一种氟磺胺草醚硝化反应的连续化制备方法及制备装置与流程
本发明涉及有机除草剂合成工艺的，尤其是涉及一种氟磺胺草醚硝化反应的连续化制备工艺。
背景技术：
1、氟磺胺草醚，分子式为c15h10clf3n2o6s，是一种具有高度选择性的大豆、花生田苗后除草剂，主要用于防除藜、苋、蓼、龙葵、大小蓟、鸭趾草、苍耳、苘麻、鬼针草等杂草。
2、硝化反应是合成氟磺胺草醚的重要反应之一，其通常是在釜式反应器中进行间歇式反应，然而，常规的釜式反应器操作繁琐，占地面积大，物料持有量高，反应过程中安全风险性大；而且硝化反应放热量大，而釜式反应器传质传热效率低，从而导致硝化反应前期釜式反应器内很容易温度过高，进而在硝化反应后期影响氟磺胺草醚的转化效率。因此，有必要提供一种收率更高，更安全高效的反应系统。
技术实现思路
1、针对早期技术的不足和局限性，通过对现有工业生产制备方法的研究，本发明提供一种氟磺胺草醚中间体硝化反应的反应器和反应系统，以及硝化反应的连续化制备工艺，通过该装置进行反应的安全性高且产率也高。能够实现减小反应器占用空间并提高产品收率等效果，该方法投资成本低，占地面积小，安全高效，符合安全环保的要求。
2、本发明完整的技术方案包括：
3、一种氟磺胺草醚硝化反应的连续化制备装置，包括混酸管式反应器，高效交换器，硝化管式反应器，控温系统，进料泵a，进料泵b和进料泵c；
4、所述混酸管式反应器包括浓硝酸进料口、浓硫酸进料口和混酸管式反应器出料口；
5、所述混酸管式反应器与高效交换器串联，高效交换器包括混酸进料口、醚化物溶液进料口和交换器出料口，交换器出料口由上方出料至硝化管式反应器；
6、控温系统包括混酸降温机构、交换降温机构和硝化降温机构，其中混酸降温机构采用夹套降温单元，交换降温机构采用夹套降温单元和螺管降温单元组合的方式，硝化降温机构采用夹套降温单元；
7、混酸降温机构的夹套降温单元的冷却介质由下方进入，从上方流出；交换降温机构的内侧螺管降温单元的冷却介质水平进入和流出，且冷却介质与高效交换器内的反应物料流向相同，而外侧夹套降温单元的冷却介质水平进入，水平流出，且与反应物料流向相反；硝化降温机构的夹套降温单元的的冷却介质由下方进入，上方流出。
8、进一步的，进料泵a，进料泵b的出料管线分别与混酸管式反应器相连，进料泵c与高效交换器相连，高效交换器通过管线与硝化管式反应器相连。
9、进一步的，所述降温机构的冷却介质进口均设有进水调节阀；混酸管式反应器，高效交换器均设有出料口远传压力传感器和温度传感器；硝化管式反应器设有出料口远传温度传感器。
10、降温机构的进水气动调节阀与混酸管式反应器、高效交换器、硝化管式反应器的出料口远传温度传感器或压力传感器形成联锁，根据实测温度、压力等控制调节阀的开度，对冷却介质流量进行调控，自动控制温度。
11、进一步的，所述浓硝酸进料口和浓硫酸进料口均由下方进料，所述混酸管式反应器出料口为水平出料；硝化管式反应器中，反应物料采用水平进入和流出方式。
12、进一步的，利用所述装置进行氟磺胺草醚硝化反应的连续化生产方法，浓硫酸和浓硝酸分别通过进料泵a、进料泵b同时进入混酸管式反应器中进行混合后得到混酸，醚化物溶液通过进料泵c进入高效交换器中与混酸进行混合，混合后的物料再从高效交换器进入硝化管式反应器进行充分硝化反应，完成反应后的物料再进入下一步工序。
13、进一步的，混酸管式反应器中的物料经过10~30秒的停留时间进行反应，混酸管中冷却水流量采用如下的控制方式：
14、
15、其中q为混酸管中冷却水流量，单位为l/min，q0为混酸管中冷却水基准流量，其值为20l/min，p为混酸管中的混酸压力，单位为mpa，p0为混酸管中的混酸基准压力，取值为0.5mpa，为浓硫酸与浓硝酸的质量比。
16、混酸管式反应器反应温度控制在0~25℃，反应压力控制在0.1~0.7mpa，优选为0.4~0.7 mpa。
17、进一步的，混酸管式反应器进料量质量比为浓硝酸：浓硫酸=1:（0.6~1.2）。
18、进一步的，高效交换器、硝化管式反应器进料量摩尔比为浓硝酸：醚化物=（1.02~1.3）:1，反应温度为40~90℃，反应压力控制在0.1~0.7mpa。
19、进一步的，所述醚化物溶液中，溶剂选用二氯乙烷。
20、进一步的，所述冷却介质为水。
21、本发明的有益技术效果在于：
22、1.本发明提出的工艺实现了连续化，管式反应器代替釜式反应器进行硝化反应，能够精确地控制反应参数，反应物在管内进行反应，产热量巨大，通过分段控制，将反应产生的大量反应热移出，从而降低了反应的风险，此方法克服了传统技术存在的局部浓度温度不均匀等问题，显著减少副反应，管式反应采用连续操作方式，更容易实现工艺自动化，生产过程安全性更高，制备方法简单，操作便捷，产品收率高，适合工业化生产。
23、2.本发明提供一种氟磺胺草醚生产中硝化反应连续化制备工艺及装置，浓硝酸、浓硫酸通过控制物料比连续进入混酸管式反应器中进行反应，所述管式反应器的长度为2m/节，管径为32mm。再进入高效交换器和硝化管式反应器与醚化物溶液进行硝化反应。该工艺具有流程简单，物料反应充分，现场无组织排放小，节省人力成本等特点。
24、3.本发明与早期釜式间歇反应相比本发明大大缩短了反应时间，反应温度更容易精确控制，物料反应更充分，占地面积小，安全节能，可实现连续化生产，产品质量稳定。
技术特征：
1.一种氟磺胺草醚硝化反应的连续化制备装置，其特征在于，包括混酸管式反应器，高效交换器，硝化管式反应器，控温系统，进料泵a，进料泵b和进料泵c；
2.根据权利要求1所述的一种氟磺胺草醚硝化反应的连续化制备装置，其特征在于，进料泵a，进料泵b的出料管线分别与混酸管式反应器相连，进料泵c与高效交换器相连，高效交换器通过管线与硝化管式反应器相连。
3.根据权利要求1所述的一种氟磺胺草醚硝化反应的连续化制备装置，其特征在于，所述降温机构的冷却介质进口均设有进水调节阀；混酸管式反应器，高效交换器均设有出料口远传压力传感器和温度传感器；硝化管式反应器设有出料口远传温度传感器；
4.根据权利要求1所述的一种氟磺胺草醚硝化反应的连续化制备装置，其特征在于，所述浓硝酸进料口和浓硫酸进料口均由下方进料，所述混酸管式反应器出料口为水平出料；硝化管式反应器中，反应物料采用水平进入和流出方式。
5.利用权利要求1-4任一项所述装置进行氟磺胺草醚硝化反应的连续化生产方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，混酸管式反应器中的物料经过10~30秒的停留时间进行反应，其反应温度控制在0~25℃，反应压力控制在0.1~0.7mpa。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，混酸管式反应器进料量质量比为浓硝酸：浓硫酸=1:（0.6~1.2）。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，高效交换器、硝化管式反应器进料量摩尔比为浓硝酸：醚化物=（1.02~1.3）:1，反应温度为40~90℃，反应压力控制在0.1~0.7mpa。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述醚化物溶液中，溶剂选用二氯乙烷。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述冷却介质为水。
技术总结
本发明公开了一种氟磺胺草醚硝化反应的连续化制备方法及制备装置，包括混酸管式反应器，高效交换器，硝化管式反应器，控温系统，进料泵A，进料泵B和进料泵C；混酸管式反应器与高效交换器串联，交换器出料口由上方出料至硝化管式反应器；控温系统包括混酸降温机构、交换降温机构和硝化降温机构，其中混酸降温机构采用夹套降温单元，交换降温机构采用夹套降温单元和螺管降温单元组合的方式，硝化降温机构采用夹套降温单元；本发明与早期釜式间歇反应相比本发明大大缩短了反应时间，反应温度更容易精确控制，物料反应更充分，占地面积小，安全节能，可实现连续化生产，产品质量稳定。
技术研发人员：杨海岗,禚昌志,苟建磊,劳永亮,魏青鹏
受保护的技术使用者：山东滨农科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23