所述第二原料罐（2）通过输料管依次连接第二进料泵（4）、第二换热器（6）和低温段微混合器（8）的进料口；所述低温微通道反应系统（9）连接低温段微...
【专利技术属性】
技术研发人员：张延强，常立玉，李辉，乔保雷，刘龙，冯帅军，
申请(专利权)人：郑州中科新兴产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。