一種重氮化合物的連續生產工藝及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于染料生產技術領域，具體是涉及一種重氮化合物的連續生產工藝及裝置。
【背景技術】
[0002]染料工業是精細化工產業中歷史最為悠久的行業之一。近年來隨著我國輕紡工業的發展，染料工業也得到了快速發展；尤其是進入新世紀以來，我國染料工業發展更為迅速，產量、出口量及消費量均已躍居世界首位。但是，目前我國染料的生產方式仍然相對落后，自動控制技術尚未在染料生產過程中得到真實應用，企業的綜合自動化水平普遍較低。因此，提高該領域的自動化水平一直是業內人士不懈追求的目標。
[0003]眾所周知，在重氮化反應中，重氮鹽在高溫下容易分解，而重氮鹽的制備又是一個放熱反應，因此，生產過程對傳熱的要求相當高。
[0004]常規間歇式反應釜，很難保證各部位都攪拌均勻。局部的物料配比偏離反應條件，反應釜中溫度不均勻等現象，都會導致重氮鹽分解，發生各種副反應而致使重氮鹽質量不佳，進而導致染料品質下降；此外，間歇工藝中存在生產效率不高、作業環境不友好等缺點。
[0005]管式反應器因為反應區域的幾何尺寸小，而且是連續流動反應器，使得反應在一個很小的區間和很短的時間內均勻混和并反應，最大程度避免了副反應的發生。管式反應器優于間歇式反應器，主要體現在:反應物料可瞬間混和均勻，有利于防止化合物分解；精確控制反應溫度，有利于提高收率和反應選擇性；在線反應體積小，保證了反應的安全性；連續式反應，減小批差。因此，采用管式反應器進行連續生產具有十分重要的意義。
[0006]近年來，業內也相繼對管式反應器設備及連續重氮化工藝流程進行了相關報道，同時也報道了一些運用自動分析儀器與集成聯動技術實現自動化控制的技術。
[0007]如公開號為CN103664683A的中國專利文獻公開了一種芳香胺的連續重氮化生產工藝，該工藝采用多級串聯的重氮反應釜，通過計量裝置將芳香胺、硫酸、亞硝酰硫酸同時連續的加料至一級反應爸，物料從一級反應爸上部溢流至下一級反應爸，末級反應爸出料進入重氮鹽中間釜，取樣經檢測，合格備用，不合格補加亞硝酰硫酸至反應完全。
[0008]上述方法中，繼續沿用了傳統的釜式反應器，雖然采用多個反應釜串聯實現了重氮化的連續性，但仍無法徹底解決傳統釜式反應釜存在的缺陷，同時反應終點的檢測方法過于落后。而且，由于原料采用同時加入，導致固體物料溶解不均勻，無法保證最終的產物質量。
[0009]浙江工業大學2011年在專利文獻CN102078789A中公開了一種重氮化連續管式反應器，技術方案如下:各反應物料通過管道和流量控制進入混合器，經充分混合后進入管式反應器充分反應，產生的重氮鹽與循環冷卻系統中的低溫高壓co2氣體混合，冷卻至常溫，然后進入重氮鹽分離儲槽分離得到重氮鹽和co2，C02經氣水分離器脫除水分后再經壓縮冷卻得到低溫高壓的co2氣體，實現冷卻介質的循環使用。
[0010]上述專利文獻采用了管式反應器，但更多側重于重氮反應移熱工程，對連續重氮化工藝過程控制并未詳細說明，對如何實現原料配比的準確控制也未詳細描述，另外此專利文獻所述的反應原料未涉及到固體物料。
[0011]公開號為CN103130679A的中國專利文獻公開了重氮化合物的自動控制連續生產方法及裝置，所述方法包括將反應原料按照規定的比例連續供料至配料釜進行配料，物料經溢流口流入至管式重氮化反應器裝置進行反應并連續出料，管式反應器上設有多個極性電壓控制系統，當反應物料經過極性電壓控制系統時，對反應狀態進行檢測判斷，實現自動化在線控制連續生產。
[0012]上述專利文獻描述了如何精確控制重氮鹽的連續化生產，但對出現異常配料的情況除了重返配料釜重新配料外，未能提供更好的解決方案；同時重氮組分為固體物料，在連續供料時，無法達到液體物料進料時的精度，從而影響到物料配比的準確性。因此，此方法和裝置仍需改進。

【發明內容】

[0013]本發明提供了一種重氮化合物的連續生產工藝及裝置，克服了常規釜式間歇法重氮工藝的不足，保證反應物料配比準確，混合均勻，并能精確控制反應條件，連續生產減小批差，從而實現生產的安全性和質量的穩定性，同時改善工況條件，減少三廢的產生，降低環境污染。本發明可將廢水中的硫酸含量提高到15%?25%，可直接用于制備硫酸銨，省去蒸發提濃環節，符合國家節能減排、清潔生產政策。
[0014]本發明采用的技術方案是:
[0015]一種重氮化合物的連續生產工藝，包括:制備重氮組分硫酸溶液，將重氮組分硫酸溶液與亞硝酰硫酸混合，混合液經管式重氮化反應器裝置反應并出料，所述的管式重氮化反應器裝置包括串聯設置的兩節或者兩節以上的管式反應器，每節管式反應器上分別設有在線檢測點、物料補加點、以及產品放料點；各節管式反應器按照物料流向排序，對于任一節管式反應器，作如下判斷:
[0016](1)如果當前管式反應器上的在線檢測點處在線檢測裝置檢測到反應尚未完全，則作如下判斷:
[0017]如果是第一節管式反應器，物料直接進入下一節管式反應器；
[0018]如果與上一節管式反應器比較，當前管式反應器內物料反應狀態顯示未發生變化，則在該該節管式反應器上的物料補加點補加亞硝酰硫酸，物料進入下一節管式反應器；
[0019]如果與上一節管式反應器比較，當前管式反應器內物料反應正常進行，則物料進入下一節管式反應器；
[0020](2)如果當前管式反應器上的在線檢測點處在線檢測裝置檢測反應達到終點，則在當前管式反應器的產品放料點出料，制備得到重氮化合物。
[0021]采用上述工藝，避免了現有技術中當配料出現異常時，需要將未反應完全的物料泵回至配料釜進行重新配料的弊端，保證了連續化生產的順利進行。同時，采用單個管式反應器分別檢測、分別控制，保證了產品質量的穩定性，實現產品移除的連續性與及時性。另夕卜，本發明中采用單獨預先制備重氮組分硫酸溶液，保證固體物料溶解均勻，然后再與亞硝酰硫酸混合，保證了物料混合的均勻性，保證后后續產品質量。
[0022]作為優選的技術方案，所述的重氮組分硫酸溶液中，重氮組分與硫酸的摩爾比為1:5?10 ;所述混合液中，重氮組分與亞硝酰硫酸的進料摩爾比為1:1.01?1.10。選用上述物料配比一方面能夠保證物料反應完全，另外一方面，也是最重要一方面，能夠進一步降低了產生的廢水總量，降低了環保壓力。
[0023]作為優選的技術方案，對于每一節管式反應器，所述在線檢測點、物料補加點以及產品放料點按照物料流向依次設置。采用該優選方案具有如下優點，物料補加點設置在線檢測點后方，避免了由于物料補加點補料對在線檢測點檢測結果的不良影響，避免了檢測結果波動，進一步提高了系統控制的精確性；產品放料點位于在線檢測點的后方，保證在線檢測點檢測結果對產品質量控制力度，保證產品質量。另外，反應物料經反應狀態檢測點檢測終點合格后，立即在該節反應器放料點出料至重氮鹽中轉槽，節省不必要的停留時間。
[0024]在線檢測裝置可選用多種裝置，作為優選的技術方案，所述的在線檢測裝置為電極電壓檢測裝置。該裝置的檢測原理是物料流經該檢測裝置的極性電極時，會顯示出物料的電壓值，將該電壓值與反應完全時的理論電壓值進行對比，由此判斷反應完全程度，實現反應終點的自動化控制。該裝置可從市場上購買得到。
[0025]作為優選的技術方案，所述的物料補加點補加亞硝酰硫酸的補加量Λ Μ為:ΛΜ =jXM0 ;其中:j為未完全反應程度，j = (U0-U)/U0 ;U。為反應終點的理論電壓值；1]為實測電壓值；M。為總物料量，M0 = LX 31 r2XnX P ；L為管式反應器的長度，r為管式反應器的半徑，η為當前物料補加點所在的管式反應器的排序位次，η = 1，2，3，...，Ν，Ν為管式反應器總數量，Ρ為物料密度。
[0026]作為優選的技術方案，所述的制備重氮組分硫酸溶液在兩個或兩個以上的并聯的溶解鍋中進行，所述的重氮組分硫酸溶液與亞硝酰硫酸在混合釜中混合；控制重氮組分依次連續通入到裝有硫酸的溶解鍋組中，每個溶解鍋通過設置在其上的控制閥依次連續的將溶解完畢的重氮組分硫酸溶液通入混合釜中。采用該技術方案，一方面能夠保證反應物料在進入管式反應器前能夠充分混合均勻，保證后續反應的一致性，從而保證產品質量；另外一方面可以保證物料進料的連續化，從而保證整個生產工藝的連續化，同時保證了反應物料進料的連續性及反應物料配比的準確性。
[0027]溶解鍋內一般設置有攪拌機構，控制閥一般根據攪拌時間對溶解鍋的出料進行控制，即，當時物料溶解完全后，打開控制閥，將物料通入混合釜內，當該溶解鍋內物料液位低于設定液位時，關閉控制閥；同時，其他滿足條件的其它溶解鍋上的控制閥開啟，保證物料的連續性，同時保證了物料混合的均勻性。
[0028]作為優選的技術方案，所