CN108484386A - 氯乙酸连续化生产装置及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氯乙酸连续化生产装置及其生产工艺，具有氯化塔、冷凝罐、氯化氢收集装置、加热罐、半成品罐，氯化塔的塔身上具有位于上方的原料入口和酰氯回流口、位于塔顶的气体出口、位于塔身下方的氯气入口和塔身内部的氯气分散器、位于氯化塔底部的半成品出口。氯化反应中，具有醋酐和乙酰氯两种催化剂参与反应。本发明制得的氯乙酸副反应产物少，对环境污染少，自动化程度高，生产效率高。

Description

氯乙酸连续化生产装置及其生产工艺

技术领域

本发明涉及氯乙酸的生产技术。

背景技术

传统的氯乙酸采用反应釜(或氯化釜)进行反应生产，原料全部加入反应釜内并停留发应较长时间，反应速度难以控制，容易过度发应，产生较多的二氯乙酸、三氯乙酸等副产物，影响氯乙酸的纯度和出产率，而且反应釜添加原料和排放产物的过程不能连续进行，导致生产效率低下。

1995年第二期《氯碱工业》刊登的连续氯化法制氯乙酸的文章中，介绍了以醋酐(乙酐)为催化剂进行多步反应生产氯乙酸的工艺，反应步骤多，副产物二氯乙酸多，产品纯度较低。

专利号为2012100386879的发明公开了一种液体氯乙酸的生产方法，将乙酸加入氯化釜，在催化剂乙酐存在下，与氯气反应，生成氯乙酸，反应温度为70℃，反应时间为24小时。申请号为2012103848085的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。这两个发明均采用密闭的反应釜和使用醋酐做催化剂进行反应，反应不连续，产率偏低，副产物含量偏多。

发明内容

发明目的：提供一种采用双催化剂催化、反应时间短、副产物含量少的氯乙酸连续化生产装置及其生产工艺。

技术方案：

本发明提供的一种氯乙酸连续化生产工艺装置，具有氯化塔、冷凝罐、氯化氢收集装置、加热罐、半成品罐。氯化塔的塔身上具有位于上方的原料入口、位于顶部的气体出口、位于下方的氯气入口和与之联通的位于氯化塔内的下部的氯气分散器、位于氯化塔底部的半成品出口(反应产物，尚未提纯时含有乙酸，成为半成品)。

氯化塔的原料入口(其中含有乙酸、醋酐，醋酐作为催化剂)联通原料管道，氯气(另一种原料)通过氯气入口联通氯气分布器，气体出口联通冷凝器，冷凝器具有氯化氢气体出口和液态的乙酰氯出口；半成品出口联通半成品入口。

冷凝器采用石墨为主要材质，耐腐蚀性及热传导性良好，控制器冷凝温度为40-50℃(保证乙酰氯充分液化不易跟随排放，氯化氢不会液化比较纯净，同时乙酰氯具有较高的乙酰化活性，催化能力较强催化速度较快)，乙酰氯出口通过回流管路联通氯化塔的乙酰氯回流口。

目前乙酸氯化法生产氯乙酸，绝大多数采用硫磺催化法，少数厂家采用醋酐催化法。还没有直接使用乙酰氯做催化剂。乙酰氯在强酸存在的情况下，酰化能力比醋酐强，对羧酸发生氯化反应具有催化作用，即具有更好的氯化反应催化功能。本发明中的乙酰氯在有氯化氢存在时，将可作为较强催化能力的催化剂参与氯化反应，然后又蒸发从气体出口排出，作为第二种催化剂循环使用，加速氯化反应速度，减少在原料氯化塔中的滞留时间，使得氯化反应不易出现反应过度的现象，减少副产物的产生；另外由于乙酰氯具有毒性，传统工艺中当作为副产物排放时容易污染环境，反复回用作为催化剂的同时减少排放。

半成品出口通过三通阀门分别联通加热罐和氯乙酸半成品罐，加热罐的出口具有回流管路联通半成品入口。三通阀门与加热罐之间具有自控泵，三通阀门与自控泵之间连接有控制器，自控泵具有测量半成品中氯乙酸浓度的部件。当半成品中氯乙酸浓度不低于80-85％时，三通阀门朝向半成品罐打开，收集半成品；当氯乙酸浓度低于80-85％时，三通阀门朝向加热罐打开，经加热后反流回氯化塔，使得尚未反应使得原料或中间产物继续进行反应。

氯化塔内的上部具有分层设置的多层筛板和位于筛板下方的多层填料；原料入口具有多个，乙酰氯回流口具有多个，分别联通不同层的筛板，多个原料入口和多个乙酰氯回流口位置交叉设置。

氯化氢收集装置包括真空喷射装置(加速氯化氢的排放)、冷凝器、补水装置(加快氯化氢的吸收溶解)、循环泵、浓盐酸收集装置，冷凝器具有回流管路联通喷射装置的上部入口和下部出口，补水装置联通喷射装置的上部入口，浓盐酸收集装置联通射装置的下部出口。

本发明中，半成品罐之后可以连接有连续精馏系统，以获得高纯氯乙酸，实现原料到高纯氯乙酸成品的连续化生产。

本发明的氯化塔中，由于原料和醋酐催化剂采用连续加入、半成品、副产物等连续流出，而且采用的这种立式结构的氯化塔中，由于重力作用和接触方式决定了反应时间短，液体、气体快速分离，氯气与乙酸一般只发生一步化学反应，在一步反应中有中间产物乙酰氯产生，难以反生深度反应，副产物二氯、三氯的产物很少(装置的结构使得反应原料充分接触，反应充分，而由于两种催化剂的共同作用即使氯化反应时间较短，氯化反应也能顺利完成，又不会反应过头生成过多的二氯乙酸或三氯乙酸等有害副产物)，氯乙酸的纯度较高。

本发明的氯化塔中，氯化反应的压力控制在常压～0.3Mpa，反应温度控制在95～175℃，氯化率为78-88％(优选110-130℃，氯化率为82％以上，而且副产物二氯乙酸的浓度能够控制在0.1-0.5％，此工艺在甘氨酸合成中涉及的氯化反应尤为适用)。

有益效果：

传统的氯化反应釜反应，由于过度反应，副产物需要通过加氢还原，本发明由于反应时间短，不存在反应过度和副产物较多的现象，不需要加氢区还原二氯、三氯等付产物，节省加氢设备投资和原料氢的消耗。

连续化生产人工少，能耗少，可用原料或中间体包括催化剂重复使用，减少设备投入和原材料的消耗。双重催化剂催化氯化反应，反应速度快，氯乙酸转化率较高。

设备传热和耐腐蚀能力强，使用寿命长久。反应产物的浓度可以精确控制设定，产物中杂质较少，后期提纯比较方便，可以制得纯度很高的氯乙酸。

附图说明

图1时本发明的一种生产装置。

图中，7-真空系统；30-乙酸和醋酐原料源；31-氯气源；32-原料入口；33-氯化塔；34-筛板；35-填料；36-分布器；37-乙酰氯回流口；38-冷凝罐；39-盐酸罐；40-加热罐；41-自控泵；42-控制器；43-三通阀；44-蒸汽源；45-冷凝水收集装置；46-半成品罐；47-半成品出口；50-氯化氢收集装置

具体实施方式

如图1所示的氯乙酸连续化生产装置，具有氯化塔、冷凝罐、氯化氢收集装置、加热罐、半成品罐，氯化塔的塔身上具有位于上方的原料入口、位于顶部的气体出口，另具有位于氯化塔下方的氯气入口和与之联通的位于氯化塔内部的氯气分散器，还具有位于氯化塔底部的半成品出口。

原料管道通过原料入口联通氯化塔，氯气管路通过氯气入口联通氯气分布器，气体出口联通冷凝器，冷凝器具有氯化氢气体出口和液态乙酰氯出口，冷凝器的冷凝温度保证乙酰氯液化，氯化氢不会液化。乙酰氯出口通过回流管路联通氯化塔的乙酰氯回流口；半成品出口联通半成品罐。

半成品出口通过三通阀门分别联通加热罐和半成品罐，加热罐的出口具有回流管路联通半成品入口；三通阀门与加热罐之间具有自控泵，三通阀门与自控泵之间连接有控制器，自控泵具有能够测量半成品中氯乙酸浓度的功能。当半成品中氯乙酸浓度不低于82％时，三通阀门朝向半成品罐打开，收集半成品；当氯乙酸浓度低于82％时，三通阀门朝向加热罐打开，经加热后反流回氯化塔。

氯化塔内部的上方具有分层设置的多层筛板和位于筛板下方的填料层；原料入口具有多个，乙酰氯回流口具有多个，分别联通不同层的筛板，多个原料入口和多个乙酰氯回流口位置交叉设置。

氯化氢收集装置包括真空喷射装置、冷凝器、补水装置、循环泵、浓盐酸收集装置，冷凝器具有回流管路联通喷射装置的上部入口和下部出口，补水装置联通喷射装置的上部入口，浓盐酸收集装置联通射装置的下部出口。

Claims (10)

1.一种氯乙酸连续化生产装置，具有氯化塔、冷凝罐、氯化氢收集装置、加热罐、半成品罐，氯化塔的塔身上具有位于上方的原料入口、位于顶部的气体出口，其特征在于：另具有位于氯化塔下方的氯气入口和与之联通的位于氯化塔内部的氯气分散器，还具有位于氯化塔底部的半成品出口；

原料管道通过原料入口联通氯化塔，氯气管路通过氯气入口联通氯气分布器，气体出口联通冷凝器，冷凝器具有氯化氢气体出口和液态乙酰氯出口，乙酰氯出口通过回流管路联通氯化塔的乙酰氯回流口；半成品出口联通半成品罐。

2.如权利要求1所述的氯乙酸连续化生产装置，其特征在于：冷凝器采用石墨为主要材质，能够控制器冷凝温度保证乙酰氯液化，氯化氢不会液化。

3.如权利要求1所述的氯乙酸连续化生产装置，其特征在于：半成品出口通过三通阀门分别联通加热罐和半成品罐，加热罐的出口具有回流管路联通半成品入口；三通阀门与加热罐之间具有自控泵，三通阀门与自控泵之间连接有控制器，自控泵具有能够测量半成品中氯乙酸浓度的功能。

4.如权利要求1、2或3所述的氯乙酸连续化生产工艺装置，其特征在于：氯化塔内部的上方具有分层设置的多层筛板和位于筛板下方的填料层；原料入口具有多个，乙酰氯回流口具有多个，分别联通不同层的筛板，多个原料入口和多个乙酰氯回流口位置交叉设置。

5.如权利要求1所述的氯乙酸连续化生产装置，其特征在于：氯化氢收集装置包括真空喷射装置、冷凝器、补水装置、循环泵、浓盐酸收集装置，冷凝器具有回流管路联通喷射装置的上部入口和下部出口，补水装置联通喷射装置的上部入口，浓盐酸收集装置联通射装置的下部出口。

6.如权利要求1所述的氯乙酸连续化生产装置，其特征在于：半成品罐之后连接有连续精馏系统，以获得高纯氯乙酸，实现原料到高纯氯乙酸成品的连续化生产。

7.采用权利要求1所述的氯乙酸连续化生产装置的生产工艺，其特征在于：氯化反应中，具有醋酐和乙酰氯两种催化剂参与氯化反应。

8.如权利要求7所述的氯乙酸连续化生产工艺，其特征在于：冷凝器的冷凝温度保证乙酰氯液化，氯化氢不会液化。

9.如权利要求7所述的氯乙酸连续化生产工艺，其特征在于：当半成品中氯乙酸浓度不低于82％时，三通阀门朝向半成品罐打开，收集半成品；当氯乙酸浓度低于82％时，三通阀门朝向加热罐打开，经加热后反流回氯化塔。

10.如权利要求7、8或9所述的氯乙酸连续化生产工艺，其特征在于：所述的氯化塔中氯化反应的压力控制在常压～0.3Mpa，反应温度控制在95～175℃。