CN104478698B - 一种连续生产硬脂酰氯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续生产硬脂酰氯的方法，步骤为：a.硬脂酸及催化剂由液相进料口按比例由一号鼓泡塔顶部连续进料，依次串流进入二号鼓泡塔和三号鼓泡塔；通过一号塔底泵、二号塔底泵和三号塔底泵的强制循环，粗产品硬脂酰氯最终由三号塔底泵经出料口排出，然后进入酰氯精制工序；b.新鲜光气从气相进料口通过一号鼓泡塔和三号鼓泡塔连续鼓泡，一号鼓泡塔排气进入二号鼓泡塔中部，三号鼓泡塔的排气进入二号鼓泡塔底部，一号、三号鼓泡塔排气中未反应光气继续在二号鼓泡塔参与反应，二号鼓泡塔顶部排气进入后续盐酸吸收工序。本方法和装置反应生成的硬脂酰氯质量好，其粗产品的硬脂酰氯能达到97.5%以上，粗产品中的焦油含量低，后续处理容易。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种气相光气连续鼓泡反应生成硬脂酰氯的生产方法。
背景技术
硬脂酰氯（Stearoylacidchloride，又名十八酰氯）是一种农药中间体，也是造纸中性施胶剂—-烷基稀酮二聚体（AKD）的生产原料，由工业用硬脂酸在催化剂二甲基甲酰胺（DMF）的催化下，与光气反应生成的酰化产物。其反应主要分为两个阶段：
1、催化剂活化阶段
光气与二甲基甲酰胺反应生成活性集团（1），活性集团（1）很不稳定，很快放出一分子的CO2，并生成活性集团（2）
2、活性集团（2）与硬脂酸反应生成硬脂酰氯，并重新生成二甲基甲酰胺，同时放出一分子的HCl
该反应属于放热反应，但放热量不大，属于受传质控制的反应。反应过程中有大量废气生成，体系中还未反应完全的光气会随废气带出，现有较为成熟的工业化生产中，一般采用搪瓷搅拌反应釜，搅拌速度较慢，传质强度不高，反应速度较慢，反应周期长达12小时以上，并且采用间歇生产，光气过量比高，光气浪费严重。
专利CN102633620A，公开了一种液相光气法生产硬酯酰氯及其同系物的方法，该方法虽然实现连续生产，但采用液相光气，反应体系压力较大，液相光气比较危险，工业生产控制困难；液相光气的使用使光气的过量比增大，该方法虽然有光气冷却回收工艺，但过量光气混合在反应生成的大量CO2和HCl中，冷却回收困难，回收率不高，使光气浪费严重。并且采用液相光气，产品中焦油含量高，后续处理困难。
专利CN203448074U,公开了一种旋流板甘油氯化氢鼓泡用于生产环氧丙烷的装置，该方法物料有腐蚀性HCl存在，为达到深度加成，气相原料与液相原料在单塔之间为逆流，三塔之间采用并流进行。该专利为强化鼓泡塔内传质，增设许多特制旋流板，强化汽液传质，且三塔的设备结构与设备尺寸一致。
综上所述，现有生产硬脂酰氯的技术大都在搅拌釜中反应、传质效率差，反应速度缓慢，或反应条件苛刻，光气利用率低。
发明内容
本发明旨在避免现有技术的不足，提供一种反应速度较快、工艺控制方便、产品质量高、光气利用率高的连续硬脂酰氯生产工艺。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种连续生产硬脂酰氯的方法，其特征在于通过连续生产装置实现该方法；所述连续生产装置为：一号鼓泡塔（1）、二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）依次串流方式连接；一号鼓泡塔（1）底部连接一号塔底泵（7）和一号换热器（4），一号换热器（4）连接二号鼓泡塔（2）；二号鼓泡塔（2）底部连接二号塔底泵（8）和二号换热器（5），二号换热器（5）连接三号鼓泡塔（3）；三号鼓泡塔（3）底部连接三号塔底泵（9）和三号换热器（6）
三号换热器（6）连接出料口（13）；一号鼓泡塔（1）上部设有液相进料口（11），二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）下部设有气相进料口（10）；二号鼓泡塔（2）顶部设有排气口（12）；
具体生产步骤为：
a.硬脂酸及催化剂由液相进料口（11）按比例由一号鼓泡塔（1）顶部连续进料，依次串流进入二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）；通过一号塔底泵（7）、号塔底泵（8）和三号塔底泵（9）的强制循环，提高传质效果，加强反应速度，粗产品硬脂酰氯最终由三号塔底泵（9）经出料口（13）排出，最后进入酰氯精制工序；
b.新鲜光气从气相进料口（10）通过一号鼓泡塔（1）和三号鼓泡塔（3）连续鼓泡，一号鼓泡塔（1）排气进入二号鼓泡塔（2）中部，三号鼓泡塔（3）的排气进入二号鼓泡塔（2）底部，排气中未反应完全的光气继续参与反应，二号鼓泡塔（2）顶部排气由排气口（12）进入后续盐酸吸收工序。
所述一号鼓泡塔（1）、二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）的反应温度分别由一号换热器（4）、二号换热器（5）和三号换热器（6）控制，控制温度为65～95℃之间，控制反应压力为绝对压力0.12～0.2Mpa。
硬脂酸及催化剂的质量比为0.6～2.1%，新鲜光气与硬脂酸和催化剂的总量的质量比为1.1～1.5。
所述一号鼓泡塔（1）、二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）内设有折流板，二号鼓泡塔（2）的高径比小于一号鼓泡塔（1）和二号鼓泡塔（2）的高径比。
所述一号鼓泡塔（1）、二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）的材质采用玻璃、搪瓷、衬里及哈氏合金耐腐蚀材料；一号换热器（4）、二号换热器（5）和三号换热器（6）材质采用搪瓷、衬里及哈氏合金耐腐蚀材料。
本发明具有以下优点：
1.本发明采用高流量循环泵强制循环，强化汽液传质效果，塔内设有折流板，使上升过程中的气泡与下降中的液体撞击分散，再次强化传质效果，加快反应速度，最终使反应停留时间控制在4～5小时之间就能生产出合格的产品。
2.光气的二次反应吸收，保证光气的利用率。一号鼓泡塔和二号鼓泡塔之间液相原料与气相原料并流运行，而二号鼓泡塔和三号鼓泡塔采用逆流运行，其目的是保证一号鼓泡塔中的光气有较高浓度，使催化剂活化并初步反应，三号鼓泡塔中的光气有较高浓度，保证原料硬脂酸全部反应，二号鼓泡塔吸收一号鼓泡塔和三号鼓泡塔排气中未反应完全的光气，使光气的过量比降低，提高光气的利用率。
3.反应生成的硬脂酰氯质量好，其粗产品的硬脂酰氯能达到97.5%，粗产品中的焦油含量低，后续处理容易。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
其中：1—一号鼓泡塔，2—二号鼓泡塔，3—三号鼓泡塔，4—一号换热器，5—二号换热器，6—三号换热器，7—一号循环泵，8—二号循环泵，9—三号循环泵，10—气相进料口，11—液相进料口,12—排气口，13—出料口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1，见图1：
一号鼓泡塔和三号鼓泡塔的尺寸为φ325×800mm，二号鼓泡塔的尺寸为φ457×800mm，所用一号循环泵和三号循环泵为实验用计量泵，流量为1m3/h，二号循环泵为实验用计量泵，流量为2m3/h，DMF在熔融的硬脂酸中的配比为0.8%，置于带保温装置的高位槽（温度为75℃），连续自流至一号鼓泡塔，通过管线阀门及流量计控制其流速为0.035m3/h，连续进入一号鼓泡塔光气为0.25m3/h，连续进入三号鼓泡塔光气为0.3m3/h，一号换热器、二号换热器和三号换热器采用60℃温水，光气通入0.5小时后，一号鼓泡塔，二号鼓泡塔和三号鼓泡塔温度均开始上升，开启一号换热器、二号换热器和三号换热器的温水阀，控制3个鼓泡塔塔内温度在70℃左右，连续操作1小时后从出料口处采样，通过电位滴定法检测粗酰氯中酰氯含量为94.45%。连续操作2.0h后从出料口处采样，通过电位滴定法检测粗酰氯中酰氯含量为97.36%。连续操作2.5h以上后，酰氯含量不在变化，稳定在97.50%以上。
实施例2，设备尺寸与实施例1相同，操作过程同实施例1，反应温度控制65℃，连续操作1小时后从出料口处采样，通过电位滴定法检测粗酰氯中酰氯含量为92.63%。连续操作3.0h后酰氯含量稳定在97.50%以上，但所得粗产品酰氯颜色较实施例1稍浅。
实施例3，设备尺寸与实施例1相同，操作过程同实施例1，反应温度控制85℃，连续操作1小时后从出料口处采样，通过电位滴定法检测粗酰氯中酰氯含量为94.92%。连续操作2.3h后酰氯含量稳定在97.50%以上，但所得粗产品酰氯颜色较实施例1、2稍深。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种连续生产硬脂酰氯的方法，其特征在于通过连续生产装置实现该方法；所述连续生产装置为：一号鼓泡塔（1）、二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）依次串流方式连接；一号鼓泡塔（1）底部连接一号塔底泵（7）和一号换热器（4），一号换热器（4）连接二号鼓泡塔（2）；二号鼓泡塔（2）底部连接二号塔底泵（8）和二号换热器（5），二号换热器（5）连接三号鼓泡塔（3）；三号鼓泡塔（3）底部连接三号塔底泵（9）和三号换热器（6），
三号换热器（6）连接出料口（13）；一号鼓泡塔（1）上部设有液相进料口（11），二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）下部设有气相进料口（10）；二号鼓泡塔（2）顶部设有排气口（12）；
具体生产步骤为：
a.硬脂酸及催化剂由液相进料口（11）按比例由一号鼓泡塔（1）顶部连续进料，依次串流进入二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）；通过一号塔底泵（7）、二号塔底泵（8）和三号塔底泵（9）的强制循环，粗产品硬脂酰氯最终由三号塔底泵（9）经出料口（13）排出，最后进入酰氯精制工序；
b.新鲜光气从气相进料口（10）通过一号鼓泡塔（1）和三号鼓泡塔（3）连续鼓泡，一号鼓泡塔（1）的排气进入二号鼓泡塔（2）中部，三号鼓泡塔（3）的排气进入二号鼓泡塔（2）底部，排气中未反应完全的光气继续参与反应，二号鼓泡塔（2）顶部排气由排气口（12）进入后续盐酸吸收工序。
2.根据权利要求1所述的一种连续生产硬脂酰氯的方法，其特征在于所述一号鼓泡塔（1）、二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）的反应温度分别由一号换热器（4）、二号换热器（5）和三号换热器（6）控制，控制温度为65～95℃之间，控制反应压力为0.12～0.2Mpa。
3.根据权利要求1所述的一种连续生产硬脂酰氯的方法，其特征在于新鲜光气与硬脂酸和催化剂的总量的质量比为1.1～1.5。
4.根据权利要求1所述的一种连续生产硬脂酰氯的方法，其特征在于所述一号鼓泡塔（1）、二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）内设有折流板，二号鼓泡塔（2）的高径比小于一号鼓泡塔（1）和三号鼓泡塔（3）的高径比。
5.根据权利要求1所述的一种连续生产硬脂酰氯的方法，其特征在于所述一号鼓泡塔（1）、二号鼓泡塔（2）和三号鼓泡塔（3）的材质采用玻璃、搪瓷、衬里及金属耐腐蚀材料；一号换热器（4）、二号换热器（5）和三号换热器（6）材质采用搪瓷、衬里及金属耐腐蚀材料。
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