一種基于膜處理技術的功夫酸生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于農(nóng)藥化工領域，涉及一種基于膜處理技術的功夫酸生產(chǎn)系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]功夫酸是合成高效氯氟氰菊酯等擬除蟲菊酯的重要中間體，廣泛應用于功夫菊酯、聯(lián)苯菊酯、氟菊酯等原藥的合成。目前國內(nèi)市場年需求在2000 t左右，全球市場需求超過4000 t，市場前景良好。印度、日韓、歐美及東南亞等市場高效氯氟氰菊酯銷量增長顯著，相應對中間體功夫酸的需求也在增加。因此，農(nóng)藥中間體功夫酸具有較大的市場需求及經(jīng)濟效益。
[0003]雖然文獻發(fā)表的功夫酸合成工藝有3種方法，但目前國內(nèi)外選用的都是以賁亭酸酯為起始原料的工業(yè)化路線。即賁亭酸酯(甲酯和乙酯)先跟三氟三氯乙烷進行加成反應，再經(jīng)環(huán)合、皂化、酸化、重結(jié)晶五步，最終得到順式異構體含量在98%以上的合格商品酸。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):I)在上述工藝路線中加成反應和環(huán)合反應之間需要進行催化劑和三氟三氯乙烷的回收，傳統(tǒng)回收工藝是通過靜置沉淀回收催化劑，靜置時間長，嚴重降低產(chǎn)能，通過減壓蒸餾回收三氟三氯乙烷，能耗較高，生產(chǎn)成本增加;2)皂化反應和酸化反應過程中堿和酸耗量大，反應之后產(chǎn)生濃鹽水水量大，廢水處理成本增加，間接增加了生產(chǎn)成本。因此，從環(huán)保和經(jīng)濟角度綜合分析，都應該對傳統(tǒng)工藝進行調(diào)整，提高生產(chǎn)效率，降低廢水排量。
[0004]陶瓷膜是以氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯等經(jīng)1600°C高溫燒結(jié)而成的具有多孔結(jié)構的精密陶瓷過濾材料。它是由孔隙率30%?50%、孔徑50 nm?15 μπι的陶瓷載體，采用溶膠-凝膠法或其它工藝制作而成的非對稱復合膜。它的結(jié)構通常為“三明治”式:支撐層(又稱載體層)、過渡層(又稱中間層)、膜層(又稱功能分離層)。其中支撐層的孔徑一般為I?20 μπι，孔隙率為30%?65%，其作用是增加膜的機械強度；中間層的孔徑比支撐層的孔徑小，其作用是防止膜層制備過程中顆粒向多孔支撐層的滲透，厚度約為20?60 Mi，孔隙率為30%?40%;膜層具有分離功能，孔徑從0.8 nm~l μπι不等，厚度約為3?10 μπι，孔隙率為40%?55%。整個膜的孔徑分布由支撐層到膜層逐漸減小，形成不對稱的結(jié)構分布。陶瓷膜根據(jù)孔徑可分為微濾(孔徑大于50 nm)、超濾(孔徑2?50 nm)、納濾(孔徑小于2 nm)等種類。陶瓷膜過濾是一種“錯流過濾”形式的流體分離過程:原料液在膜管內(nèi)高速流動，在壓力驅(qū)動下含小分子組分的澄清滲透液沿與膜面垂直方向(徑向)向外透過膜，含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留，從而使流體達到分離、濃縮、純化的目的。
[0005]膜蒸餾是膜技術與蒸發(fā)過程相結(jié)合的新型膜分離技術，是以膜兩側(cè)不同溫度溶液蒸汽壓力差為推動力的分離過程。膜蒸餾作為一項新的膜分離技術，目前主要用于海水淡化、超純水的制備及溶液的特種濃縮和分離。它所采用的疏水高性能管式膜材料運用多向拉伸工藝，其孔徑小于0.2 Mi，是具有纖維高度強、超疏水、耐污染、抗氧化且孔隙率高、單位面積大且能適應各類強酸、強堿物料的濃縮、分離、回收的新型高科技材料。蒸餾膜組件采用獨特的內(nèi)交換式，管式膜浸沒在擬被處理的60°C熱液槽中，通過特殊結(jié)構組成內(nèi)交換方式，無需真空、高壓操作，冷熱液間接接觸形成的溫差驅(qū)動力使氣體透過管式膜的微孔冷卻成冷凝液，而冷液被升溫熱能得到了完全回收，真正實現(xiàn)了節(jié)能型膜蒸餾的革命性突破。根據(jù)此原理可做多級串聯(lián)，均能形成有效的溫度差，對熱量進行良好的利用回收，達到更大程度的節(jié)約能效。
[0006]電滲析技術是指在電場力作用下離子通過選擇性離子交換膜的膜分離過程，其核心部分為陰陽離子交換膜，即利用陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過的特性對溶液中離子進行選擇性分離的技術。在電場力作用下，溶液中的陰陽離子發(fā)生定向迀移，從一部分水體迀移到另一部分水體，從而達到溶液分離、提純和濃縮的目的。雙極膜的出現(xiàn)，使電滲析的用途得到擴展。雙極膜是由陰離子交換膜和陽離子交換膜復合而成的，在兩層中間通常稱為中間催化層。其原理為:在雙極膜兩側(cè)加上電壓時，溶液中的離子會發(fā)生定向迀移，與此同時水分子會透過陰陽離子交換膜進入到中間催化層，在兩側(cè)活性基團作用下發(fā)生電解生成氫離子和氫氧根離子，以此來充當電荷負載，消耗的水又通過周圍溶液中的水向膜中間層滲透而得到補充。與常規(guī)電滲析相比，在雙極膜作用下水解離速率被提高5千萬倍以上，因此能耗大大降低，電滲析的應用范圍也大大延伸。雙極膜電滲析也屬于電滲析應用范圍，是通過將雙極膜與離子交換膜相結(jié)合，組成不同的隔室(酸室、堿室和料液室)，使其在酸堿制備領域有獨特的優(yōu)勢。在一定的電壓作用下，陰陽離子能分別通過陰陽離子交換膜，與雙極膜產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子結(jié)合產(chǎn)生對應的酸和堿。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對以上存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種基于膜處理技術的功夫酸生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0008]為此，本實用新型采用如下技術方案:
[0009]—種基于膜處理技術的功夫酸生產(chǎn)系統(tǒng)，所述生產(chǎn)系統(tǒng)包括:反應系統(tǒng)和反應后處理系統(tǒng);所述反應系統(tǒng)包括加成反應釜、環(huán)合反應釜和皂化反應釜，所述加成反應釜、環(huán)合反應釜以及皂化反應釜依次布置，所述加成反應釜用于容納賁亭酸酯在催化劑存在下與三氟三氯乙烷發(fā)生加成反應，所述環(huán)合反應釜用于容納加成反應后的產(chǎn)物與醇鈉發(fā)生環(huán)合反應，所述皂化反應釜用于容納環(huán)合反應后的產(chǎn)物發(fā)生皂化反應;所述反應后處理系統(tǒng)包括加成反應后處理系統(tǒng)、環(huán)合反應后處理系統(tǒng)和皂化反應后處理系統(tǒng)，所述加成反應后處理系統(tǒng)布置在加成反應釜和環(huán)合反應釜之間，所述環(huán)合反應后處理系統(tǒng)布置在環(huán)合反應釜和皂化反應釜之間，所述皂化反應后處理系統(tǒng)布置在皂化反應釜之后，所述皂化反應后處理系統(tǒng)包括雙極膜裝置，所述雙極膜裝置用于將皂化反應后的鹽處理成堿液和酸液，堿液回用至皂化反應釜中。賁亭酸酯、三氟三氯乙烷和催化劑在加成反應釜內(nèi)發(fā)生加成反應生成3，3-二甲基-4，6，6-三氯-7，7，7-三氟庚酸酯。
[0010]進一步地，所述加成反應后處理系統(tǒng)包括陶瓷膜過濾裝置和膜蒸餾裝置，所述陶瓷膜過濾裝置用于截留并回收加成反應產(chǎn)物中的催化劑殘渣至加成反應釜中，其余物質(zhì)隨溶劑透過陶瓷膜過濾裝置形成透析液，所述膜蒸餾裝置用于回收加成反應產(chǎn)物中的三氟三氯乙烷至加成反應釜中。
[0011]進一步地，所述環(huán)合反應后處理系統(tǒng)包括第一減壓蒸餾裝置，所述第一減壓蒸餾裝置用于回收環(huán)合反應產(chǎn)物中的溶劑至環(huán)合反應釜中。
[0012]進一步地，所述皂化反應釜和雙極膜裝置之間設置第二減壓蒸餾裝置，所述第二減壓蒸餾裝置用于除去皂化反應產(chǎn)物中殘留的甲醇溶劑。
[0013]進一步地，經(jīng)反應后處理系統(tǒng)處理后得到功夫酸粗品，功夫酸粗品經(jīng)過甲醇洗滌并干燥后得到功夫酸產(chǎn)品。
[0014]進一步地，所述加成反應釜中的催化劑為氯化亞銅。
[0015]進一步地，所述環(huán)合反應釜中的醇鈉為叔丁醇鈉。
[0016]本實用新型提供一種基于膜處理技術的功夫酸生產(chǎn)系統(tǒng)，所述生產(chǎn)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點:
[0017]I)本實用新型所提供的功夫酸生產(chǎn)系統(tǒng)通過陶瓷膜過濾裝置