專利名稱：一種氯乙酸生產(chǎn)的方法和反應(yīng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氯乙酸生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體說涉及一種在微波輔助作用下生產(chǎn) 氯乙酸的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
氯乙酸是一種重要的有機(jī)精細(xì)化工原料，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、 油田化學(xué)品、造紙化學(xué)品、紡織助劑、表面活性劑、電鍍、香料香精等領(lǐng)域。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，氯乙酸新的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅鸩降玫介_發(fā)，氯乙酸生 產(chǎn)與市場前景非?？春?。目前國內(nèi)外生產(chǎn)氯乙酸的方法主要是醋酸催化氯化法， 分為間歇式生產(chǎn)和連續(xù)化生產(chǎn)兩種。間歇式生產(chǎn)工藝一般以硫磺粉為催化劑，
控制其用量為醋酸總量的3% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，反應(yīng)采用二級(jí)串聯(lián)氯化，主反應(yīng)釜 在9(TC下通氯氣，控制反應(yīng)溫度為96-100°C，副反應(yīng)釜反應(yīng)溫度為85-90°C， 當(dāng)反應(yīng)終點(diǎn)密度為1. 35時(shí)即為反應(yīng)終點(diǎn)。保溫反應(yīng)1小時(shí)后加入循環(huán)母液冷卻 結(jié)晶，在凝固點(diǎn)以上l-2"C加入晶種，緩慢冷卻至25'C左右，經(jīng)抽濾或離心分 離得到產(chǎn)品。該法生產(chǎn)工玄雖然簡單，但消耗高，產(chǎn)量低，所得產(chǎn)品質(zhì)量較差， 生產(chǎn)周期長，成本高、三廢污染嚴(yán)重，催化劑硫磺粉不僅污染主產(chǎn)品，也污染 副產(chǎn)品鹽酸，有時(shí)還造成管道設(shè)備的堵塞，生產(chǎn)經(jīng)常出現(xiàn)異常，使得產(chǎn)品的應(yīng) 用范圍受到限制。
本申請人在授權(quán)公告號(hào)為CN1231448C的發(fā)明專利公開了一種高溫高壓生產(chǎn) 氯乙酸的工藝和設(shè)備。該技術(shù)為在反應(yīng)釜中加入醋酸和相當(dāng)于醋酸10 15% 的醋酐，保持溫度在80 20(TC,加壓至0.8 4MPa，通入氯氣進(jìn)行氯化反應(yīng)，將反應(yīng)釜中的氯化液在分餾塔中蒸餾分離，釜液冷卻至70 80°C，封入軟 質(zhì)容器中翻動(dòng)自然結(jié)晶即為氯乙酸產(chǎn)品。該工藝簡單，設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，易于控 溫，操作靈活方便。但是該專利的不足是，反應(yīng)物不能反應(yīng)完全，當(dāng)反應(yīng)到醋 酸理論值70 80%，需要停止，而且伴隨反應(yīng)進(jìn)行還產(chǎn)生2%的二氯乙酸雜 質(zhì)，這不僅給后部的產(chǎn)品分離帶來不便，增加處理成本，還對環(huán)境造成嚴(yán) 重污染，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種氯乙酸生產(chǎn)的方法，有效抑 制副產(chǎn)物二氯乙酸產(chǎn)生，使醋酸氯化反應(yīng)迅速、完全，反應(yīng)產(chǎn)物純度高、質(zhì)量 好，同時(shí)提供一種有效實(shí)現(xiàn)這種方法的反應(yīng)設(shè)備。
本發(fā)明所提供的氯乙酸生產(chǎn)的方法為在反應(yīng)釜中加入醋酸和相當(dāng)于醋酸 10 15%的醋酐，升溫至80 10(TC并且保持溫度，常壓，通入氯氣進(jìn)行氯化 反應(yīng)，反應(yīng)完結(jié)后進(jìn)行產(chǎn)品分離。所述氯化反應(yīng)在微波助力下進(jìn)行，所述 微波的波長為5 20cm。
所述產(chǎn)品分離采用減壓蒸餾的方法，分出的乙酰氯和氯乙酸液體，將氯乙酸 液裝入軟質(zhì)容器，放置在震動(dòng)結(jié)晶器上，在震動(dòng)狀態(tài)下自然結(jié)晶。所述軟質(zhì)容 器選擇內(nèi)襯塑料袋的編織袋，不排除其它軟質(zhì)包裝容器。振動(dòng)結(jié)晶器為普通震 動(dòng)設(shè)備如震動(dòng)床、彈簧震動(dòng)器。
為實(shí)現(xiàn)所述氯乙酸生產(chǎn)的方法，本發(fā)明提供的反應(yīng)設(shè)備包括帶搪瓷內(nèi)襯
的反應(yīng)釜，回流冷凝器，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有氯氣管，反應(yīng)釜外層設(shè)有控溫夾套。在 反應(yīng)釜下口處安裝一臺(tái)微波發(fā)生器，所述微波發(fā)生器的發(fā)射頭透過反應(yīng)釜器底 部的聚四氟乙烯板朝向反應(yīng)釜內(nèi)部的反應(yīng)物。在反應(yīng)釜底部除聚四氟乙烯板以 外，使用其它可穿透微波的材料也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。所述氯氣管為玻璃管，玻璃管的下部套有加強(qiáng)管。所述反應(yīng)釜中裝有導(dǎo)流 器，所述導(dǎo)流器的結(jié)構(gòu)為與氯氣管同心的兩頭敞口管，安裝在氯氣管的下部， 微波發(fā)生器的發(fā)射口對準(zhǔn)導(dǎo)流器的下口。優(yōu)選玻璃圓管為導(dǎo)流器。為減少和防 止回流過程中醋酸和乙酰氯在回流過程中跑損，在回流冷凝器的上部裝有靜電 除霧器。
發(fā)明目的是最大限度的生產(chǎn)主產(chǎn)品氯乙酸，盡可能少的產(chǎn)生雜質(zhì)副產(chǎn)物二 氯乙酸。研究表明，在形成二氯乙酸時(shí)有一對化學(xué)鍵的健角發(fā)生改變，即二氯 乙酸的兩個(gè)碳氯鍵的夾角大于原醋酸甲基上的兩個(gè)碳?xì)滏I的夾角，說明二氯乙 酸兩個(gè)氯原子是按先后順序完成取代反應(yīng)，且第二個(gè)氯完成反應(yīng)時(shí)要改變鍵角， 需要消耗能量和時(shí)間，本發(fā)明是利用醋酸氯化反應(yīng)這一性質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)的。微波 可以極大地增加極性分子的動(dòng)能，使分子的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過活化能，加快化學(xué)反 應(yīng)速度。在形成二氯乙酸時(shí)，改變健角需要消耗時(shí)間，微波對健角改變所消耗 的時(shí)間不起作用。醋酸氯化過程中生成氯乙酸和二氯乙酸是競爭反應(yīng)，二氯乙 酸由于受到健角改變所需時(shí)間的限制，采用微波助力后，二氯乙酸生成的速度 沒有加快，因此生成二氯乙酸的反應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于生成氯乙酸的反應(yīng)速度，使 得二氯乙酸生成趨近于零。
本發(fā)明采用微波助力生產(chǎn)氯乙酸，由于微波的作用加快了氯乙酸的生成速 度，同時(shí)抑制副反應(yīng)產(chǎn)物二氯乙酸的生成，釜中的反應(yīng)物可以反應(yīng)完全，提高 了醋酸氯化的反應(yīng)速度和選擇性，生成的氯乙酸產(chǎn)品純度可達(dá)99.5%以上，只含 微量的二氯乙酸，不經(jīng)分離分離處理直接達(dá)到質(zhì)量要求。采用振動(dòng)方式進(jìn)行結(jié) 晶，過程簡單，生產(chǎn)的氯乙酸結(jié)晶顆粒細(xì)小，粒度均勻，穩(wěn)定性好。氯氣管外 套加強(qiáng)管和使用導(dǎo)流器，使氯氣和醋酸充分接觸，同時(shí)便于微波發(fā)射源集中輻 照反應(yīng)進(jìn)行的區(qū)域，有利于加快反應(yīng)速度，有效利用微波發(fā)射源。在回流冷凝器的上部安裝靜電除霧器，'使回流過程中的反應(yīng)物醋酸及催化劑乙酰氯全部凝 結(jié)并且返回反應(yīng)釜，避免和減少被氯化氫夾帶而跑損。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā) 明工藝簡單，設(shè)備安全可靠，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)的氯乙酸產(chǎn)率高， 產(chǎn)品質(zhì)量好。減少了雜質(zhì)二氯乙酸的生成，節(jié)省了分離過程，有利于環(huán)境保護(hù)。


圖1為本發(fā)明反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖2為氯氣管和導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中
l一回流冷凝器、2—氯氣管、3—反應(yīng)釜、4—控溫夾套、5—導(dǎo)流器、6— 微波發(fā)生器、7—加強(qiáng)管。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所述的生產(chǎn)氯乙酸的反應(yīng)設(shè)備如圖1所示，包括帶搪瓷內(nèi)襯的反應(yīng) 釜3，回流冷凝器l，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有氯氣管2，氯氣管為玻璃圓管，在玻璃圓管 的下部套有加強(qiáng)管7，加強(qiáng)管也為玻璃管，氯氣管的外有同心的導(dǎo)流器5，導(dǎo)流 器為圓型玻璃管，導(dǎo)流器固定安裝在氯氣管的下部，導(dǎo)流器下端略長于氯氣管 及加強(qiáng)管的下端。反應(yīng)釜外層設(shè)有控溫夾套4，用于調(diào)節(jié)反應(yīng)釜溫度，所用介質(zhì) 為蒸汽或水。反應(yīng)釜下口處安裝一臺(tái)微波發(fā)生器6，微波發(fā)生器的發(fā)射頭透過反 應(yīng)釜器壁上聚四氟乙烯板朝向反應(yīng)釜內(nèi)部導(dǎo)流器5的下端?；亓骼淠饕运疄?冷卻介質(zhì)，回流冷凝器的上部裝有靜電除霧器。配套的設(shè)備還有震動(dòng)結(jié)晶器， 減壓蒸餾器。
氯乙酸生產(chǎn)過程為向反應(yīng)釜3加入醋酸以及相當(dāng)于醋酸12%的醋酐，可 以選擇加入5%的乙酰氯，用作初始反應(yīng)的催化劑，壓力為常壓，向控溫夾套4 通入蒸汽，通過蒸汽循環(huán)加熱反應(yīng)釜中的反應(yīng)物至85土5t:，然后恒溫，通過氯氣管2通入氯氣進(jìn)行氯化反應(yīng)，同時(shí)啟動(dòng)微波發(fā)生器，透過反應(yīng)釜下口處的聚 四氟乙烯板向?qū)Я髌靼l(fā)射微波，微波的波長為10cm。由于氯化反應(yīng)是放熱反應(yīng)， 反應(yīng)開始后停止加熱，該向夾套通入冷水降溫，調(diào)節(jié)冷卻水的流速，控制反應(yīng) 溫度85士5X:。通入氯氣后，氯氣從氯氣管2下端出口噴出，在氯氣管的加強(qiáng)管 和導(dǎo)流器5之間的空間向上翻滾，帶動(dòng)醋酸及催化劑乙酰氯向上流動(dòng)，形成氣 液接觸界面，氯氣連續(xù)注入帶動(dòng)釜內(nèi)液體循環(huán)，增加反應(yīng)物接觸的機(jī)會(huì)。醋酸 氯化反應(yīng)生成氯乙酸和氯化氫，氯化反應(yīng)的催化劑是乙酰氯，乙酰氯由酸酐與 氯化氫反應(yīng)生成，反應(yīng)過程中乙酰氯的總量不發(fā)生變化。氯化反應(yīng)中的氣相向 上進(jìn)入反應(yīng)釜上部的回流冷凝器l，醋酸和乙酰氯冷凝下來，返問反應(yīng)釜，不凝 氣氯化氫從冷凝器分離出去，氯化氫夾帶的少量醋酸和乙酰氯在回流冷凝器上 部的靜電除霧器的器壁上凝結(jié)并返回釜內(nèi)。反應(yīng)釜內(nèi)醋酸反應(yīng)完后，停止注氯， 關(guān)閉微波發(fā)生器。將釜內(nèi)料液轉(zhuǎn)入蒸餾器中減壓蒸餾，回收蒸出的乙酰氯以備 下次使用，減壓蒸餾后的液體為純度〉99.5%的氯乙酸溶液。將此液體直接裝入 內(nèi)襯塑料袋的編制袋中，放在震動(dòng)結(jié)晶器上，在震動(dòng)狀態(tài)下自然結(jié)晶約6小時(shí)， 即為成品氯乙酸晶體。分析結(jié)果表明，二氯乙酸含量小于0.5%，符合質(zhì)量要求， 其它質(zhì)量指標(biāo)也符合質(zhì)量要求。
權(quán)利要求
1、一種氯乙酸生產(chǎn)的方法，過程為在反應(yīng)釜(3)中加入醋酸和相當(dāng)于醋酸10～15％的醋酐，升溫至80～100℃并且保持溫度，常壓，通入氯氣進(jìn)行氯化反應(yīng)，反應(yīng)完結(jié)后進(jìn)行產(chǎn)品分離，其特征是所述氯化反應(yīng)在微波助力下進(jìn)行，所述微波的波長為5～20cm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述氯乙酸生產(chǎn)的方法，其特征是所述產(chǎn)品分離為減 壓蒸餾的方法，分出的乙酰氯和氯乙酸液體，將氯乙酸液裝入軟質(zhì)容器，放置 在震動(dòng)結(jié)晶器上，在震動(dòng)狀態(tài)下自然結(jié)晶。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述氯乙酸生產(chǎn)的方法，其特征是所述軟質(zhì)容器為內(nèi)襯塑料袋的編織袋。
4、 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述氯乙酸生產(chǎn)方法的反應(yīng)設(shè)備，包括帶搪瓷內(nèi)襯 的反應(yīng)釜(3)，回流冷凝器(1)，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有氯氣管(2)，反應(yīng)釜外層設(shè)有 控溫夾套(4)，其特征是所述反應(yīng)釜下口處安裝一臺(tái)微波發(fā)生器(6)，所述 微波發(fā)生器的發(fā)射頭透過反應(yīng)釜底部的聚四氟乙烯板朝向反應(yīng)釜內(nèi)部的反應(yīng) 物。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)設(shè)備，其特征是所述氯氣管(2)為玻璃管， 玻璃管的下部套有加強(qiáng)管(7)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的反應(yīng)設(shè)備，其特征是所述反應(yīng)釜中裝有導(dǎo) 流器(5)，所述導(dǎo)流器的結(jié)構(gòu)為與氯氣管(2)同心的兩頭敞口管，安裝在氯 氣管的下部，微波發(fā)生器的發(fā)射口對準(zhǔn)導(dǎo)流器(5)的下口。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)設(shè)備，其特征是所述兩頭敞口管為玻璃圓管。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)設(shè)備，其特征是所述回流冷凝器(1)的上部裝有靜電除霧器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氯乙酸生產(chǎn)的方法和反應(yīng)設(shè)備。即在反應(yīng)釜中加入醋酸和相當(dāng)于醋酸10～15％的醋酐，升溫至80～100℃并且保持溫度，常壓，通入氯氣在微波助力下進(jìn)行氯化反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)減壓蒸餾分出乙酰氯和氯乙酸液體，將氯乙酸液裝入軟質(zhì)容器，在震動(dòng)狀態(tài)下自然結(jié)晶。所述設(shè)備包括帶搪瓷內(nèi)襯的反應(yīng)釜、回流冷凝器，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有氯氣管，氯氣管外套導(dǎo)流器，在反應(yīng)釜下口處安裝一臺(tái)微波發(fā)生器，所述微波發(fā)生器的發(fā)射頭輻照反應(yīng)釜內(nèi)部的反應(yīng)物。本發(fā)明工藝簡單，設(shè)備安全可靠，成本低，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)的氯乙酸產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，氯乙酸純度達(dá)99.5％以上。減少了雜質(zhì)二氯乙酸的生成，節(jié)省了分離過程，有利于環(huán)境保護(hù)。
文檔編號(hào)B01J19/12GK101575281SQ20091007452
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者正 何, 何明威 申請人:正 何