铜酞菁液固相混合式连续反应器及其工艺制造技术

一种目前国内不能生产的连续式生产铜酞菁的专门设备－铜酞菁液固相混合式连续反应器，该反应器是经自动投料机按设定参数投入苯酐、尿素、氯化亚铜和少量催化剂经过铜酞菁液固相混合式连续反应器连续、不间断生产出铜酞菁的设备，其特征是：液固相分段反应，液相段采用尿素作溶剂，产物主要是１－亚氨基异吲哚啉和１、３－二亚氨基异吲哚啉，固相段反应器是将液相段反应器生成的产物反应生成铜酞菁，固相反应器应用耙式搅拌器解决了铜酞菁生成阶段物料黏度大的问题，液相反应器液相料的出料量控制上应用了连通管原理，利用进出料的位差，控制进料速度即控制了整个反应历程时间，解决了高温粘稠物料的机械输送难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是涉及精细化工有机颜料生产的设备及其生产工艺，特别是涉及酞菁颜料生产的设备及其生产工艺。
技术介绍
目前，公知的铜酞菁合成技术从工艺上主要有苯酐、尿素工艺和邻苯二腈工艺，苯酐、尿素工艺是目前工业上主要采用的生产路线，在苯酐、尿素工艺中又有两种生产方法一种是液相法又称溶剂法，另一种是固相法；在化工生产中液相法的主要优点是传热、传质快，反应效率高，所以产品铜酞菁纯度可以达到97％-98.2％，产品收率可以达到95.5％(参考文献周春隆 穆振义 编著 有机颜料-结构、特性及应用 化学工业出版社2002年1月142-143)，但是由于液相法缩合反应完成后，要从产品中去除并回收溶剂，需投入大量的设备和耗费大量能源，投资大、能耗高，工艺周期长是其主要缺点；然而，固相法反应由于物料在固态下的传热、传质都大不如物料在液态下的传热、传质快，所以反应效率差，目前国内用固相法生产铜酞菁的最新的工艺和设备是配有强力搅拌器的立釜反应器，该工艺和设备通过强力搅拌器强化了反应物料间的传热和传质，可使反应产率达到85％(参考文献沈永嘉 编著酞菁的合成与应用 化学工业出版社2000年2月84-85)，但在实际生产中一般的产品纯度却只有80％，究其原因主要是该立式反应器由于直径较大传热较差，所以物料只能分多次少量在较高的物料温度下(180℃-190℃)加入，否则由于瞬间的温度下降至150℃以下时会使反应器内的整个物料变成具有可塑性的固体物料(黏度极大)而使生产设备无法运行而停产，在这种条件下的反应物料基本上是固态下的反应，分次投入的少量物料进入到大量的高温固体粉状或细颗粒状物料中时，通过搅拌器电机电流瞬间的急剧增大而又快速的回落可以知道分次投入的少量物料在大量的固体粉状或细颗粒状高温物料里只存在瞬间的熔融状态，电流的快速回落反映出物料又回复到固体粉状或细颗粒状的固相状态了，(通过实验得到了证实)，可以认为这种反应器以及相应的工艺使物料仍然是在固相下反应，其传质依然未得到改善，但是由于传热得到了较好的改善，使产品的含量较以前的固相反应器提高了近10个百分点，由于产品含量只有80％左右，所以产品需要经过酸煮才能进行颜料化处理，这样又增加了能耗和废水；以上反应器均是间歇式反应器；连续式生产铜酞菁的专门的设备我国目前尚不能生产，德国德莱士有限公司(DRAIS Werke GmbH)是生产该设备的主要厂商.可是德国德莱士有限公司生产的该设备生产出的铜酞菁的纯度仍然只能达到75％-80％，(参考文献沈永嘉编著酞菁的合成与应用化学工业出版社2000年2月85-86)，在产品的纯度和收率上仍然存在不足；在以苯酐、尿素、氯化亚铜和少量催化剂合成铜酞菁的过程中，苯酐先被转化成邻苯二甲酰亚胺，邻苯二甲酰亚胺再与氨基反应依次被转化为1-亚氨基异吲哚啉和1、3-二亚氨基异吲哚啉，这种转化涉及到亚氨基团取代氧原子，显然亚氨基来源于尿素；1-亚氨基异吲哚啉和1、3-二亚氨基异吲哚啉会生成一种二聚体，该二聚体接着从氯化亚铜中捕获一个铜离子再与二聚体经闭环生成铜酞菁；在上述的反应中只要将1-亚氨基异吲哚啉和1、3-二亚氨基异吲哚啉以及氯化亚铜、尿素和少量催化剂人为地混合后，单单经加热就可以生成铜酞菁.(参考文献沈永嘉 编著 酞菁的合成与应用 化学工业出版社2000年2月39-41)。
技术实现思路
由于只要将1-亚氨基异吲哚啉和1、3-二亚氨基异吲哚啉以及氯化亚铜、尿素和少量催化剂人为地混合后，单单经加热就可以生成铜酞菁，换一种说法即是只要能提高1-亚氨基异吲哚啉和1、3-二亚氨基异吲哚啉的生成率，就有了提高铜酞菁纯度和收率的保证，所以要提高铜酞菁纯度和收得率就必须为将苯酐反应生成1-亚氨基异吲哚啉和1、3-二亚氨基异吲哚啉提供一个最适宜的反应环境和反应条件，苯酐反应生成1-亚氨基异吲哚啉和1、3-二亚氨基异吲哚啉的最重要的条件是1、提供足够的亚氨基取代苯环上的氧原子；2、均匀、稳定的提供反应需要的温度(160℃-170℃)，要达到这两个条件最理想的就是物料在液相下反应。本专利技术的技术要点是一、分段反应苯酐、尿素反应生成1-亚氨基异吲哚啉和1、3-二亚氨基异吲哚啉作为第一段反应，第一段反应采用液相工艺，具体方案是1、反应器形式减小反应器的直径，以减小加热半径，所以反应器采用了近似于管式的反应器；增加导热油套管直径，以增加热量的供给；用单片机对温度及进料速度进行自动控制确保反应温度控制在160℃-170℃使反应能顺利进行，(反应器直径400毫米，长3000毫米，管壁厚度8-10毫米，材料用1铬18镍9钛，导热油套管直径520毫米，长2800毫米，管壁厚度6-8毫米，材料用普通碳钢)；2、物料的比例采用苯酐∶尿素∶氯化亚铜∶钼酸氨＝1∶1.7∶0.2∶0.01；3、搅拌减速器速比采用1∶23，电机采用4级电机，电机功率7.5KW，4、搅拌形式采用开启式直叶涡轮式搅拌，5、进料速度以苯酐计算2公斤/分钟，液相反应历程总时间2小时(通过多次实验验正2小时可以基本完成苯酐生成1-亚氨基异吲哚啉和1、3-二亚氨基异吲哚啉的反应，时间再长物料将变成可塑性固体，使搅拌负荷急遽增大而停止运行，反应将无法继续.)；第二段反应采用固相反应工艺，具体方案是1、固相反应器仍然采用近似于管式的反应器，整个固相段采用两段式，分别称为固1、固2，固1反应器的直径为450毫米，长度为3000毫米，管壁厚度10毫米，材料用普通碳钢；导热油套管直径为570毫米，长度为3000毫米，管壁厚度8毫米，材料用普通碳钢；固2反应器的直径为400毫米，长度为3000毫米，管壁厚度10毫米，导热油套管直径520毫米，长度为3000毫米，管壁厚度8毫米，材料用普通碳钢；2、固1段物料温度控制在190℃-200℃；固2段物料温度控制在200℃-215℃；3、固1段搅拌减速器速比采用1∶11，电机用4级电机，电机功率18KW；固2段搅拌减速器速比采用1∶11，电机用4级电机，电机功率7.5KW；4、搅拌形式固1段采用代折流板的扒式搅拌，搅拌的b(宽度)＝20毫米，dj(长度)＝430毫米，折流板宽度为20毫米；固2段不用折流板，搅拌采用开启式折叶涡轮式搅拌，宽度可用40-60毫米.5、反应历程及时间固1段接受由液相工艺段送料管送来的液相物料(主要是1-亚氨基异吲哚啉和1、3-二亚氨基异吲哚啉)，当170℃的液相物料以2.8升/每分钟的速率进入固1反应器内的190℃-200℃的200公斤固体粉状或细颗粒状铜酞菁中时，边进入就边反应生成固体粉状或细颗粒状的铜酞菁了，但是此时物料内还含有大量的氨基及氨基缩合物，在高温下它们将分解成氨气排出，进入固1反应器的物料将在190℃-200℃的高温下继续反应，反应历程时间2小时后以固体粉状或细颗粒状再进入固2中在200℃-215℃继续反应2小时后进入冷却粉碎塔；二、工艺及设备特点1、工艺特点①液固相结合、液固相分段的新型工艺；液相法的最大优点是物料在反应过程中传热、传质快且均匀，其缺点是除去溶剂的后处理设备大，能耗高，废水多，溶剂消耗大，还需要压滤和干燥，工艺流程多时间长；而固相法的优点是设备简单，工艺流程少时间短，废水少甚至没有；其缺点是由于以前的固相法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜酞菁液固相混合式连续反应器，该反应器是经自动投料机按设定参数投入苯酐、尿素、氯化亚铜和少量催化剂经过铜酞菁液固相混合式连续反应器连续、不间断生产出铜酞菁的设备，其特征是：液固相分段反应，液相段采用尿素作溶剂，反应产物主要是１－亚氨基异吲哚啉和１、３－二亚氨基异吲哚啉，固相段主要是将１－亚氨基异吲哚啉和１、３－二亚氨基异吲哚啉生成铜酞菁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高杨翼，
申请(专利权)人：高杨翼，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]