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環(huán)丙胺(CPA)是三元環(huán)的脂肪胺，屬于重要的醫(yī)藥中間體，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域，可以用于合成環(huán)丙沙星、恩氟沙星、司帕沙星等抗菌藥物，也可用于制備環(huán)丙草胺、 環(huán)丙津等化學(xué)除草劑。
目前環(huán)丙胺的生產(chǎn)工藝大同小異，采用的都是由環(huán)丙基甲酰胺經(jīng)過 Hofmann降解制得環(huán)丙胺的工藝路線。這一經(jīng)典工藝所采用的基本原料除主原料環(huán)丙基甲酰胺外，還有次氯酸鈉和液堿。具體生產(chǎn)工藝過程是：將環(huán)丙基甲酰胺水溶液冷至0℃以下，滴加次氯酸鈉水溶液，加完后保溫2小時，滴加及保溫溫度0-5℃，保溫結(jié)束后，加入液堿，升溫蒸出環(huán)丙胺成品。上述工藝的優(yōu)點是反應(yīng)選擇性好，收率比較高，但缺點是蒸餾后的殘液量比較大，且成分比較復(fù)雜，含有碳酸鈉、氫氧化鈉、氯化鈉，還有反應(yīng)副產(chǎn)物等多種成分，這種廢水治理難度較大，治理成本較高，多年來已成為環(huán)丙胺進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的瓶頸。而目前市場上也急需要解決環(huán)丙胺生產(chǎn)過程中廢水問題。
CN201110456805.3在對環(huán)丙胺生產(chǎn)工藝進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，探索出一種環(huán)丙胺的清潔生產(chǎn)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種環(huán)丙胺的清潔生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括如下步驟：將環(huán)丙基甲酰 胺水溶液冷至0℃以下，滴加次氯酸鈉水溶液，滴加時控制反應(yīng)溫度0-5℃，加完后保溫，所述的保溫結(jié)束后加入生石灰和液堿，升溫反應(yīng)及蒸餾得到環(huán)丙胺蒸餾殘液，蒸至底溫，蒸出的溶液即為環(huán)丙胺和水的混合液，環(huán)丙胺水液經(jīng)過精餾即得成品環(huán)丙胺。
在工業(yè)上，由于各種技術(shù)性的問題，整個環(huán)丙胺生產(chǎn)流程為間歇性操作，并沒有實現(xiàn)連續(xù)化的生產(chǎn)。而現(xiàn)有的環(huán)丙胺間歇性生產(chǎn)系統(tǒng)和反應(yīng)條件如下：現(xiàn)有的環(huán)丙胺間歇生產(chǎn)系統(tǒng)中的裝置主要有：環(huán)合反應(yīng)釜、高壓氨化反應(yīng)釜、甲醇二甲苯蒸餾釜、環(huán)丙甲酰胺降解反應(yīng)釜、粗蒸前置蒸餾釜、環(huán)丙胺粗蒸釜和環(huán)丙胺精餾釜組成，以上設(shè)備都需要進(jìn)行間歇性操作。
首先，在環(huán)合反應(yīng)釜中甲醇鈉和氯代丁酸甲酯進(jìn)行環(huán) 合反應(yīng)生成環(huán)丙甲酸甲酯，然后將物料送至高壓氨化反應(yīng)釜，向高壓氨化反應(yīng)釜中加液氨 進(jìn)行氨化反應(yīng)，然后移料到甲醇二甲苯蒸餾釜，蒸餾至釜內(nèi)物料呈半固體后加水，水層送至 環(huán)丙甲酰胺降解反應(yīng)釜；在環(huán)丙甲酰胺降解釜中加入堿液和次氯酸鈉溶液進(jìn)行降解反應(yīng)，而后移料至粗蒸前置蒸餾釜，環(huán)丙胺粗蒸釜和環(huán)丙胺精餾釜進(jìn)行操作，精餾得環(huán)丙胺產(chǎn)品。在第一步環(huán)合反應(yīng)中，有大量的NaCl生成，而鹽在有機(jī)相(如二甲苯)的存在，會增 大反應(yīng)液的粘度，降低其流動性，給連續(xù)生產(chǎn)帶來不便和變數(shù)。第二步氨化反應(yīng)生成的環(huán)丙 甲酰胺在溶劑(如二甲苯)中溶解度較小，所以環(huán)丙甲酰胺在溫度較低時也會析出，使得反 應(yīng)液流動性變得更差。第三步的霍夫曼降解是現(xiàn)行常用的環(huán)丙胺(CPA)生產(chǎn)工藝的最后一個反應(yīng)，也是收率相對較低，變數(shù)較多的一個環(huán)節(jié)。
霍夫曼降解過程實際上包含了取代、消除(重排)以及水解三個階段，或者氯化和脫碳兩個階段(重排產(chǎn)物極易水解，故可將消除和 水解兩個階段合并稱為“脫碳”階段)。在霍夫曼降解過程中，兩個副反應(yīng)會對CPA的產(chǎn)率產(chǎn)生重要的影響，其一是環(huán)丙甲酰胺(CPCA)的水解產(chǎn)物(如二氧化碳)，其二是過剩次氯酸鈉 對原料、中間產(chǎn)物以及目標(biāo)產(chǎn)物的氧化生成腈類等雜質(zhì)。溶液中堿的含量，反應(yīng)溫度以及有 效氯的加入量，對霍夫曼降解過程中三個階段均有不同程度的影響，使反應(yīng)收率具有很大 的變數(shù)，給連續(xù)操作的實現(xiàn)帶來很多的問題。迄今，由于存在上述各種技術(shù)問題，環(huán)丙胺的工業(yè)化生產(chǎn)采用的間歇性操作工藝，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品收率低且不穩(wěn)定，也有不少的提升空間。因此，開發(fā)一種連續(xù)化生產(chǎn)環(huán)丙胺的系統(tǒng)和方法，對提高生產(chǎn)效率和提升產(chǎn)品收率具有重要意義。
CN201711492500.1提供一種環(huán)丙胺連續(xù)化生產(chǎn)系統(tǒng)。利用該生產(chǎn)系統(tǒng)可以連續(xù)化生產(chǎn)環(huán)丙胺。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的環(huán)丙胺連續(xù)化生產(chǎn)系統(tǒng)，包括以下依順序連接的生產(chǎn)裝置：一級反應(yīng)蒸餾釜、二級反應(yīng)蒸餾釜、氨化反應(yīng)器、脫氨罐、閃蒸罐、脫甲醇塔、分相器和降解反應(yīng)器。圖1為環(huán)丙胺連續(xù)化生產(chǎn)系統(tǒng)的連接示意圖。其中，1為一級反應(yīng)蒸餾釜、2為二級反應(yīng)蒸餾釜、3為氨化反應(yīng)器、4為脫氨罐、5為 閃蒸罐、6為脫甲醇塔、7為分相器、8為降解反應(yīng)器、9為連續(xù)粗蒸餾塔和10為連續(xù)精蒸餾塔。
上述各裝置依次順序連接，物料在各裝置中的走向為(如圖1所示)：一級反應(yīng)蒸餾釜1和二級反應(yīng)蒸餾釜2蒸出的物料(甲醇)經(jīng)管道與二級反應(yīng)蒸餾釜2釜底出來的物料(環(huán) 丙甲酸甲酯和溶劑二甲苯)混合后進(jìn)管式氨化反應(yīng)器3，管式氨化反應(yīng)器3的產(chǎn)生的物料(環(huán)丙甲酰胺、NH3和甲醇)依次進(jìn)入脫氨罐4、閃蒸罐5、脫甲醇塔6和分相器7，分相器7的物料 (環(huán)丙甲酰胺)進(jìn)入管式降解反應(yīng)器8得到環(huán)丙胺粗品，環(huán)丙胺粗品進(jìn)入環(huán)丙胺連續(xù)粗蒸餾 塔9、環(huán)丙胺連續(xù)精蒸餾塔10得到環(huán)丙胺精制產(chǎn)品。
[1] CN201110456805.3 環(huán)丙胺的清潔生產(chǎn)方法
[2]CN201711492500.1 一種環(huán)丙胺連續(xù)化生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)方法