乙酸催化氯化制备氯乙酸工艺.ppt

一、氯乙酸的介绍 氯乙酸通常指一氯乙酸，又称MCA，是一种无色、有刺激性气味和腐蚀性的结晶，沸点是189℃，折射率为1.433（60℃），熔点为61～63℃,易潮解，易溶于水、乙醇、苯、氯仿和醚类。并且氯乙酸在有机合成中是一种重要的原料和中间体，其分子式中有α位活泼氢原子，并存在羧基和电性能极强的氯原子，能发生酯化、酰胺化、氨化、水解等多种化学反应，可用于制备多种精细化学品；其下游产品广泛应用于染料、农药、医药、香料、油田化学用品、造纸化学用品、表面活性剂等领域。随着化学工业的发展，以氯乙酸为原料的化工产品会慢慢增多，给氯乙酸的生产展示了良好的市场前景。 二、乙酸催化氯化制备氯乙酸 氯乙酸的合成方法一直是人们研究和开发的重点，出现了氯乙烯、氯乙醇氧化法，氯乙酰氯、三氯乙烯水解法，乙烯酮氯化法，乙酸催化氯化法等等一些合成方法，但这些方法大多数属于小试阶段，工业应用比较多的是乙酸氯化法和三氯乙烯水解法两种。三氯乙烯水解法能制取高纯度的氯乙酸，曾为欧洲各国所使用，但原料来源难，成本及消耗定额偏高，故未能得以推广。相比较三氯乙烯水解法，乙酸氯化法因其更具有技术经济优势，所以更具用竞争力，目前国内生产氯乙酸主要采用乙酸催化氯化法。 2.1 乙酸催化氯化法的介绍 乙酸催化氯化法是目前国内外生产氯乙酸最主要的方法。它又可分为间歇式生产工艺和连续化生产工艺两种。乙酸催化氯化法按所用催化剂的不同可以分为硫磺法和乙酸酐法。一般来说，硫磺法是属于间歇式生产工艺，而乙酸酐法是属于连续化生产工艺(也可以是间歇式的)。 2.2 硫磺法 在硫磺存在下，乙酸与氯气直接反应生成氯乙酸，其反应过程如下： 2.2.1 带控制点的工艺流程图 2.2.2 工艺过程详述 向2000L搪瓷反应釜中加入1.3t冰醋酸和30kg硫磺粉，反应釜每两釜为一组（一正一副），升温，待正釜温度升至90℃时开始通氯气并控制正釜温度在96～100℃，副釜为85～90℃.反应开始2h时通氯量为45～55kg/h，反应中期提高到60～65kg/h，接近终点时为40～50kg/h，过程中未反应的氯气和不冷凝气体随醋酸蒸出，经冷凝器冷凝，气液分离后，液体流回正釜，气体通入副釜再反应。副釜出来的气体同样经冷凝器冷凝，气液分离后，液体流回副釜，气体进入尾气吸收装置。当正釜中的氯化液相相对密度达到1.35（80℃）时，停止通入氯气，真空抽料到结晶釜中待结晶；然后按投料量向正釜加料，原来的副釜作为正釜，新装料的正釜作为副釜，重复前面的氯化过程。 2.2.3 主要的生产过程 氯气，硫磺 ↓ 冰醋酸 → 预 热 → 氯 化 → 冷却结晶 → 过滤 → 成品 ↑-------------------↓ 母液循环 母液排放 硫磺催化法的特点与存在的问题 特点： 单套生产能力小，一般为500~2500吨； 普通结晶法，吸滤或离心纯化，单耗高，产品质量低； 有母液产生； 投资小。 存在的问题： 间歇操作，工艺稳定性差，劳动强度大； 反应周期长，单套生产能力小； 氯化反应物中副产物高（4~8%wt），生产中有母液产生（ 10~20%wt ），原料单耗高； 产品质量较低，生产高纯产品难度大。 2.3 乙酸酐法 乙酸酐法是在乙酸酐的催化作用下，乙酸与氯气反应生成氯乙酸。其反应机理如下： 2.3.1 间歇式的工艺条件 生产工艺与硫磺法类似，使用醋酐做催化剂，采用主、副两釜串联，主要工序包括氯化、结晶、抽滤等过程。 投料比控制： 开始时为冰醋酸：醋酐=1:0.05（ω），氯化过程中醋酐的投入比为冰醋酸：醋酐=1:0.017（ω），每隔2h加一次，共加三次。 温度控制： 氯化主反应釜温度控制为95～105℃，氯化副反应釜温度控制在80～90℃. 压力控制： 氯化主反应釜的真空度控制为0.02～0.03MPa，氯化副反应釜的真空度控制在0.04MPa. 氯化反应终点控制在相对密度达1.35（80℃）时，停止通氯。 2.3.2 连续式反应工艺 连续式催化氯化反应制得氯乙酸，它是以醋酸和氯气为原料，乙酸酐为催化剂进行反应而得到的，但是在反应的过程中，乙酸酐会水解成醋酸，所以在这个反应中，乙酸酐同时还是原料，那么乙酸酐的量也