Устройство для непрерывного получения азопигмента

 

Использование изобретение позволяет повысить качество азопигментов и расширить номенклатуру модификаций азопигментов , которые могут быть получены на установке непрерывного действия. Сущность: устройство для непрерывного получения азопигментов выполнено в виде блоков трубного типа, содержащих последовательно соединенные камерами смешения вертикальные трубы и форсунки, закреп пенные на трубах подачи диазораствора в трубное пространство первой вертикальной трубы каждого блока в направлении, обратном движению азосоставляющей, дополнительный штуцер для подачи азосоетаеляющей, установленный на последней камере смешения предпоследнего блока, на выходах трубных блоков смонтированы датчики рН, а на выходе последнего блока расположено устройство для измерения концентрации азосоставляющей в суспензии пигмента, причем штуцеры для подачи щелочного агента смонтированы во входных камерах смешения блоков, а штуцер подачи азосоставляющей установлен - на входе в трубу первого блока. 2 ил., 2 табл. С

,, БАХ„„1756323 А1 сОюз сОВетских сОЦиАлистическиХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯЫ

ПРИ ГКНТ С ССР (s1)s С 09 B 29/20, 6 05 D 27/00

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2!

/.-- :. :; °,,;: ...° .. " д ..:. * " .- - - -.

Изобретение относится к тонкому opra- выделяется в виде крниснталлои вследствие ническому синтеза и может быть испольэо- его малой растворимоСти, Устройство для . О вано в производстве аэокрасителей.::: "; .: - . осуществления данного способа представ-. (,Д

В в промышленности азопигменты пол- ляет емкостной агйарат объемом до 50 мэ ) учают путем азосочетания по периодиче-. (для крупнотоннажных марок пйгментов) c (р ской технологии. При аэосочетаниях механическим перемешиванием для гомогераэличных диазо- и азосоставляющих обыч- нйэации супспензйи. но прибавляют охлажденный раствор соли устройство, реализующее шопинс анный диазония к охлажденному раствору азосо- способ, требует больших капитальных влоь ставляющей, которому прибавлтениеМ @Me - жений, обладает плохой регулируемостью и лоты или щелочи сообщена нужная реакция низкой единичной мощностью, среды. Азосочетание заканчивается прй из- Известно устройство для непрерывйого бытке азосоставляющей, чтобы в продукте . получения азопигментов, представляющее не было свободного диазосоединения, кото- собой аппарат колонного типа, имеющее в рое своими вторичными превращейиями нижней части штуцер для ввода аэасоставможетсильноослбжнить реакцию,увелихчйв ляющей. По высоте на стенке аппарата количество побочных продуктов. Пигмент размещены штуцеры для ввода диаэосо1

1: г (21) 4852109/26, " .:, —:.::::-::. :. ния аэопигментов выполнпено в виде блоков (22) 20,07.90;: .. : :-.-:: :::: - - трубного типа, содержащих последователь.. (46) 23.08.92, Бюл. N 31:: - - .:.: но соединенные камерами смешения верти(71) Тамбовский институт химического ма- кальные трубй и фотросуунки, закрепленные на . шиностроения:.; . . ;- -: - :: .::-:,, трубах подачи диазораствора втрубное про(72) В.И. Бодров, С,И, Дворецкий, B,È. Колу-: странствопервойвертикальнойтрубыкаждопаев и А,M. Кудрявцев: :,:. " ": .: . .-" .=.:-:го блока в направлении, обратном движению нологию органических красителей, - M.: Хи- " для подачи азосоставляющей, установленмия, 1984, с. 589. :: ..:::--.= - ::::,- .-. ::::. ный на йослетднтей камере сйешенияп предПатент CLUAÌ 4454067; . :;:: :.::::;:::-::,,:,. ::.: последпнего блока, на выходах трубных кл. С 09 В 23/20, 1983, ...: . . ::;:.::.-: блоков смнойтировапны датчики рН; а на вы(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПЁЕРЫВНОЁО . ходе йоследнпегот облока расположено устПОЛУКЕНИЯ АЗОПИГМЕНТА " "::,:.::,::.::::.-.:: ройство для йзмеренияь" кон (57)Использование:изобретениепозволяет -аэосоставляющей в ступспенпзйи пигмента, повысить качество аэопйгмейтов и расши- причем штуцеры- для подачи щелочного 3 рить номенклатуру модификаций азопигмен-: агента смонтированы "во входнпьа камерах тов, которые могут быть получены -на:смешенйя блоков, а"штуцер подачи аэосо- (Л установке непрерь вного действия. Сущ- ставляющей устайовлен - на входе в трубу ность: устройство для непрерь вногом йолуче- . первого блока, 2 ил., 2 табл.

1756323 ставляющей и щелочного агента, В верхней части аппарата установлен штуцер для отвода суспензии пигмента. По центру аппарата проходит вал с насаженными на него мешалками, Недостаток известного устройства заключается в том, что невозмо>кно совместить ламинарное движение Реакционной массы вдоль оси аппарата интен ивным перевешиванием реакционной массы, требу ощимся для гомогенизации суспензии, При интейсивйбм перемешивании возникают

rfpvcre»- >->bke токи, нарушающие ламинарный режим движения реакционной массы и ее однородность по времени пребывания, что приведет к неполноте превращения в аппарате и большому разбросу размеров кристаллов пигмента, В случае интенсивного перемешивания вблизи точек ввода диазосоставляющей возникают локальные зоны с ее избытком; что в щелочной среде приведет к pàçëîæåéèþ диазосоединения, сни>кейию вь>хода пигмента и ухудшению его потребительских свойств, Цель изобретения — повь>шение качества с òoïèãìe>>òîâ и расширение номенклатуры модификаций азопигМентов, которые могут быть получб>гы на установке непрерывного действия.

Поставляй>>ая цель достигается тем, что в устройстве процесс азосочетайия осуществля>от при турбулентном режиМе движе;ния потока, поддерживая убывающий профиль подачи длазораствора и заданный профиль рН по длине реактора при использовании автоматического регулирования содержания азосоставляющей в суспензии пигмента, поддерживая ее концентрацию в пределах 0,001-0,01 моль/л, причем для получения мелких кристаллов пигмента во всех точках ввода диазораствора автоматически поддерживают значение рН макс среды сочетания, соответствующее максимальной скорости азосочетания, а для получения крупных кристаллов пигмента во всех точках ввода диазораствора поддерживают монотонно изменяющийся профиль рН по длине реактора в диапазоне от рНмакс(2 — 6 рН) на входе до рНмакс на выходе реактора, Устройстводля непрерывного получения азопигментов выполнено в виде блоков трубного типа, содержащих последовательно соединенные камерами смешения вертикальные трубы и форсунки, закреплейные на трубах подачи диазорствора в трубное пространство первой вертикальной трубы каждого блока в направлении, обра1ном движению азосоставляющей, дополнительный штуцер для подачи азососгавляющей. установленный

30 на последней камере смешения предпоследнего блока; на выходах трубных блоков смонтированы датчики рН, а на выходе последнего блока расположено устройство для измерения концентрации азосоставляющей в суспензии пигмента, причем штуцерй дпя подачи щелочного агента смонтированы во входных камерах смешения блоков, а штуцер подачи азосоставля>ощей установлен на входе в трубу первого блока, На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства непрерывного получения азопигментов; на фиг, 2 — принципиальная схема одного блока реактора азосочетания.

Устройство содержит линии подачи азосоставляющей 1, щелочного агента 2 и диазораствора 3 в аппарат 4 азосочетания, датчики 5 рН среды сочетания, регуляторы

6, клапаны 7 подачи щелочного агента в каждый блок реактора 4, устройство 8 для измерения концентрации азососта вля ющей в суспензии пигмента, регулятор 9 и клапан

10 подачи азосоставляющей на вход последнего блока реактора азосочетания, Реактор (фиг, 2) состоит из вертикальный труб 11 и 12, попарно соединенных камерами 13 Смец>ения, форсунок 14 для распыления диазораствора и труб 15 подачи диазораствора в блок реактора азосочетайия, штуцеров для подачи азосоставляющей

16 и щелочного агента 17 в блоки реактора азосочетания, При этом форсунки 14 закреплены на трубах 15 подачи диазораство5 ра в трубное пространство трубы 11 так, чтобы диазораствор подавать коаксиально навстречу потоку азосоставляющей. С цель>о устранения возможности образования застойных зон присоединение нечет0 ных труб. кроме первой, к нижней камере смешения производится заподлицо.

Диазораствор подается на вход каждого блока реактора по трубам 15 (фиг. 2) через форсунки 14 пад высоким давлением коак5 сиально навстречу потоку азосоставляющей, При этом азосоставляющая подается в нижню>о часть трубы 11 (фиг. 2) первого блока реактора азосочетания. Происходит смешение диазо- и азосоставляющих и их

0 химическое взаимодействие, Бь>сокое давление необходимо для турбупизации потока в трубе, Турбулентный режим перемешивания реакционной массы (Re>2320) необходим для гомогенизации суспензии пигмента

5 и обеспечивает увеличение скорости массоотдачи между поверхностью кристаллов пигмента и жидкой фазой.

Далее реакционная масса поступает на верхнюю камеру 13 смешения (фиг, 2), в которую через штуцер 14 подается щелоч1756323 ной агент, и затем по трубе 11 в нижнюю недопустимо в связи С увеличением скорокамеру 13 смешения, Камеры 13 смешения сти разложения диазосоединеная и ухудшеслужатдля ликвидациилокальныхобластей нием качества пигмента. Увеличение повышенной концентрации неустойчивого избытка составляющей свыше 0,01 моль/л диазораствора, Автоматическаясистемаре- 5 нецелесообразно в связи с повышением гулирования, включающая датчик 5 рН (фиг. расходных норм дорогбстоящего сырья.

1), выход которого связан с регулятором 6, Предложенная конструкция реактора воздействующим на клапан 7, стабилизи- .: азосочетания позволяет подключить допол. рует требуемое значение рН в блоке реак- " нительные блоки или отключать лишние тора 4 азосочетания. Для получения 10 блоки аппарата в связи с необходимостью мелкокристаллйческого пигмейта значениЬ .. увеличения или yìåíüøåíèë времени прерН соответствует максимальной скорости бывания реакционной массы в зоне реаказосочетания. Для получения крупнокри- ции, а также в связи с необходимостью сталлического продукта величина рН в пер- изменения пространственно-временной вом блоке отличается на 2 — 6 ед, в большую 15 структуры потоков в аппарате, что позволяили меньшую сторону от значения, соот- ет оптимальным образом выбирать требуеветствующего максимальной скорости мую конфигурацию реактора в зависимости азосочетания, а в последнем блоке рН сооТ- от выпускаемого красителя. ветствует максимальной скорости азосоче-: Пример 1, Аппарат азосочетания тания, Экспериментальные исследования 20 имеет обьем 2,25л, общую длину трубчатой показывают, что отклонейие от значения части 6,4 м, диаметр трубы 0,02 м. Аппарат рНмакс, соответствующего максимальной содержит четыре камеры смешения с обьескорости азосочетания менее, чем йа 2 ед., мом камеры 0,062 л, На участках трубы поне приводит к эффекту увеличения разме- сле каждой камеры для ввода ров кристаллов, Отклонение более, чем на 6 25 диазосоставляющей установлены злектроед. рН приводит к черезмерному понижению " ды рН-метра, На вход трубчатого аппарата скорости целевой реакции и уменьшению подают раствор 2-нафтолята(азосоставляювыхода красителя. . . " ..:, щая) с концентрацией 0,3 моль/л в количеПомимо кислотности среды существей- стве 3 л/ч, Во вторую и четвертую камеры ным фактором, влияющим на соотновеййе .30 (считая по ходу движения реакционной масскоростей азосочетания и разложения дйа-,сы) подают в равных количествах раствор зосоединения, является концентрация азо- 3-нитро-4-диазотолуола с общим расходом .составляющей, Распределение подачи 3 л/ч. диазораствора по трубным блокам реактора В первую и третьЮ камеры подают рас. ° приводит к повышению избытка азосо- 35 твор углекислого натрия (щелочной агент) с ставляющей в зоне реакции, что позволяет" концентрацией 1 моль/л, Расход углекислоувеличить скорость сочетания, однавремен- ro натрия задают так, чтобы обеспечить рН но снижая концентрацйю диазосоединенйя " 9 в обеих точках ввода диазосоединения. и скорость его разложения. - Расход азопигменга на выходе аппарата

Автоматическая система регулирова- 40 азосочетания составляет0,9 моль/ч, конценния, включающая устройство (фиг. 1) для трация азосочетания составляет 0,9 моль/ч, измерения концентрации азосоставляю- концентрация азосоставляЮщей на выходе щей, на выходе реактора 4 сочетания, выход аппарате 0,005 моль/л. которого связан с регулятором 9, воздейст- . . Для сравнения с известным изобретевующим на клапан 10, регулирует значе- 45 нием процесс азосочетания проводят в апние койцентрации азосаставляющей на парате, который представляет собой выходе аппарата сочетания в пределах вертикально установленную цйлиндриче0,001 — 0,01 моль/л. Подача азосоставляю- . скую емкость, диаметром 0,10 м, высотой щей в последнюю секцию н количестве 0,29 м и объемом 2,25 л. Аппарат снабжен более 5% нецелесообразна в связи с необ- 50 тремя штуцерами для ввода диазосоединеходимостью достижения в последней тачке . ния, тремя штуцерами для heopa щелочного ввода диазосоставляющей стехиометриче- агента, штуцерами для ввода азосоставляюского равенства, Поддержание избытка азо- . щей и отвода суспензии пигмента. Все штусоставляющей в суспензии пигмента íà церы расположены в соответствии с выходе реактора 4 сочетания способствует 55 описанием известного устройства. более полному протеканию реакции азосо-" Расходы диаз- и азосоставляющей в четания, приводит к улучшению и стабиль- эксперименте по прототипу берут такими ности колористических свойств пигмейтов. же, как и в предлагаемом устройстве. ÐàñСнижение концентрации азасоставляю- . ход щелочного агента подбирают так, чтобы щей 8 суспензии пигмента ниже 0,001 моль/л величина рН на выходе аппарата достигла

1756323

45 требуемого значения рН, приведенного в табл, 1.

Пример 2. Аппарат для сочетания тот же, что и в примере 1, Подачи и концентрации растворов 3-нитро-4-диазотолуола и 2нафтолята осуществляют llo примеру 1, Расход углекислого натрия в первую и третью камеры устанавливают так, чтобы обеспечить рН 7 в первой точке ввода диаэосоединенйя и рН 9 во второй точке, Концентрация азосоставляющей на выходе 0,01 моль/л. Потребительские свойства образцов пигмента приведены в табл. 1.

Пример 3. Аппарат для сочетания тот же, что и в примере 1. Подачи и концентрации растворов 3-нитро-4-диаэотолуола и 2 и афтол ята осуществ ля ют по и римеру 1, Расход углекислого натрия в первую и третью камеры задают так, чтобы обеспечить величину рн 3 в первой точке ввода диазосоединения и рН 9 во второй точке.

Концентрация азосоставляющей на выходе аппарата сочетания 0,001 моль/л, Колористические свойства получаемого в данных условиях пигмента приведены в табл. 1, При величине рН 9 в известном изобретении наблюдают неполное превращение и

l1pocK0K обоих реатентов на выходе реактора.

Как следует из табл. 1, предлагаемое устройство позволяет обеспечить более ши. рокий интервал изменения цветового тона пигмента, при этом для соответстаующих значений цветового тона достигается большая насыщенность цвета. Кроме того, пигмент, полученный в предлагаемом устройстве, имеет (для соответствующих значений цветового тона) лучшую укрывистость и дисперсность.П

Пример 4. Азосочетание 3-нитро-4диазотолуола с анилидом ацетоуксусной кислоты проводят в аппарате, имеющем объем 4,60 л, общую длину трубчатой части

11,3 м, диаметр трубы 0,02 м. Аппарат содержит 16 камер смешения с обьемом одной камеры О;062 л. На участках трубы после каждой камеры смешения для ввода диазосоставляющей установлены датчики рНметра.

На вход трубчатого аппарата подают суспензию анилида ацетоуксусной кислоты с концентрацией 0,2 моль/л и расходом 2,5 л/ч, Во 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 и 16-ю камеры смешения s равных количествах подают раствор 3-нитро-4-диазотолуола с концентрацией 0,3 моль/л и суммарным расходом

1,76 л/ч, Расход раствора углекислого натрия с концентрацией ОЯ моль/л в камеры смешения 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 и 15 выбирают так, чтобы обеспечить рН 9 во всех точках ввода диазосоединения, Расход пигмента желтого светопрочного на выходе реактора 0,5 моль/ч, Концентрация азосоставляющей на выходе

0,001 моль/л.

Процесс синтеза проводят в аппарате, который представляет собой вертикально установленную цилиндрическую емкость, диаметром 0,10 м, высотой 0,59 м и объемом

4,60 л, Аппарат содержит 8 штуцеров для ввода диазосоединения, распределенных вертикально rio высоте аппарата, и 8 аналогично расположенных штуцеров для ввода щелочного агента, Расходы диазо- и азосоставляющей в эксперименте по известному изобретению берут такими же, как и в предлагаемом устройстве. Расход щелочного агента подбирают так, чтобы величина рН на выходе аппарата достигала заданного значения.

Потребительские свойства образцов пигмента приведены в табл, 2, Пример 5, Аппарат для сочетания тот же, что и в примере 4. Подачи и концентрации растворов 3-нитро-4-диазотолуола и 2нафтолята те же, что и в примере 4. Расход раствора углекислого натрия в камеры смешения задают так, чтобы обеспечить величину рН 4, 4,5, 5, 5,5, 6, 7, 7,5 соответственно в 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 и точках вводом диазосоединения. Концентрация азосоставляющей на выходе 0,05 моль/л.

Потребительские свойства пигмента желтого приведены в табл, 2, Как следует из табл. 2, в предлагаемом устройстве обеспечивается более широкий диапазон цветового тона пигмента желтого, гричем для соответствующих значений цве-. тового тона достигается лучшая укрывистость и насыщенность по сравнению с известным устройством, Формула изобретения

Устройство для непрерывного получения азопигмента, содержащее датчики и регуляторы рН, аппарат для сочетания диазос азосоставляющей с клапанами и линиями подачи и отвода диазораствора, щелочного агента, аэосоставляющей и пигмента соответственно, и регулируемяе клапаны, о т л и ч а ю щ е е с я тем; что, с целью повышения качества целевого продукта и расширения функциональных возможностей, в ега состав дополнительно введены форсунки подачи диаэарастваоа в противоток азосоставляющей и датчик концентрации азасоставляющей, а аппарат для сочетания аза- и диаэосоставляющей выполнен в виде верхнего и нижнего рядов камер смешения, соединенных последова10

1756323

+ Значения насышенности и цветового тона в таблице выражены в единйцах равйокойкретной системы Рихтера, Таблица 2 тво

9 тельно посредством вертикальных труб; . мый клапан связана с двумя последними причем верхние нечетные камеры смеше- нижними камерами смешения, на выходе ния соединены через регулируемые клапа - последней верхней камеры смешения усны с линией подачи щелочного раствора, а тановлен датчик концентрации, азосово входных вертикальньх трубах этих 5 ставляющей, выход которого через камер установлены форсунки" подачи регулятор соединен суправляемым"клападиазораствора, которые через клапаны ном, установленнйм на линии подачи азо- связаны с линией подачи диазорствора; составляющей, выходы датчиков рН через вход первой верхней камеры смешений регуляторы соедийены "с управляемыми через клапан связан с линией подачи азо- 10 клапанами, установленными на линии подсоставляющей, которая через регулируе- ачи щелочного агента,: ...-. Т а б л и ц а 1 сле, тощего

Фиг. 2

Составитель А. Кудрявцев

Техред M.Moðãåèòàë Корректор А. Ворович

Редактор Н, Рогулич

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3060 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5