CN103351274A - 一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一氯甲烷的合成工艺，尤其涉及一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺。所述的工艺流程为：气态氯化氢和液态甲醇在至少四级串联的反应容器中依次进行合成反应，在60-85℃，压强不大于0.1MPa的条件下合成一氯甲烷。本发明工艺简单，操作方便，合成反应在低温低压进行，降低了对反应设备的性能要求，并延长了生产设备的使用寿命，大大降低了企业的生产成本。
Description
技术领域
本发明属于一氯甲烷的合成工艺，尤其涉及一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺。
背景技术
目前，一氯甲烷为有机合成工业的重要原料，主要用来生产有机硅化合物的原料甲基氯硅烷，但其生产工艺复杂，生产成本较高，且原料利用率较低。
现有技术中，使用甲醇氢氯化法合成一氯甲烷的工艺分为三种：气液相非催化法、气固相催化法和气液相催化法。后两种合成工艺多在高温、高压，并添加催化剂的条件下进行，工艺流程简单，但是单机生产能力低，占地面积大，小规模生产消耗定额高，且设备腐蚀严重，维修率高。企业常常因为维修、更换生产设备而停产，增加了生产成本。而气液相非催化法优点显著，甲醇转化率高，生产出的一氯甲烷纯度高，不需要精制，但因为不添加催化剂，原料氯化氢和甲醇的反应速率低，需要在120℃和1.06Mpa下反应，提高反应速率。这同时也提高了工艺对设备的要求。并且为了提高原料转化率，不仅需要设备具有很大的反应空间，而且需要将单程反应后的甲醇和氯化氢分离后再次使用（宋立新，《氯甲烷生产技术进展》，有机硅材料，2000，14（3）：7-10）。
在公布号为CN101429093A的专利文件中，提供了一种液相催化法制备一氯甲烷的节能生产工艺，工艺简单，节约能耗，但仍需要添加催化剂，提高了企业的生产成本。
在公布号为CN102234216A的专利文件中，提供了一种气液相非催化法生产一氯甲烷的技术，无需催化剂，甲醇转化率较高，原料利用率提高，但反应设备的反应空间需求大，反应设备要求较高；且需要将单程反应后的甲醇和氯化氢分离后再次导入反应设备中反应，工艺较为复杂。
此外，现有技术中生产一氯甲烷的原料氯化氢需要从市场上选购，不仅运费高昂，且另需消耗能源对氯化氢加热至气态。这进一步增加了企业的成本负担。
发明内容
为了克服现有技术不足，本发明提供了一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺。本发明工艺简单，操作方便，合成反应在低温低压进行，降低了对反应设备的性能要求，并延长了生产设备的使用寿命，大大降低了企业的生产成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺，其工艺流程如下：气态氯化氢和液态甲醇在至少四级串联的反应容器中依次进行合成反应，在60-85℃，压强不大于0.1MPa的条件下合成一氯甲烷。
优选的，所述至少四级串联的反应容器中，每一级反应容器为3-6台并联的反应釜。
3-6台并联的反应釜组成串联中每一级的反应容器。并联工艺和串联工艺相结合，提高了工作效率和对原料的利用率。
优选的，所述的至少四级串联的反应容器为四级、五级或六级。
优选的，所述的合成反应为鼓泡合成反应。
优选的，反应最终得到的气态一氯甲烷先经过液态甲醇洗涤，然后进行水洗、碱洗和酸洗，经压缩后即得纯度不小于99.99%的液态一氯甲烷。
优选的，洗涤过气态一氯甲烷的液态甲醇作为反应原料进入反应容器中参与合成反应。
优选的，气态氯化氢为三氯化磷水解生产亚磷酸的副产物。
优选的，气态氯化氢为生产水处理剂羟基亚乙基二膦酸的副产物。
本发明采用鼓泡反应工艺，将液态甲醇和气态氯化氢置于4-6级串联的反应容器中，每一级反应容器由3-6台并联的反应釜组成，来自上一级反应容器的液态甲醇和气态氯化氢在下一级的反应容器中充分接触，进行低温低压的鼓泡反应，最终得到气态一氯甲烷和盐酸溶液，将气态一氯甲烷通过液态甲醇，气态一氯甲烷中夹带的气态氯化氢再次与液态甲烷反应，除去了气态氯化氢的气态一氯甲烷按照现有方法进行水洗、碱洗和酸洗，经过冷凝压缩后，得到纯度≥99.99%的高纯度液态一氯甲烷。同时，最终级的反应容器中的溶液为盐酸溶液，可被收集作产品销售。用作洗涤剂的液态甲醇在吸收气态一氯甲烷中夹带的气态氯化氢后用作生产原料，进入反应容器中参与合成反应。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1）本工艺的反应在低温、低压环境下进行，无需催化剂，降低了企业生产成本，同时降低了生产设备的损耗率，延长了生产设备的使用寿命；
2）本工艺中原料之一的气态氯化氢为三氯化磷水解生产亚磷酸的副产物或生产水处理剂羟基亚乙基二膦酸的副产物，可以通过架设管道，将上述副产所得气态氯化氢直接导入本工艺中的反应容器中参加合成反应，无需单独向市场采购和加热，不仅提高了作为副产物的气态氯化氢的经济价值，而且降低了现有技术中生产一氯甲烷的能耗，提高了企业效益；
3）本工艺的反应为至少四级串联鼓泡反应，降低了气液相非催化工艺对单体反应釜需有较大反应空间的要求，多级串联的鼓泡反应工艺不但提高了原料的转化率，同时也降低了现有的气液相非催化法中反应温度和反应压强，大大降低了前期设备的投入成本，同时后期设备的维修率也明显降低，提高了企业的经济效益；而且串联中的每一级反应容器由4-6台反应釜并联组成，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将液态甲醇和三氯化磷水解生成亚磷酸的副产物气态氯化氢通入第一级反应容器中，气态氯化氢从第一级反应容器中的反应釜上端插入釜内液下一定深度的进料口进入，液态甲醇从第一级反应容器中的反应釜下端的进料口进入，两者充分接触，在85℃，0.04MPa的条件下鼓泡反应，合成气态一氯甲烷；然后生成的气态一氯甲烷、未反应完全的气态氯化氢、未反应完全的液态甲醇和盐酸溶液全部导入第二级反应容器中：气态一氯甲烷、气态氯化氢从第二级反应容器中的反应釜上端插入釜内液下一定深度的进料口进入，液态甲醇和盐酸溶液从第二级反应容器中反应釜下端的进料口进入，气态物质和液态物质充分接触，在85℃，0.04MPa的条件下再次进行鼓泡反应。然后生成的气态一氯甲烷、未反应完全的气态氯化氢、未反应完全的液态甲醇和盐酸溶液进入第三级反应容器中，以相同的工艺流程再依次进行两次的鼓泡反应，收集第四级反应容器中最终生成的气态一氯甲烷，通过液态甲醇洗涤后，再依次进行水洗、碱洗和酸洗（具体参照现有方法），之后经过压缩冷凝后得纯度大于99.99%一氯甲烷，收集第四级反应容器中的盐酸得副产物盐酸溶液，作为洗涤剂的液态甲醇在吸收气态一氯甲烷中夹带的气态氯化氢后用作生产原料，进入第一级反应容器中参与合成反应。
本实施例中，串联的反应容器为四级，其中每一级反应容器由3台并联的反应釜组成。
实施例2
将液态甲醇和三氯化磷水解生成亚磷酸的副产物气态氯化氢通入一级反应容器中，气态氯化氢从第一级反应容器中的反应釜上端插入釜内液下一定深度的进料口进入，液态甲醇从第一级反应容器中的反应釜下端的进料口进入，两者充分接触，在60℃，0.08MPa的条件下鼓泡反应，合成气态一氯甲烷；然后生成的气态一氯甲烷、未反应完全的气态氯化氢、未反应完全的液态甲醇和盐酸溶液全部导入第二级反应容器中：气态一氯甲烷和气态氯化氢从第二级反应容器中反应釜上端插入釜内液下一定深度的进料口进入，液态甲醇和盐酸溶液从第二级反应容器中反应釜下端的进料口进入，气态物质和液态物质充分接触，在60℃，0.08MPa的条件下再次进行鼓泡反应。然后生成的气态一氯甲烷、未反应完全的气态氯化氢、未反应完全的液态甲醇和盐酸溶液进入第三级反应容器中，以相同的工艺流程再依次进行四次的鼓泡反应，收集第六级反应容器中最终生成的气态一氯甲烷，通过液态甲醇洗涤后，再依次进行水洗、碱洗和酸洗（具体参照现有方法），之后经过压缩冷凝后得纯度大于99.99%一氯甲烷，收集第六级反应容器中的盐酸得副产物盐酸溶液，作为洗涤剂的液态甲醇在吸收气态一氯甲烷中夹带的气态氯化氢后用作生产原料，进入第一级反应容器中参与合成反应。
本实施例中，串联的反应容器为六级，其中每一级反应容器由6台并联的反应釜组成。
实施例3
将液态甲醇和生产水处理剂羟基亚乙基二膦酸的副产物气态氯化氢通入一级反应容器中，气态氯化氢从第一级反应容器中的反应釜上端插入釜内液下一定深度的进料口进入，液态甲醇从第一级反应容器中的反应釜下端的进料口进入，两者充分接触，在65℃，0.06MPa的条件下鼓泡反应，合成气态一氯甲烷；然后生成的气态一氯甲烷、未反应完全的气态氯化氢、未反应完全的液态甲醇和盐酸溶液全部导入第二级反应容器中：气态一氯甲烷和气态氯化氢从第二级反应容器中反应釜上端插入釜内液下一定深度的进料口进入，液态甲醇和盐酸溶液从第二级反应容器中反应釜下端的进料口进入，气态物质和液态物质充分接触，在65℃，0.06MPa的条件下再次进行鼓泡反应。然后生成的气态一氯甲烷、未反应完全的气态氯化氢、未反应完全的液态甲醇和盐酸溶液进入第三级反应容器中，以相同的工艺流程再依次进行三次鼓泡反应，收集第五级反应容器中最终生成的气态一氯甲烷，气态一氯甲烷，通过液态甲醇洗涤后，再依次进行水洗、碱洗和酸洗（具体参照现有方法），之后经过压缩冷凝后得纯度大于99.99%一氯甲烷，收集第五级反应容器中的盐酸得副产物盐酸溶液，作为洗涤剂的液态甲醇在吸收气态一氯甲烷中夹带的气态氯化氢后用作生产原料，进入第一级反应容器中参与合成反应。
本实施例中，串联的反应容器为五级，其中每一级反应容器由5台并联的反应釜组成。
Claims (8)
1. 一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺，其特征在于：气态氯化氢和液态甲醇在至少四级串联的反应容器中依次进行合成反应，在60-85℃，压强不大于0.1MPa的条件下合成一氯甲烷。
2.如权利要求1所述的一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺，其特征在于：所述至少四级串联的反应容器中，每一级反应容器为3-6台并联的反应釜。
3.如权利要求1所述的一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺，其特征在于：所述的至少四级串联的反应容器为四级、五级或六级。
4.如权利要求1所述的一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺，其特征在于：所述的合成反应为鼓泡合成反应。
5.如权利要求1-4任一所述的一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺，其特征在于：反应最终得到的气态一氯甲烷先经过液态甲醇洗涤，然后进行水洗、碱洗和酸洗，经压缩后即得纯度不小于99.99%的液态一氯甲烷。
6.如权利要求5所述的一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺，其特征在于：洗涤过气态一氯甲烷的液态甲醇作为反应原料进入反应容器中参与合成反应。
7.如权利要求1-4任一所述的一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺，其特征在于：气态氯化氢为三氯化磷水解生产亚磷酸的副产物。
8. 如权利要求1-4任一所述的一种低温低压气液相合成一氯甲烷的工艺，其特征在于：气态氯化氢为生产水处理剂羟基亚乙基二膦酸的副产物。
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