一种噻吩生产混合器、生产混合器组件及生产混合器系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种噻吩生产混合器、生产混合器组件及生产混合器系统，其中噻吩生产混合器包括：第一混合腔，硫磺气管道从顶部伸入所述第一混合腔前延伸至第一混合腔的近底部，在所述硫磺气管道的侧壁上设有均匀设置若干小孔，且小孔总面积小于等于硫磺气管道横截面积；丁二烯气体管道设于所述第一混合腔的侧部；喉管，在所述第一混合腔的底部向内收紧使其直径缩小并向下延伸；第二混合腔，从所述喉管的底部向外扩张使其直径增大并向下延伸；本实用新型专利技术还公开了一种使用上述生产混合器的混合器组件及其系统。本实用新型专利技术的目的是提供一种可充分混合硫磺气及丁二烯，避免产生硫磺丁二烯摩尔比值过高，减少反应体系中焦油产生的混合器及其组件，提高了噻吩收率。提高了噻吩收率。提高了噻吩收率。

【技术实现步骤摘要】
一种噻吩生产混合器、生产混合器组件及生产混合器系统


[0001]本技术具体涉及一种噻吩生产混合器、生产混合器组件及生产混合器系统。

技术介绍

[0002]噻吩(thiophene)，含有一个硫杂原子的五元杂环化合物。系统名1-硫杂-2,4-环戊二烯。从结构式上看，噻吩是一种杂环化合物，也是一种硫醚。分子式C4H4S，分子量84.14。熔点-38℃，沸点84℃，密度1.051g/cm3。在常温下，噻吩是一种无色、有恶臭、能催泪的液体。噻吩天然存在于石油中，含量可高达数个百分点。工业上，用于乙基醇类的变性。和呋喃一样，噻吩是芳香性的。硫原子2对孤电子中的一对与2个双键共轭，形成离域Π键。噻吩的芳香性仅略弱于苯。天然噻吩主要存在于煤焦油和页岩油中，焦化的粗苯含噻吩大约0.5%。早期噻吩产品都是从粗苯中分离出来，纯度很低，一般在98%左右。噻吩具有芳香性，可代替苯用作制取燃料和塑料的原料。由于噻吩性质较为活泼，在动物体内更容易代谢，因此在医药行业赋予了噻吩更特殊的用途。主要用于合成噻吩乙吡啶、噻吩二胺、先锋霉素等。噻吩是性能良好的工业溶剂，医药方面，很多噻吩的衍生物具有多种药理活性逐步被人类发现，噻吩的衍生物正在逐步取代部分苯的衍生物。在农业上，噻吩的磺酰脲类衍生物是超高效、低毒的新型除草剂，噻吩还可以作为杀虫剂、灭菌剂、生物生长促进剂等用剂的合成原料。
[0003]噻吩作为一种重要的基础化工产品，广泛应用于化工及制药行业，具有广泛的市场和良好的经济效益。据不完全统计，全世界每年生产消费噻吩及其衍生物约8000余吨。其中消费的主要领域有医药合成、农药合成、染料合成，β位噻吩衍生物还用于香料合成。
[0004]噻吩最早是从煤焦油的苯馏分的酸洗液中提取，但其分离工艺复杂，且生产过程中大量使用硫酸，对设备腐蚀相当严重；不仅生产成本极高，而且产品质量差、纯度低，噻吩含量只有95%-98%，其中含有难以分离的苯，无法满足制药行业对原料的要求。由于以上种种问题存在，该方法已被淘汰，并被化学合成工艺所取代。
[0005]噻吩化学合成工艺主要有四种：丁烷-硫化氢工艺(Socony-Vacuum法)、呋喃-硫化氢工艺、丁烷-硫磺工艺、C4化合物-二硫化碳工艺。
[0006]丁烷-硫化氢工艺(Socony-Vacuum法)以丁烷和硫化氢为原料，在600℃下，无需催化剂环化制取噻吩，收率在40%左右。包括一硫磺或黄铁矿代替硫化氢进行反应在内的多个变种工艺，是国外最早的化学合成噻吩的工艺。
[0007]同时丁烷(或混合C4)为廉价的炼油厂副产品，硫化氢属于炼厂酸性废气。用于合成噻吩属于废物再利用，原料价格低廉，但该法存在收率低、腐蚀性强、污染大、噻吩焦油处理困难等缺陷，于上世纪50年代已被国外淘汰。
[0008]呋喃-硫化氢工艺是以呋喃和硫化氢为原料，在300—400℃下，用杂多酸处理过的金属氧化物作为催化剂进行气相反应制得噻吩，同时可以以甲基呋喃代替呋喃制备甲基噻吩。该工艺产品质量高、收率好、催化剂寿命长且不需要再生，但呋喃价格昂贵，生产地需有硫化氢资源，原料成本高，目前已被弃用。
[0009]丁烷-硫磺工艺是将丁烷与硫磺在600℃的高温、无催化剂条件下的连续反应的方法，不需要在外部加热，高收率生成噻吩。按丁烷计算，收率约40%，同时产生大体量的具有强烈臭味的噻吩焦油。该工艺存在腐蚀性强、污染大、噻吩焦油处理难度大等缺点，国外于上世纪50年代就已经淘汰该工艺。
[0010]C4化合物-二硫化碳工艺以用碱处理过的金属氧化物作为催化剂，在固定床反应器内，丁烷和二硫化碳在高温下反应、闭环合成噻吩。以二硫化碳作为硫源，反应后生成甲烷和二氧化碳。该工艺不仅解决了原始Socony-Vacuum法收率低、环境污染大的缺点，且C4化合物和二硫化碳的价格便宜，是目前国外最主要的生产方法。
[0011]国内目前主要采用丁二烯-硫磺工艺合成噻吩。该工艺最早见于美国杜邦公司的专利(US 2410401)，其中，丁二烯和硫磺在气相和高温下反应合成噻吩，但反应会生成焦状物，容易造成管道和冷凝器的堵塞，导致反应不能持续下去；日本制铁化学株式会社申请的专利(公开特许公报昭54-76574)，解决了杜邦公司的专利中出现的反应积焦问题，其方法为在反应物中加入水，使水、丁二烯和硫磺在420~470℃，常压条件下进行反应，连续反应时间可持续14天以上。但因为反应产物冷却后未进行反应的硫磺堵塞管道和冷凝器，以及不能很好的回收尾气中的噻吩等问题，上述专利没有能实现工业化。由于噻吩的沸点比较低，反应副产物气体硫化氢中夹带了大量的噻吩从尾气排出，仅仅依靠水冷凝器是无法将其中的噻吩完全冷却下来的，但为了防止冷冻器堵塞，采用多级冷却和增加冷却面积才解决这个问题。
[0012]中国专利申请(公开号为CN 1335313 A和CN 1420116 A)公开了丁二烯-硫磺合成噻吩的生产工艺与设备，反应和日本专利的方法相同，但反应收率不高，生产成本较大。专利CN 101654449 B报道了对该工艺进行了改进，提出了一种高纯度、高收率、低能耗、无污染的丁二烯和硫磺合成噻吩的生产工艺和装置，实际生产过程中根本达不到专利陈述效果。原因有两点：首先，硫磺和丁二烯摩尔比过大，其次，硫磺气流和丁二烯气流混合效果很差。
[0013]由于硫元素的分子形态、组成与所处温度紧密相关，如文献广东化工2009年第7期97页，普通硫磺在常温下以S8环状结构形式存在，其熔点为159℃，随着温度升高，硫磺形态由固态变为液态，同时环状结构开始破裂，当温度上升到444.6℃以上时，液态硫发生气化，硫元素将以S8、S6、S4、S2这些分子形式混合共存，温度高于750℃以上，将以S2分子形式为主方式存在，只有在1000℃以上，硫元素才依S2分子形式存在。
[0014]由于硫元素分子形式与温度紧密相关，所以写出丁二烯和硫的化学方程难以表达其真实反映。为不偏离技术方案所表述的研究对象，硫元素形式将以硫原子的形式替代硫分子形式，这种替代行为在教科书中较为常见，如用化学方程式表述化学反应时用锌原子替代锌分子，钠原子替代钠分子。丁二烯和硫元素反应的化学方程式可表述如下：
[0015][0016]研究表明，只有接近化学方程中的物质配比才能获得具有较高的实际价值应用，否则成本高。硫元素和氧元素属同族，化学性质很近似，过量氧气和有机物反应，均生产二氧化碳和水，同理，过量硫磺和有机物反应生产二硫化碳和硫化氢，硫化黄和有机物反应脱氢反应极易发生，超过化学反应计量的量的硫磺存在极易使有机物炭化和形成焦油物。专
利文献CN101654449 B中两个实施例均采用了硫原子分子和丁二烯分子的摩尔质量比为3，实践证明，只要硫原子和丁二烯分子二者摩尔比超越2.5，反应产品噻吩收率不及50%，生产过程中产生焦油量过大，且反应器中焦油常常堵塞，连续生产不过七天就需要清理焦油。
[0017]噻吩生产过程中焦油产量大是由于硫磺比例高造成的，采用过量硫磺反应的直接原因在反应初期硫磺和丁二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种噻吩生产混合器，其特征在于，包括：第一混合腔，硫磺气管道从顶部伸入所述第一混合腔前延伸至第一混合腔的近底部，在所述硫磺气管道的侧壁上设有均匀设置若干小孔，且小孔总面积小于等于硫磺气管道横截面积；丁二烯气体管道设于所述第一混合腔的侧部；喉管，在所述第一混合腔的底部向内收紧使其直径缩小并向下延伸；第二混合腔，从所述喉管的底部向外扩张使其直径增大并向下延伸。2.根据权利要求1所述的噻吩生产混合器，其特征在于，所述硫磺气管道与丁二烯气体管道成直角设置，使得硫磺气流动方向和丁二烯气气体流动方向成直角。3.根据权利要求1所述的噻吩生产混合器，其特征在于，所述第一混合腔和第二混合腔的直径为219mm，喉管直径为125mm，喉管长度100mm至150mm。4.根据权利要求1～3任一所述的噻吩生产混合器，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐行亮，郑孝海，张乾，李明，王鑫，李瑞英，
申请(专利权)人：泰安科赛尔化学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：