一种连续化合成双偶氮颜料的生产系统和工艺方法技术方案

本发明专利技术属于颜料合成领域，具体涉及一种连续化合成双偶氮颜料的生产系统和工艺方法。将重氮组分的盐酸溶液、亚硝酸钠溶液在膜分散微反应器中进行重氮化反应，制备重氮盐溶液A；将偶合组分、氢氧化钠配制成偶合组分溶液B；将醋酸与醋酸钠配制成pH＝4.3的缓冲溶液C；将溶液A、溶液B、溶液C三股溶液以一定的流量比同时通入到双面微孔分散微反应器内进行偶合反应，生成双偶氮颜料粗产品，粗品进一步处理得偶氮颜料产品。本发明专利技术采用膜分散微反应器实现了重氮化反应的连续化进行，使用双面微孔分散反应器实现了偶合反应的连续化进行，通过以上的两个反应实现了双偶氮颜料的连续化合成。本发明专利技术流程简单，反应周期短，易于控温，pH易于调节。

【技术实现步骤摘要】
一种连续化合成双偶氮颜料的生产系统和工艺方法
本专利技术属于颜料合成领域，具体涉及一种连续化合成双偶氮颜料的生产系统和工艺方法。
技术介绍
偶氮颜料是指分子中含有偶氮基的一类合成颜料，是有机颜料的主要大类，占有机颜料总量的40％左右。根据颜料分子中含有偶氮基的多少又可以分为单偶氮颜料与双偶氮颜料。其中双偶氮颜料被广泛的应用于油墨工业、高档汽车面漆、高级工程塑料、树脂及纤维制品等领域，是市场影响较大、技术代表性强的双偶氮颜料，其连续化生产技术可以推广应用到其他双偶氮颜料生产中。偶氮颜料在生产过程中主要涉及到两步反应：重氮化反应和偶合反应。与单偶氮颜料不同的是，双偶氮颜料的重氮组分首先要进行双重氮化，生成含有双重氮基的重氮盐，然后重氮盐与两分子的偶合组分分别进行偶合反应，生成双偶氮颜料。在双偶氮颜料合成的偶合反应过程中涉及到双重氮化反应与两步偶合反应，如3,3二氯联苯胺(DCB)重氮化反应生成的重氮盐不稳定易分解且易发生自偶合反应。而根据偶合反应对于pH变化的敏感性可以知道，如果在两步偶合反应过程中没有很好的控制pH的变化，则很容易发生副反应，比如发生重氮盐的自偶合反应，生成单偶氮化合物后析出包覆等情况，这些情况都会对颜料的品质会产生很大的影响。传统间歇釜式法合成双偶氮颜料，由于间歇釜式反应器内传热传质的不均匀等因素会导致重氮盐的分解及发生自偶合反应，从而引起颜料颗粒的粒径变大，粒径分布变宽，颜料产率及品质下降，也会导致生产的各个批次颜料间色光、强度差异较大的问题。并且根据中国专利(CN106752254A)公开的偶氮颜料黄14的间歇釜式合成方法可知，使用间歇釜式合成的方法所用的反应时间至少需要2小时，且需要随时监测偶合反应体系pH的变化情况，大大降低了生产效率。有关偶氮颜料的连续化合成，相关的报道有：(1)沈阳化工研究院杨林涛等，利用二元混合微通道与三元混合微通道反应器进行偶氮颜料的连续化合成(染色与染色，第54卷第2期，2017年4月)但是在报道中给出的均是两股反应液进料的工艺，且未有具体的工艺参数，也未涉及到具体的微通道反应器结构参数。(2)中国专利技术专利(CN104479394A)公开了一种在分支螺旋管中进行偶氮颜料连续化合成的方法，利用螺旋管的二次流的高效混合效果强化偶合反应，但是在该专利技术专利中没有专门提及双偶氮颜料的合成过程，且分支螺旋管式反应器仍旧无法解决双偶氮颜料生产过程中pH调控困难的问题，所以该反应器不适合对色光要求较高的双偶氮颜料的连续化合成。(3)中国专利技术专利(CN102618063B)公开了一种具有缩放螺旋结构的反应器进行偶氮染料的连续化合成，但是该结构不适合偶氮颜料的合成，因为颜料会在缩放结构中产生沉积，堵塞管道。以上的合成工艺无法实现对偶合反应过程pH的准确调控及无法解决物料匹配、连续运行等问题，所以无法合成高透明度、高强度的双偶氮颜料。对于微反应器的结构设计，相关的报道有：(1)中国专利技术专利(CN1326605C)公开了一种多通道微结构反应器，该反应器包含一个分散相入口，一个连续相入口与一个混合相出口，其中分散相使用微滤膜与多孔过滤介质进行分散。该专利技术中的微反应器的分散相与连续相均有分配室，且连续相通过的是平行的多通道。以上结构对于不含固体颗粒的均相反应比较适用，但是对于有一些连续相以浆料状态进行混合反应的过程，存在分配室则容易在分配室处造成浆料的沉积，堵塞管道，并使反应过程中物料不匹配，副反应增多。并且如果浆料状态的连续相平行多通道内流动，也容易发生浆料颗粒的沉积，出现混合不均匀的现象。(2)中国专利技术专利(CN101224405B)公开了一种带有微筛孔结构的反应器或者混合器。该反应器包括一个连续相入口管，一个分散相入口管，一个混合溶液出口管，以及在两处入口管处都存在分配室，并且在产物出口处存在产物收集室。以上结构对于粘度不高的产品合成过程比较适用，比如无机纳米颗粒的制备，但是对于颜料的合成过程则不适用，因为存在收集室等结构会导致反应物及颜料的沉积，堵塞管道。并且如果该反应器应用在双偶氮颜料的合成过程中也无法解决反应过程中pH的调控问题，依然会导致双偶氮颜料产品的色光、透明度及强度变差。基于以上的研究进展可知，目前对于微反应器内双偶氮颜料的连续合成过程仍没有一个具体的微反应器装置及工艺路线来实现高透明度及高强度的双偶氮颜料的连续化合成。
技术实现思路
本专利技术针对已有合成工艺及装置的不足之处，提出一种连续化合成双偶氮颜料的生产系统和工艺方法。为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：一种连续化合成双偶氮颜料的生产系统，包括连续重氮化装置和连续偶合反应装置，所述连续重氮化装置包括亚硝酸钠溶液储罐(1)、水储罐(2)、浆料储罐(3)、高压罐(7)、膜分散微反应器(8)、第一延时管(9)和重氮盐溶液储罐(10)，膜分散微反应器(8)上设有分散相流体入口管(81)、连续相流体入口管(82)和混合溶液出口管(83)，亚硝酸钠溶液储罐(1)与所述分散相流体入口管(81)相连，水储罐(2)和浆料储罐(3)分别通过管路与所述高压罐(7)上的不同入口相连，且所述高压罐(7)出口与所述连续相流体入口管(82)相连，所述混合溶液出口管(83)与第一延时管(9)相连，且第一延时管(9)输出的溶液存于所述重氮盐溶液储罐(10)中；所述连续偶合反应装置包括缓冲溶液储罐(15)、偶合组分溶液储罐(16)、双面微孔分散反应器(20)、第二延时管(18)和颜料产品储罐(19)，所述双面微孔分散反应器(20)上设有一个混合溶液输出管(204)和多个输入管，且所述重氮盐溶液储罐(10)、缓冲溶液储罐(15)和偶合组分溶液储罐(16)分别通过管路与所述双面微孔分散反应器(20)上的不同输入管相连，所述混合溶液输出管(204)与第二延时管(18)相连，第二延时管(18)输出的颜料粗产品存于所述颜料产品储罐(19)中。所述膜分散微反应器(8)包括反应器外罩(86)、多孔分散膜(84)和直流通道板(85)，所述分散相流体入口管(81)输出端设于反应器外罩(86)中且设有多孔分散膜(84)，直流通道板(85)固设于反应器外罩(86)中，且所述直流通道板(85)中部设有重氮化微通道(851)，溶液经过所述多孔分散膜(84)后流入所述重氮化微通道(851)中，所述连续相流体入口管(82)和混合溶液出口管(83)插入反应器外罩(86)中且均与所述重氮化微通道(851)相通。所述多孔分散膜(84)上呈矩阵状均布有多个膜孔，且膜孔径为1～100μm。所述多孔分散膜材料为哈氏合金或钛。所述混合溶液出口管(83)直径为2mm，管壁厚度为0.5mm。所述双面微孔分散反应器(20)上设有第一分散相流体输入管(201)、第二分散相流体输入管(203)、连续相流体输入管(202)和混合溶液输出管(204)，所述重氮盐溶液储罐(10)与所述第一分散相流体输入管(201)相连，所述缓冲溶液储罐(15)与所述连续相流体输入管(202)相连，所述偶合组分溶液储罐(16)与所述第二分散相流体输入管(203)相连。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续化合成双偶氮颜料的生产系统，其特征在于：包括连续重氮化装置和连续偶合反应装置，所述连续重氮化装置包括亚硝酸钠溶液储罐(1)、水储罐(2)、浆料储罐(3)、高压罐(7)、膜分散微反应器(8)、第一延时管(9)和重氮盐溶液储罐(10)，膜分散微反应器(8)上设有分散相流体入口管(81)、连续相流体入口管(82)和混合溶液出口管(83)，亚硝酸钠溶液储罐(1)与所述分散相流体入口管(81)相连，水储罐(2)和浆料储罐(3)分别通过管路与所述高压罐(7)上的不同入口相连，且所述高压罐(7)出口与所述连续相流体入口管(82)相连，所述混合溶液出口管(83)与第一延时管(9)相连，且第一延时管(9)输出的溶液存于所述重氮盐溶液储罐(10)中；/n所述连续偶合反应装置包括缓冲溶液储罐(15)、偶合组分溶液储罐(16)、双面微孔分散反应器(20)、第二延时管(18)和颜料产品储罐(19)，所述双面微孔分散反应器(20)上设有一个混合溶液输出管(204)和多个输入管，且所述重氮盐溶液储罐(10)、缓冲溶液储罐(15)和偶合组分溶液储罐(16)分别通过管路与所述双面微孔分散反应器(20)上的不同输入管相连，所述混合溶液输出管(204)与第二延时管(18)相连，第二延时管(18)输出的颜料粗产品存于所述颜料产品储罐(19)中。/n...

【技术特征摘要】
1.一种连续化合成双偶氮颜料的生产系统，其特征在于：包括连续重氮化装置和连续偶合反应装置，所述连续重氮化装置包括亚硝酸钠溶液储罐(1)、水储罐(2)、浆料储罐(3)、高压罐(7)、膜分散微反应器(8)、第一延时管(9)和重氮盐溶液储罐(10)，膜分散微反应器(8)上设有分散相流体入口管(81)、连续相流体入口管(82)和混合溶液出口管(83)，亚硝酸钠溶液储罐(1)与所述分散相流体入口管(81)相连，水储罐(2)和浆料储罐(3)分别通过管路与所述高压罐(7)上的不同入口相连，且所述高压罐(7)出口与所述连续相流体入口管(82)相连，所述混合溶液出口管(83)与第一延时管(9)相连，且第一延时管(9)输出的溶液存于所述重氮盐溶液储罐(10)中；
所述连续偶合反应装置包括缓冲溶液储罐(15)、偶合组分溶液储罐(16)、双面微孔分散反应器(20)、第二延时管(18)和颜料产品储罐(19)，所述双面微孔分散反应器(20)上设有一个混合溶液输出管(204)和多个输入管，且所述重氮盐溶液储罐(10)、缓冲溶液储罐(15)和偶合组分溶液储罐(16)分别通过管路与所述双面微孔分散反应器(20)上的不同输入管相连，所述混合溶液输出管(204)与第二延时管(18)相连，第二延时管(18)输出的颜料粗产品存于所述颜料产品储罐(19)中。


2.根据权利要求1所述的连续化合成双偶氮颜料的生产系统，其特征在于：所述膜分散微反应器(8)包括反应器外罩(86)、多孔分散膜(84)和直流通道板(85)，所述分散相流体入口管(81)输出端设于反应器外罩(86)中且设有多孔分散膜(84)，直流通道板(85)固设于反应器外罩(86)中，且所述直流通道板(85)中部设有重氮化微通道(851)，溶液经过所述多孔分散膜(84)后流入所述重氮化微通道(851)中，所述连续相流体入口管(82)和混合溶液出口管(83)插入反应器外罩(86)中且均与所述重氮化微通道(851)相通。


3.根据权利要求1所述的连续化合成双偶氮颜料的生产系统，其特征在于：所述双面微孔分散反应器(20)上设有第一分散相流体输入管(201)、第二分散相流体输入管(203)、连续相流体输入管(202)和混合溶液输出管(204)，所述重氮盐溶液储罐(10)与所述第一分散相流体输入管(201)相连，所述缓冲溶液储罐(15)与所述连续相流体输入管(202)相连，所述偶合组分溶液储罐(16)与所述第二分散相流体输入管(203)相连；所述双面微孔分散反应器(20)包括反应器外壳(207)、微通道板(206)和两块多孔分散板(205)，所述第一分散相流体输入管(201)输出端设于反应器外壳(207)内且设有一块多孔分散板(205)，第二分散相流体输入管(203)输出端设于反应器外壳(207)内且设有另一块多孔分散板(205)，微通道板(206)固设于两块多孔分散板(205)之间，所述微通道板(206)上设有微通道，所述连续相流体输入管(202)、第二分散相流体输入管(203)和混合溶液输出管(204)均插入反应器外壳(207)中，且由所述第一分散相流体输入管(201)流入的溶液以及由所述第二分散相流体输入管(203)流入溶液分别经过对应的多孔分散板(205)后流入微通道板(206)上的微通道中，并与由所述连续相流体输入管(202)流入的溶液在所述微通道中反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢冬茂，徐建鸿，刘东，王法军，周川，黄晋培，杨林涛，胥维昌，龚党生，张学龙，闫士杰，刘冰，
申请(专利权)人：沈阳化工研究院有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21