CN113968778B - 一种2-（4’-乙基苯甲酰基）苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及2‑乙基蒽醌合成技术领域，具体是一种2‑(4’‑乙基苯甲酰基)苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的装置及工艺。所述装置主要由具有内外筒的水析釜、外循环泵和换热器组成。将闭环液、萃取剂、工艺水从不同位置连续引入相对独立的水析釜内筒混合，混合液于水析釜外筒静置分层的萃取液从水析釜溢出，分层分离的酸水经循环换热后降温回流至水析釜内筒。本发明实现了连续化进出料，缩短了工艺流程，减少了生产设备数量，节约了建造成本，操作更方便，生产效率更高更环保。
Description
技术领域
本发明涉及2-乙基蒽醌合成技术领域，具体是一种2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的装置及工艺。
背景技术
2-乙基蒽醌为浅黄色粉末状或亮黄色鳞片状固体，是重要的精细化工原料，主要用于双氧水的制备。2-乙基蒽醌也用于制备感光化合物，是光聚合或阻聚级聚合的敏化剂；还用于染料、光筛树脂、农业化肥的制备。近年来还发现2-乙基蒽醌对肿瘤有抑制作用，是一种有效的医药中间体。
目前工业生产2-乙基蒽醌的通用方法是通过乙苯和邻苯二甲酸酐反应，主要是因石油化工业的快速发展，可以为反应提供充足的原料。工业生产2-乙基蒽醌的方法主要分为以下两步：
(1)2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸(简称BE酸)的制备
以乙基苯和邻苯二甲酸酐为原料，在三氯化铝的催化作用下，于有机溶剂中发生傅－克(Friedel-Crafts)反应，合成2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸铝复盐。2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸铝复盐在酸性水溶液中水解，生成BE酸的有机溶液，脱反应溶剂得到纯BE酸。
(2)2-乙基蒽醌的制备
在浓硫酸或发烟硫酸的催化下，BE酸脱水闭环得闭环液。然后利用2-乙基蒽醌溶于浓硫酸却不溶与稀硫酸的性质，用工艺水稀释闭环液，水析后通常又有两种处理方法：(2.1)直接过滤，分离出固体2-乙基蒽醌粗品；(2.2)将闭环液稀释至一定浓度，加入有机溶剂，将2-乙基蒽醌萃入有机溶剂相，分层得到萃取液和酸性废水，萃取液脱除溶剂得固体2-乙基蒽醌粗品。
2-乙基蒽醌闭环液，因其中含有大量的发烟硫酸，水析时会强烈放热，而且在传统的水析工艺中，产生的热量无法及时移除，会造成局部过热现象严重，进而导致生产过程反应的不可控，不可避免的产生如磺化物、焦化物等副产物。
中国专利公开号：CN102050716B，名称为：一种从硫酸中分离并净化2-乙基蒽醌的方法，其公开了将闭环反应得到的2-乙基蒽醌浓硫酸溶液缓慢加入到计量好的水中进行水析，再经萃取、分离、碱洗、水洗、再分离、蒸馏提纯，最终得到纯度较髙的2-乙基蒽醌。这种制备方法反应时间较长，生产效率低下，传热效果差，已不适合当今的工业生产。
中国专利公开号：CN110790656A，名称为：一种2-乙基蒽醌闭环液的酸析工艺，其公开了一种以酸析釜、酸析外循环泵、外循环冷却器和混合器构成的酸析外循环体系，改善了闭环液酸析过程中传质、传热的效果。该方法虽然对闭环反应的效率有了一定的提升，但是工艺流程较长，且水析完成液中悬浮有大量2-乙基蒽醌固体，溢流进入萃取工序时，管道易发生堵塞。
中国专利公开号：CN211463172U，名称为：一种2-乙基蒽醌生产用酸析反应釜，其公开的水析反应釜采用双重传热介质进行传热，增强了混合和传热效果，但其设备结构较为复杂，受限于设备型式，总的传热面积有限，另外析出的固体极易在设备内沉积，不便于清洗和检查维修。
发明内容
现有技术的2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸闭环液的水析、萃取、分相分为多个步骤，存在设备多且复杂、生产流程较长的技术问题，为此，本申请提出了一种2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的装置及工艺。
一方面，本申请提出了一种2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的装置，包括水析釜以及与其相连的循环泵和换热器，所述水析釜包括一上部开口的圆柱形水析釜筒体和一混合筒，所述混合筒的下端通过水析釜筒体的开口伸入水析釜筒体内腔，混合筒与水析釜筒体的内腔相互连通；通过第一管道连通水析釜筒体底部开设的第一出口和上部开设的第三出口用以控制水析釜筒体的气液内平衡，所述第一管道中分设酸水流出管道用以控制水析釜内液面高度没过混合筒的下端面；通过第二管道连通水析釜筒体中下部开设的第二出口和混合筒远离下端面开设的循环液入口用以使水析釜内的液体循环流动，第二管道中连接有换热器和循环泵用以及时移除闭环反应过程中产生的热量；水析釜筒体中上部还开设供分层后的萃取液溢流排出的第五出口，混合筒远离下端面还开设有闭环液入口；由混合筒的循环液入口预先加入打底循环液至所述酸水流出管道有循环液流出后停止，封闭酸水流出管道，后连续加入循环液、闭环液和萃取剂，于混合筒中混合后进入水析釜筒体静置，有机相和水相分相分层，分层分离得到有机相的萃取液由第五出口溢流排出进入后续精制步骤以制备2-乙基蒽醌，分层分离得到的循环液经由第二管道及时移除闭环反应过程中产生的热量，循环回流至混合筒。
具体的，所述混合筒伸入水析釜筒体内腔的下端面开设若干通孔，从而使混合筒与水析釜筒体的内腔相互连通。
具体的，所述第二管道分接有引入工艺水的管道和引入萃取剂的管道。
具体的，所述混合筒开设有萃取剂进入口。
具体的，所述混合筒设有混合装置，所述混合装置为一组或多组搅拌桨，或一组或多组静态混合器。
具体的，所述水析釜筒体上部开设供尾气排放的第四出口。
另一方面，本申请提出了使用如权利要求1所述装置的2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的工艺，2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸闭环液水析、萃取、分相所用的闭环液、萃取剂、工艺水进料与循环液的体积流量比范围为1：1.3～2：1～3.5：50～500。
具体的，所述的水析釜外筒中液体温度控制在30～80℃。
具体的，所述的工艺水为工业水或2-乙基蒽醌生产过程中产生的废水。
具体的，萃取剂为甲苯。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过特殊设计的带有内外筒结构的水析釜及相关设备管路，提升了水析和萃取效率，在一个设备内同时完成了水析、萃取、萃取液与废酸水的自动分相分离三个工序，实现了连续化进出料，缩短了工艺流程，减少了生产设备数量，节约了建造成本，操作更方便，生产效率更高，工艺更环保。
附图说明
图1为本申请的2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相装置的示意图。
图2为本申请的2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相装置的另一种变形示意图。
其中，1、水析釜筒体；2、混合筒；3、水析釜筒体内腔；4、通孔；5、混合筒内腔；6、第一出口；7、第二出口；8、第三出口；9、第四出口；10、第一管道；11、酸水流出管道；12、循环液入口；13、第二管道；14、循环泵；15、换热器；16、工艺水流入管道；17、闭环液入口；18、萃取剂入口；19、混合装置；20、第五出口。
具体实施方式
如图1所示，本申请的一种2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的装置，包括水析釜以及与其相连的换热器，水析釜包括一上部开口的圆柱形水析釜筒体1和一圆柱形混合筒2，所述混合筒2通过水析釜筒体1的上部开口伸入水析釜筒体内腔3。混合筒2的下端面开设若干通孔4，使混合筒内腔5与水析釜筒体内腔3相连通。
一个具体实施例中，所述混合筒2远离通孔4处开设有循环液入口12、闭环液入口17和萃取剂入口18，各入口具***置可任意布置。例如，循环液入口12开设于所述混合筒2上部，闭环液入口17和萃取剂入口18开设于所述混合筒2中部。混合筒2内设有混合装置19，所述混合装置19为一组或多组搅拌桨或静态混合器，优选沿混合筒2轴心线方向设置。
一个具体实施例中，所述水析釜筒体1中下部开设第一出口6，水析釜筒体1中上部开设第三出口8，通过第一管道10连通第一出口6与第三出口8，所述第一管道10中分设酸水流出管道11以控制水析釜内液体没过混合筒2端面。
一个具体实施例中，所述水析釜筒体1中下部开设第二出口7，通过第二管道13将第二出口7与混合筒2的循环液入口12连通，第二管道13中设有循环泵14以及换热器15。通过循环泵14的动作，使水析釜内腔3中的液体经第二管道13循环流动，所述循环泵14优选为外置式。水析釜内腔3中的液体循环流动时，经换热器15换热带走水析释放的热量。
一个具体实施例中，第二管道13中还分设有工艺水流入管道16，工艺水混入并稀释循环液体。水析釜筒体1中上部还可开设供尾气排出水析釜筒体1的第四出口9和供萃取液溢流排出水析釜筒体1的第五出口20。
如图2，一个具体实施例中，所述混合筒2开设有循环液入口12和闭环液入口17。萃取剂改由经第二管道13再进入混合筒2。优选的，萃取剂与工艺水可一起汇入第二管道13。
实施例1
按照附图1中的方式制造水析釜，按照示意图中流程搭建装置，并配置好相关的仪表及控制阀门。准备好适量的闭环液、萃取剂甲苯及工业水。
预先在水析釜筒体1内加入浓度为35％的酸水直至酸水流出管道11有酸水流出时停止，预先加入的酸水作为打底循环液。启动循环泵14，建立循环体系，循环液流量约为250m3/h。通过调整换热器15的循环水，控制酸水温度不高于55℃。
启动混合装置19，控制闭环液入口17向水析釜内筒5以3.5m3/h流量引入闭环液，控制工艺水流入管道16向循环液中以10m3/h的流量引入工业水，同时控制萃取剂入口18向水析釜内筒5中以6.2m3/h的流量连续引入甲苯。
经由循环液入口12流入水析釜内筒内腔5的循环液在稀释闭环液的过程中会产生大量热量，通过混合装置19的动作，一方面防止发生局部过热，另一方面，可以使汇入混合筒2内的闭环液、循环液和萃取剂迅速充分混合，后经通孔4进入水析釜筒体内腔3。同时，循环泵14动作使循环液流动，将闭环产生的热量经换热器15及时移除，通过调节换热器15的循环水以及循环泵14来控制水析釜内的物料温度不超过55℃。
随着闭环液、萃取剂以及经移除部分热量的循环液逐渐进料至相对独立的水析釜内筒内腔5，闭环液的稀释过程以及其与萃取剂的混合同步进行。因水析釜筒体内腔3与水析釜内筒内腔5一定程度上相互独立，进而水析釜筒体内腔3中的液体逐渐分为上层的萃取液和下层的废酸水，萃取液从水析釜筒体1中上部的第五出口20溢流排出，进入下一步碱洗工序。废酸水从水析釜底部经U型管道流出(未图示)，进入后续酸水处理工序，进而实现了连续的自动分相。
本实施例连续稳定运行8小时后，分别对萃取液和废酸水进行取样。萃取液为橙红色透明液体，与传统萃取方法得到的萃取液基本一致。对萃取液进行后处理，包括碱洗、水洗、脱甲苯得到2-乙基蒽醌产品，以投入的BE酸计算的收率为85.3％。废酸水为暗棕红色，硫酸含量为35％,焦油状沉淀物0.2％，COD值为8500mg/L。
实施例2
本实施例类似于实施例1，预先在水析釜筒体1内加入浓度为38％的酸水，至酸水流出管道11有酸水流出停止，作为打底循环液。启动循环泵14，建立循环体系，循环液流量约为900m3/h。通过调整换热器15的循环水，控制酸水温度低于43℃。
启动混合装置19，控制萃取剂入口18向水析釜内筒5中以7.1m3/h的流量连续引入甲苯作为萃取剂；同时控制闭环液入口17向水析釜内筒5以3.9m3/h流量引入闭环液。通过控制工艺水流入管道16向循环液中以9.5m3/h的流量引入工业水。
闭环液稀释产生的热量经换热器15移除，通过调节换热器15的循环水以及循环泵14来控制水析釜内的物料温度不超过43℃。
随着萃取液、闭环液、工艺水逐渐进料至水析釜内筒内腔5搅拌混合，又因水析釜筒体内腔3与水析釜内筒内腔5一定程度上相互独立，进而水析釜筒体内腔3中的液体逐渐分为上层的萃取液和下层的废酸水，萃取液从水析釜侧面上部溢流口流出，进入下一步碱洗工序。废酸水从水析釜底部经U型管道流出，进入后续酸水处理工序，实现了连续的自动分相。
类似于实施例1，本实施例连续稳定运行八小时后，分别对萃取液和废酸水进行取样。萃取液为橙红色透明液体，2-乙基蒽醌收率为87％。废酸水为棕红色，硫酸含量为38％,焦油状沉淀物0.1％，COD值为8650mg/L。
实施例3
同实施例1，按照附图1中的方式制造水析釜，按照示意图中流程搭建装置，并配置好相关的仪表及控制阀门。本实施例与实施例1的区别是萃取剂的引入点位置为循环泵出口与换热器之间的管道上。准备好适量的闭环液、甲苯以及萃取液洗涤产生的废水。
预先在水析釜筒体1内加入浓度为48％的酸水，至酸水口有酸水流出停止，作为打底循环液。启动循环泵14，建立循环体系，循环液流量约为550m3/h。通过调整换热器15的循环水，控制酸水温度低于40℃。
启动混合装置19，控制萃取剂入口18向水析釜内筒5中以8.6m3/h的流量连续引入甲苯作为萃取剂；同时控制闭环液入口17向水析釜内筒5以5.8m3/h流量引入闭环液。通过控制工艺水流入管道16向循环液中以14m3/h的流量引入工业水。
闭环液稀释产生的热量经换热器15移除，通过调节换热器15的循环水以及循环泵14来控制水析釜内的物料温度不超过40℃。
随着萃取液、闭环液、工艺水逐渐进料至水析釜内筒内腔5搅拌混合，又因水析釜筒体内腔3与水析釜内筒内腔5一定程度上相互独立，进而水析釜筒体内腔3中的液体逐渐分为上层的萃取液和下层的废酸水，萃取液从水析釜侧面上部溢流口流出，进入下一步碱洗工序。废酸水从水析釜底部经U型管道流出，进入后续酸水处理工序，实现了连续的自动分相。
类似于实施例1，本实施例连续稳定运行八小时后，分别对萃取液和废酸水进行取样。萃取液为橙红色透明液体，2-乙基蒽醌收率为85％。废酸水为棕红色，硫酸含量为38％,焦油状沉淀物0.1％，COD值为8700mg/L。
以上实施例中的所有设备、组件均相应的设置有控制阀门、仪表等配件，以上配件具体设置方式均为本领域技术人员所熟知，在此不做赘述。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种2-（4’-乙基苯甲酰基）苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的装置，包括水析釜以及与其相连的循环泵和换热器，其特征在于：
所述水析釜包括一上部开口的圆柱形水析釜筒体（1）和一混合筒（2），所述混合筒的下端通过水析釜筒体的上部开口伸入水析釜筒体内腔（3），混合筒的下端面开设有通孔进而与水析釜筒体的内腔相互连通，所述混合筒设有混合装置（19）；
通过第一管道（10）连通水析釜筒体底部开设的第一出口（6）和上部开设的第三出口（8）用以控制水析釜筒体的气液内平衡，所述第一管道中分设酸水流出管道（11）用以控制水析釜内液面高度没过混合筒的下端面；
通过第二管道（13）连通水析釜筒体中下部开设的第二出口（7）和混合筒远离下端面开设的循环液入口（12）用以使水析釜内的液体循环流动，第二管道中连接有换热器（15）和循环泵（14）用以及时移除闭环反应过程中产生的热量；
水析釜筒体中上部还开设供分层后的萃取液溢流排出的第五出口（8），混合筒远离下端面还开设有闭环液入口（17）；
所述混合筒开设有萃取剂进入口（18）或萃取剂经第二管道（13）再进入混合筒；
由混合筒的循环液入口预先加入打底循环液至所述酸水流出管道有循环液流出后停止，封闭酸水流出管道，后连续加入循环液、闭环液和萃取剂，于混合筒中混合后进入水析釜筒体静置分层，分层分离得到的萃取液由第五出口溢流排出进入后续精制步骤以制备2-乙基蒽醌，分层分离得到的循环液经由第二管道及时移除闭环反应过程中产生的热量，循环回流至混合筒。
2.根据权利要求1所述的一种2-（4’-乙基苯甲酰基）苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的装置，其特征在于：所述第二管道分接有引入工艺水的管道和引入萃取剂的管道。
3.根据权利要求1所述的一种2-（4’-乙基苯甲酰基）苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的装置，其特征在于：所述混合装置为一组或多组搅拌桨，或一组或多组静态混合器。
4.根据权利要求1所述的一种2-（4’-乙基苯甲酰基）苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的装置，其特征在于：所述水析釜筒体上部开设供尾气排放的第四出口（9）。
5. 使用如权利要求1所述装置的2-（4’-乙基苯甲酰基）苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的工艺，其特征在于：2-（4’-乙基苯甲酰基）苯甲酸闭环液水析、萃取、分相所用的闭环液、萃取剂、工艺水进料与循环液的体积流量比范围为1： 1.3～2： 1～3.5： 50～500。
6.根据权利要求5所述的一种2-（4’-乙基苯甲酰基）苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的工艺，其特征在于：所述水析釜中液体温度控制在30～80℃。
7.如权利要求5所述的一种2-（4’-乙基苯甲酰基）苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的工艺，其特征在于：所述工艺水为工业水或2-乙基蒽醌生产过程中产生的废水。
8.如权利要求5所述的一种2-（4’-乙基苯甲酰基）苯甲酸闭环液一步法连续水析萃取分相的工艺，其特征在于：萃取剂为甲苯。
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