CN103772137A

CN103772137A - 对二氯苯的提纯方法

Info

Publication number: CN103772137A
Application number: CN201210412561.3A
Authority: CN
Inventors: 卢咏琰; 肖剑; 蔡立鑫; 郭艳姿
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2014-05-07

Abstract

本发明公开了一种对二氯苯的提纯方法，主要解决现有技术中对二氯苯提纯工艺产品纯度不稳定，不易工业放大的问题，本发明通过采用一种对二氯苯的提纯方法，采用混合二氯苯经物料入口进入结晶器顶部，一部分混合二氯苯经结晶器顶部分布器进入结晶管，一部分混合二氯苯经物料溢流口流出，冷却介质进入结晶器，通过冷却介质分配塔盘上的冷却介质导流孔，在降膜结晶管的外壁上形成冷却介质液膜，冷却介质分配塔盘上设有溢流堰和降液管，多余的冷却介质经降液管流到下一级塔盘，冷却介质最终由冷却介质出口排出，混合二氯苯液膜随着温度的降低在结晶管壁析出对二氯苯晶体，未结晶的残液从塔底物料出口排出的技术方案，较好的解决了该问题，可用于对二氯苯的工业生产中。

Description

对二氯苯的提纯方法

技术领域

本发明涉及一种对二氯苯的提纯方法。

背景技术

对二氯苯是一种有机合成原料，可有于合成染料及农药中间体，目前国内主要从氯苯中提纯对二氯苯，氯苯中各种同分异构体的沸点相近，很难用常规的精馏法提纯出高纯的对二氯苯，二氯苯中各同分异构体熔点相差较大，且会形成低共熔点晶体，采用结晶法更易分离出高纯的对二氯苯。

目前国内公开的提纯对二氯苯的方法和工艺，在CN87104975、CN99119873、CN200910135696、CN200910135699等文献中有描述，上述工艺提纯对二氯苯的特点是：采用悬浮结晶得到晶体，再用活塞高压挤压晶体纯化晶体；引入第三种溶剂，利用二氯苯同分异构体在不同溶剂中的溶解度不同，得到高纯二氯苯晶体；采用悬浮结晶，再用离心分离的方法，得到高纯晶体。

上述提纯的工艺和方法的不足是：采用活塞高压挤压晶体的方式，装置不易放大且晶体内易残留不纯的母液，产品质量不稳定。采用加入溶剂的结晶方式，需要对溶剂进行分离，装置复杂，能耗增加。离心机进行固液分离，离心机成本高，维护费用高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中对二氯苯提纯工艺产品质量不稳定、产品纯度低，不易工业放大的问题技术，提供一种新的用于对二氯苯的提纯方法，该方法具有生产的对二氯苯产品纯度高、设备易于工业放大的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案如下：一种对二氯苯的提纯方法，包括以下几个步骤：

1) 混合二氯苯经结晶器1的物料入口6进入结晶器顶部，一部分混合二氯苯经结晶器顶部分布器4进入结晶管5，一部分混合二氯苯经物料溢流口7流出；

2) 冷却介质经冷却介质进口17进入结晶器，通过冷却介质分配塔盘10上的冷却介质导流孔16，冷却介质在降膜结晶管5的外壁上形成冷却介质液膜，多余的冷却介质经降液管12流到下一级塔盘，冷却介质最终由冷却介质出口13排出；

3) 混合二氯苯液膜随着温度的降低在结晶管5壁析出对二氯苯晶体，未结晶的残液从塔底物料出口14排出；

4) 冷却介质升温到30~80℃，并恒温至少5分钟，蒸发后得到的残液从塔底物料出口14排出；

5) 冷却介质温度升高到对二氯苯熔点以上，将晶体融化，得到对二氯苯产品，并从物料出口14排出；

其中，所述结晶器1的外壳2通过顶板3和下封头15在相对端封闭，结晶器外壳2内设有降膜结晶管5，结晶器1上部设有物料入口6和物料溢流口7；结晶器下封头15设有物料出口14；降膜结晶管上设有分布器4；结晶器外壳上部设有冷却介质进口17，下部设有冷却介质出口13，结晶器内设有冷却介质分配塔盘10，冷却介质分配塔盘10上设有冷却介质导流孔16、溢流堰11、降液管12；降膜结晶管5穿过导流孔16，通过上管板8和下管板9固定。

上述技术方案中，优选的技术方案结晶器外壳2呈柱形，结晶器外壳2内部设有至少两根垂直顶板3安装的降膜结晶管5；每根降膜结晶管5上均设有分布器4，分配器4下部具有内构件18；内构件18为完整的翅片19；或者内构件18为开孔的翅片20。冷却介质分配塔盘10上至少有两个溢流堰11；至少有两个降液管12。

上述技术方案中，优选的技术方案，步骤5）中对二氯苯的重量浓度为40~98%；步骤2）中冷却介质的温度在5℃~50℃。步骤4）中所述的冷却介质的升温速度在1℃/h~10℃/h；冷却介质升温到40~60℃。

本法明采用了结晶—蒸发—晶体熔融的工艺过程得到高纯对二氯苯，结晶过程得到初步提纯的晶体，蒸发过程纯化晶体，最终晶体熔融得到高纯对二氯苯产品，具体工艺过程如下：结晶混合二氯苯经物料入口进入结晶器顶部，一部分混合二氯苯经结晶器顶部分布器进入结晶管，一部分混合二氯苯经物料溢流口流出，冷却介质经冷却介质进口进入结晶器，通过冷却介质分配塔盘上的冷却介质导流孔，冷却介质在降膜结晶管的外壁上形成冷却介质液膜，冷却介质分配塔盘上设有溢流堰和降液管，多余的冷却介质经降液管流到下一级塔盘。混合二氯苯液膜随着温度的降低在结晶管壁析出对二氯苯晶体，未结晶的残液从塔底物料出口排出。

蒸发按一定升温程序使冷却介质升高到40~60℃，在此温度下保持不少于5分钟，蒸发后得到的残液从塔底物料出口排出。

熔化晶体冷却介质温度升高到对二氯苯熔点以上，将晶体融化，得到高纯产品，高纯产品从物料出口排出收集。

本工艺过程处理的对二氯苯的质量浓度在40%~98%，使用的冷却介质的温度在5℃~50℃，冷却介质在蒸发过程中的升温速度在1℃/h~10℃/h。

本工艺过程所使用到的装置，特点如下：结晶器外壳内设有多根垂直安装的降膜结晶管，结晶管束通过上管板和下管板固定；结晶器上部设有物料入口和物料溢流口；结晶器下封头设有物料出口；每根降膜结晶管上均插有分布器；结晶器外壳上部设有冷却介质进口，下部设有冷却介质出口，结晶器内设有多块冷却介质分配塔盘，冷却介质分配塔盘上根据结晶管束的排列位置开有冷却介质导流孔，结晶管穿过导流孔，冷却介质分配塔盘上设有溢流堰、降液管；结晶器中的结晶管内分配器以下部分具有内构件，内构件可以是完整的翅片，也可以是开孔的翅片；结晶器中溢流堰的个数可以设有1个或多个；结晶器中降液管的个数可以设有1个或多个

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：工艺过程中混合二氯苯和冷却介质同向、并流换热，一方面在物料入口处，物料和冷却介质温差较大，有利于液相物料尽快冷却；随着传热的进行，物料和冷却介质的温差变小，同时物料开始结晶，结晶过程不同于一般的换热过程，是传热、传质同时发生的过程，物料与冷媒的温差不宜过大，而并流过程传热过程中温差逐渐缩小，恰恰满足了结晶的这一要求；该对二氯苯结晶装置可以根据用户的特点及成本考虑，选用多种冷却介质，如水、乙二醇和水的混合物作为冷却介质，不采用氨等冷却介质，从而降低对设备腐蚀，有效降低了设备的造价和维护费用；冷却介质在结晶管外壁上形成较薄的液膜，冷却介质不必充满结晶器，节约了冷却介质，同时减少了设备操作时的重量，有利于设备大型化；结晶管内装有翅片，翅片一方面可以有效支撑晶体，防止晶体发生垮塌，另一方面强化了晶体与冷却介质间的传热，有利于包藏在晶体内的杂质熔出；设备结构简单，易于放大。通过以上实验装置对混合二氯苯进行结晶分离，最终可以得到质量浓度高于99.5%的对二氯苯产品，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为结晶器装置示意图；

图2为降膜结晶管内构件示意图；

图3结晶器冷却介质分布塔盘示意图；

图4翘片结构示意图；

图5为具有孔的翅片结构示意图。

图1中，1为结晶器，2为结晶器外壳，3为顶板，4为分布器，5为降膜结晶管，6为物料入口，7为物料溢流口，8为上管板，9为下管板，10为冷却介质分配塔盘，11为溢流堰，12为降液管，13为冷却介质出口，14为物料出口，15为下封头，17为冷却介质进口。

图2中，5为降膜结晶管，18为内构件。

图3中，10为冷却介质分配塔盘，16为导流孔。

图4中，19为完整的翅片。

图5中，20为带孔的翅片。

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，本发明的范围并不只限于实施例所覆盖的范围。

具体实施方式

【实施例1】

用于对二氯苯提纯的结晶器1，所述结晶器外壳2通过顶板3和下封头15在相对端封闭，结晶器外壳2内设有降膜结晶管5，结晶器1上部设有物料入口6和物料溢流口7；结晶器下封头15设有物料出口14；降膜结晶管上设有分布器4；结晶器外壳上部设有冷却介质进口17，下部设有冷却介质出口13，结晶器内设有冷却介质分配塔盘10，冷却介质分配塔盘10上设有冷却介质导流孔16、溢流堰11、降液管12；降膜结晶管5穿过导流孔16，通过上管板8和下管板9固定。

结晶器外壳2呈柱形，结晶器外壳2内部设有至少两根垂直顶板3安装的降膜结晶管5；每根降膜结晶管5上均设有分布器4，分配器4下部具有内构件18；内构件18为完整的翅片19；或者内构件18为开孔的翅片20。冷却介质分配塔盘10上至少有两个溢流堰11；至少有两个降液管12。上述结晶器用于混合二氯苯提纯高纯度对二氯苯99.8%。

混合二氯苯进料中对二氯苯质量浓度98%，其余为间二氯苯、邻二氯苯、三氯苯等

对二氯苯的提纯操作，全过程包括结晶、蒸发、熔化晶体三个步骤：

结晶 60℃混合二氯苯，以500L/h的进料速度，经物料入口6进入结晶器顶部，混合二氯苯经过分布器4，在降膜结晶管5内壁上形成物料液膜，流入结晶管5，多余的混合二氯苯经物料溢流口7流出。50℃冷却介质经冷却介质进口17进入结晶器，通过冷却介质分配塔盘10上的冷却介质导流孔16，冷却介质在降膜结晶管5的外壁上形成冷却介质液膜，冷却介质分配塔盘10上设有溢流堰11和降液管12，通过溢流堰的高度控制冷却介质在每根结晶管上的流量，多余的冷却介质经降液管流到下一级塔盘。冷却介质液膜和二氯苯液膜通过以上结构设计，在结晶管壁面上实现并流换热。混合二氯苯液膜随着温度的降低在结晶管内壁析出对二氯苯晶体，未结晶的残液从塔底物料出口14排出。

蒸发进料2小时后，停止进料，使冷却介质按1℃/h的升温速度，升高到52.5℃，进行蒸发操作，蒸发的目的是为了使包藏在对二氯苯晶体内部和表面的不纯液体，从晶层内熔出，进一步纯化晶体。蒸发得到的残液从塔底物料出口14排出。由于结晶管内壁上设有翘片，一方面对于晶层具有支撑作用，有效的防止了晶层在蒸发过程中发生垮塌；另一方面内翅片起到了强化传热，减少蒸发时间的作用。

熔化晶体蒸发操作结束后，使冷却介质温度升高到60℃，将晶体融化，得到高纯产品，高纯产品从物料出口14排出收集。最终可以得到质量浓度99.8%对二氯苯产品。

【实施例2】

实施例1的结晶器用于混合二氯苯提纯高纯度对二氯苯99.7%。

混合二氯苯进料中对二氯苯质量浓度65%，其余为间二氯苯、邻二氯苯、三氯苯等

结晶 60℃混合二氯苯，以500L/h的进料速度，冷却介质温度30℃，其余操作与实施例1相同

蒸发进料2小时后，停止进料，使冷却介质按5℃/h的升温速度，升高到53℃

熔化晶体蒸发操作结束后，使冷却介质温度升高到60℃，将晶体融化，得到高纯产品，高纯产品从物料出口14排出收集。最终可以得到质量浓度99.7%对二氯苯产品。

【实施例3】

实施例1的结晶器用于混合二氯苯提纯高纯度对二氯苯99.5%。

混合二氯苯进料中对二氯苯质量浓度40%，其余为间二氯苯、邻二氯苯、三氯苯等

结晶 60℃混合二氯苯，以500L/h的进料速度，冷却介质温度5℃，其余操作与实施例1相同

蒸发进料2小时后，停止进料，使冷却介质按10℃/h的升温速度，升高到52.5℃

熔化晶体蒸发操作结束后，使冷却介质温度升高到60℃，将晶体融化，得到高纯产品，高纯产品从物料出口14排出收集。最终可以得到质量浓度99.5%对二氯苯产品。

【实施例4】

实施例1的结晶器用于混合二氯苯提纯高纯度对二氯苯99.8%

混合二氯苯进料中对二氯苯质量浓度80%，其余为间二氯苯、邻二氯苯、三氯苯等

对二氯苯的提纯操作，全过程包括结晶、蒸发、结晶融化三个步骤：

结晶 80℃混合二氯苯，以500L/h的进料速度，冷却介质温度40℃，其余操作与实施例1相同

蒸发进料2小时后，停止进料，冷却介质升温前，将结晶器下封头15拆除，采用玻璃槽进行收集汗液，冷却介质温度5℃/h升温到52.5℃，蒸发过程中未见晶体从结晶管内垮塌的现象。蒸发结束后，将结晶器封头15重新安装。

【比较例1】

采用与实施例4相同组成的进料，但结晶管内为光管，没有安装任何内构件。

结晶结晶过程与实施例4的条件相同

蒸发进料2小时后，停止进料，冷却介质升温前，将结晶器下封头15拆除，采用玻璃槽进行收集汗液，冷却介质温度5℃/h升温到52.5℃，蒸发过程升温到50度时在玻璃槽内看到有二氯苯晶体从部分结晶管内掉落。蒸发结束后，将结晶器封头15重新安装。

熔化晶体蒸发操作结束后，使冷却介质温度升高到60℃，将晶体融化，最终可以得到质量浓度99.3%对二氯苯产品。

通过对比发现，在结晶管内没有内构件的情况下，在蒸发过程中晶体层易发生垮塌的现象，同时由于没有塔内件强化蒸发传热过程，浓度较低的母液没有充分的从晶体层中熔出，从而影响了最终产品的纯度。

虽然已结合本发明的最佳实施例对本发明作了图示和描述，但是，应予理解的是，对于本技术领域那些熟练人员来说，还可以对本发明做出不背离本发明精神和保护范围的前述和其它各种形式上和具体细节上的变化。

Claims

1.一种对二氯苯的提纯方法，包括以下几个步骤：

1）混合二氯苯经结晶器（1）的物料入口（6）进入结晶器顶部，一部分混合二氯苯经结晶器顶部分布器（4）进入结晶管（5），一部分混合二氯苯经物料溢流口（7）流出；

2）冷却介质经冷却介质进口（17）进入结晶器，通过冷却介质分配塔盘（10）上的冷却介质导流孔（16），冷却介质在降膜结晶管（5）的外壁上形成冷却介质液膜，多余的冷却介质经降液管（12）流到下一级塔盘，冷却介质最终由冷却介质出口（13）排出；

3）混合二氯苯液膜随着温度的降低在结晶管（5）壁析出对二氯苯晶体，未结晶的残液从塔底物料出口（14）排出；

4）冷却介质升温到30~80℃，并恒温至少5分钟，蒸发后得到的残液从塔底物料出口（14）排出；

5）冷却介质温度升高到对二氯苯熔点以上，将晶体融化，得到对二氯苯产品，并从物料出口（14）排出；

其中，所述结晶器（1）的外壳（2）通过顶板（3）和下封头（15）在相对端封闭，结晶器外壳（2）内设有降膜结晶管（5），结晶器（1）上部设有物料入口（6）和物料溢流口（7）；结晶器下封头（15）设有物料出口（14）；降膜结晶管上设有分布器（4）；结晶器外壳上部设有冷却介质进口（17），下部设有冷却介质出口（13），结晶器内设有冷却介质分配塔盘（10），冷却介质分配塔盘（10）上设有冷却介质导流孔（16）、溢流堰（11）、降液管（12）；降膜结晶管（5）穿过导流孔（16），通过上管板（8）和下管板（9）固定。

2.根据权利要求1所述的对二氯苯的提纯方法，其特征在于，结晶器外壳（2）呈柱形，结晶器外壳（2）内部设有至少两根垂直顶板（3）安装的降膜结晶管（5）。

3.根据权利要求2所述的对二氯苯的提纯方法，其特征在于每根降膜结晶管（5）上均设有分布器（4），分配器（4）下部具有内构件（18）。

4.根据权利要求3所述的对二氯苯的提纯方法，其特征在于内构件（18）为完整的翅片（19）。

5.根据权利要求3所述的对二氯苯的提纯方法，其特征在于内构件（18）为开孔的翅片（20）。

6.根据权利要求1所述的对二氯苯的提纯方法，其特征在于冷却介质分配塔盘（10）上至少有两个溢流堰（11）；至少有两个降液管（12）。

7.根据权利要求7所述的对二氯苯的提纯方法，其特征在于，步骤5）中对二氯苯的重量浓度为40~98%。

8.根据权利要求7所述的对二氯苯的提纯方法，其特征在于步骤2）中冷却介质的温度在5℃~50℃。

9.根据权利要求7所述的对二氯苯的提纯方法，其特征在于，步骤4）中所述的冷却介质的升温速度在1℃/h~10℃/h；冷却介质升温到40~60℃。