CN215712711U - 一种氯乙酸快速结晶提纯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氯乙酸快速结晶提纯装置，氯化液储罐与氯化液管线连接，再与氯乙酸结晶釜连接；溶剂储罐通过溶剂转料泵与氯乙酸结晶釜连接；氯乙酸结晶釜通过结晶液转料泵与拉袋式离心机连接，氯乙酸结晶釜与一级冷凝器、二级冷凝器连接，一级冷凝器、二级冷凝器通过虹吸桶、溶剂循环泵与氯乙酸结晶釜连接，二级冷凝器与真空机组连接，真空机组与一级冷凝器连接；拉袋式离心机通过虹吸桶、滤液转料泵与氯乙酸结晶釜连接；盘式干燥机通过热水泵与热水罐连接。其工艺主要是利用减压装置回收非水溶剂，在结晶釜外通过换热器换热，在非水溶剂中实现氯乙酸粗品的降温结晶，再通过离心机离心得到高纯度（一氯乙酸含量≥97%）固体氯乙酸。

Description

一种氯乙酸快速结晶提纯装置

技术领域

本实用新型公开了一种氯乙酸快速结晶提纯装置，属于化工生产技术领域，特别是涉及一种氯乙酸粗品提纯的工业化装置。

背景技术

氯乙酸是一种重要的化工原料及中间体，发展前景十分广阔。但是，从国内使用量方面来看，它主要应用于氨基乙酸和羧甲基纤维素等下游衍生物产品的合成。工业级氨基乙酸企业大都采用传统的氯乙酸水溶液(氯化液配水)通氨生产氨基乙酸产品，由于该方法对氯乙酸纯度要求不高(一氯乙酸含量约75％)，氨基乙酸企业一般采用醋酸为原料、硫磺为催化剂生产氯乙酸粗品(俗称“氯化液”，一氯乙酸含量＜95％)或者采用醋酸为原料、醋酐为催化剂(无需催化加氢方法，催化加氢投资较大)生产氯乙酸粗品。

为进一步降低甘氨酸生产成本和迫于当前环保形式，国内氨基乙酸企业竭力优化水相法工艺，但仍不能从根本上解决工艺缺陷。而甘氨酸新工艺技术一般需要采用高纯度(含量≥97％)固体氯乙酸为原料，比如，在醇相中，利用混合溶剂或有机胺或卤素类新型配方试剂生产氨基乙酸等技术。氨基乙酸企业要想成功开发甘氨酸新工艺技术，必须从工艺前端提纯氯乙酸原料。

利用醋酸氯化法生产纯度较高的氯乙酸主要有两种装置：一种是结晶降温装置，醋酸氯化反应后的混合物，通过冷却结晶、固液分离的方法生产固体氯乙酸；另一种方法是加氢还原精馏装置，将上述氯化混合物通过加氢还原使二氯乙酸还原为氯乙酸，再通过精馏分离出固体氯乙酸。氨基乙酸企业只需配套氯乙酸粗品生产装置，所以氨基乙酸企业若转型生产高纯度固体氯乙酸，采用以上两种装置，显然是行不通的。采用前种方法需要新增大量的结晶釜、离心机等，采用后种方法需要新增大量加氢釜、脱重塔、脱轻塔等，均占地较大，且建设费用较高，氨基乙酸企业本身利润薄，一般不愿意对氯乙酸装置作较大改动。

发明内容

本实用新型提供了一种氯乙酸快速结晶提纯装置，不采用结晶釜换热而采用低沸点溶剂不断蒸发在釜外进行热交换，在混合溶剂(液体卤代烃或低链酮或低链的醇或缩醛或者上述二种混合物)中实现氯乙酸粗品的降温结晶，达到提纯目的。本方法可解决传统结晶工艺结晶釜结壁严重的问题，大幅缩短结晶时间，大幅降低水分含量，生产成本低，无废水产生。

为实现本实用新型的目的采用了如下的技术方案，包括以下结构(见附图1)：

一种氯乙酸快速结晶提纯装置，溶剂储罐通过溶剂转料泵与氯乙酸结晶釜连接；

氯化液管线与氯化液储罐连接，氯化液储罐通过氯化液转料泵与氯乙酸结晶釜连接；

氯乙酸结晶釜通过结晶液转料泵与拉袋式离心机连接；

拉袋式离心机通过虹吸桶、离心滤液转料泵与氯乙酸结晶釜连接。

溶剂储罐、氯乙酸结晶釜及盘式干燥机的顶部分别经管线与一级冷凝器、二级冷凝器连接。

一级冷凝器、二级冷凝器通过虹吸桶、溶剂循环泵与氯乙酸结晶釜连接。

二级冷凝器及拉袋式离心机还与水喷射真空机组连接，真空机组与一级冷凝器连接。

盘式干燥机与热水罐连接，热水罐通过热水泵与盘式干燥机连接。

针对上述装置进行的氯乙酸快速结晶提纯工艺，针对以液体卤代烃或低链酮或低链的醇或缩醛或者上述二种混合物为溶剂，以氯乙酸粗品为原料，通过蒸发换热的方式实现氯乙酸粗品的降温、结晶，达到提纯目的。

一种氯乙酸快速结晶提纯工艺，包括如下步骤：

(1)将氯化液降温至70-75℃打入预先加入有溶剂的氯乙酸结晶釜，调节真空度进行减压蒸馏，

(2)减压蒸馏出来的溶剂通过降温后又返回至结晶釜，溶剂不断采出又不断进入结晶釜中，实现氯乙酸降温结晶析出，将结晶液经离心得到氯乙酸湿品，滤液返回结晶釜套用，生产下批次氯乙酸。

所述的氯化液中包括一氯乙酸87-95％、二氯乙酸4-10％、醋酸0.5-3％，温度为90-95℃。

所述的溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇、丙酮、丁酮、甲酸、甲缩醛、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳中一种或多种的混合物。氯化液与溶剂的质量关系为1-10：1-1.5。

减压蒸馏过程中温度控制为25-61℃，真空度-0.07～-0.09Mpa。

减压蒸馏出来的溶剂通过降温至5～10℃后返回至结晶釜。

减压蒸馏出来的溶剂以1000-1500L/h流量采出，又以1000-1500L/h流量进入结晶釜。

所述的滤液返回结晶釜套用过程中，所述的滤液返回结晶釜套用过程中，当套用至N+1次时生产出氯乙酸湿品中的一氯乙酸含量低于97％，则将滤液配水调节浓度为20-30％，通氨气合成氨基乙酸。

采用本实用新型的装置进行工艺采用低沸点溶剂不断蒸发在釜外进行热交换，在非水溶剂中利用各组成成分之间熔点的不同(氯乙酸61-63℃、二氯乙酸10℃、乙酸16℃)实现氯乙酸粗品的降温结晶，离心得到高纯度(一氯乙酸含量≥97％)固体氯乙酸，再经减压干燥可制备出固体氯乙酸成品，滤液反复套用于下批生产。

传统水相法结晶提纯工艺的结晶时间长达30h以上(以水为溶剂使氯化液梯度降温生产固体氯乙酸，CN106946694A和CN105949051A)，并且温度经历了70℃到25℃划分为9段进行降温，结晶周期长，设备利用率低下，极易形成料液局部结晶附着罐壁而出现挂壁问题，消除挂壁又需要反复升温造成料液变红，降温过程中工人不断观察料液颜色、粘稠度来及时调整降温水量，生产不稳定，劳动强度大，三废处理难度大。而加氢工艺中加氢釜(参考CN102311331A)存在高温高压，设备要求高，脱重塔和脱轻塔能耗大，一般仅适合醋酐氯化连续法路线。采用本实用新型进行的氯乙酸快速结晶提纯工艺，结晶时间仅为2h，不存在挂壁现象，工艺流程简单，设备利用率高，稳定性和自动化程度高，建设投资和生产成本较低，不存在三废排放，可实现清洁生产。

当前，传统水相法结晶釜和加氢还原精馏的氯乙酸提纯装置仍是氯乙酸生产企业的主流装置，这两种方法均不适合甘氨酸企业。采用本实用新型的装置，可以实现氯乙酸快速结晶提纯的目的，满足甘氨酸企业不同新工艺的探索和生产。

采用本实用新型的装置，设备利用率高，稳定性和自动化程度高，建设投资和生产成本较低，不存在三废排放，可实现氯乙酸的清洁生产。

附图说明

图1为氯乙酸快速结晶提纯装置的结构示意图。其中，1.溶剂储罐，1-1.溶剂转料泵，2.氯化液储罐，2-1.氯化液转料泵，3.氯乙酸结晶釜，3-1.结晶液转料泵，4.拉袋式离心机，4-1.虹吸桶，4-2.离心液转料泵，5.一级冷凝器，6.二级冷凝器，7.真空机组，8.盘式干燥机，9.热水罐，9-1.热水泵。

具体实施方式

实施例1

一种氯乙酸快速结晶提纯装置，溶剂储罐1通过溶剂转料泵1-1与氯乙酸结晶釜3连接；氯化液管线10与氯化液储罐2连接，氯化液储罐2通过氯化液转料泵2-1与氯乙酸结晶釜3连接；

氯乙酸结晶釜3通过结晶液转料泵3-1与拉袋式离心机4连接；

拉袋式离心机4通过虹吸桶4-1、离心滤液转料泵4-2与氯乙酸结晶釜3连接。

溶剂储罐1、氯乙酸结晶釜3及盘式干燥机8的顶部分别经管线与一级冷凝器5、二级冷凝器6连接。

一级冷凝器5、二级冷凝器6通过虹吸桶5-1、溶剂循环泵5-2与氯乙酸结晶釜3连接。

二级冷凝器6及拉袋式离心机4还与水喷射真空机组7连接，真空机组7与一级冷凝器5连接。

盘式干燥机8与热水罐9连接，热水罐9通过热水泵9-1与盘式干燥机8连接。

实施例2

在K8000L氯乙酸结晶釜中加入150kg甲醇、4000kg丙酮和2000kg氯化液(70-75℃，一氯乙酸93.4％、二氯乙酸3.5％、醋酸2.2％)，搅拌30min。-0.07～-0.09Mpa下开始减压蒸馏，通过调节真空度和夹套温度，使料液温度保持在25-28℃之间，且保证蒸发量。减压蒸馏出来的溶剂通过降温至10℃以下后又返回至结晶釜，减压蒸馏出来的溶剂以1250L/h流量采出，又以1250L/h流量进入结晶釜。实现氯乙酸降温结晶析出，结晶时间约2h，离心分离出氯乙酸湿品，经减压干燥回收混合溶剂后，得到氯乙酸成品；滤液返回结晶釜，补加甲醇和丙酮，再次加入氯化液，重复上述操作直到一氯乙酸含量＜97％，得到数据如下表1：

表1：氯乙酸结晶提纯中试试验数据表

实施例3

在K8000L氯乙酸结晶釜中加入550kg甲缩醛、4000kg三氯甲烷和2000kg氯化液(70-75℃，一氯乙酸93.4％、二氯乙酸3.5％、醋酸2.2％)，搅拌30min。-0.07～-0.09Mpa下开始减压蒸馏，通过调节真空度和夹套温度，使料液温度保持在30-32℃之间，且保证蒸发量。减压蒸馏出来的溶剂通过降温至10℃以下后又返回至结晶釜，减压蒸馏出来的溶剂以1050L/h流量采出，又以1050L/h流量进入结晶釜。实现氯乙酸降温结晶析出，结晶时间约2h。离心分离出氯乙酸湿品，经减压干燥回收混合溶剂后，得到氯乙酸成品；滤液返回结晶釜，补加甲缩醛和三氯甲烷，再次加入氯化液，重复上述操作直到一氯乙酸含量＜97％，得到数据如下表2：

表2：氯乙酸结晶提纯中试试验数据表

实施例4

在K8000L氯乙酸结晶釜中加入4000kg二氯甲烷和1000kg氯化液(70-75℃，一氯乙酸93.4％、二氯乙酸3.5％、醋酸2.2％)，搅拌30min。-0.07～-0.09Mpa下开始减压蒸馏，通过调节真空度和夹套温度，使料液温度保持在25-28℃之间，且保证蒸发量。减压蒸馏出来的溶剂通过降温至10℃以下后又返回至结晶釜，减压蒸馏出来的溶剂以1050L/h流量采出，又以1050L/h流量进入结晶釜。实现氯乙酸降温结晶析出，结晶时间约2h。离心分离出氯乙酸湿品，经减压干燥回收混合溶剂后，得到氯乙酸成品；滤液返回结晶釜，补加二氯甲烷，再次加入氯化液，重复上述操作直到一氯乙酸含量＜97％，得到数据如下表2：

表3：氯乙酸结晶提纯中试试验数据表

实施例5

在K8000L氯乙酸结晶釜中加入1000kg甲醇和2000kg氯化液(70-75℃，一氯乙酸93.4％、二氯乙酸3.5％、醋酸2.2％)，搅拌30min。-0.07～-0.09Mpa下开始减压蒸馏，通过调节真空度和夹套温度，使料液温度保持在32-35℃之间，且保证蒸发量。减压蒸馏出来的溶剂通过降温至10℃以下后又返回至结晶釜，减压蒸馏出来的溶剂以1150L/h流量采出，又以1150L/h流量进入结晶釜。实现氯乙酸降温结晶析出，结晶时间约2h。离心分离出氯乙酸湿品，经减压干燥回收混合溶剂后，得到氯乙酸成品；滤液返回结晶釜，补加甲醇，再次加入氯化液，重复上述操作直到一氯乙酸含量＜97％，得到数据如下表2：

表4：氯乙酸结晶提纯中试试验数据表

实施例6

在K8000L氯乙酸结晶釜中加入1000kg水和2000kg氯化液(70-75℃，一氯乙酸93.4％、二氯乙酸3.5％、醋酸2.2％)，搅拌30min。-0.07～-0.09Mpa下开始减压蒸馏，通过调节真空度和夹套温度，料液温度保持在58℃，蒸发量较小，减压蒸馏出来的溶剂以20L/h流量采出，又以20L/h流量进入结晶釜。不能实现外部换热实现氯乙酸降温结晶析出，且结晶釜结壁严重，不能进行后续降温结晶。

实施例7

在K8000L氯乙酸结晶釜中加入4000kg二氯甲烷和1000kg氯化液(70-75℃，一氯乙酸93.4％、二氯乙酸3.5％、醋酸2.2％)，搅拌30min。-0.03～-0.04Mpa下开始减压蒸馏，通过调节真空度和夹套温度，使料液温度保持在35℃之间，蒸发量较小，减压蒸馏出来的溶剂以45L/h流量采出，又以45L/h流量进入结晶釜。不能实现外部换热实现氯乙酸降温结晶析出，且结晶釜结壁严重，不能进行后续降温结晶。

Claims (5)

1.一种氯乙酸快速结晶提纯装置，其特征在于，溶剂储罐（1）通过溶剂转料泵（1-1）与氯乙酸结晶釜（3）连接；

氯化液管线（10）与氯化液储罐（2）连接，氯化液储罐（2）通过氯化液转料泵（2-1）与氯乙酸结晶釜（3）连接；

氯乙酸结晶釜（3）通过结晶液转料泵（3-1）与拉袋式离心机（4）连接；

拉袋式离心机（4）通过虹吸桶（4-1）、离心滤液转料泵（4-2）与氯乙酸结晶釜（3）连接。

2.根据权利要求1所述的氯乙酸快速结晶提纯装置，其特征在于，溶剂储罐（1）、氯乙酸结晶釜（3）及盘式干燥机（8）的顶部分别经管线与一级冷凝器（5）、二级冷凝器（6）连接。

3.根据权利要求2所述的氯乙酸快速结晶提纯装置，其特征在于，一级冷凝器（5）、二级冷凝器（6）通过虹吸桶（5-1）、溶剂循环泵（5-2）与氯乙酸结晶釜（3）连接。

4.根据权利要求3所述的氯乙酸快速结晶提纯装置，其特征在于，二级冷凝器（6）及拉袋式离心机（4）还与水喷射真空机组（7）连接，真空机组（7）与一级冷凝器（5）连接。

5.根据权利要求2所述的氯乙酸快速结晶提纯装置，其特征在于，盘式干燥机（8）与热水罐（9）连接，热水罐（9）通过热水泵（9-1）与盘式干燥机（8）连接。

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