[發明專利]一種硝基疊氮化合物制備工藝中的離心萃取分離方法及分離裝置

有效

• 申請號: 202110016923.6
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112791443B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 汪營磊;董霄;白志山;楊曉勇;高福磊
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;西安近代化學研究所
• 主分類號: B01D11/04
• 分類號: B01D11/04;C07C247/04
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 李鴻儒;程意意

本發明涉及一類火炸藥配方的硝基疊氮化合物制備工藝中的離心萃取分離方法及分離裝置。該方法包括：對硝基疊氮化合物疊氮化反應后除鹽單元的反應溶液進行收集，得到含有硝基疊氮化合物、二氯甲烷、反應溶劑和少量鈉鹽的混合溶液；對混合溶液進行四級離心萃取，在第三級離心萃取機輕相入口通過蠕動泵注入新鮮水，第三級和第二級離心萃取機輕相出口流出的分離廢水均返回上一級離心萃取系統，形成逆流串聯循環洗滌過程；第四級離心萃取，加入堿液進行堿洗分離，獲取硝基疊氮化合物和二氯甲烷的產品混合溶液。還提供了一種離心萃取分離裝置并對離心萃取機內部構件進行了優化改進。

技術領域

本發明具體涉及一種火炸藥配方的新型疊氮化含能材料––硝基疊氮化合物制備工藝中的離心萃取分離方法及分離裝置。屬于化工分離應用領域。

背景技術

硝基疊氮化合物，如1,5-二疊氮基-3-硝基-3-氮雜戊烷(DIANP)、2-疊氮乙基丁硝胺(BuAENE)、3-疊氮-1,3-二硝基氮雜環丁烷(AzDNAZ)、3-硝基-5-疊氮基-3-氮雜戊醇硝酸酯(PNAN)等，是一類極具應用前景的新型液體疊氮化反應產物，具有高能、高燃速、低燃溫、燃氣相對分子質量小、產氣量大等優點，可用于火炸藥配方、推進劑的研制等。該類化合物的合成工藝，通常包括疊氮化、萃取、洗滌、脫色、過濾以及真空蒸餾等，其中萃取和洗滌(包括水洗和堿洗)主要用于去除硝基疊氮化合物反應液中的溶劑以及副產物鈉鹽等。目前，這兩道工序還是依靠傳統的釜式攪拌，再靜置完成分離，存在分離效率低、靜止時間長(4h)等問題，極大影響了后處理單元，導致該類化合物的制備自動化程度低、流程周期長、廢水量大、直接成本高，限制了制造水平的提高，難以滿足武器裝備發展需要。

離心萃取技術是借助離心力場實現液-液兩相的接觸傳質和相分離的，具有結構緊湊、處理能力大、運轉平穩、功耗低、清洗維護方便等特點。在環隙式離心萃取機中，混合-傳質在固定外筒和高速旋轉內筒之間的環隙中完成，萃取相和萃余相的分層在高速旋轉內筒中完成并通過控制堰系統實現分離，混合-傳質和分離-澄清兩個過程在一臺設備中實現。自離心萃取機問世以來，發展迅速，許多國家已經將其廣泛應用于制藥、冶金、廢水處理、石油化工和核燃料后處理等領域，而在疊氮化反應合成硝基疊氮化合物相關的含能材料化工領域的開發尚屬空白，亟待研究。

中國發明專利CN103120863B公開了一種液液萃取混合澄清槽、萃取方法及用途，通過在澄清室內導流管上方/下方設置樑形體，減少澄清室內有機相的儲液量，提供較大的輕重兩相沉降面積，以延長澄清分相時間，對于易乳化體系或粘度較大的體系，澄清分離效果顯著；發明專利CN107937734B提出了一種基于混合澄清槽的從含鋰堿性鹵水中提取鋰的工藝，利用全新的萃取體系，首次確定了基于混合澄清槽的萃?。礈欤摧停偕娜鞒坦に嚕_定了該萃取體系所適配的每一工段的級數、流比以及各試劑濃度等工藝參數；實用新型CN205269118U涉及一種用于液液非均相分離的萃取塔，通過復合式塔盤將脈沖填料塔和篩板塔的優勢結合，實現了輕相和重相的雙分散，大大提高的萃取分離塔板效率，大大降低了塔高，從而減低的設備投資和土建成本；發明專利CN103111089B公開了一種用于高粘性物料的萃取塔、萃取方法及用途，通過萃取塔內旋轉的篩網塔盤對高粘性物料進行剪切，有利于高粘性重相物料的分散，與連續的輕相充分傳質，單位時間內物料處理能力大，操作效率高。通過總結上述專利可發現，與萃取塔、混合澄清槽等傳統萃取設備相比，離心萃取技術在容積效率、存留量、傳質效率、停留時間等方面均占據明顯優勢：在三種設備中，離心萃取機的容積效率最大，一般可達到混合澄清槽的30～50倍；在設備存流量方面，由于離心萃取機分相能力強，當相同產量需求下，離心萃取機遠小于混合澄清槽和萃取塔；傳質效率方面，離心萃取機的級效率非常高，一般可以達到99％以上，而萃取塔中易產生軸向返混，從而導致傳質效率較低；從停留時間來看，離心萃取機在三種萃取設備中為最短，一般可以控制在幾秒到幾十秒。因此，將離心萃取技術應用于硝基疊氮化合物制備工藝過程中的萃取和洗滌，不但可以將原有的間歇萃取操作轉變為連續化過程，同時，可以大大提高分離效率，對于裝置先進性的提升具有重要的意義。

發明內容