本发明专利技术提供一种水溶性偶氮染料的螺旋管混沌混合的连续化制备方法，其核心在螺旋管型突扩突缩结构。其与单纯的直管突扩突缩型混合反应相比，流体在弯曲管路中产生的横向二次流的混合效果远强于直管部分的单纯依靠扩散的混合；与常规的螺旋管相比，突扩突缩部分又能改变流体运动轨迹、增加混合界面表面积，增强混沌混合效果，而且此混合器既保留了微反应器的混合快速均匀、不需搅拌、停留时间短、产品质量稳定性高、反应热通过管壁快速移走等优点，同时又克服了微反应器内径过小、容易堵塞的缺点，实现染料的快速连续化生产，具有广阔的工业化前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
偶氮染料品种众多，包括酸性、直接、活性以及分散染料等类别，其年产量约占世界染料的一半以上，是一类极其重要的染料类别。在生产过程中涉及偶合反应历程，即重氮盐与芳胺或酚等偶合组份生成偶氮化合物的反应，是生产偶氮染料的重要步骤。但偶合反应为放热反应，重氮盐对热不稳定，因此常规的间歇式合成工艺均要在冷却的情况下进行，一般都用冰水浴冷却，温度维持在O 5°C进行偶合反应，造成能源浪费，且在偶合反应过程中，由于低温运行，偶合速度慢，反应时间长。因此间歇式反应存在产能低、能耗大，急需开发偶氮染料的偶合连续化生产技术，这对于实现偶氮染料生产的节能减排，提升产品质量具有重要的工业应用价值。连续化制备是指物料在流动中进行快速混合与反应，具有反应时间短、产能高的优点，在化学合成中占有及其重要的地位，主要包括微反应器与管式反应器两种类型。Robert C. R. Wootton等人用苯胺重氮盐和2_萘酚在微反应器中进行偶合反应连续化，合成了相应的偶氮染料(Lab Chip，2002，2，5-7)。但是微反应器的制作工艺复杂，并且一旦通道堵塞，难于清洗，且微反应器的物料处理量小，较难于用于大规模染料生产。而管式反应器具有结构简单、加工方便、生产能力大、容易实现自动控制、节省动力、传热面积大、适合强烈放热反应的特点，是应用较多的一种连续操作反应器，尤其是混合效率较高的螺旋管型反应器。由于离心力的作用是相同的，不会产生混合界面的来回波动。但是对于普通的螺旋管，流体在运动中产生的一对方向相反的二次流漩涡将流体分成了两个封闭的区域，不利于均勻混合(A. Yamagishi, T. Inaba, Y Yamaguchi. International Journal of Heatand Mass Transfer. 50 (2007),1238-1247) 而具有突放突缩功能的混沌混合器(通过改变流体通道的横截面积形成突扩突缩结构)，可以产生混沛混合，可显著提高混合性能(Arjun P. Sudarsan, Victor Μ· Ugaz.Lab Chip. 6 (2006)，74-82。但目前混沌混合器主要为直管型突扩突缩结构，未见螺旋管型突扩突缩结构的反应器及在此反应器中进行偶合连续化反应的相关报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种连续化制备水溶性偶氮染料的螺旋管混沌混合反应方法。具体采用如下技术方案一种重氮盐溶液经计量泵I输入螺旋管混沌混合单元，偶合组份溶液经计量泵II输入螺旋管混沌混合单元；重氮盐溶液与偶合组份溶液在螺旋管混沌混合单元内流动，两组份充分偶合，制得水溶性偶氮染料溶液；所述方法不需冷却或加热。本专利技术所述螺旋管混沌混合单元是由粗螺旋管与细螺旋管交替连接而成，其连接数为I 500。优选的方案中，所述反应器中粗螺旋管的内径为l-100mm、曲率半径为5_500mm、螺距为l-100mm。 优选的又一方案中，所述反应器中细螺旋管的内径为O. 5_30mm、曲率半径为5-500_、螺距为 1-100_。本专利技术提供的，利用流体在弯曲管路中产生的横向二次流的高效混合及突扩突缩能改变流体运动轨迹、增加混合界面表面积，增强混沌混合效果的特性，使重氮盐组份与偶合组份充分接触、快速混合与偶合反应，并将反应热通过管路快速移走，实现染料的快速连续化生产，具有快速简单、能耗低的特性，具有广阔的应用前景。本专利技术提供的方法，根据偶合反应过程中pH值的不同，偶合过程分为酸性条件下偶合与碱性条件下偶合两种过程。(I)酸性条件下偶合将含有芳胺结构的偶合组分溶于水中(调其pH值在7以下)，利用恒流泵，将偶合组分的水溶液与重氮盐溶液分别输送到螺旋管混沌连续化反应器中，进行混合与偶合，控制流速，当反应物的体积物流正确时，反应器出口处的产物溶液的PH值小于5，得到水溶性偶氮染料溶液。(2)碱性条件下偶合将含有活泼亚甲基或酚羟基的偶合组分溶于水中(调其pH值在9以上)，利用恒流泵，将偶合组分的水溶液与重氮盐溶液分别运送到螺旋管混沌连续化反应器中，进行混合与偶合，控制流速，当反应物的体积物流正确时，反应器出口处的产物溶液的PH值大于7，得到水溶性偶氮染料溶液。本专利技术提供的快速制备水溶性偶氮染料的螺旋管混沌混合连续化制备方法，其核心在与采用了螺旋管型突扩突缩结构。其与单纯的直管突扩突缩型混合器相比，流体在弯曲管路中产生的横向二次流的混合效果远强于直管部分的单纯依靠扩散的混合；与常规的螺旋管相比，突扩突缩部分又能改变流体运动轨迹、增加混合界面表面积，增强混沌混合效果，而且此混合器既保留了微反应器的混合快速均匀、不需搅拌、停留时间短、产品质量稳定性高、反应热通过管壁快速移走等优点，同时又克服了微反应器内径过小、容易堵塞的缺点，实现染料的快速连续化生产，具有广阔的工业化前景。附图说明图I螺旋管混沛连续化反应的示意图；图2螺旋管混沌混合单元示意图。图中，I、重氮盐溶液输入装置，2、偶合组份溶液输入装置，3、计量泵1，4、计量泵II ;5、螺旋管混沌混合单元；D、曲率直径，d、管内径，b、螺距。具体实施例方式下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例I偶合组分溶液的制备向盛有20ml水的250ml烧瓶中，加入3. 41g 1_氨基_8_羟基-3，6-萘二磺酸，在搅拌下加入浓度为20%的碳酸钠溶液，调节pH为6. 0-6. 5，加水稀释偶合组分溶液至总体积200ml、pH为6. 0-6. 5，得到含I-氨基-8-羟基-3，6-萘二磺酸偶合组分的溶液备用。制备与偶合组分溶液摩尔浓度相同的苯胺重氮盐溶液备用。利用校准恒流泵，调节苯胺重氮盐溶液和偶合组分溶液的流量均为30ml/min，将苯胺重氮盐溶液和上述偶合组分溶液分别输送入螺旋管混沌连续化反应器中(该反应器中粗螺旋管与细螺旋管的连接数为10 ;粗螺旋管的内径为3mm、曲率半径为8mm、螺距为5mm ;细螺旋管的内径为2mm、曲率半径为8mm、螺距为5mm)，反应器出口处的产物溶液pH值为2-3，得到水溶性偶氮染料溶液。实施例2-22 用对甲氧基苯胺重氮盐溶液、邻氯苯胺重氮盐溶液、I-萘胺重氮盐溶液、苯胺2，5双磺酸重氮盐溶液、对硝基苯胺重氮盐溶液、间硝基苯胺重氮盐溶液、邻硝基苯胺重氮盐溶液、对腈基苯胺重氮盐溶液、对氨基苯磺酸重氮盐溶液、邻氨基苯磺酸重氮盐溶液、I-氨基-4-萘磺酸重氮盐溶液及结构分别为1-10#的重氮盐溶液，代替苯胺重氮盐溶液，在螺旋管混沌连续化反应器中分别与I-氨基-8-羟基-3，6-萘二磺酸溶液反应，制得相应的水溶性偶氮染料溶液，其他条件与实施例I 一致。权利要求1.，其特征在于，重氮盐溶液经计量泵1(3)输入螺旋管混沌混合单元(5)，偶合组份溶液经计量泵11(4)输入螺旋管混沌混合单元(5);重氮盐溶液与偶合组份溶液在螺旋管混沌混合单元内流动，两组份充分偶合，制得水溶性偶氮染料溶液；所述方法不需冷却或加热。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述螺旋管混沌混合单元(5)是由粗螺旋管与细螺旋管交替连接而成，其连接数为I 500。3.根据权利要求I所述的螺旋管混沌混合单元，其特征在于该反应器中粗螺旋管的内径为l-100mm本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张淑芬，梁栋，吕荣文，唐炳涛，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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