发明内容
本发明的目的是针对上述制备单氯代苯酐方法的不足加以改进,采用设
有多级串联搅拌式反应釜及多级搅拌式成酐反应釜的连续生产工艺代替空塔
鼓泡式反应器的间歇生产工艺,同时改变反应物的配比,减少溶剂、催化剂、
促进剂的用量,提供一种液相连续氧化生产单氯代苯酐的方法,以提高产品
的收率、纯度和质量的稳定性,减轻污染和对设备的腐蚀,使其适于大规模
产业化生产。
为实现上述目的,本发明提供一种液相连续氧化生产单氯代苯酐的方法,
该方法以单氯代邻二甲苯为原料,以醋酸为溶剂,以醋酸钴、醋酸锰为催化
剂,以四溴乙烷、溴化氢为促进剂,其特征在于上述物料的配比如下:单氯
代邻二甲苯和醋酸的重量比为:1∶4~6,单氯代邻二甲苯和醋酸的混合物与
醋酸钴、醋酸锰、四溴乙烷或溴化氢的配比分别为:1∶0.0002~0.007
(wt%);并依次包括如下步骤:
(1)将上述物料按配比计量混合;
(2)借助泵压或位差通过连接管路将混合物料依次连续送入多级串联带
搅拌的反应釜中,在温度为120℃~320℃,压力为0.5~4Mpa的条件下,同
时并联通入压缩空气,边搅拌边进行液相连续氧化反应,制得单氯代邻苯二
甲酸,各级反应釜尾气中氧含量为1~15%(体积比),其较佳反应值:温度
为160℃~280℃,压力为1.5~3.2Mpa,各级反应釜尾气中氧含量在4~8%
(体积比)之间;
(3)当各级反应釜空气总通入量为900~1100升/小时时,氧化产物连续
转移;
(4)经中间罐到闪蒸槽闪蒸降温、降压;
(5)单氯代邻苯二甲酸脱水、脱酸反应在多级串联带搅拌的成酐反应釜
中连续进行,其温度为120~300℃,压力为200~400mmHg(绝对压力),也
可以常压制得单氯代苯酐的粗品,即粗酐,其较佳反应值:温度为140℃~280
℃,压力为300mmHg~400mmHg(绝对压力),也可常压;
(6)用真空把粗酐抽至精制塔中连续进行精馏,其温度为150℃~300℃,
压力为0~100mmHg(绝对压力),脱去溶剂、杂质,制得精品,最后结片制得
成品单氯代苯酐(即3-氯代苯酐和4-氯代苯酐的混合物),其较佳反应值:
温度为160℃~260℃,真空度为0~30mmHg(绝对压力),釜残可由排渣泵或
采用高位液封连续排渣;
(7)醋酸精馏重复循环;
其中计量配料、氧化、成酐、精馏反应过程均通过管路连接,采用泵压
或位差完成物料的连续输送,氧化、成酐、精馏反应过程均在全密封状态下
进行。
液相连续氧化所采用的串联带搅拌的反应釜可设二~四级。
采用的串联带搅拌的成酐反应釜可设二~三级。
生产过程产生的水和醋酸进入醋酸回收系统进行脱水,回收醋酸,制取
≥98%的醋酸作为溶剂循环使用。
本发明的连续生产工艺与现有的间歇生产工艺相比其优点如下:
1、连续化生产工艺可使设备长期处于稳定的压力、温度工作状态,避免
设备的疲劳损伤,延长设备的使用寿命,保证设备能够安全可靠地运行。
2、由于生产过程中工艺指标稳定,不需要反复升压、升温,因此能耗大
幅下降,产品效率高,质量稳定。原料、催化剂和溶剂的消耗量明显下降,
从而降低成本,而且对环境污染可大大改善并减轻对设备的腐蚀。
3、连续化生产增加了有效生产时间,设备利用率大大提高,投资少,生
产效率高,非常适合产业化生产。
具体实施方式
下面给出本发明的较佳实施例:
实施例1:
将1000千克单氯代邻二甲苯(其中3-单氯代邻二甲苯和4-单氯代邻
二甲苯比例约为1∶1)用泵打入计量罐中。将5000千克原料浓醋酸用泵打入
另一计量罐中。然后计量输送到带搅拌带加热夹套的配料罐中混合溶解,接
着进入储罐存放,并用计量泵打入三级串联带搅拌的氧化反应釜中。催化剂
醋酸钴5.2千克、醋酸锰5.2千克,促进剂四溴乙烷5.2千克从混合配料罐
加入与原料均匀混合溶解,随之进入氧化反应釜。压缩空气并联通入三级氧
化反应釜中,分别控制其流量分配,如总量为1.0,三级比例控制为0.5>0.3
>0.2。在串联搅拌式氧化反应釜中,压力为1.5~3.2Mpa(表),温度为160~
280℃进行氧化反应。控制各氧化反应釜尾气中氧含量在4~8%之间,当各级
反应釜中空气总通入量为1000升/小时,氧化物连续转移,经中间罐到闪蒸
槽,闪蒸出大部分醋酸后,液相进入串联搅拌式的两级成酐反应釜中,在夹
套加热和搅拌下,在温度140~280℃,压力300~400mmHg(绝对压力),也
可以是常压,氧化产物脱除水和醋酸制得单氯代苯酐粗品,即粗酐。粗酐再
经过真空抽料至酐精制塔,在0~30mmHg(绝对压力)和160~260℃温度下,
经酐精制塔真空精馏得到单氯代苯酐成品。其重量为1156千克,浓度为99.5%,
重量收率(按原料计算)为115%,最后由结片机结片制得成品单氯代苯酐(即
3-氯代苯酐和4-氯代苯酐的混合物)。釜残可由排渣泵或采用高位液封连续
排渣。醋酸精馏重复循环。残余尾气进入尾吸塔进行吸收防污染处理。反应
过程通过管路连接,采用泵压或位差完成物料的连续输送,并在全密封状态
下进行。
实施例2:
将1000千克单氯代邻二甲苯(其中3-单氯代邻二甲苯和4-单氯代邻
二甲苯比例约为1∶1)用泵打入计量罐中。将4000~6000千克之间的原料浓
醋酸用泵打入另一计量罐中。然后计量输送到带搅拌带加热夹套的配料罐中
混合溶接着进入储罐存放,并用计量泵打入三或四级串联的氧化反应釜中。
催化剂醋酸钴取值1~49千克、醋酸锰1~49千克,促进剂四溴乙烷或溴化
氢1~49千克从混合配料罐加入与原料均匀混合溶解,随之进入氧化反应釜。
压缩空气并联通入三或四级氧化反应釜中,分别控制其流量分配。在串联的
氧化反应釜中压力为0.5~4Mpa(表),温度为120~320℃进行氧化反应。
控制各氧化反应釜尾气中氧含量在1~15%之间,当各级反应釜中空气总通入
量为900~1100升/小时,氧化物连续转移,进入中间罐到闪蒸槽,闪蒸出大
部分醋酸后,液相进入串联的二或三级成酐反应釜中,在夹套加热和搅拌下,
在温度120~300℃,压力200~400mmHg(绝对压力),也可以是常压,氧化
产物脱除水和醋酸制得单氯代苯酐粗品,即粗酐。粗酐再经过真空抽料至酐
精制塔,在0~100mmHg(绝对压力)和150~300℃温度下经酐精制塔真空精
馏得到单氯代苯酐成品,其重量为1156千克,浓度为99.5%,重量收率(按
原料计算)为115%。最后由结片机结片制得成品单氯代苯酐(即3-氯代苯
酐和4-氯代苯酐的混合物)。以下步骤同实施例1。
连续法与间歇法氧化工艺实施效果参数对比见下表:
项 目
方 法
连续法氧化工艺
间歇法氧化工艺
质量指标
稳定
不稳定
酐含量(wt%)
99.5
98
消耗
较少
较多
单氯代邻二甲苯(吨/吨产品)
0.88
0.95
醋酸 (吨/吨产品)
0.15
0.35
醋酸钴 kg/吨产品
4.5
8.5
醋酸锰 kg/吨产品
4.5
8.5
四溴乙烷kg/吨产品
4.5
8.5
电 度/吨产品
1200
2200
煤 吨/吨产品
2.5
4
收率 %
115
105