淺談糖精生產(chǎn)中的重氮化反應(yīng)器

王海平 宋博 潘璐（中國平煤神馬集團(tuán)開封興化精細(xì)化工有限公司，河南 開封 475000）

淺談糖精生產(chǎn)中的重氮化反應(yīng)器

王海平 宋博 潘璐（中國平煤神馬集團(tuán)開封興化精細(xì)化工有限公司，河南 開封 475000）

在糖精生產(chǎn)工藝中，重氮化反應(yīng)是至關(guān)重要的一個反應(yīng)，其反應(yīng)情況直接影響產(chǎn)品的收率和質(zhì)量；同時，重氮化反應(yīng)又是危險化學(xué)反應(yīng)的一種，重氮化反應(yīng)設(shè)備的選型對產(chǎn)品質(zhì)量、收率和安全生產(chǎn)都有非常重要的意義。本文作者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，對糖精的生產(chǎn)過程中重氮化反應(yīng)器進(jìn)行了闡述。

糖精生產(chǎn)工藝；重氮反應(yīng)器；注意事項(xiàng)；應(yīng)用研究

1 糖精生產(chǎn)過程中的重氮化反應(yīng)原理及影響因素

糖精生產(chǎn)過程中的重氮化反應(yīng)是將鄰-氨基苯甲酸甲酯（簡稱甲酯）與亞硝酸鈉水溶液混合均勻，然后在低溫和不斷攪拌下，將甲酯與亞硝酸鈉的混合液（簡稱甲酯混合液）緩慢加入鹽酸溶液中，發(fā)生重氮化反應(yīng)生成重氮鹽鄰-氯重氮苯甲酸甲酯。反應(yīng)機(jī)理為：

重氮化過程中酸過量很多，常達(dá)3～4摩爾，反應(yīng)完畢時介質(zhì)應(yīng)呈強(qiáng)酸性，PH值為3，對剛果紅試劑呈藍(lán)色，反應(yīng)時若酸量不足，生成的重氮鹽容易和未反應(yīng)的芳胺偶合，生成重氮胺基化合物，從而使重氮鹽的質(zhì)量變差，收率降低，在酸量不足的情況下，重氮鹽還易分解，溫度愈高，分解愈快。由于重氮化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，而重氮鹽的熱穩(wěn)性很差，重氮化反應(yīng)大多在低溫下進(jìn)行，在間歇反應(yīng)釜中重氮化反應(yīng)時間長，應(yīng)保持較低的溫度，但在管道中進(jìn)行的重氮化時，反應(yīng)中生成的重氮鹽很快轉(zhuǎn)化，因此重氮化反應(yīng)可在較高溫度下進(jìn)行。糖精生產(chǎn)中使用的是逆重氮化，形成的重氮鹽比較穩(wěn)定，能在稍高溫度時存在，重氮化可以在25℃左右進(jìn)行，反應(yīng)時使用的亞硝酸鈉量一定要準(zhǔn)確，量少則生成重氮氨基化合物，量多則會促使重氮鹽分解，反應(yīng)終點(diǎn)以重氮液中存在微量亞硝酸鈉為準(zhǔn)，用淀粉碘化鉀試劑試色時應(yīng)現(xiàn)藍(lán)紫色。由重氮化反應(yīng)的特點(diǎn)可以得出，重氮化反應(yīng)器必須具備良好的換熱效果，較好的混合效果和很強(qiáng)的耐腐蝕性，選擇合適的重氮化反應(yīng)器至關(guān)重要。

2 不同重氮化反應(yīng)器的特點(diǎn)

2.1 反應(yīng)釜

傳統(tǒng)的糖精生產(chǎn)過程中重氮化反應(yīng)是在反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行的，存在設(shè)備數(shù)量多，占地面積大、勞動強(qiáng)度大、工藝參數(shù)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)；間歇式生產(chǎn)時，重氮化反應(yīng)時間較長，因反應(yīng)釜比表面積小，導(dǎo)致?lián)Q熱效果較差，重氮化反應(yīng)時產(chǎn)生的熱量不能及時移除，在加料過程中，會出現(xiàn)局部酸度不足和局部過熱等問題，造成了糖精收率和質(zhì)量不穩(wěn)定。

工藝簡述：

（1）在重氮釜內(nèi)加入配比量的水和鹽酸；

（2）在甲酯混合釜內(nèi)加入配比量的水、亞硝酸鈉和甲酯，攪拌均勻；

（3）將甲酯混合液緩慢加入重氮釜中與鹽酸發(fā)生重氮化反應(yīng)，反應(yīng)得到的重氮液用泵輸送至下一工序使用。

2.2 管式反應(yīng)器

近年來，管式反應(yīng)器逐漸引入糖精生產(chǎn)中，和釜式反應(yīng)器相比較，其返混較小，在流速較低的情況下，其管內(nèi)流體流型接近于理想置換流；反應(yīng)物的分子在反應(yīng)器內(nèi)停留時間相等，所以在反應(yīng)器內(nèi)任何一點(diǎn)上的反應(yīng)物濃度和化學(xué)反應(yīng)速度都不隨時間變化，只隨管長變化；管式反應(yīng)器的單位反應(yīng)器體積具有較大的換熱面積，特別適用于熱效應(yīng)較大的反應(yīng)；反應(yīng)物在管式反應(yīng)器中反應(yīng)速度快、流速快，所以它的生產(chǎn)率高；管式反應(yīng)器適用于大型化和連續(xù)化的化工生產(chǎn)；管式反應(yīng)器還具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，強(qiáng)度高，抗腐蝕強(qiáng)，抗沖擊性能好，使用壽命長，便于檢修等優(yōu)點(diǎn)。但管式反應(yīng)器長度不夠時，容易產(chǎn)生物料反應(yīng)不完全現(xiàn)象。工藝簡述：

（1）在鹽酸計量罐內(nèi)加入配比量的鹽酸；

（2）在甲酯混合釜內(nèi)加入配比量的水、亞硝酸鈉和甲酯，攪拌均勻；

（3）將甲酯混合液和鹽酸按一定的配比用泵打入管式反應(yīng)器中進(jìn)行重氮化反應(yīng)，反應(yīng)得到的重氮液輸送至下一工序使用。

3 糖精生產(chǎn)中重氮反應(yīng)器的選擇

糖精生產(chǎn)中的重氮化反應(yīng)可以在25℃左右進(jìn)行，其后續(xù)工序又不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，可以采用管式反應(yīng)器與釜式反應(yīng)器結(jié)合使用，兩種物料先進(jìn)入管式反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的物料再進(jìn)入釜式反應(yīng)器中進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)，這樣既利用了管式反應(yīng)器中物料濃度不隨時間變化和單位體積換熱面積較大的特點(diǎn)，又解決了物料在管式反應(yīng)器中流速快，物料停留時間短導(dǎo)致的反應(yīng)不完全的問題。重氮化反應(yīng)采用管式加釜式反應(yīng)器工藝流程圖如下：

管式加釜式反應(yīng)器工藝流程圖

工藝簡述：

（1）在鹽酸計量罐內(nèi)加入配比量的鹽酸；

（2）在甲酯混合釜內(nèi)加入配比量的水、亞硝酸鈉和甲酯，攪拌均勻；

（3）將甲酯混合液和鹽酸按一定的配比用泵打入管式反應(yīng)器中進(jìn)行重氮化反應(yīng)，反應(yīng)后的液體再進(jìn)入釜式反應(yīng)器中進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)。

[1]王秋慧，張士寧,重氮化反應(yīng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用研究[J].精細(xì)化工中間體.2014(12)12-14.

[2]張秋娥，王躍生.芳香伯胺重氮化的特殊反應(yīng)條件[J].徐州師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版).2013(04).57-59.

[3]李美菊.糖精鈉生產(chǎn)工藝評述[J].廣東化工.2007.