CN102875357A - 大型氯化釜生产氯乙酸的工艺及其反应用的氯化釜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型氯化釜生产氯乙酸的工艺，采用三只氯化釜“二主一副”，主釜氯化反应后的尾气通入副釜进行氯化反应，氯化反应后得到的氯化液经结晶、分离即得氯乙酸；主釜中将醋酸与催化剂醋酐加入后，夹套升温到85℃，氯气分三个阶段通入连续进行氯化反应。本发明同时公开了一种用于该工艺的氯化釜。本发明的优点是对大型氯化釜生产氯乙酸提供了合理的生产工艺，并对氯化釜结构进行改进，保证氯化反应充分、均匀进行，缩短反应时间，满足大型化生产要求，提高了产能和产品质量，避免了化工生产的放大效应，产品纯度可达98%以上，收率以醋酸计达91%，产品质量达到出口产品标准。

Description

大型氯化釜生产氯乙酸的工艺及其反应用的氯化釜
技术领域
本发明涉及一种氯乙酸的生产工艺及其反应装置，特别是一种用大型氯化釜生产氯乙酸的工艺及其反应使用的氯化釜。
背景技术
目前，国内氯乙酸生产装置规模偏小，大量存在作坊式生产，工艺落后，年平均生产能力几千吨，万吨级装置少。同国外大装置相比，国内由于生产装置小，致使产品规格稳定性差，单位产品生产成本高，我国氯乙酸产品缺乏国际竞争力。
国内氯乙酸生产虽然普遍，但氯化釜大小均为2～5m3，业内未见有20～25m3氯化釜规模化工业生产的报道。当前国内在釜式氯乙酸装置大型化上裹足不前，主要原因在于化工生产的放大效应必须解决工艺条件配合、收率降低等种种问题。
现有的氯乙酸氯化反应使用的氯化釜中，氯气分布器为通氯管上加支管，支管上开若干3～5mm小孔，采用鼓泡形式进行通氯，分散无规则，氯化反应既不充分又不经济。采用现有氯气分布器的氯化釜在氯化反应时，氯气不能均匀充分的与料液反应，不能完全满足氯化反应，既影响通氯时间又影响氯化质量。因此现有的氯气分布器只能用于小型2～5m3氯化釜，不能用于大型20～25m3氯化釜。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的一是提供一种通过大型氯化釜生产氯乙酸的工艺，克服反应不匀、产品质量差、反应时间长的缺点；本发明的另一目的是提供一种该工艺氯化反应使用的大型氯化釜，使氯气与料液能够充分反应。
技术方案：一种大型氯化釜生产氯乙酸的工艺，采用三只氯化釜为一组，其中两只氯化釜为主釜，一只氯化釜为副釜，所述主釜氯化反应后的尾气通入所述副釜进行氯化反应，氯化反应后得到的氯化液经结晶、分离即得氯乙酸；所述主釜中将醋酸与催化剂醋酐加入后，夹套升温到85℃，氯气分三个阶段通入连续进行氯化反应，反应温度85～110℃，第一阶段通氯量为100～150m3/h，通氯3小时，第二阶段通氯量为200～350m3/h，当氯化液比重达到1.32/80℃时，第三阶段通氯量逐渐减小，直至反应体系中醋酸质量含量﹤1.6%时即达反应终点，停止通氯；所述副釜反应温度80～100℃。
所述催化剂醋酐的加入量为所述醋酸加入量的5%～10%。
所述氯化液结晶时，在结晶器内加入母液，循环水温度54～55℃对物料进行降温，当物料温度接近结晶点时，缓慢降低循环水温度对物料缓慢降温，使物料温度—时间的曲线呈减速下降趋势，当物料温度低于结晶点后，加快对物料的降温速度，直至物料变稠，使物料温度—时间的曲线整体呈椅形，当物料温度降至25℃时，结晶结束。
所述氯化釜为带搅拌的搪玻璃氯化釜。
所述结晶用的结晶器为带变频减速搅拌器的搪玻璃结晶器，采用变频减速搅拌器电流显示控制物料固液比。
本发明工艺中氯化釜采用“二主一副”，充分利用主釜尾气中的氯气、酰氯、醋酸等有效成分，提高反应速率，降低氯气及醋酸消耗，减轻对后续尾气吸收的影响。
上述工艺中氯化反应用的氯化釜，包括氯气分布器，所述氯气分布器上有通氯支管与主体连接相通，所述通氯支管上开设喷孔，所述喷孔在所述通氯支管上沿管长方向由管内端向管外端呈三段分布，管内端的所述喷孔沿管周向以60°夹角两排分布，管中间的所述喷孔沿管周向四排分布，中间两排之间的夹角为20°，另两排分别在中间两排的两侧并且与跟其相邻的中间排的夹角为40°，管外端的所述喷孔沿管周向八排均布，相邻两排之间的夹角为20°，该三段所述喷孔以同一直线呈轴对称。
所述通氯支管在所述主体的周向交错均布。
该结构的氯气分布器用于20～25m3的大型氯化釜通氯进行氯化反应，能使氯气与物料在不同层面进行充分反应，在氯化釜内使物料形成一定方向的运动，致使氯气与物料均匀反应，极大提高氯气利用率，氯化反应时间降至33小时，提高了氯化液质量，氯化液中氯乙酸质量含量可达94%以上、二氯乙酸质量含量可达4%及以下，相比5m3小型氯化釜的氯化反应31小时和氯化液中氯乙酸质量含量93%、二氯乙酸质量含量5%，均有有明显提高。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是对大型氯化釜生产氯乙酸提供了合理的生产工艺，并对氯化釜结构进行改进，保证氯化反应充分、均匀进行，缩短反应时间，满足大型化生产要求，提高了产能和产品质量，避免了化工生产的放大效应，产品纯度可达98%以上，收率以醋酸计达91%，产品质量达到出口产品标准。
附图说明
图1为本发明氯化釜中氯气分布器的剖视结构示意图；
图2为图1中通氯支管的结构示意图；
图3为图2中的A-A向视图；
图4为图2中的B-B向视图；
图5为图2中的C-C向视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种大型氯化釜生产氯乙酸的工艺，采用三只氯化釜为一组，其中两只氯化釜为主釜，一只氯化釜为副釜，主釜氯化反应后的尾气通入副釜进行氯化反应，氯化反应后得到的氯化液经结晶、分离即得氯乙酸。具体工艺步骤为：
在25m3主釜中投入醋酸17吨、催化剂醋酐1.3～1.4吨，将主釜夹套升温到85℃，通入氯气进行氯化反应，反应温度85～110℃。通氯分三个阶段，初始3小时通氯量为100～150m3/h，之后逐步加大通氯量至200～350m3/h，当氯化液比重达到1.32/80℃时，逐渐减小通氯量，直至反应体系中醋酸质量含量﹤1.6%时即达反应终点，停止通氯；
副釜中醋酸投入量与主釜中相同，反应温度80～100℃；
将三只氯化釜氯化反应后得到的氯化液压入16m3的搪玻璃结晶器中，在结晶器内加入适量母液，将循环水温度调整在54～55℃对物料进行降温，当物料温度接近结晶点时，缓慢降低循环水温度对物料缓慢降温，使物料温度—时间的曲线呈减速下降趋势，当物料温度低于结晶点后，加快对物料的降温速度，直至物料变稠，使物料温度—时间的曲线整体呈椅形，当物料温度降至25℃时，结晶结束；
结晶得到的固液混合物，用离心机进行固液分离，得到氯乙酸产品24.28吨，外观呈无色结晶，氯乙酸质量含量98.0%。
如附图1所示，上述大型氯化釜生产氯乙酸的工艺中氯化反应用的氯化釜，包括氯气分布器，其材质为四氟，耐酸、耐腐蚀、耐高温。氯气分布器主要由通氯支管1、主体2、底座4、固定管5、定位管6、销钉7、滑动杠杆8、固定法兰9构成，主体2由滑动杠杆8与定位管6连接，通过销钉7固定，主体2通过滑动杠杆8可以调节整个氯气分布器的长度，底座4与氯化釜底部固定，固定法兰9与氯化釜外的通氯管连通，通氯支管1与主体2连接相通，通氯支管1上开设喷孔3，通氯支管1在主体2的周向交错均布十根。
如附图2-5所示，通氯支管1上开设的喷孔3沿管长方向由靠近主体2的管内端向管外端呈三段分布：管内端的喷孔3沿管周向分布两排，a、b两排之间的夹角为60°；管中间的喷孔3沿管周向分布四排，c、d两排之间的夹角为40°，d、e两排之间的夹角为20°，e、f两排之间的夹角为40°；管外端的喷孔3沿管周向分布八排，g、h、i、j、k、l、m、n相邻两排之间的夹角为20°。这三段的喷孔3以同一直线R呈轴对称。
氯气进入主体2再由通氯支管1上的喷孔3向外流出定向均匀流出，氯气与氯化釜中物料均匀、定向、充分反应。

Claims (7)

1.一种大型氯化釜生产氯乙酸的工艺，其特征在于：采用三只氯化釜为一组，其中两只氯化釜为主釜，一只氯化釜为副釜，所述主釜氯化反应后的尾气通入所述副釜进行氯化反应，氯化反应后得到的氯化液经结晶、分离即得氯乙酸；所述主釜中将醋酸与催化剂醋酐加入后，夹套升温到85℃，氯气分三个阶段通入连续进行氯化反应，反应温度85～110℃，第一阶段通氯量为100～150m3/h，通氯3小时，第二阶段通氯量为200～350m3/h，当氯化液比重达到1.32/80℃时，第三阶段通氯量逐渐减小，直至反应体系中醋酸质量含量﹤1.6%时即达反应终点，停止通氯；所述副釜反应温度80～100℃。
2.根据权利要求1所述的大型氯化釜生产氯乙酸的工艺，其特征在于：所述催化剂醋酐的加入量为所述醋酸加入量的5%～10%。
3.根据权利要求1所述的大型氯化釜生产氯乙酸的工艺，其特征在于：所述氯化液结晶时，在结晶器内加入母液，循环水温度54～55℃对物料进行降温，当物料温度接近结晶点时，缓慢降低循环水温度对物料缓慢降温，使物料温度—时间的曲线呈减速下降趋势，当物料温度低于结晶点后，加快对物料的降温速度，直至物料变稠，使物料温度—时间的曲线整体呈椅形，当物料温度降至25℃时，结晶结束。
4.根据权利要求1所述的大型氯化釜生产氯乙酸的工艺，其特征在于：所述氯化釜为带搅拌的搪玻璃氯化釜。
5.根据权利要求1或3所述的大型氯化釜生产氯乙酸的工艺，其特征在于：所述结晶用的结晶器为带变频减速搅拌器的搪玻璃结晶器。
6.一种用于权利要求1所述的工艺的氯化釜，包括氯气分布器，所述氯气分布器上有通氯支管（1）与主体（2）连接相通，所述通氯支管（1）上开设喷孔（3），其特征在于：所述喷孔（3）在所述通氯支管（1）上沿管长方向由管内端向管外端呈三段分布，管内端的所述喷孔（3）沿管周向以60°夹角两排分布，管中间的所述喷孔（3）沿管周向四排分布，中间两排之间的夹角为20°，另两排分别在中间两排的两侧并且与跟其相邻的中间排的夹角为40°，管外端的所述喷孔（3）沿管周向八排均布，相邻两排之间的夹角为20°，该三段所述喷孔（3）以同一直线呈轴对称。
7.根据权利要求6所述的一种氯化釜，其特征在于：所述通氯支管（1）在所述主体（2）的周向交错均布。
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