專利名稱：高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝及設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氯乙酸的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在國內(nèi)大多數(shù)廠家都采用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)氯乙酸。其方法是以醋酸和氯氣為原料，硫為觸媒，在80～100℃及常壓下通入氯氣氯化。并用測量比重的方法確定氯化進行的程度。當料液80℃時比重達到1.35時為氯化終點。此時，氯化液中一般含有一氯乙酸89％，二氯乙酸5～7％，乙酰氯3％，醋酸2％。接下來把氯化液送入攪拌鍋中，再加入約占料液量1/3的母液(母液成分主要是二氯)，在攪拌下緩慢降溫結(jié)晶，須24小時以上。當結(jié)晶鍋溫度降至25℃時，停止結(jié)晶。將結(jié)晶連同母液一同送入抽濾罐內(nèi)，用真空泵將母液抽濾出來。須時約24小時。然后再將結(jié)晶顆粒離心包裝。這種方法的不足在于我們要想獲得更高的收率，就要盡量少生成二氯并同時少剩醋酸，這兩項要求是互相矛盾的，生產(chǎn)中很難掌握。攪拌及抽濾工序費時費電，且抽濾對環(huán)境污染嚴重。由于母液成分復雜且不易控制，至使結(jié)晶顆粒的大小不穩(wěn)定，母液的粘度也不穩(wěn)定。進而影響了抽濾及離心的效果。所以，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。收率也不穩(wěn)定。國外有一種生產(chǎn)高質(zhì)量片狀氯乙酸的技術(shù)，具體工藝不太了解。據(jù)說設備投資及運行成本都很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝及設備，該發(fā)明工藝的特點是工藝簡單、周期短、成本低、無污染、氯乙酸產(chǎn)品飩度高、收得率高。氯化設備結(jié)構(gòu)合理，易于控溫，操作方便靈活。適合氯乙酸的工業(yè)生產(chǎn)。
本發(fā)明之一是這樣實現(xiàn)的一種高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝，其特征是首先在反應釜中加入醋酸及相當于醋酸10～15％的醋酐，升溫并保持溫度在80～200℃，加壓8～40kg/厘米2，通入氯氣氯化，
a、醋酐被氯化為氯化醋酐，放出氯化氫，(1)b、產(chǎn)生的氯化氫將醋酐分解為醋酸及乙酰氯催化劑，(2)c、乙酰氯被氯化為氯乙酰氯，(3)d、氯乙酰氯和醋酸進行酸解，則得到氯乙酸產(chǎn)品并返回一個乙酰氯催化劑，(4)得到的乙酰氯催化劑繼續(xù)和醋酸反應生成氯乙酸產(chǎn)品，當氯氣通到與理論需要總量的70～80％時，停止通氯氣；e、將反應釜中的氯化液送入分餾釜，在分餾塔中進行分餾，餾出液為醋酸和乙酸氯，釜液為氯乙酸產(chǎn)品和少量二氯乙酸，把釜液冷卻至70～80℃，封入軟質(zhì)容器中翻動自然結(jié)晶，即得氯乙酸碎晶產(chǎn)品。
上述的高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝，氯化時升溫并保持溫度在100～170℃為佳。氯化時加壓以12～18kg/厘米2為佳。
上述的高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝中所述的軟質(zhì)容器可為塑料袋，也可為其他不漏水可密封防潮解的防雨綢等軟質(zhì)容器袋。
上述的高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝中如得到的氯乙酸碎晶產(chǎn)品中二氯乙酸含量合格，可直接入庫；如果得到的氯乙酸碎晶產(chǎn)品中二氯乙酸含量不合格，可在離心機中再離心除去二氯乙酸，二氯乙酸含量合格后即入庫。
本發(fā)明之二是這樣實現(xiàn)的一種高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝所用的耐壓氯化設備，包括液氯氣化器，冷凝器，和冷凝器連通的鹽酸吸收塔，其特征在于反應釜外層控溫夾套分為上下兩截，上截為降溫夾套，下截為升溫夾套，在鹽酸吸收塔和冷凝器之間設有一個泄壓、調(diào)壓閥。
從上述工藝步驟e可以看出，因為氯乙酰氯上仍帶有羥基。α碳上的氫仍有可能被氯取代，從而生成二氯乙酰氯，酸解后得到二氯乙酸。這就是雜質(zhì)二氯乙酸的來源。
(5)
(6)從以上方程式可以看出，同是氯乙酰氯一種分子，既可以和氯氣二次氯化而得到二氯乙酸，又同時可以和醋酸酸解而得到一氯乙酸。因此方程(4)和(5)具有競爭性，如果方程(4)進行的再快一點，方程(5)就沒有機會了。并且經(jīng)過研究知道方程(4)是不可逆的。因為如果方程(4)可逆，當氯化過程進行到一半以后，即鍋中的氯乙酸分子數(shù)超過醋酸分子數(shù)，方程(4)平衡向左移動，這樣就造成大量醋酸得不到氯化。這與事實不符，因為在傳統(tǒng)工藝中，氯化到終點醋酸只剩下約2、3％左右。剩余量還是比較小的。
由此我們得出一個推論，在靜態(tài)下鍋中是不存在氯乙酰氯的，在通氯的動態(tài)下它只存在一個瞬間。因此我們?nèi)绻岣叽姿峄钚?，使反?4)無限加快，氯乙酰氯存在的時間會越來越短，它的時間極限是零。當時間短到可以忽略不計的時候，我們就可以認為這種物質(zhì)不存在。既然生成二氯乙酸的主體成分不存在，當然也就不會生成二氯乙酸了。美國曾有一項專利提到用醋酸錳和醋酸鉻作抑制二氯生成的試劑，我在本專利中所用的抑制劑就是醋酸本身。為了提高醋酸的活性，最簡單的方法就是提高反應溫度。同時也必須提高反應的壓力，這樣才能使醋酸以及沸點更低的乙酰氯不被蒸發(fā)掉，才能維持反應的正常進行并保證收率，我們設計的反應溫度是80～200℃，壓力是8～40kg/厘米2。常壓下乙酰氯的沸點是50。8℃，16kg/厘米2壓力下沸點是153℃。所以，一定的壓力保證反應在高溫下得以順利進行。
以上所用反應器冷凝器管道閥門等，均能耐受技術(shù)中所要求的溫度及壓力條件。反應鍋及冷凝器是耐相應壓力的鋼制容器，內(nèi)壁經(jīng)特殊處理，它能耐強腐蝕并能耐300℃以內(nèi)的溫度。反應鍋的外夾套是上下分開兩節(jié)的，上夾套用于降溫，因氯化是放熱反應，要保持一定溫度，須不時降溫，從上部降溫，下部升溫，符合對流規(guī)律，方便操作。管道為無縫鋼管內(nèi)襯四氟管，以及使用襯氟閥門連接。這些設計從根本上杜絕了跑冒滴漏，減少了維修時間和費用。
本發(fā)明工藝的特點是工藝簡單、周期短、成本低、無污染、產(chǎn)品飩度高、收得率高。設備結(jié)構(gòu)合理，易于控溫，操作方便靈活。適合氯乙酸的工業(yè)生產(chǎn)。
以下結(jié)合實施例及附圖作詳細說明，但又作為對本發(fā)明的限定。


圖1是本發(fā)用氯化設備一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，1為液氯氣化器，2、3為冷凝器，冷凝器3和鹽酸吸收塔4連通，反應釜6外層控溫夾套分為上下兩截，上截為降溫夾套7，下截為升溫夾套8，在鹽酸吸收塔4和冷凝器3之間設有一個泄壓、調(diào)壓閥5。
工藝實施例配方方案，第一次鍋中加料可加入醋酸及相當于醋酸10％或12％的醋酐，如再加入5％的乙酰氯更好。用蒸汽或?qū)嵊蛷姆磻佅逻叺膴A套升溫。調(diào)壓閥關(guān)閉，壓力會隨著溫度的升高而上升。如果壓力達不到要求可用氮氣充壓。當釜溫達到80～200℃，最佳100℃～170℃，壓力達到8～40kg/厘米2，最佳12～18kg/厘米2時，可通入氯氣進行氯化。每小時的通氯量應在100～150公斤。通氯后要開啟調(diào)壓閥，放出氯化氫尾氣，并使壓力維持在14kg/厘米2以上。通氯時要停止加溫，因氯化是放熱反應，釜溫會自動劇烈上升。釜溫要維持在150℃左右，需要降溫時，可從上夾套加入自來水進行冷卻。事先可根據(jù)醋酸的量計算出總用氯量，當通氯氣量達到70～80％時，停止通氯。開啟出料閥，因為有壓力，可將料液自動送入分餾釜，并在分餾塔中分餾出乙酰氯和醋酸，要在冷凝器中通入-20℃以下的冷凍鹽水以盡量回收乙酰氯等易揮發(fā)成分。乙酰氯和醋酸的混合物可在以后的氯化作業(yè)中繼續(xù)使用，但要化驗和計算出乙酰氯的量，如有不足，用醋酐補充。分餾出的另一部分是氯乙酸和少量二氯，送入一個帶攪拌的鍋中，攪拌降溫至70℃時，將此料液封入塑料袋中，置于干凈地面上，使其自然冷卻結(jié)晶。由于料液除了一氯乙酸和少量二氯乙酸外，不含任何其他雜質(zhì)。一個是純凈，另一個是自然結(jié)晶，這兩項就足以保證結(jié)晶顆粒較粗大。我們只要在結(jié)晶過程中不時翻動塑料袋，就會形成散碎的針狀顆粒，而且顆粒比傳統(tǒng)的攪拌鍋結(jié)晶要粗大。經(jīng)過化驗，如果二氯在1％以下，可直接入庫。如果二氯超過1％，離心一下再包裝。由于經(jīng)過高溫分餾，不含醋酸及乙酰氯，二氯的粘度較小，氣味也小，離心也變得很容易。能夠保證二氯的含量在1％以下。(氯化系統(tǒng)中的冷凝器中最好也要通入冷凍鹽水，使得乙酰氯等易揮發(fā)成分最大限度地從尾氣回流，可以在以后的氯化中節(jié)約醋酐。如果乙酰氯一點損失也沒有，以后的氯化中就不用再加醋酐。)這樣的結(jié)晶法還有更大的好處應該說明，由于氯乙酸非常易于潮解，在夏季潮熱的空氣中損失非常嚴重，因為在抽濾的24小時中不但使結(jié)晶顆粒暴露在空氣中，而且使用真空泵抽動空氣流不斷地從顆粒的縫隙間流過。改用口袋結(jié)晶法后這些情況將得到根本的改變，所以，收率有保證。
通過調(diào)整氯化的深度及氯化的手法，(當然調(diào)整氯化深度要和分餾工序綜合平衡的去考慮)可使二氯逐漸降低，最后達到省略離心工序，從而實現(xiàn)對環(huán)境的零污染。當我們的目標全部達到時，原材料全部被利用，省時省電對環(huán)境零污染，其經(jīng)濟效益和社會效益是不可估量的。
權(quán)利要求
1.一種高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝，其特征是首先在反應釜中加入醋酸及相當于醋酸10～15％的醋酐，升溫并保持溫度在80～200℃，加壓8～40kg/厘米2，通入氯氣氯化，a、醋酐被氯化為氯化醋酐，放出氯化氫，b、產(chǎn)生的氯化氫將醋酐分解為醋酸及乙酰氯催化劑，c、乙酰氯被氯化為氯乙酰氯，d、氯乙酰氯和醋酸進行酸解，則得到氯乙酸產(chǎn)品和返回乙酰氯催化劑，得到的乙酰氯催化劑繼續(xù)和醋酸反應生成氯乙酸產(chǎn)品，當氯氣通到與醋酸理論反應總量的70～80％時，停止通氯氣；e、將反應釜中的氯化液送入分餾釜，在分餾塔中進行分餾，餾出液為醋酸和乙酸氯，釜液為氯乙酸產(chǎn)品和少量二氯乙酸，把釜液冷卻至70～80℃，封入軟質(zhì)容器中翻動自然結(jié)晶，即得氯乙酸碎晶產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝，其特征是氯化時升溫并保持溫度在100～170℃。
3.、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝，其特征是氯化時加壓為12～18kg/厘米2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝，其特征是所述的軟質(zhì)容器為塑料袋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝，其特征是將得到的氯乙酸碎晶產(chǎn)品在離心機中再離心除二氯乙酸，二氯乙酸含量合格即入庫。
6.一種高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝所用的耐壓氯化設備，包括液氯氣化器(1)，冷凝器(2、3)，和冷凝器(3)連通的鹽酸吸收塔(4)，其特征在于反應釜(6)外層控溫夾套分為上下兩截，上截為降溫夾套(7)，下截為升溫夾套(8)，在鹽酸吸收塔(4)和冷凝器(3)之間設有一個泄壓、調(diào)壓閥(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫高壓法生產(chǎn)氯乙酸工藝及設備，屬于氯乙酸的制備技術(shù)領(lǐng)域。它在反應釜中加入醋酸及相當于醋酸10～15％的醋酐，保持溫度在80～200℃，加壓8～40kg/厘米
文檔編號C07C53/00GK1480440SQ0314322
公開日2004年3月10日 申請日期2003年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月23日
發(fā)明者何正 , 何 正 申請人:何正 , 何 正