淺談糖精生產中的重氮化反應器

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

淺談糖精生產中的重氮化反應器

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

在糖精生產工藝中，重氮化反應是至關重要的一個反應，其反應情況直接影響產品的收率和質量；同時，重氮化反應又是危險化學反應的一種，重氮化反應設備的選型對產品質量、收率和安全生產都有非常重要的意義。本文作者結合自身工作經驗，對糖精的生產過程中重氮化反應器進行了闡述。

糖精生產工藝；重氮反應器；注意事項；應用研究

1 糖精生產過程中的重氮化反應原理及影響因素

糖精生產過程中的重氮化反應是將鄰-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，發生重氮化反應生成重氮鹽鄰-氯重氮苯甲酸甲酯。反應機理為：

重氮化過程中酸過量很多，常達3～4摩爾，反應完畢時介質應呈強酸性，PH值為3，對剛果紅試劑呈藍色，反應時若酸量不足，生成的重氮鹽容易和未反應的芳胺偶合，生成重氮胺基化合物，從而使重氮鹽的質量變差，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。由于重氮化反應是放熱反應，而重氮鹽的熱穩性很差，重氮化反應大多在低溫下進行，在間歇反應釜中重氮化反應時間長，應保持較低的溫度，但在管道中進行的重氮化時，反應中生成的重氮鹽很快轉化，因此重氮化反應可在較高溫度下進行。糖精生產中使用的是逆重氮化，形成的重氮鹽比較穩定，能在稍高溫度時存在，重氮化可以在25℃左右進行，反應時使用的亞硝酸鈉量一定要準確，量少則生成重氮氨基化合物，量多則會促使重氮鹽分解，反應終點以重氮液中存在微量亞硝酸鈉為準，用淀粉碘化鉀試劑試色時應現藍紫色。由重氮化反應的特點可以得出，重氮化反應器必須具備良好的換熱效果，較好的混合效果和很強的耐腐蝕性，選擇合適的重氮化反應器至關重要。

2 不同重氮化反應器的特點

2.1 反應釜

傳統的糖精生產過程中重氮化反應是在反應釜內進行的，存在設備數量多，占地面積大、勞動強度大、工藝參數不穩定等缺點；間歇式生產時，重氮化反應時間較長，因反應釜比表面積小，導致換熱效果較差，重氮化反應時產生的熱量不能及時移除，在加料過程中，會出現局部酸度不足和局部過熱等問題，造成了糖精收率和質量不穩定。

工藝簡述：

（1）在重氮釜內加入配比量的水和鹽酸；

（2）在甲酯混合釜內加入配比量的水、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生重氮化反應，反應得到的重氮液用泵輸送至下一工序使用。

2.2 管式反應器

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

（1）在鹽酸計量罐內加入配比量的鹽酸；

（2）在甲酯混合釜內加入配比量的水、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器中進行重氮化反應，反應得到的重氮液輸送至下一工序使用。

3 糖精生產中重氮反應器的選擇

糖精生產中的重氮化反應可以在25℃左右進行，其后續工序又不能實現連續化生產，可以采用管式反應器與釜式反應器結合使用，兩種物料先進入管式反應器中進行反應，反應后的物料再進入釜式反應器中進行進一步反應，這樣既利用了管式反應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，又解決了物料在管式反應器中流速快，物料停留時間短導致的反應不完全的問題。重氮化反應采用管式加釜式反應器工藝流程圖如下：

管式加釜式反應器工藝流程圖

工藝簡述：

（1）在鹽酸計量罐內加入配比量的鹽酸；

（2）在甲酯混合釜內加入配比量的水、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器中進行重氮化反應，反應后的液體再進入釜式反應器中進行進一步反應。

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

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

[3]李美菊.糖精鈉生產工藝評述[J].廣東化工.2007.