一種制備二苯乙烯雙三嗪類顆粒型熒光增白劑的裝置及其制備方法與流程

本發(fā)明屬于熒光增白劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種零廢水排放制備二苯乙烯雙三嗪類顆粒型熒光增白劑的裝置及其制備方法。

背景技術(shù)：

二苯乙烯雙三嗪類熒光增白劑是熒光增白劑家族中使用量最大的一類，保守估計占比不低于60％，被廣泛用于合成洗滌劑、造紙和印染等領(lǐng)域。其目前生產(chǎn)工藝如下：(1)一縮反應(yīng)：在反應(yīng)釜內(nèi)加入底水，開動攪拌槳，投入碎冰，加入三聚氯氰，乳化1小時，然后均勻加入事先配好的濃度10％-15％的4,4’-二氨基二苯乙烯-二磺酸(DSD酸)鈉鹽水溶液，同時滴入10％純堿水溶液等縛酸劑，控制pH值在4～5之間，期間補加碎冰控制反應(yīng)溫度在0～5℃。(2)二縮反應(yīng)：待一縮反應(yīng)到達終點后，將一縮料液加熱升溫至30℃，加入苯胺等進行二縮反應(yīng)，同時加入32％液堿或10％純堿溶液等縛酸劑，控制pH值在8.0-8.5。(3)三縮反應(yīng)：待二縮反應(yīng)到達終點后，將二縮料液加熱升溫至60℃，加入一乙醇胺、二乙醇胺或嗎啉等進行三縮反應(yīng)，再升溫至約90℃，中間加入液堿等縛酸劑，控制pH值在11左右。待三縮反應(yīng)完畢后，根據(jù)原料和產(chǎn)品性質(zhì)的不同，通過壓濾、納濾或酸析捏合等方法進行物料的分離和提純，最后得到液體、粉末或顆粒型產(chǎn)品。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程示意圖見附圖1。

二苯乙烯雙三嗪類熒光增白劑的生產(chǎn)工藝，在2000年以后的十幾年間，在全國經(jīng)濟快速增長的背景下，日益走向成熟，并對社會經(jīng)濟發(fā)展起到了積極的作用。但該工藝遺存的不足之處是二苯乙烯雙三嗪類熒光增白劑分子中含有幾個具有水溶性的磺酸基團，使得其在水中有一定的溶解性，在通過壓濾實現(xiàn)固液分離過程中，部分產(chǎn)品會隨著廢水流失掉，造成了損失。另外，每生產(chǎn)一噸熒光增白劑產(chǎn)品需要排放5-10噸廢水，由于該廢水屬于典型的精細化工廢水，其化學耗氧量(CODCr)一般在4000mg/L以上，BOD5/CODCr的比值一般小于0.2，可生化性差，而且廢水中的含鹽量在1％以上，因此該類廢水的處理工序相對比較復(fù)雜，甚至用到強電解、芬頓氧化、臭氧以及各類生化處理單元，處理該類污水的工程投資額很高，噸廢水處理成本也很高，一般在35元/噸以上。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何降低二苯乙烯雙三嗪類熒光增白劑生產(chǎn)過程中的廢水排量。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種制備二苯乙烯雙三嗪類顆粒型熒光增白劑的裝置，其特征在于：包括一縮工段、二縮工段、三縮工段三個工段；一縮工段包括順序循環(huán)連接的第一反應(yīng)釜、第一水泵、DSD酸均質(zhì)器、三聚氯氰均質(zhì)器、第一反應(yīng)室形成的第一循環(huán)通道，第一縛酸劑計量槽和碎冰計量槽連接第一反應(yīng)室；二縮工段包括順序連接的第二反應(yīng)釜、第二水泵、第二反應(yīng)室形成的第二循環(huán)通道，第二縛酸劑計量槽和二縮原料計量槽連接第二反應(yīng)室；三縮工段包括順序連接的第三反應(yīng)釜、第三水泵、第三反應(yīng)室形成的第三循環(huán)通道，第三縛酸劑計量槽和三縮原料計量槽連接第三反應(yīng)室；第一循環(huán)通道通過第一閥門和過濾器連接第二循環(huán)通道，第二循環(huán)通道通過第二閥門連接第三循環(huán)通道。

作為一種優(yōu)選方式：第一反應(yīng)室的容積為第一反應(yīng)釜容積的1％-5％，內(nèi)部設(shè)置擋板，第二反應(yīng)室的容積為第二反應(yīng)釜容積的1％-5％，內(nèi)部設(shè)置擋板，第三反應(yīng)室的容積為第三反應(yīng)釜容積的1％-5％，內(nèi)部設(shè)置擋板。

一種利用制備二苯乙烯雙三嗪類顆粒型熒光增白劑的裝置制備二苯乙烯雙三嗪類顆粒型熒光增白劑的方法，按照如下的步驟進行：

步驟一、一縮反應(yīng)，向第一反應(yīng)釜中加入少量的冰和水，啟動第一水泵，讓整個一縮工段環(huán)路中充滿0℃冰水，將DSD酸和三聚氯氰陸續(xù)投入到各自的均質(zhì)器中進行高速研磨分散，環(huán)路中的冰水先流經(jīng)DSD酸均質(zhì)器，繼而流經(jīng)三聚氯氰均質(zhì)器，當料液到達第一反應(yīng)室時，開始勻速向反第一反應(yīng)室中滴加第一縛酸劑，控制PH值在4-5之間，通過加入冰片控制溫度在0-5℃，直至反應(yīng)到達終點；

步驟二、二縮反應(yīng)，待一縮反應(yīng)到達終點后，將一縮料液通過第四水泵引入到第二反應(yīng)釜中，當一縮料液充滿第二反應(yīng)釜三分之一時，開啟第二水泵，當料液流經(jīng)第二反應(yīng)室時，開始勻速向第二反應(yīng)室中滴加第二縛酸劑和二縮原料，控制pH值在6-7，蒸氣加熱控制環(huán)路溫度在30-40℃，繼續(xù)反應(yīng)直至反應(yīng)達終點；

步驟三、三縮反應(yīng)，待二縮反應(yīng)到達終點后，將二縮料液通過第五水泵引入到第三反應(yīng)釜中，當二縮料液充滿第三反應(yīng)釜三分之一時，開啟第三水泵，當料液流經(jīng)第三反應(yīng)室時，開始勻速向反第三反應(yīng)室中滴加第三縛酸劑和三縮原料，控制反應(yīng)溫度為90-100℃，控制PH值在9-10，繼續(xù)反應(yīng)直至反應(yīng)達終點。

步驟四、待三縮反應(yīng)到達終點后，將三縮料液調(diào)整PH值在9-11.5，在90-160℃保溫，然后降溫到40℃，直接進行壓力噴霧干燥或離心噴霧干燥，得到熒光增白劑成品。

作為一種優(yōu)選方式：第一縛酸劑為質(zhì)量百分比為10％-40％純堿水溶液，第二縛酸劑和第三縛酸劑為質(zhì)量百分比為20％-40％液堿，二縮原料為苯胺、對氨基苯磺酸中的一種，三縮原料為二乙醇胺、嗎啉、一乙醇胺、二異丙醇胺中的一種。

本發(fā)明的有益效果是：(1)節(jié)省了DSD酸粉的全部化料水。本發(fā)明DSD酸粉在一縮工段是通過高剪切的均質(zhì)器直接均勻加入，不是采用傳統(tǒng)工藝配制成水溶液再加入的辦法，避免了事先須將DSD酸粉末溶解成溶液的過程，減少了反應(yīng)體系總水量，同時簡化了工序。例如：采用本發(fā)明工藝，1000kg三聚氯氰投料，可以節(jié)省9噸的DSD酸粉的化料水。而傳統(tǒng)工藝中，1000kg三聚氯氰投料，需要用9噸水和1噸DSD酸粉，加少量堿配制成約10噸的12％濃度DSD酸鈉水溶液。(2)本發(fā)明一縮工段所加入的冰片和水量僅為傳統(tǒng)工藝的三分之一。例如：采用本發(fā)明工藝，投1000kg三聚氯氰，一縮工段僅需要4噸左右的冰水量即可，而傳統(tǒng)工藝在一縮工段需加入12噸的冰水量。(3)工藝可以使得三聚氯氰顆粒被研磨得更細、更均勻，從而改善了后期反應(yīng)效果，減少副反應(yīng)發(fā)生。三聚氯氰的物性是微溶于水，在水中溶解性很差。為了使得三聚氯氰能在水介質(zhì)中快速反應(yīng)，所以必須想辦法將三聚氯氰顆粒在水中磨細分散，增加它顆粒比表面積，加快溶解速度和反應(yīng)速度，如何將三聚氯氰磨得更細更均勻是工藝成敗的一個關(guān)鍵點。因為在本發(fā)明中，三聚氯氰在一縮工段不是采用傳統(tǒng)工藝的一次性加入的方法，而是通過高剪切均質(zhì)器均勻加入，效果非常好。而在傳統(tǒng)工藝中，依靠冰片磨細三聚氯氰，但由于冰片密度比水小，易浮在冰水的上層，三聚氯氰的顆粒密度大于水，在攪拌槳離心力的作用下，在水中容易沉積在釜底部中間的地方，形成冰片無法研磨到的死角，影響研磨效果。另外，傳統(tǒng)工藝是先用冰片研磨三聚氯氰一小時，然后才開始加DSD酸反應(yīng)。尤其在炎熱的夏季，周圍的高溫環(huán)境會造成三聚氯氰更易于發(fā)生水解副反應(yīng)，本發(fā)明由于是三聚氯氰研磨后，隨即進行一縮反應(yīng)，從而降低了三聚氯氰的水解風險。(4)本發(fā)明反應(yīng)室的設(shè)計，減少了料液的不均勻性帶來的風險，降低了副反應(yīng)發(fā)生的機率。本發(fā)明反應(yīng)室的容積只有反應(yīng)釜體積的1％-5％，內(nèi)部設(shè)置擋板等構(gòu)件，以加強內(nèi)部流體的混合效果，為各反應(yīng)組分的快速混合均勻提供了條件。當向反應(yīng)室中加入純堿、液堿等縛酸劑和苯胺等反應(yīng)原料時，可以使得各組分迅速混合均勻，防止局部長時間堿性過強導致水解副反應(yīng)等問題的發(fā)生，良好的傳質(zhì)效果，加速了主反應(yīng)的進行。而傳統(tǒng)工藝中，縛酸劑是直接流加到反應(yīng)釜中的，但由于反應(yīng)釜體積大，反應(yīng)料液有黏性，攪拌槳的轉(zhuǎn)速有限，反應(yīng)物料在攪拌液面處和液面下的不均勻性是非常明顯的，使得各種副反應(yīng)更易于發(fā)生。(5)避免了DSD酸在配制成水溶液中的氧化副反應(yīng)。本發(fā)明中DSD酸粉在一縮工段是通過高剪切的均質(zhì)器，直接加入到溫度0-5℃和PH值4-5的一縮冰水中，DSD酸溶解后隨即與三聚氯氰發(fā)生縮合，幾乎可以完全避免DSD酸被空氣氧化的副反應(yīng)。而傳統(tǒng)工藝中，DSD酸水溶液的制備條件，一般是在敞口的反應(yīng)釜中，在溫度45℃左右和PH值8-9的堿性情況下完成的，由于在DSD酸的分子結(jié)構(gòu)中，有兩個完全暴露在外的芳伯氨基團，在上述較高溫度和尤其是堿性環(huán)境下，在攪拌條件中，極易與空氣中的氧分子發(fā)生氧化副反應(yīng)，溶液的外觀表現(xiàn)為DSD酸水溶液顏色越來越深。隨后，DSD酸水溶液使用前需降溫到30℃以下，然后在打到一縮工段的DSD酸計量槽中備用。由于工廠里的生產(chǎn)都是有序進行的，DSD酸從開始配制到最終在一縮工段開始被使用，一般需要十二個小時，甚至更長時間，期間DSD酸鈉鹽水溶液的氧化副反應(yīng)的情況是比較厲害的，這會影響最終產(chǎn)品的收率、外觀白度和使用過程中的增白效果。傳統(tǒng)工藝中，常溫的DSD酸水溶液，加入到一縮體系中時，需要消耗額外大量的冰片方能抵消DSD酸水溶液帶入的熱量，將一縮體系溫度控制在0-5℃之間，夏季表現(xiàn)尤甚。

本發(fā)明實現(xiàn)零廢水排放的關(guān)鍵有以下兩點：(1)本發(fā)明直接加入DSD酸粉，避免了事先須將DSD酸粉末溶解成溶液的過程，減少了反應(yīng)體系總水量，本發(fā)明在一縮工段的循環(huán)反應(yīng)降低了冰片和水量加入量，減少了反應(yīng)體系總水量，本發(fā)明在二縮工段和三縮工段的循環(huán)反應(yīng)保證了水量較小情況下反應(yīng)的正常進行，產(chǎn)品的漿料含固量在25％以上，適合于通過噴霧干燥得到顆粒產(chǎn)品，干燥成本被控制在合理的范圍內(nèi)；而傳統(tǒng)工藝由于消耗水量大，產(chǎn)品漿料含固量一般只有10％，完全不適合于噴霧干燥。(2大大降低三步反應(yīng)中的雜質(zhì)生成量，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性，這樣產(chǎn)品料液可以直接采用壓力噴霧干燥得到顆粒型產(chǎn)品，而與老工藝產(chǎn)品質(zhì)量持平。傳統(tǒng)工藝中，由于反應(yīng)生成的雜質(zhì)含量高，如果沒有經(jīng)過壓濾用廢水將雜質(zhì)帶走，直接進行壓力噴霧干燥，部分雜質(zhì)被包裹在產(chǎn)品中，導致產(chǎn)品質(zhì)量下降，無法滿足客戶需求。

本發(fā)明適合二苯乙烯雙三嗪類型熒光增白劑的生產(chǎn)，得到的是非常環(huán)保的顆粒型熒光增白劑產(chǎn)品。該劑型產(chǎn)品，較粉末型產(chǎn)品，在生產(chǎn)、運輸、使用等各個環(huán)節(jié)，由于揚塵少，有利于保護現(xiàn)場作業(yè)者的健康；另外，顆粒型產(chǎn)品，流動性佳，便于物料的遠距離傳輸、計量和生產(chǎn)控制。顆粒型熒光增白劑是一直在歐美等發(fā)達國家受到青睞的產(chǎn)品劑型。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程示意圖；

圖2是本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程示意圖；

其中，1、第一縛酸劑計量槽，2、碎冰計量槽，3、第二縛酸劑計量槽，4、二縮原料計量槽，5、第三縛酸劑計量槽，6、三縮原料計量槽，7、第一反應(yīng)釜，8、第二反應(yīng)釜，9、第三反應(yīng)釜，10、第一反應(yīng)室，11、第二反應(yīng)室，12、第三反應(yīng)室，13、DSD酸均質(zhì)器，14、三聚氯氰均質(zhì)器,15、第一水泵，16、第一閥門，17、第二閥門，18、過濾器，19、第三閥門，20、第四水泵，21、第四閥門，22、第五閥門，23、第二水泵，24、第六閥門，25、第七閥門，26、第三水泵，27、第八閥門，28、第九閥門，29、第十閥門，30、第十一閥門，31、第十二閥門。

具體實施方式

實施例1

一種制備二苯乙烯雙三嗪類顆粒型熒光增白劑的裝置，包括一縮工段、二縮工段、三縮工段三個工段；一縮工段包括順序循環(huán)連接的第一反應(yīng)釜、第一水泵、DSD酸均質(zhì)器、三聚氯氰均質(zhì)器、第一反應(yīng)室形成的第一循環(huán)通道，第一縛酸劑計量槽和碎冰計量槽連接第一反應(yīng)室；二縮工段包括順序連接的第二反應(yīng)釜、第二水泵、第二反應(yīng)室形成的第二循環(huán)通道，第二縛酸劑計量槽和二縮原料計量槽連接第二反應(yīng)室；三縮工段包括順序連接的第三反應(yīng)釜、第三水泵、第三反應(yīng)室形成的第三循環(huán)通道，第三縛酸劑計量槽和三縮原料計量槽連接第三反應(yīng)室；第一反應(yīng)釜通過第四水泵和過濾器連接第二反應(yīng)釜，第二反應(yīng)室通過第二水泵連接第三反應(yīng)釜，另外本發(fā)明裝置還包括多個閥門，通過閥門的開啟和關(guān)閉保證以下實施例流程的順利進行。

實施例2

一種利用實施例1中裝置制備二苯乙烯雙三嗪類顆粒型熒光增白劑的方法，攪拌下，將1300kg水和2300kg冰片依次加入到15m³第一反應(yīng)室中混合后，啟動第一水泵，讓第一循環(huán)通道中充滿0℃冰水混合物，開啟DSD酸均質(zhì)器和三聚氯氰均質(zhì)器電源，將反應(yīng)所需的1000kgDSD酸粉末和1000kg三聚氯氰陸續(xù)加入各自的均質(zhì)器中進行高速研磨分散，環(huán)路中的冰水先流經(jīng)DSD酸均質(zhì)器，繼而流經(jīng)三聚氯氰均質(zhì)器，流經(jīng)250L第一反應(yīng)室，當物料達到第一反應(yīng)室開啟純堿水溶液高位槽閥門(第一縛酸劑計量槽)，向第一反應(yīng)室中滴加純堿水溶液，控制pH控制4-5，補加冰片，控制溫度在5℃以下。

一縮反應(yīng)完成時，一縮反應(yīng)液經(jīng)管道過濾器去除其中的少量機械雜質(zhì)后，被送往二縮工段。在二縮工段，當一縮料液充滿第二反應(yīng)釜三分之一時，開啟二縮工段循環(huán)泵。當料液流經(jīng)二縮工段第二反應(yīng)室時，開啟苯胺高位槽滴定閥(二縮原料計量槽)，加入530kg苯胺，同時開啟液堿高位槽滴定閥(第二縛酸劑計量槽)，滴加質(zhì)量百分比濃度為32％的液堿，控制pH值在6-7，蒸氣加熱控制環(huán)路溫度在35-40℃，繼續(xù)反應(yīng)直至反應(yīng)完成。然后將二縮反應(yīng)液泵入第三反應(yīng)釜中，當?shù)谌磻?yīng)釜充滿三分之一時，開啟環(huán)路循環(huán)泵，二縮反應(yīng)液流經(jīng)第三反應(yīng)室時，加入680kg二乙醇胺(三縮原料計量槽)，同時滴加質(zhì)量百分比濃度為32％液堿控制pH在9-10之間，蒸氣加熱控制環(huán)路溫度為98±2℃，保溫反應(yīng)直至終點，完畢后降溫至40℃，測定產(chǎn)品漿料含固率為25.4％，直接進行壓力噴霧干燥，得到C.I.熒光增白劑113顆粒產(chǎn)品，經(jīng)高壓液相色譜檢測，HPLC純度達到84.7％。傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的C.I.熒光增白劑113產(chǎn)品，HPLC純度一般在80％-90％范圍內(nèi)。

實施例3

一種利用實施例1中裝置制備二苯乙烯雙三嗪類顆粒型熒光增白劑的方法，攪拌下，將1300kg水和2300kg冰片依次加入到15m³第一反應(yīng)室中混合后，啟動第一水泵，讓第一循環(huán)通道中充滿0℃冰水混合物，開啟DSD酸均質(zhì)器和三聚氯氰均質(zhì)器電源，將反應(yīng)所需的1000kgDSD酸粉末和1000kg三聚氯氰陸續(xù)加入各自的均質(zhì)器中進行高速研磨分散，環(huán)路中的冰水先流經(jīng)DSD酸均質(zhì)器，繼而流經(jīng)三聚氯氰均質(zhì)器，流經(jīng)250L第一反應(yīng)室，當物料達到第一反應(yīng)室開啟純堿水溶液高位槽閥門(第一縛酸劑計量槽)，向第一反應(yīng)室中滴加純堿水溶液，控制pH控制4-5，補加冰片，控制溫度在5℃以下。

一縮反應(yīng)完成時，一縮反應(yīng)液經(jīng)管道過濾器去除其中的少量機械雜質(zhì)后，被送往二縮工段。在二縮工段，當一縮料液充滿第二反應(yīng)釜三分之一時，開啟第二水泵。當料液流經(jīng)二縮工段第二反應(yīng)室時，開啟苯胺高位槽滴定閥(二縮原料計量槽)，加入530kg苯胺，同時開啟液堿高位槽滴定閥(第二縛酸劑計量槽)，滴加質(zhì)量百分比為32％液堿，控制pH值在6-7，蒸氣加熱控制環(huán)路溫度在35-40℃，繼續(xù)反應(yīng)直至反應(yīng)完成。然后將二縮反應(yīng)液泵入第三反應(yīng)釜中，當?shù)谌磻?yīng)釜充滿三分之一時，開啟第二水泵，二縮反應(yīng)液流經(jīng)第三反應(yīng)室時，加入580kg嗎啉(三縮原料計量槽)，同時滴加質(zhì)量百分比為32％液堿控制pH在9-10之間，蒸氣加熱控制環(huán)路溫度為98±2℃，繼續(xù)反應(yīng)直至反應(yīng)完成。

當三縮反應(yīng)完成后，繼續(xù)滴加液堿調(diào)節(jié)pH到11.0-11.5，穩(wěn)定后密封釜蓋，加熱升溫至150-160℃保溫3小時轉(zhuǎn)晶，完畢后降溫40℃，測定產(chǎn)品漿料含固率為26.1％，直接進行壓力噴霧干燥，得到C.I.熒光增白劑71顆粒產(chǎn)品，經(jīng)高壓液相色譜檢測，HPLC純度達到94.2％。傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的C.I.熒光增白劑71產(chǎn)品，HPLC純度一般在92％-96％范圍內(nèi)。

實施例4

一種利用實施例1中裝置制備二苯乙烯雙三嗪類顆粒型熒光增白劑的方法，與實施例2不同之處在于：二縮原料為對氨基苯磺酸，三縮原料為二乙醇胺，一縮反應(yīng)控制pH值為2.5，二縮反應(yīng)控制pH值為5.0-5.5，反應(yīng)完成后直接進行壓力噴霧干燥，得到C.I.熒光增白劑220顆粒產(chǎn)品，經(jīng)高壓液相色譜檢測，HPLC純度達到86.2％。傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的C.I.熒光增白劑220產(chǎn)品，HPLC純度一般在80％-90％范圍內(nèi)。

實施例5

一種利用實施例1中裝置制備二苯乙烯雙三嗪類顆粒型熒光增白劑的方法，與實施例2不同之處在于：三縮原料為一乙醇胺，反應(yīng)完成后直接進行壓力噴霧干燥，得到C.I.熒光增白劑85顆粒產(chǎn)品，經(jīng)高壓液相色譜檢測，HPLC純度達到80.3％。傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的C.I.熒光增白劑85產(chǎn)品，HPLC純度一般在75％-85％范圍內(nèi)。

實施例6

一種利用實施例1中裝置制備二苯乙烯雙三嗪類顆粒型熒光增白劑的方法，與實施例3不同之處在于：三縮原料為二異丙醇胺，反應(yīng)完成后直接進行壓力噴霧干燥，得到C.I.熒光增白劑263顆粒產(chǎn)品，經(jīng)高壓液相色譜檢測，HPLC純度達到85.3％。傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的C.I.熒光增白劑263產(chǎn)品，HPLC純度一般在80％-90％范圍內(nèi)。