一种连续化合成海因的清洁生产工艺，氨源、碳源与水配制的二氧化碳氨水溶液预热后与羟基乙腈经混合、连续化合成、降压闪蒸、气提、浓缩、酸化、结晶、分离得海因粗品，再经精制得高纯海因产品。二氧化碳和氨回收系统依次吸收气提和降压闪蒸分离的气相得到的二氧化碳氨水溶液套用回反应系统。本发明专利技术通过增加配比中二氧化碳的量遏制生成亚氨基二乙腈、氮川三乙腈和甘氨酸等副反应提高海因收率；通过系统中各气相的适时释放和回收次序的合理安排，降低了系统中二氧化碳和氨的回收套用难度，减少了二氧化碳和氨的损耗，可实现废水、废液零排放，是一条环保清洁生产海因的工艺方法。
【技术实现步骤摘要】
一种连续化合成海因的清洁生产工艺
本专利技术涉及一种以羟基乙腈为原料连续化合成海因的清洁生产工艺，属精细化工中间体领域。
技术介绍
海因又称乙内酰脲、2,4-咪唑啉二酮，是在农药、医药等行业有着广泛用途的重要的基本有机原料。海因的主要生产方法有甘氨酸法和羟基乙腈法。甘氨酸法是以甘氨酸、氢氧化钠和尿素为原料，经过硫酸吸收和中和得到海因，副产硫酸铵和硫酸钠。该方法生产成本高，副产大量低价值的无机盐，海因产品纯度低。羟基乙腈法是以羟基乙腈、碳酸铵、碳酸氢铵或者氨和二氧化碳为原料首先合成海因酸、海因酸酰胺等中间产物，再经酸化关环、精制得到海因产品。此方法生产成本低、收率高、易精制得到高纯产品，近年来越来越受到重视。早期羟基乙腈法生产海因基本都采用高压釜式法间歇生产工艺，该方法投资大、产能低、产品质量不稳定。为优化羟基乙腈法合成海因路线，行业内人士进行了诸多努力，提出了许多改进的生产方法。中国专利CN1108292提出在常压反应器中将羟基乙腈与碳酸氢铵在水溶液中混合，在连续通入二氧化碳的情况下于40~100℃常压反应2~4h，再浓缩、酸化得海因。常压反应虽然能降低设备投资，但存在反应时间长、产率低、副反应难以抑制的问题。此方法为解决常压下难以保证反应体系中二氧化碳浓度的缺陷，采取在反应过程中连续通入二氧化碳的方法来保证浓度，使得二氧化碳用量极大，难以实现体系中过量的二氧化碳和氨的回收套用。中国专利CN200410042000.4提供了一种“一步法”制备海因工艺，其特征是在滴流床反应器中，以固体酸为填料和催化剂，羟基乙腈以100～300ml/h流量从床层顶部流入滴流床，二氧化碳和氨气则分别以0.01～0.1m3/h和0.005～0.06m3/h流量从床层底部通入，在40～120℃下反应2～5小时得到的反应液经浓缩和精制处理得到海因产品。该方法虽然避免了使用无机酸作为酸化剂带来的问题，但其反应器难以放大、反应时间长、收率低；羟基乙腈和二氧化碳、氨分别从滴流床上下两端进入的方式，难以抑制副反应的发生，存在羟基乙腈高温下聚合分解的问题。中国专利CN201110287557.4提供了一种乙内酰脲的生产设备和方法，设备包括管道式反应器，管道式反应器内设置填料；生产方法步骤包括：在管道式反应器内进行的氨羧化反应、酸化反应、分离纯化；其中氨羧化反应是：在管道式反应器内温度在60～100℃条件下；按羟基乙腈∶碳酸氢铵(摩尔比)=1.0∶1.0～3.0，向管道式反应器内加入碳酸氢铵和羟基乙腈，并保持比例匀速滴加，物料在管道式反应器内的反应时间至少1.5小时。此方法采用管式反应器代替釜式反应器进行间歇式合成，将管式反应器出口物料返回进口循环反应，虽然能一定程度上提高反应收率，但生产效率低，反应过量的氨和二氧化碳难以回收套用，且同样存在副反应难以抑制的问题。中国专利CN201410070997.8提出将羟基乙腈加入预热的含氨的二氧化碳水体系中反应合成海因酸，再浓缩、酸解、精制得到海因产品，含氨的二氧化碳水体系摩尔配比为羟基乙腈：二氧化碳：氨：水=1：1.5~25：1.5~25：10~200。中国专利CN201410071041X提出将羟基乙腈和含氨的二氧化碳水体系输入管式反应器和塔床式反应器串联的联合式反应器实现海因的连续合成。上述方法同样存在反应过量的氨和二氧化碳难以回收套用、副反应难以抑制的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，以羟基乙腈、氨源和碳源为原料，提供一种能够很好地抑制副反应的、高收率的，且反应过量的氨和二氧化碳能很方便地回收套用的连续化合成海因的清洁生产工艺。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案步骤如下：（1）氨源、碳源和水配制得到的二氧化碳氨水溶液与羟基乙腈水溶液一起进入海因反应器进行加压连续化反应得到海因合成液；羟基乙腈与氨源、碳源和水的投料摩尔配比为羟基乙腈：二氧化碳（或氨源与碳源一起提供的总二氧化碳量）：氨（或氨源与碳源一起提供的总氨量）：水=1：1.3~22.5：1.3~20：10~80；投料摩尔配比中，二氧化碳（或氨源与碳源一起提供的总二氧化碳量）：氨（或氨源与碳源一起提供的总氨量）≥1；（2）海因合成液进入急冷器，经降压急冷闪蒸分离得到的液相去气提塔或精馏塔提出或浓缩蒸脱脱除料液中残余的二氧化碳和氨，然后再经蒸发浓缩得到浓缩液；（3）浓缩液采用硫酸或固体酸进行酸化成环反应，再经冷却结晶、固液分离得到海因粗品。技术方案步骤（1）所述氨源为碳酸氢铵、碳酸铵、液氨和/或氨水，碳源为碳酸氢铵、碳酸铵和/或二氧化碳。技术方案步骤（1）所述羟基乙腈的浓度为15wt%~65wt%。技术方案步骤（1）所述海因反应器为管式反应器、柱式反应器、管束式反应器或者柱式反应器与管束式反应器结合的复合式反应器；反应器台数为1台或多台串联，台数为2~10台，优选为2~8台。技术方案步骤（1）所述连续化反应，反应温度为60~110℃，反应压力为1.5~6.0MPa；反应时间为0.3~4.5h。技术方案步骤（1）所述二氧化碳氨水溶液与羟基乙腈水溶液从各级海因反应器的底部进入反应器，从顶部流出。进一步地，步骤（1）所述二氧化碳氨水溶液是经预热器预热，再与羟基乙腈水溶液在混合器中按配比混合后，再进入海因反应器进行连续化反应得到海因合成液。所述二氧化碳氨水溶液经预热器预热的温度为55~100℃；所述混合器为静态混合器、微混合器或其它类型的管式混合器。再进一步地，投料摩尔配比中，二氧化碳（或氨源与碳源一起提供的总二氧化碳量）：氨（或氨源与碳源一起提供的总氨量）＞1。技术方案步骤（2）所述降压急冷闪蒸分离，操作压力为常压~2.5MPa，优选为0.5~1.5MPa。进一步地，海因合成液降压急冷闪蒸分离得到的气相去回收套用。技术方案步骤（2）所述气提塔或精馏塔提出，气提塔、精馏塔的操作压力为负压，操作温度≤100℃。技术方案步骤（2）所述浓缩蒸脱，浓缩操作压力为负压，操作温度≤100℃。进一步地，技术方案步骤（2）气提塔或精馏塔提出或浓缩蒸脱脱除料液中残余的二氧化碳和氨得到的气相去回收套用。技术方案步骤（2）所述蒸发浓缩，操作压力为负压，采用多效蒸发，包括MVR多效蒸发。蒸发浓缩蒸出的水经冷凝回收得到的工艺水，套用作为吸收液去吸收降压急冷闪蒸分离的气相和气提塔或精馏塔提出或浓缩蒸脱脱除的气相。技术方案步骤（3）所述硫酸为浓硫酸；所述酸化成环反应的温度为65~100℃，反应时间为1~5h。技术方案步骤（3）所述固液分离，得到的母液套用到下一次酸化。进一步地，技术方案步骤（3）所述海因粗品，经加水热溶、吸附剂脱色、过滤、精滤、冷却结晶、离心分离、干燥得高纯海因产品。离心分离的母液套用去下一次热溶。所述吸附剂为硅藻土、纯硅微孔分子筛、天然沸石或人工合成的沸石分子筛、活性炭中的一种或几种的组合，并包括它们的改性品种。所述活性炭为粉末本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种连续化合成海因的清洁生产工艺，其特征在于，包含以下步骤：/n（1）氨源、碳源和水配制得到的二氧化碳氨水溶液与羟基乙腈水溶液一起进入海因反应器进行加压连续化反应得到海因合成液；/n（2）海因合成液进入急冷器，经降压急冷闪蒸分离得到的液相去气提塔或精馏塔提出或浓缩蒸脱脱除料液中残余的二氧化碳和氨，然后再经蒸发浓缩得到浓缩液；/n（3）浓缩液采用硫酸或固体酸进行酸化成环反应，再经冷却结晶、固液分离得到海因粗品；/n步骤（1）中，所述氨源为碳酸氢铵、碳酸铵、液氨和/或氨水，碳源为碳酸氢铵、碳酸铵和/或二氧化碳；羟基乙腈与氨源、碳源和水的投料摩尔配比为羟基乙腈：二氧化碳（或氨源与碳源一起提供的总二氧化碳量）：氨（或氨源与碳源一起提供的总氨量）：水=1：1.3~22.5：1.3~20：10~80；所述投料摩尔配比中，二氧化碳（或氨源与碳源一起提供的总二氧化碳量）：氨（或氨源与碳源一起提供的总氨量）≥1。/n
【技术特征摘要】
1.一种连续化合成海因的清洁生产工艺，其特征在于，包含以下步骤：
（1）氨源、碳源和水配制得到的二氧化碳氨水溶液与羟基乙腈水溶液一起进入海因反应器进行加压连续化反应得到海因合成液；
（2）海因合成液进入急冷器，经降压急冷闪蒸分离得到的液相去气提塔或精馏塔提出或浓缩蒸脱脱除料液中残余的二氧化碳和氨，然后再经蒸发浓缩得到浓缩液；
（3）浓缩液采用硫酸或固体酸进行酸化成环反应，再经冷却结晶、固液分离得到海因粗品；
步骤（1）中，所述氨源为碳酸氢铵、碳酸铵、液氨和/或氨水，碳源为碳酸氢铵、碳酸铵和/或二氧化碳；羟基乙腈与氨源、碳源和水的投料摩尔配比为羟基乙腈：二氧化碳（或氨源与碳源一起提供的总二氧化碳量）：氨（或氨源与碳源一起提供的总氨量）：水=1：1.3~22.5：1.3~20：10~80；所述投料摩尔配比中，二氧化碳（或氨源与碳源一起提供的总二氧化碳量）：氨（或氨源与碳源一起提供的总氨量）≥1。
2.根据权利要求1所述的清洁生产工艺，其特征在于，步骤（1）所述二氧化碳氨水溶液是经预热器预热，再与羟基乙腈水溶液在混合器中按配比混合后，再进入海因反应器进行连续化反应得到海因合成液；所述二氧化碳氨水溶液经预热器预热的温度为55~100℃；所述混合器为静态混合器、微混合器或其它类型的管式混合器。
3.根据权利要求1所述的清洁生产工艺，其特征在于，步骤（1）所述海因反应器为管式反应器、柱式反应器、管束式反应器或者柱式反应器与管束式反应器结合的复合式反应器；反应器台数为1台或多台串联，多台串联台数为2~10台，优选为2~8台。
4.根据权利要求1所述的清洁生产工艺，其特征在于，步骤（1）所述连续化反应的...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙智，李宽义，曾雯娟，
申请(专利权)人：龙智，
类型：发明
国别省市：四川;51
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