CN106946694A - 氯乙酸结晶工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氯乙酸结晶工艺，是通过监测结晶釜内氯乙酸物料的料温，根据料温控制结晶釜降温水的水温调节，进行氯乙酸结晶过程的控制，该结晶工艺严格划分为九个阶段，对氯乙酸物料进行八个降温段，和一个升温段，并将升温段设置于降温段之中，从根源上解决了结晶工艺中的晶体挂壁问题。采用本发明的技术方案，获得的氯乙酸结晶工艺，实现对氯乙酸物料结晶过程的精细化控制，避免根据经验操作引入的判断误差等人为因素的影响，并缩短了结晶时间，提高了产品质量和产量。由于结晶过程的精细化控制，该结晶工艺易于实现全自动化操作，不仅可减少工人劳动强度，增加现场安全系数，还可降低生产耗能，极大提高生产效率。

Description

氯乙酸结晶工艺

技术领域

本发明涉及氯乙酸生产技术领域，尤其涉及氯乙酸结晶工艺。

背景技术

目前在氯乙酸生产中氯乙酸的结晶是影响产品质量、生产效率和生产能耗的关键，虽然在氯乙酸结晶方面有大量的研究报道，但大多属于通过结晶设备的改进来优化结晶工艺的方法，而在实际生产中各生产企业对结晶工艺的控制常依据人工经验总结得出的降温控制理论来指导结晶操作，往往造成(1)结晶周期长，设备利用率低下；(2)极易形成料液局部结晶附着罐壁而出现的挂壁问题，不仅影响设备的换热，而且在消除挂壁问题过程反复升温造成料液变红影响产品质量；(3)降温结晶过程需要工人不断观察料液颜色、粘稠度等，来及时调整降温水流量，人为因素对生产结果的影响大，造成生产不稳定性高等问题，制约着氯乙酸生产的发展。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种氯乙酸结晶工艺，通过严格控制结晶釜降温水的水温，详细划分结晶工艺阶段，不仅解决了氯乙酸结晶生产中常出现的晶体挂壁问题，还缩短了结晶时间，提升了结晶速度，提高了结晶产品质量。

为实现上述目的，本发明的氯乙酸结晶工艺，是通过监测结晶釜内氯乙酸物料的料温，根据料温控制结晶釜降温水的水温调节，进行氯乙酸结晶过程的控制，包括以下工艺步骤：

a、当料温≥50℃，进入结晶工艺的第一阶段，开启结晶釜降温水的循环，调控水温升至45℃且保持恒温，对氯乙酸物料进行第一阶段降温；

b、当料温＞63℃，进入结晶工艺的第二阶段，调控水温升至50℃且保持恒温，对氯乙酸物料进行第二阶段降温；

c、当料温≤63℃时，进入结晶工艺的第三阶段，调控水温与料温的温差维持在6℃，对氯乙酸物料进行第三阶段降温；

d、当料温≤58℃时，进入结晶工艺的第四阶段，调控水温与料温的温差维持在4℃，对氯乙酸物料进行第四阶段降温；

e、当料温≤55℃时，进入结晶工艺的第五阶段，控制结晶釜降温水升温，升温10～40分钟，待结晶釜内壁上附着的晶体完全掉落，控制结晶釜降温水停止升温、开启降温，待水温降至料温温度，向结晶釜内加入氯乙酸母液；

f、当料温≤52℃时，进入结晶工艺的第六阶段，调控水温与料温的温差由4℃逐渐增大到10℃，对氯乙酸物料进行第五阶段降温；

g、当料温≤45℃时，进入结晶工艺的第七阶段，调控水温与料温的温差由10℃逐渐增大到15℃，对氯乙酸物料进行第六阶段降温；

h、当料温≤36℃时，进入结晶工艺的第八阶段，调控水温与料温的温差由15℃逐渐增大到20℃，对氯乙酸物料进行第七阶段降温；

i、当料温≤30℃时，进入结晶工艺的第九阶段，调控水温与料温的温差由20℃逐渐增大到26℃，对氯乙酸物料进行第八阶段降温；

j、当料温≤25℃时，停止结晶釜降温水的循环，结晶工艺结束。

本发明的结晶工艺以氯乙酸的结晶特性，即氯乙酸的熔点为63℃，当氯化液温度＜63℃时，开始有晶体析出，以及晶体会以α、β、γ三种形式出现，且不同晶体形式的结晶温度不同，α型为63℃，β型为55～56℃，γ型为51～52℃等理论基础为依据，根据结晶釜内氯乙酸物料的料温，将结晶工艺严格划分为九个阶段，在九个阶段中通过精确控制结晶釜降温水的水温，以达到对氯乙酸物料结晶过程的精细化控制，避免根据经验操作引入的判断误差等人为因素的影响，从而缩短结晶时间，提升结晶速度，提高结晶产品质量，避免晶体挂壁问题的出现。

结晶釜氯乙酸物料的进料料温高达近百度，在第一、二阶段内，由于氯乙酸物料的料温处于结晶点以上，只需尽快将料温降至结晶点附近，控制水温保持在45、50℃的恒温，可防止料温与水温的温差过大，物料传热不匀而形成的局部结晶出现挂壁的问题；第三阶段，氯乙酸物料已经开始有晶体析出，水温必须跟随料温变化，由于此时的晶体还较少，需控制料温与水温的温差相对较大，控制水温由50℃恒温升至低于料温6℃的温度；第四阶段，氯乙酸物料中有大量晶体析出，如果降温较快极易挂壁，同时也会对晶体的形成造成不好的影响，易出现结晶颗粒小，结晶少等问题，因此该阶段进一步控制减小料温与水温的温差，使晶体充分析出；第五阶段，由于氯乙酸物料中大部分晶体已经析出，物料开始变得粘稠，换热缓慢，在结晶釜内壁上或多或少存在一些晶体附着在壁上，有轻微挂壁现象，此阶段通过对水温快速、短暂升温使附着的晶体消除，之后再次降温使水温达到料温温度，再加入氯乙酸母液，为晶体的长大做好准备；第六阶段，此阶段还会有少量晶体析出，而且晶体的长大需要一个缓慢的过程，因此控制料温、水温的温差进行缓慢变化；第七阶段，培养晶体逐渐长大，逐渐增大料温水温温差及物料的降温速度；第八阶段，进一步增大物料的降温速度，控制增大料温、水温温差，使晶体进一步快速聚合长大。在结晶过程的九个阶段对氯乙酸物料进行八个降温段，和一个升温段，并将升温段设置于降温段之中，从根源上解决了结晶工艺中的晶体挂壁问题，并缩短了结晶时间，显著提高了产品的质量和收率。

作为对上述技术方案的限定，步骤e中所述氯乙酸母液为氯乙酸生产得到并于生产中循环使用的含有氯乙酸的固、液混合液。

步骤e中加入氯乙酸母液，有效回收氯乙酸，减少生产的污染与浪费，提高产品收率。

作为对上述技术方案的限定，步骤f～i中所述水温与料温的温差以均匀增大的形式进行控制。

进一步限定降温水水温与料温温差的控制，优化结晶工艺，提高结晶产量和质量。

作为对上述技术方案的限定，步骤a～h中使用循环水作为结晶釜降温水，步骤i中使用5℃低温水作为结晶釜降温水。

作为对上述技术方案的限定，结晶工艺中对结晶釜内氯乙酸物料的料温监测从氯乙酸物料向结晶釜进料开始，至结晶工艺结束为止。

对氯乙酸物料的料温监测，从向结晶釜内进料即开始，不需等全部氯乙酸物料都进入釜内，可以尽快对降温水进行升温，防止料温与水温的温差过大，造成物料传热不匀出现局部结晶挂壁现象。

综上所述，采用本发明的技术方案，获得的氯乙酸结晶工艺，以氯乙酸结晶特性的理论基础为依据，根据结晶釜内氯乙酸物料的料温，精确控制结晶釜降温水的水温，以达到对氯乙酸物料结晶过程的精细化控制，避免根据经验操作引入的判断误差等人为因素的影响，将结晶工艺严格划分为九个阶段，对氯乙酸物料进行八个降温段，和一个升温段，并将升温段设置于降温段之中，从根源上解决了结晶工艺中的晶体挂壁问题，并缩短了结晶时间，提高了产品质量和产量。由于结晶过程的精细化控制，该结晶工艺易于实现全自动化操作，不仅可减少工人劳动强度，增加现场安全系数，还可降低生产耗能，极大提高生产效率。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本实施例涉及一种氯乙酸结晶工艺，具体工艺流程如下：

当结晶釜内有氯乙酸物料的进料，开启对氯乙酸物料料温的实时监测，

a、当料温≥50℃，进入结晶工艺的第一阶段，开启结晶釜降温水的循环，调控水温升至45℃且保持恒温，对氯乙酸物料进行第一阶段降温；

b、当料温＞63℃，进入结晶工艺的第二阶段，调控水温升至50℃且保持恒温，对氯乙酸物料进行第二阶段降温；

c、当料温≤63℃时，进入结晶工艺的第三阶段，调控水温与料温的温差维持在6℃，对氯乙酸物料进行第三阶段降温；

d、当料温≤58℃时，进入结晶工艺的第四阶段，调控水温与料温的温差维持在4℃，对氯乙酸物料进行第四阶段降温；

e、当料温≤55℃时，进入结晶工艺的第五阶段，控制结晶釜降温水升温，根据物料及罐体的导热系数(所述物料及罐体导热系数，即物料进入第四段时，系统开始计时，到达第五段温度时计时停止，这一时间越短，说明物料及罐体导热系数越大，升温时间越短，反之越长)，升温30分钟，待结晶釜内壁上附着的晶体完全掉落，控制结晶釜降温水停止升温、开启降温，待水温降至料温温度，向结晶釜内加入氯乙酸母液，所述氯乙酸母液是生产中在晶体离心环节经离心机甩出得到的固﹑液混合液，包括在氯化反应中深度氯化产生的二氯乙酸液体，未反应完全的微量醋酸，洗涤用水，以及不可避免的一氯乙酸(即氯乙酸)，通常对该混合液进行循环使用，以回收一氯乙酸。经检测，氯乙酸母液的主要成分为45％左右的一氯乙酸，35％左右的二氯乙酸，10％左右的醋酸，8％左右的水，以及硫﹑氯乙酰氯﹑游离氯等其它微量杂质；

f、当料温≤52℃时，进入结晶工艺的第六阶段，调控水温与料温的温差由4℃逐渐增大到10℃，对氯乙酸物料进行第五阶段降温；

g、当料温≤45℃时，进入结晶工艺的第七阶段，调控水温与料温的温差由10℃逐渐增大到15℃，对氯乙酸物料进行第六阶段降温；

h、当料温≤36℃时，进入结晶工艺的第八阶段，调控水温与料温的温差由15℃逐渐增大到20℃，对氯乙酸物料进行第七阶段降温；

i、当料温≤30℃时，进入结晶工艺的第九阶段，调控水温与料温的温差由20℃逐渐增大到26℃，对氯乙酸物料进行第八阶段降温；

j、当料温≤25℃时，停止结晶釜降温水的循环，结晶工艺结束，关闭各阀门，等待放料。

在步骤a～h中使用循环水作为结晶釜降温水，采用蒸汽和循环水进行降温水的调温；步骤i中使用5℃低温水作为结晶釜降温水，采用蒸汽和5℃低温水进行降温水的调温。在步骤f～i中所述水温与料温温差以均匀增大的形式进行控制，如g～h段，料温由45℃降至36℃，对应水温控制由35℃至16℃，期间的料温、水温均呈函数对应关系，以此规律控制水温与料温的温差呈均匀增大形式。

结晶罐为12000L罐体时，该结晶工艺历时28～32h，相较于常规氯乙酸结晶工艺时间60～70h，显著缩短了结晶工艺时间，得到的氯乙酸晶体，纯度为98％，产率为93％，生产速度的提升，能够产生显著的经济效益，而且该结晶工艺杜绝了不合格品的产生。

上述结晶工艺，可通过人工操作来完成，由于对结晶过程的精细化控制，极大避免根据经验操作引入的判断误差等对结晶生产的影响，可缩短结晶时间，提高产品质量和产量。更优地，该结晶工艺易于实现全自动化操作，在结晶釜进料后，电脑启动程序，按上述工艺步骤，完成物料的结晶，自动化程度的提高，减少了现场工作人员，大大减少事故率，而且还可极大降低工人劳动强度，增加现场安全系数，保证操作的精确度，维持生产的稳定性，降低生产耗能，极大提高生产效率。

对比例

本对比例采用如下的结晶工艺：

在氯乙酸结晶釜内，氯乙酸物料的料温由90～58℃时，维持降温水水温稳定在56℃，降温约4h；料温由58～53℃时，维持料温与水温的温差4±1℃，降温约10h；料温由53～45℃时，维持料温与水温的温差5～8℃，降温约10h；料温由45～40℃时，维持料温与水温的温差8～10℃，此后可逐渐增大温差至10～15℃，降温约5h；料温由40～20℃时，维持料温与水温的温差12～16℃，当料温达到35℃，温差可加大至15℃，降温约8h；另外，返工料和母液回收结晶的料温与水温温差控制在8～10℃，最终料温在10℃，水温≥2℃，返工料降温约7h，母液回收结晶降温约4.5h。

按对比例的结晶工艺获得的氯乙酸晶体具有晶体纯度高、颗粒大而均匀的优势，但每次结晶工艺后在结晶釜内壁上均会出现晶体挂壁的问题，如果通过物料升温消除挂壁，往往造成物料变红，影响产品质量，因此需要放料后进行人工清理挂壁，不仅降低了生产产量，增加了工作量，还会造成生产安全的隐患。

将本发明实施例与对比例比较可见，本发明的结晶工艺通过更精细化地控制结晶过程，进一步缩短了结晶工艺时间，并可以促使晶体分别以α、β、γ三种形式得到纯度很高地结晶，极大提高产品质量，而且结晶工艺严格划分为九个阶段，其中包括八个降温段和一个升温段，并将升温段设置于降温段之中，通过每个阶段水温的特定控制之间的相互关联与影响，从根源上解决了结晶工艺中的晶体挂壁问题，并且不会出现因升温造成物料发红，影响产品质量的问题，极大改进了结晶工艺。

综上所述，本发明的氯乙酸结晶工艺，通过监测结晶釜内氯乙酸物料的料温，精确控制结晶釜降温水的水温，在结晶过程严格划分为九个阶段，对氯乙酸物料进行八个降温段，和一个升温段，并将升温段设置于降温段之中，从根源上解决了结晶工艺中的晶体挂壁问题，并缩短了结晶时间，提高了产品质量和产量。由于结晶过程的精细化控制，该结晶工艺易于实现全自动化操作，不仅可减少工人劳动强度，增加现场安全系数，还可降低生产耗能，极大提高生产效率。

Claims (5)

1.一种氯乙酸结晶工艺，其特征在于，该工艺通过监测结晶釜内氯乙酸物料的料温，根据料温控制结晶釜降温水的水温调节，进行氯乙酸结晶过程的控制，包括以下工艺步骤：

a、当料温≥50℃，进入结晶工艺的第一阶段，开启结晶釜降温水的循环，调控水温升至45℃且保持恒温，对氯乙酸物料进行第一阶段降温；

b、当料温＞63℃，进入结晶工艺的第二阶段，调控水温升至50℃且保持恒温，对氯乙酸物料进行第二阶段降温；

c、当料温≤63℃时，进入结晶工艺的第三阶段，调控水温与料温的温差维持在6℃，对氯乙酸物料进行第三阶段降温；

d、当料温≤58℃时，进入结晶工艺的第四阶段，调控水温与料温的温差维持在4℃，对氯乙酸物料进行第四阶段降温；

e、当料温≤55℃时，进入结晶工艺的第五阶段，控制结晶釜降温水升温，升温10～40分钟，待结晶釜内壁上附着的晶体完全掉落，控制结晶釜降温水停止升温、开启降温，待水温降至料温温度，向结晶釜内加入氯乙酸母液；

f、当料温≤52℃时，进入结晶工艺的第六阶段，调控水温与料温的温差由4℃逐渐增大到10℃，对氯乙酸物料进行第五阶段降温；

g、当料温≤45℃时，进入结晶工艺的第七阶段，调控水温与料温的温差由10℃逐渐增大到15℃，对氯乙酸物料进行第六阶段降温；

h、当料温≤36℃时，进入结晶工艺的第八阶段，调控水温与料温的温差由15℃逐渐增大到20℃，对氯乙酸物料进行第七阶段降温；

i、当料温≤30℃时，进入结晶工艺的第九阶段，调控水温与料温的温差由20℃逐渐增大到26℃，对氯乙酸物料进行第八阶段降温；

j、当料温≤25℃时，停止结晶釜降温水的循环，结晶工艺结束。

2.根据权利要求1所述的氯乙酸结晶工艺，其特征在于：步骤e中所述氯乙酸母液为氯乙酸生产得到并于生产中循环使用的含有氯乙酸的固、液混合液。

3.根据权利要求1所述的氯乙酸结晶工艺，其特征在于：步骤f～i中所述水温与料温的温差以均匀增大的形式进行控制。

4.根据权利要求1所述的氯乙酸结晶工艺，其特征在于：步骤a～h中使用循环水作为结晶釜降温水，步骤i中使用5℃低温水作为结晶釜降温水。

5.根据权利要求1所述的氯乙酸结晶工艺，其特征在于：结晶工艺中对结晶釜内氯乙酸物料的料温监测从氯乙酸物料向结晶釜进料开始，至结晶工艺结束为止。