CN102516062A - 一种布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热工艺与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热工艺与装置，所述工艺流程采用外循环式换热工艺控制傅克反应液水解过程中的温度，实现傅克反应液顺利完成水解过程，稳定控制水解过程的反应温度，提高传热效率，降低设备的维护费用，避免腐蚀泄露造成的产品不合格的问题。
Description
技术领域
本发明属于制药技术领域，具体涉及一种布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热工艺与装置。
背景技术
布洛芬是目前解热镇痛药三大支柱产品之一，由Nicholson于1964年首先合成，20世纪80年代后期，羧基化法与1，2-转位法工艺的出现使得其生产规模大幅提高。由于布洛芬是一种非甾体消炎药，具有较强的消炎镇痛、解热、抗风湿等疗效，而且毒性低，近几年得到迅速的发展。尽管出现了各种新的布洛芬生产工艺，但是由于收率、设备、三废、安全等条件的限制，目前国内工业上生产布洛芬主要采用缩水甘油酸酯法，即：异丁苯与乙酰氯经过傅克反应制得异丁基苯乙酮，然后与氯乙酸异丙酯进行Darzens缩合，再经过碱水解、酸中和、脱羧反应制得异丁基苯丙醛，然后经氧化或成肟水解制得布洛芬。在该工艺过程中，傅克反应液的水解过程的温度控制较为关键。
现有的傅克反应过程为：将石油醚、三氯化铝按照一定的比例加入到反应罐中，通过搅拌控制温度不超过5℃，在不超温的条件下加入计量的异丁苯，然后加入所需数量的乙酰氯，持续搅拌并反应4小时制得傅克反应液。
傅克反应液的水解过程为：在水解罐中配置pH＝3的盐酸，将傅克反应液间歇的输送到水解罐中，在保持罐内温度不超过15℃的情况下进行水解3小时左右。水解完毕后，进入下一工序进行水洗。由于温度过高会导致副反应的发生，因此傅克反应液的水解需要在低温条件下完成，但是温度过低，容易产生结晶，导致管道堵塞。工业上水解过程的控制条件为：采用内盘管的换热方式，盘管为钛质材料，盘管内通入低温盐水；低温盐水用量35立方米/小时，水解反应时间为3小时左右，低温盐水进水温度为-17℃，出水温度为-12℃。目前工业上傅克反应液水解时会存在以下几个问题：由于傅克反应液的水解罐采用的是内盘管换热器进行换热，傅克反应液对换热器具有很强的腐蚀性，经常出现内置钛盘管局部因腐蚀而损坏，使傅克反应液与低温盐水混合，从而污染了整个工厂的低温盐水，同时使傅克反应液也遭到污染，产品质量不合格。另一方面，换热器采用的钛管造价昂贵，维修费用很高，频繁更换会给车间造成很大的经济负担，使得生产成本高，降低了经济效益。从传热角度看，内置钛盘管的换热方式的传热效率较低，限制了水解过程生产能力的提高。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出了布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热工艺与装置，所述工艺流程采用外循环式换热工艺控制傅克反应液水解过程中的温度，实现傅克反应液顺利完成水解过程，稳定控制水解过程的反应温度，提高传热效率，降低设备的维护费用，避免腐蚀泄露造成的产品不合格的问题。
本发明的技术方案为：一种布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热装置，包括中央控制单元、水解罐、换热器组合、循环泵，在所述水解罐的上部设有控制装置和进料入口，所述水解罐的内部设有搅拌装置，所述水解罐的底部设有反应液出口，所述中央控制单元通过信号线与控制装置相连接，所述中央控制单元通过信号线分别与换热器组合和循环泵相连接，所述水解罐的反应液出口通过管道与循环泵相连，所述换热器组合为通过管道串联在一起的两个换热器，所述换热器组合通过管道与循环泵相连，所述水解罐的反应液入口通过管道与换热器组合相连。
换热器组合设有换热器入口传感器模块和换热器出口传感器模块，所述换热器为石墨或聚四氟乙烯等耐腐蚀的材料，其形式为列管式换热器。
在所述水解罐的底部侧面设有水解罐传感器模块。
一种布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热工艺，利用水解罐、换热器、循环泵设备进行水解，具体水解工艺流程为：
1)在水解罐中配置pH＝3的盐酸作为水解液；
2)打开换热器的低温盐水(冷公用工程)的进口阀门与出口阀门；
3)启动循环泵进行水解液的降温，低温盐水的进口温度为-17℃～-5℃，低温盐水的出口温度为-12℃～0℃；
4)将傅克反应液连续输送到水解罐中，在控制***的控制下保持罐内温度0～10℃；
5)重复步骤4，进行水解1～3小时；
6)关闭循环泵，关闭换热器的低温盐水进口阀门与出口阀门，水解完毕，完成液进入下一工序进行水洗。
针对第四步，傅克反应液采用连续进料方式，避免间歇进料造成反应液温度波动以及水解罐内局部物料温度过高。
针对第五步，保持低温盐水的进口温度为-17℃～-5℃，低温盐水的出口温度为-12℃～0℃，流量为5吨/小时～70吨/小时。
针对第五步，经过换热器组成的外循环冷却后，返回到水解罐的温度控制在5℃～10℃，傅克反应液的外循环量为10吨/小时～90吨/小时。
针对第六步，对傅克反应液的处理能力为0.5吨/小时～5吨/小时，操作时间为1小时～4小时。
本发明的原理为：
傅克反应液的水解是一个放热反应，水解过程中放出的热量通过外循环换热器E01和E02移出反应体系，通过控制低温盐水的流量与傅克反应液的进料流量，控制傅克反应液水解过程中的温度在所规定的范围内。低温水的流量与入口温度对工艺过程的运行有着非常明显的影响，在使用过程中，如果低温盐水的流量增大，则水解液的出口温度降低，很容易导致低于水解液的结晶点，从而造成换热器堵塞；如果低温盐水的流量减少，则水解液的出口温度增大，很容易导致完不成水解罐的降温任务，使水解罐的内的液体温度升高，副反应增加，从而造成产品质量不合格。同理，低温盐水的入口温度也存在如此的影响。所以，低温盐水的流量与入口温度应该得到严格的控制，本发明对水解液的出口温度进行自动控制，使得水解过程中水解罐内的液体温度稳定在所需的范围。同时为了避免间歇进料产生的水解罐中反应液温度波动和可能产生的局部温度过高从而提高产品质量，本发明采用连续进料方式将傅克反应液输送到水解罐中。为达到控温精确，提高传热效率的目的，换热器选用抗低温、耐腐蚀的石墨与聚四氟乙烯等材质。
本发明具有如下有益效果：
1)本发明所述工艺流程采用外循环式换热工艺控制傅克反应液水解过程中的温度，实现傅克反应液顺利完成水解过程，稳定控制水解过程的反应温度，提高传热效率，降低设备的维护费用，避免腐蚀泄露造成的产品不合格的问题。
2)本发明能够稳定运行，不会出现腐蚀泄露造成的产品不合格或者设备频繁维修造成的成本很高的问题。
3)本发明在处理相同的傅克反应液时所需要的操作时间减少，劳动效率提高。
4)本发明的傅克反应液采用连续进料方式，避免间歇进料造成反应液温度波动以及水解罐内局部物料温度过高，减少了副反应的发生，有利于提高产品的纯度。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
图中，1、中央控制单元；2、换热器组合；3、循环泵；4、换热器出口传感器模块；5、水解罐；6、控制装置；7、搅拌装置；8、水解罐传感器模块；9、进料入口；10、反应液出口；11、反应液入口；12、换热器入口传感器模块。
具体实施方式
一种布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热装置，包括中央控制单元1、水解罐5、换热器组合2、循环泵3，在所述水解罐5的上部设有控制装置6和进料入口9，所述水解罐5的内部设有搅拌装置7，所述水解罐5的底部设有反应液出口10，所述中央控制单元1通过信号线与控制装置6相连接，所述中央控制单元1通过信号线分别与换热器组合2和循环泵3相连接，所述水解罐5的反应液出口10通过管道与循环泵3相连，所述换热器组合2为通过管道串联在一起的两个换热器，所述换热器组合2通过管道与循环泵3相连，所述水解罐5的反应液入口11通过管道与换热器组合2相连。换热器组合2设有换热器入口传感器模块12和换热器出口传感器模块4，所述换热器为石墨或聚四氟乙烯等耐腐蚀的材料，其形式为列管式换热器。在所述水解罐5的底部侧面设有水解罐传感器模块8。中央控制单元1通过信号线与换热器组合2相连接，水解罐5的控制装置6与搅拌装置7通过机械机构相连接，中央控制单元1可控制水解罐5的控制装置，中央控制单元1通过信号线可控制循环泵3和换热器组合2。换热器出口传感器模块4包括压力传感器、温度传感器和流量传感器。水解罐传感器模块8包括压力传感器、温度传感器和流量传感器。换热器入口传感器模块12包括压力传感器、温度传感器和流量传感器。
首先在水解罐内加入一定量的水解液，然后启动循环泵将水解液通过外置换热器进行循环冷却，换热器的冷却介质为低温盐水。水解罐内的水解液冷却到0℃～10℃范围之后，开启傅克反应液进料阀进行连续进料。通过控制低温盐水的流量以及傅克反应液的进料速度，使整个水解过程中水解罐的温度稳定在0℃～10℃。
以下是本发明的实施实例：
实施实例1：首先在水解罐内加入1.5吨的水解液，然后启动循环泵将水解液通过外置换热器进行循环冷却，循环液的流量为45吨/小时。换热器的冷却介质为低温盐水，低温盐水的入口温度为-17℃，出口温度为-12℃，流量为20吨/小时。水解罐内的水解液冷却到5℃后，开启傅克反应液进料阀进行连续进料。通过控制低温盐水的流量以及傅克反应液的进料速度，使整个水解过程中水解罐的温度稳定在0℃～10℃。整个水解过程在2小时内完成，所处理的傅克反应液的总量为2吨。装置稳定运行，无腐蚀、泄露、堵塞等问题出现。
实施实例2：首先在水解罐内加入3吨的水解液，然后启动循环泵将水解液通过外置换热器进行循环冷却，循环液的流量为55吨/小时。换热器的冷却介质为低温盐水，低温盐水的入口温度为-12℃，出口温度为-6℃，流量为20吨/小时。水解罐内的水解液冷却到8℃后，开启傅克反应液进料阀进行连续进料。通过控制低温盐水的流量以及傅克反应液的进料速度，使整个水解过程中水解罐的温度稳定在0℃～10℃。整个水解过程在3小时内完成，所处理的傅克反应液的总量为4吨。装置稳定运行，无腐蚀、泄露、堵塞等问题出现。
实施实例3：首先在水解罐内加入0.5吨的水解液，然后启动循环泵将水解液通过外置换热器进行循环冷却，循环液的流量为30吨/小时。换热器的冷却介质为低温盐水，低温盐水的入口温度为-10℃，出口温度为-5℃，流量为12吨/小时。水解罐内的水解液冷却到2℃后，开启傅克反应液进料阀进行连续进料。通过控制低温盐水的流量以及傅克反应液的进料速度，使整个水解过程中水解罐的温度稳定在0℃～10℃。整个水解过程在1小时内完成，所处理的傅克反应液的总量为0.7吨。装置稳定运行，无腐蚀、泄露、堵塞等问题出现。
实施实例4：首先在水解罐内加入1吨的水解液，然后启动循环泵将水解液通过外置换热器进行循环冷却，循环液的流量为55吨/小时。换热器的冷却介质为低温盐水，低温盐水的入口温度为-10℃，出口温度为-5℃，流量为20吨/小时。水解罐内的水解液冷却到0℃后，开启傅克反应液进料阀进行连续进料。通过控制低温盐水的流量以及傅克反应液的进料速度，使整个水解过程中水解罐的温度稳定在0℃～10℃。整个水解过程在1.5小时内完成，所处理的傅克反应液的总量为1.3吨。装置稳定运行，无腐蚀、泄露、堵塞等问题出现。
实施实例5：首先在水解罐内加入2.0吨的水解液，然后启动循环泵将水解液通过外置换热器进行循环冷却，循环液的流量为45吨/小时。换热器的冷却介质为低温盐水，低温盐水的入口温度为-17℃，出口温度为-12℃，流量为30吨/小时。水解罐内的水解液冷却到6℃后，开启傅克反应液进料阀进行连续进料。通过控制低温盐水的流量以及傅克反应液的进料速度，使整个水解过程中水解罐的温度稳定在0℃～10℃。整个水解过程在2小时内完成，所处理的傅克反应液的总量为2.7吨。装置稳定运行，无腐蚀、泄露、堵塞等问题出现。
实施实例6：首先在水解罐内加入2.5吨的水解液，然后启动循环泵将水解液通过外置换热器进行循环冷却，循环液的流量为30吨/小时。换热器的冷却介质为低温盐水，低温盐水的入口温度为-10℃，出口温度为-5℃，流量为20吨/小时。水解罐内的水解液冷却到5℃后，开启傅克反应液进料阀进行连续进料。通过控制低温盐水的流量以及傅克反应液的进料速度，使整个水解过程中水解罐的温度稳定在0℃～10℃。整个水解过程在3.5小时内完成，所处理的傅克反应液的总量为3.3吨。装置稳定运行，无腐蚀、泄露、堵塞等问题出现。
实施实例7：首先在水解罐内加入3.8吨的水解液，然后启动循环泵将水解液通过外置换热器进行循环冷却，循环液的流量为65吨/小时。换热器的冷却介质为低温盐水，低温盐水的入口温度为-9℃，出口温度为-4℃，流量为40吨/小时。水解罐内的水解液冷却到4℃后，开启傅克反应液进料阀进行连续进料。通过控制低温盐水的流量以及傅克反应液的进料速度，使整个水解过程中水解罐的温度稳定在0℃～10℃。整个水解过程在2.5小时内完成，所处理的傅克反应液的总量为5吨。装置稳定运行，无腐蚀、泄露、堵塞等问题出现。
实施实例8：首先在水解罐内加入4.5吨的水解液，然后启动循环泵将水解液通过外置换热器进行循环冷却，循环液的流量为70吨/小时。换热器的冷却介质为低温盐水，低温盐水的入口温度为-17℃，出口温度为-12℃，流量为60吨/小时。水解罐内的水解液冷却到1℃后，开启傅克反应液进料阀进行连续进料。通过控制低温盐水的流量以及傅克反应液的进料速度，使整个水解过程中水解罐的温度稳定在0℃～10℃。整个水解过程在2小时内完成，所处理的傅克反应液的总量为6吨。装置稳定运行，无腐蚀、泄露、堵塞等问题出现。
实施实例9：首先在水解罐内加入6.0吨的水解液，然后启动循环泵将水解液通过外置换热器进行循环冷却，循环液的流量为45吨/小时。换热器的冷却介质为低温盐水，低温盐水的入口温度为-15℃，出口温度为-10℃，流量为60吨/小时。水解罐内的水解液冷却到0℃后，开启傅克反应液进料阀进行连续进料。通过控制低温盐水的流量以及傅克反应液的进料速度，使整个水解过程中水解罐的温度稳定在0℃～10℃。整个水解过程在3小时内完成，所处理的傅克反应液的总量为8吨。装置稳定运行，无腐蚀、泄露、堵塞等问题出现。
Claims (8)
1.一种布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热装置，其特征在于：包括中央控制单元、水解罐、换热器组合、循环泵，在所述水解罐的上部设有控制装置和进料入口，所述水解罐的内部设有搅拌装置，所述水解罐的底部设有反应液出口，所述中央控制单元通过信号线与控制装置相连接，所述中央控制单元通过信号线分别与换热器组合和循环泵相连接，所述水解罐的反应液出口通过管道与循环泵相连，所述换热器组合为通过管道串联在一起的两个换热器，所述换热器组合通过管道与循环泵相连，所述水解罐的反应液入口通过管道与换热器组合相连。
2.根据权利要求1所述的布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热装置，其特征在于：换热器组合设有换热器入口传感器模块和换热器出口传感器模块，所述换热器为石墨或聚四氟乙烯等耐腐蚀的材料，其形式为列管式换热器。
3.根据权利要求1或2所述的布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热装置，其特征在于：在所述水解罐的底部侧面设有水解罐传感器模块。
4.一种布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热工艺，利用水解罐、换热器、循环泵设备进行水解，具体水解工艺流程为：
1)在水解罐中配置pH＝3的盐酸作为水解液；
2)打开换热器的低温盐水(冷公用工程)的进口阀门与出口阀门；
3)启动循环泵进行水解液的降温，低温盐水的进口温度为-17℃～-5℃，低温盐水的出口温度为-12℃～0℃；
4)将傅克反应液连续输送到水解罐中，在控制***的控制下保持罐内温度0～10℃；
5)重复步骤4，进行水解1～3小时；
6)关闭循环泵，关闭换热器的低温盐水进口阀门与出口阀门，水解完毕。
5.根据权利要求4所述的布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热工艺，其特征在于：针对第四步，傅克反应液采用连续进料方式，避免间歇进料造成反应液温度波动以及水解罐内局部物料温度过高。
6.根据权利要求4或5所述的布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热工艺，其特征在于：针对第五步，保持低温盐水的进口温度为-17℃～-5℃，低温盐水的出口温度为-12℃～0℃，流量为5～70吨/小时。
7.根据权利要求6所述的布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热工艺，其特征在于：针对第五步，傅克反应液以外循环方式经换热器冷却后，返回到水解罐的温度控制在5℃～10℃，外循环量为10吨/小时～90吨/小时。
8.根据权利要求6所述的布洛芬合成用傅克反应液水解外循环换热工艺，其特征在于：针对第六步，对傅克反应液的处理能力为0.5吨/小时～5吨/小时，操作时间为1小时～4小时。
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