本發(fā)明涉及化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3-乙硫基丁醛的生產(chǎn)方法及裝置。

背景技術(shù)：

3-乙硫基丁醛是環(huán)己烯酮類除草劑烯草酮和烯禾啶的必需中間體。環(huán)己烯酮類除草劑具有高度選擇性，可防治多種禾本科雜草，包括一年生禾本科雜草和多年禾本科雜草，而對(duì)雙子葉作物安全，是一類高效、低毒、低殘留的除草劑。

目前，該3-乙硫基丁醛的合成主要工藝為：

美國專利us4440566與中國文獻(xiàn)《除草劑烯草酮的合成研究進(jìn)展》介紹，以巴豆醛和乙硫醇為原料反應(yīng)合成3-乙硫基丁醛，乙硫醇與巴豆醛在釜式反應(yīng)器里邊，通過攪拌，在催化劑作用下，30度反應(yīng)生成3-乙硫基丁醛，然后和丙二酸二甲酯縮合成環(huán)，再進(jìn)行堿解和酸化脫羧即可得到目標(biāo)產(chǎn)物三酮(式a)。該工藝路線生產(chǎn)方法落后，生產(chǎn)條件差，反應(yīng)放熱量大，需要滴加反應(yīng)，白白浪費(fèi)熱量，生產(chǎn)時(shí)間長，間歇式反應(yīng)，由于需要用到具有強(qiáng)烈、持久臭味的乙硫醇做原料，導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)過程都需要考慮對(duì)乙硫醇?xì)怏w進(jìn)行處理，增加了尾氣處理難度。

而生產(chǎn)設(shè)備方面，目前常用傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器制備3-乙硫基丁醛的操作，由于使用的是傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器，為了更好移除反應(yīng)熱的問題，不得不采用盤管冷卻，并且采取滴加加入乙硫醇的方法，防止反應(yīng)集中放熱。除使用釜式反應(yīng)器外，還必須配備高位槽，滴加罐等設(shè)施，其中的夾套需要保溫，降溫等操作。整套設(shè)備占用空間大，密封性差，生產(chǎn)效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：

提供一種3-乙硫基丁醛的生產(chǎn)方法，將原料引入密閉的管道反應(yīng)器，通過加壓反應(yīng)的使用減少乙硫醇?xì)馕兜膿]發(fā)，降低了后處理的難度；還具有反應(yīng)過程簡單、反應(yīng)時(shí)間短、密閉性好、安全性更好，產(chǎn)品含量高，產(chǎn)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

還提供一種3-乙硫基丁醛的生產(chǎn)裝置，該生產(chǎn)裝置簡單、密閉性好、安全性更好，占地面積少，以此生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量高，產(chǎn)量穩(wěn)定。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種3-乙硫基丁醛的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：

a.將摩爾比0.9～1.1:1:0.01～0.03的巴豆醛、乙硫醇與催化劑通過計(jì)量泵泵入到盤管反應(yīng)器；

b.將步驟a中輸送到盤管反應(yīng)器的物料充分混合，并維持溫度20～200℃，壓力5～50kg/m²，時(shí)間為5～25分鐘；

c.將步驟b得到的產(chǎn)物輸送到冷凝器冷凝10～60分鐘，冷卻至20～30℃；

d.將步驟c得到的產(chǎn)物輸送至成品儲(chǔ)罐，得到成品。

優(yōu)選的，步驟a所述的巴豆醛、乙硫醇與催化劑的摩爾比1:1:0.02。

優(yōu)選的，步驟a所述的催化劑包括三乙胺、吡啶和正丁基胺。

優(yōu)選的，步驟a所述的催化劑為三乙胺。

優(yōu)選的，步驟b所述的溫度為120℃，壓力20kg/m²，時(shí)間為10分鐘。

優(yōu)選的，步驟c所述的冷凝時(shí)間為30分鐘。

一種3-乙硫基丁醛的生產(chǎn)裝置，包括依次連通的盤管反應(yīng)器、冷凝器和成品儲(chǔ)罐；還包括乙硫醇儲(chǔ)罐、巴豆醛儲(chǔ)罐、催化劑儲(chǔ)罐以及相應(yīng)的乙硫醇計(jì)量泵、巴豆醛計(jì)量泵和催化劑計(jì)量泵；乙硫醇儲(chǔ)罐、巴豆醛儲(chǔ)罐和催化劑儲(chǔ)罐分別通過乙硫醇計(jì)量泵、巴豆醛計(jì)量泵和催化劑計(jì)量泵連通到盤管反應(yīng)器的物料進(jìn)口，盤管反應(yīng)器的物料出口連通到冷凝器的物料進(jìn)口，冷凝器的物料出口連通到成品儲(chǔ)罐的物料進(jìn)口。

優(yōu)選的，所述的盤管反應(yīng)器包括：盤管反應(yīng)器主體，主體內(nèi)部為腔室，主體上部開設(shè)有導(dǎo)熱油出口和物料出口，下部開設(shè)有導(dǎo)熱油進(jìn)口和物料進(jìn)口；主體內(nèi)壁上設(shè)置有盤管，盤管兩端分別連通物料進(jìn)口和物料出口；盤管內(nèi)還設(shè)置有若干混合單元和若干導(dǎo)流裝置，物料出口處設(shè)置有背壓閥。背壓閥可以調(diào)整盤管反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)壓力。

盤管反應(yīng)器內(nèi)壁設(shè)置有不銹鋼無縫管制造的盤管，盤管內(nèi)部進(jìn)行物料輸送和反應(yīng)，外部通過導(dǎo)熱油保持反應(yīng)溫度，盤管內(nèi)部每20米配套1米的混合單元，加強(qiáng)傳質(zhì)，更加有利于反應(yīng)進(jìn)行。盤管內(nèi)部還每隔5米設(shè)置一個(gè)導(dǎo)流裝置，有利于把管壁處流動(dòng)慢的物料導(dǎo)入管道徑向的中部，改善流體混合速度。

優(yōu)選的，所述的混合單元為sk混合單元、sv混合單元或sl靜態(tài)混合器；最有選為sk混合單元。

優(yōu)選的，所述的導(dǎo)流裝置為內(nèi)置于盤管內(nèi)的中空的錐形圓臺(tái)。

優(yōu)選的，所述的冷凝器為列管換熱器。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、本方法生產(chǎn)反應(yīng)在密閉的管道中進(jìn)行，且保持一定的反應(yīng)壓力，避免了乙硫醇汽化的問題，并且通過計(jì)量泵連續(xù)計(jì)量進(jìn)料，杜絕間歇反應(yīng)的單批次投料時(shí)乙硫醇的泄露問題，能夠改善操作環(huán)境；

2、本方法生產(chǎn)反應(yīng)有效的解決了傳熱問題，加快了反應(yīng)進(jìn)程：傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器制備3-乙硫基丁醛的操作由于使用的是傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器，為了更好移除反應(yīng)熱的問題，不得不采用盤管冷卻，并且采取滴加乙硫醇的方法，防止反應(yīng)集中放熱；而本方法生產(chǎn)設(shè)備由于自身很大的比表面積能夠從根本上解決反應(yīng)物換熱問題，兩種組分按照比例進(jìn)料，反應(yīng)濃度大，反應(yīng)瞬時(shí)完成；

3、本方法生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)節(jié)省物料：通過方程式可以看到反應(yīng)物的比例是1:1摩爾，但是間歇反應(yīng)為了能夠增加收率和保證生產(chǎn)順利，會(huì)過量加入巴豆醛，摩爾比例約為1.05:1；而本方法能夠有效降低反應(yīng)的比例，基本上是1:1等摩爾加入反應(yīng)物；

4、本方法生產(chǎn)過程可以實(shí)現(xiàn)提高反應(yīng)溫度，有效提高反應(yīng)的速度：因?yàn)榉磻?yīng)系數(shù)與溫度與催化劑有關(guān)，溫度升高10度反應(yīng)速度能夠加快2～4倍，由于本方法生產(chǎn)過程中設(shè)備內(nèi)可以設(shè)置有加壓反應(yīng)，有效避免了乙硫醇的汽化問題，反應(yīng)溫度也能夠提高到20～200度，所以有效的加快了反應(yīng)速度；

5、本方法生產(chǎn)過程可以實(shí)現(xiàn)減小反應(yīng)設(shè)備體積，增加生產(chǎn)安全性：現(xiàn)有技術(shù)中使用間歇釜式反應(yīng)器，每天生產(chǎn)4批物料，每批物料投料時(shí)間2小時(shí)，滴加時(shí)間2小時(shí)，反應(yīng)時(shí)間4～5小時(shí)，放料1小時(shí)，總共用時(shí)10～12小時(shí)，每天每個(gè)設(shè)備投2批物料，需要2臺(tái)反應(yīng)設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備體積大約1.5個(gè)立方，物料填裝1立方，物料整體體積為4個(gè)立方，2套設(shè)備總?cè)莘e大約為3000升，平臺(tái)框架占地面積為50平方米，高3.5米；還需要高位槽，滴加罐，夾套等，并且還需要保溫，降溫等操作；而采用本方法的盤管反應(yīng)器同樣每天生產(chǎn)4個(gè)立方的物料，每小時(shí)才167升，每分鐘才3升，每秒才0.05升。反應(yīng)時(shí)間為10分鐘，設(shè)備體積只有30升，平臺(tái)占地面積為20平方米，高度4米。

所以，本方法將原料引入密閉的管道反應(yīng)器，通過加壓反應(yīng)的使用減少乙硫醇?xì)馕兜膿]發(fā)，降低了后處理的難度；還具有反應(yīng)過程簡單、反應(yīng)時(shí)間短、密閉性好、安全性更好，產(chǎn)品含量高，產(chǎn)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明盤管反應(yīng)器中導(dǎo)流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-乙硫醇儲(chǔ)罐；2-巴豆醛儲(chǔ)罐；3-催化劑儲(chǔ)罐；4-乙硫醇計(jì)量泵；5-巴豆醛計(jì)量泵；6-催化劑計(jì)量泵；7-盤管反應(yīng)器；8-導(dǎo)熱油進(jìn)口；9-導(dǎo)熱油出口；10-盤管；11-物料進(jìn)口；12-物料出口；13-冷凝器；14-成品儲(chǔ)罐；15-背壓閥；16-導(dǎo)流裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實(shí)施例一本發(fā)明的生產(chǎn)所涉及的生產(chǎn)設(shè)備

如圖1和圖2所示，3-乙硫基丁醛的生產(chǎn)設(shè)備，包括乙硫醇儲(chǔ)罐1、巴豆醛儲(chǔ)罐2和催化劑儲(chǔ)罐3；上述設(shè)備分別通過乙硫醇計(jì)量泵4、巴豆醛計(jì)量泵5和催化劑計(jì)量泵6將物料輸送到盤管反應(yīng)器7進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)過程中通過導(dǎo)熱油進(jìn)行加溫，導(dǎo)熱油通過盤管反應(yīng)器7底部的導(dǎo)熱油進(jìn)口8進(jìn)入；通過盤管反應(yīng)器7底部的導(dǎo)熱油出口9導(dǎo)出；導(dǎo)熱油用于給盤管10內(nèi)的物料加溫，物料由位于盤管反應(yīng)器7底部的物料進(jìn)口11進(jìn)入，經(jīng)過反應(yīng)后通過位于盤管反應(yīng)器7上部的物料出口12輸出；經(jīng)過冷凝器13冷凝后就可以輸送到成品儲(chǔ)罐14儲(chǔ)存；另外，盤管10內(nèi)還設(shè)置有導(dǎo)流裝置16和混合單元。盤管反應(yīng)器7的物料出口12處還設(shè)置有背壓閥15。

實(shí)施例二

將巴豆醛通過巴豆醛計(jì)量泵5以每小時(shí)87.5公斤的流量，三乙胺通過催化劑計(jì)量泵6以每小時(shí)2.5公斤流量，乙硫醇通過乙硫醇計(jì)量泵4以每小時(shí)77.7公斤的流量，進(jìn)入盤管反應(yīng)器7混合均勻，保持反應(yīng)溫度為30℃，在盤管反應(yīng)器7內(nèi)部停留時(shí)間為25分鐘，物料通過物料出口12上的背壓閥15控制反應(yīng)壓力20公斤，反應(yīng)后物料通過管道進(jìn)入成品儲(chǔ)罐14。成品含量達(dá)到94％，直接用于下一步反應(yīng)。因?yàn)楸痉磻?yīng)溫度控制在30℃，所以溫度較低反應(yīng)速度減慢，反應(yīng)不完全，也不需要經(jīng)過冷凝器13冷凝。

實(shí)施例三

將巴豆醛通過巴豆醛計(jì)量泵5以每小時(shí)87.5公斤的流量，三乙胺通過催化劑計(jì)量泵6以每小時(shí)2.5公斤流量，乙硫醇通過乙硫醇計(jì)量泵4以每小時(shí)77.7公斤的流量，進(jìn)入盤管反應(yīng)器7混合均勻，保持反應(yīng)溫度為50℃，在盤管反應(yīng)器7內(nèi)部停留時(shí)間為20分鐘，物料通過物料出口12上的背壓閥15控制反應(yīng)壓力20公斤，反應(yīng)后物料通過冷凝器13冷凝至30℃后進(jìn)入成品儲(chǔ)罐14。成品含量達(dá)到95.4％，直接用于下一步反應(yīng)。

實(shí)施例四

將巴豆醛通過巴豆醛計(jì)量泵5以每小時(shí)87.5公斤的流量，三乙胺通過催化劑計(jì)量泵6以每小時(shí)2.5公斤流量，乙硫醇通過乙硫醇計(jì)量泵4以每小時(shí)77.7公斤的流量，進(jìn)入盤管反應(yīng)器7混合均勻，保持反應(yīng)溫度為80℃，在盤管反應(yīng)器7內(nèi)部停留時(shí)間為15分鐘，物料通過物料出口12上的背壓閥15控制反應(yīng)壓力20公斤，反應(yīng)后物料通過冷凝器13冷凝至30℃后進(jìn)入成品儲(chǔ)罐14。成品含量達(dá)到98.5％，直接用于下一步反應(yīng)。

實(shí)施例五

將巴豆醛通過巴豆醛計(jì)量泵5以每小時(shí)87.5公斤的流量，三乙胺通過催化劑計(jì)量泵6以每小時(shí)2.5公斤流量，乙硫醇通過乙硫醇計(jì)量泵4以每小時(shí)77.7公斤的流量，進(jìn)入盤管反應(yīng)器7混合均勻，保持反應(yīng)溫度為120℃，在盤管反應(yīng)器7內(nèi)部停留時(shí)間為10分鐘，物料通過物料出口12上的背壓閥15控制反應(yīng)壓力20公斤，反應(yīng)后物料通過冷凝器13冷凝至30℃后進(jìn)入成品儲(chǔ)罐14。成品含量達(dá)到99％，直接用于下一步反應(yīng)。

實(shí)施例六

將巴豆醛通過巴豆醛計(jì)量泵5以每小時(shí)175公斤的流量，三乙胺通過催化劑計(jì)量泵6以每小時(shí)5公斤流量，乙硫醇通過乙硫醇計(jì)量泵4以每小時(shí)155.4公斤的流量，進(jìn)入盤管反應(yīng)器7混合均勻，保持反應(yīng)溫度為150℃，在盤管反應(yīng)器7內(nèi)部停留時(shí)間為5分鐘，物料通過物料出口12上的背壓閥15控制反應(yīng)壓力50公斤，反應(yīng)后物料通過冷凝器13冷凝至30℃后進(jìn)入成品儲(chǔ)罐14。成品含量達(dá)到99％，直接用于下一步反應(yīng)。

實(shí)施例七對(duì)照：現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)情況

配料比例：巴豆醛：乙硫醇：三乙胺＝1：1.03：0.02

將525公斤(7.5摩爾)的巴豆醛通過高位槽計(jì)量，放入1.5立方的反應(yīng)釜中去，通過三乙胺計(jì)量槽準(zhǔn)確加入15公斤(0.15摩爾)三乙胺作為催化劑，開啟盤管內(nèi)的冷凍水降溫到25℃，開始計(jì)量滴加480公斤(7.73摩爾)乙硫醇。滴加過程控制溫度不要超過30℃，4個(gè)小時(shí)滴加完畢。30℃保溫4～5小時(shí)，保溫過程中嚴(yán)格控制溫度，反應(yīng)完畢后的總體物料為1020公斤，含量97％左右，不進(jìn)行分離進(jìn)行下一步反應(yīng)。

應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。