一種氯乙酸生產(chǎn)方法及氯化反應器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氯乙酸生產(chǎn)方法及氯化反應器。醋酸、液氯、醋酐按比例經(jīng)初步混合后進入氯化反應器，維持一定的反應溫度和反應壓力，使氯化反應在100～1000g的重力場中完成，反應完后按連續(xù)法生產(chǎn)流程進行產(chǎn)品的分離提純，最終獲得產(chǎn)品。氯化反應器主要包括反應釜、冷卻半管，超重力桶、驅(qū)動電機、混合器等。本發(fā)明的氯乙酸生產(chǎn)方法和氯化反應器，能改善反應體系中組分的宏觀及微觀分布，降低副反應的發(fā)生，提高液相內(nèi)部傳質(zhì)速率、促進反應后氣液兩相的分離，從而加快氯化反應速率縮短反應停留時間，同時提升散熱效果，處理能力遠遠高于傳統(tǒng)方法，尤其適用于大型氯乙酸裝置。
【專利說明】一種氯乙酸生產(chǎn)方法及氯化反應器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于氯乙酸生產(chǎn)【技術領域】，具體涉及一種在超重力作用下生產(chǎn)氯乙酸的方法及氯化反應器。

【背景技術】
[0002]氯乙酸是一種重要的有機化工原料，主要用來生產(chǎn)羧甲基纖維素、甘氨酸、氯乙酸乙酯等。作為活性化合物，廣泛應用于除莠劑、醫(yī)藥、染料、油田化學品、造紙化學品、塑料穩(wěn)定劑、紡織助劑、表面活性劑、電鍍、香料、香精等領域。
[0003]目前工業(yè)化生產(chǎn)氯乙酸的主要方法是乙酸催化氯化法，根據(jù)工藝的不同又可分為連續(xù)法和間歇法。連續(xù)法與間歇氯化相比，具有裝置規(guī)模大、生產(chǎn)技術先進、產(chǎn)品質(zhì)量高、污染少等優(yōu)點，連續(xù)法取代淘汰間歇法是當前的發(fā)展趨勢。
[0004]連續(xù)法是以乙酸、液氯為原料，醋酐為催化劑，經(jīng)乙酸氯化、加氫除雜、精餾提純、結晶干燥等過程得到氯乙酸。乙酸、醋酐、氯氣按一定的配比在氯化反應器于90?140°C進行反應，反應物在冷凝器內(nèi)水冷，氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、乙酸及醋酐在此冷凝。不凝物在次級冷凝器內(nèi)低溫冷凝，冷凝物主要為乙酰氯，可以返回反應器循環(huán)利用，氣相是氯化氫，進一步凈化后加工為濃鹽酸。氯化粗液蒸發(fā)器內(nèi)加工后，蒸出粗餾液，主要組成為深度氯化產(chǎn)物二氯乙酸和三氯乙酸，將粗餾液打入脫氯裝置，在催化劑鈀的催化下催化加氫，使二氯乙酸和三氯乙酸脫氯轉(zhuǎn)化為氯乙酸。脫氯后，混合液進入精餾塔，在真空蒸餾塔底得到純凈的氯乙酸，塔頂餾出乙酸可以循環(huán)使用。
[0005]隨著連續(xù)法的推廣，單套裝置產(chǎn)能不斷擴大，氯化反應作為整個工藝的核心成為制約因素。如果保持原氯化方法不變，將氯化反應器進行放大，存在幾點問題:一方面反應器增大，液氯、醋酐在醋酸中的分布不均加劇，降低了反應速率，增大了副反應；另一方面反應器增大，反應熱量增加，傳統(tǒng)夾套反應器不能將反應產(chǎn)生的熱量及時有效的傳遞出去；此夕卜，隨反應器幾何尺寸的增大，設備制造強度要求提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種氯乙酸生產(chǎn)方法，使醋酸氯化反應迅速，降低反應停留時間，減少副產(chǎn)物生成；同時提供一種能實現(xiàn)這種方法的氯化反應器。
[0007]本發(fā)明所提出的氯乙酸生產(chǎn)方法為:在氯化反應器中加入醋酸，加入相當于醋酸質(zhì)量4?9%的醋酐，加入液氯質(zhì)量為醋酸質(zhì)量的1.3?1.8倍，維持反應溫度為150?250°C，反應壓力為3?lObar，氯化反應過程在重力場中完成，重力場優(yōu)選為100?1000g。反應完后按連續(xù)法生產(chǎn)流程進行產(chǎn)品的分離提純，最終獲得產(chǎn)品。
[0008]為實現(xiàn)該氯乙酸生產(chǎn)方法，本發(fā)明的氯化反應器包括:反應釜、超重力桶、驅(qū)動電機等；反應釜內(nèi)壁設有擋板，釜頂設有溫度指示、壓力指示，同時設安全閥以防止反應釜超壓，頂部設氣相出口，底部設液相出口 ；超重力桶上部敞開，由兩根固定桿與轉(zhuǎn)軸相連；側壁均勻開出液孔；底部由底板與轉(zhuǎn)軸固定，并均布回流孔；轉(zhuǎn)軸上端與驅(qū)動電機相連，下端與支撐座相連。反應原料由控制閥進混合器，初步混合后由進料總管進入超重力桶。
[0009]進一步的，所述擋板為上寬下細倒三角型擋板，其數(shù)量為4?8個；
[0010]進一步的，反應釜外部還設有冷卻半管，其緊密纏繞焊接在反應釜外壁；
[0011]進一步的，反應釜外部還設有多分支管，冷卻水由多分支管進入、流出冷卻半管，提高流速及湍動程度增強冷卻效果；
[0012]進一步的，驅(qū)動電機為變頻驅(qū)動；
[0013]進一步的，氯化反應器容積為I?10m3，超重力桶容積為0.2?1.5m3 ；
[0014]進一步的，反應釜材質(zhì)為搪瓷；
[0015]進一步的，超重力桶材質(zhì)為搪瓷。
[0016]醋酸、液氯和醋酐經(jīng)控制閥控制流量按比例進入混合器，在混合器內(nèi)初步混合后由進料總管進入氯化反應釜內(nèi)。氯化反應總管插入反應釜內(nèi)懸于超重力桶上方，靠近但不接觸超重力桶。超重力桶由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)形成超重力場，落入其中的料液經(jīng)旋轉(zhuǎn)加速充分混合從側壁出液孔甩出，之后料液向下運動部分通過反應釜底部液相出口出反應器，部分由超重力桶底部回流孔返回桶內(nèi)再一次經(jīng)超重力作用，經(jīng)多次超重力作用，使微觀傳質(zhì)作用大大增強。反應釜內(nèi)部設倒三角形擋板，上部較寬可以有效的防止釜內(nèi)液體打旋，下部較細有利于液體穩(wěn)定向超重力桶內(nèi)的回流。驅(qū)動電機通過變頻調(diào)節(jié)可以方便的調(diào)節(jié)超重力場，從而使氯化反應器有很大的操作彈性。反應釜外部設冷卻半管，且從多分支管進冷卻水，提聞冷卻效果。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點和積極作用在于:
[0018]提高了氯化反應的壓力和溫度，使氯化反應在100?100g的超重力場中完成，能改善反應體系中組分的宏觀及微觀分布，降低副反應的發(fā)生，使醋酐消耗量降低約20%。提高液相內(nèi)部傳質(zhì)速率、促進反應后氣液兩相的分離，從而加快氯化反應速率縮短反應停留時間，反應器單位體積處理能力為現(xiàn)有反應器的3?5倍。配合變頻驅(qū)動電機改變超重力場，從而使反應器具有很大的操作彈性約為30%?150%。
[0019]物料經(jīng)多次快速充分混合，進混合器為初步混合，進超重力經(jīng)旋轉(zhuǎn)甩出為第二次混合，液相經(jīng)底部回流至超重力桶內(nèi)再次混合。超重力桶在促進液相組分混合的同時促進氣液兩相的分離，降低氣象對液相的夾帶，其結構簡單便于制造。
[0020]通過設置冷卻半管，增大了冷卻介質(zhì)的流速，強化了傳熱效果，有利于將反應產(chǎn)生的熱量帶走，避免了局部溫度過高從而使反應順利進行，同時半管在反應器外的緊密排列能起到支撐作用，增強了反應器的強度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明氯化反應器的結構示意圖；
[0022]圖中:
[0023]1、反應釜1.1、擋板1.2、溫度指示1.3、壓力指示1.4、安全閥1.5、氣相出口
1.6、液相出口 2、冷卻半管2.1分支管3超重力桶3.1固定桿3.2、出液孔3.3、底板3.4、回流孔4、驅(qū)動電機4.1、轉(zhuǎn)軸4.2支撐座5、混合器5.1、進料總管5.2、控制閥

【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但不限定本發(fā)明的保護范圍。
[0025]如圖1所示的氯化反應器包括:反應釜、冷卻半管，超重力桶、驅(qū)動電機、混合器等。反應釜I內(nèi)壁設有上寬下細三角型擋板1.1，釜頂設有溫度指示1.2、壓力指示1.3，同時設安全閥1.4以防止反應釜超壓，頂部設氣相出口 1.5，底部設液相出口 1.6。冷卻半管2緊密纏繞焊接在反應釜外壁，冷卻水由多分支管2.1進入、流出冷卻半管，提高流速及湍動程度增強冷卻效果。超重力桶3上部敞開，由兩根固定桿3.1與轉(zhuǎn)軸4.1相連；側壁均勻開出液孔3.2 ;底部由底板3.3與轉(zhuǎn)軸固定，并均布回流孔3.4。轉(zhuǎn)軸4.1上端與驅(qū)動電機4相連，下端與支撐座4.2相連。反應原料由控制閥5.2進混合器5，初步混合后由進料總管5.1進入超重力桶。
[0026]實施例1
[0027]一種氯乙酸生產(chǎn)方法和反應器。
[0028]氯化反應器容積為lm3，內(nèi)壁設4個倒三角形擋板，超重力桶容積為0.2m3，氯化反應器中加入醋酸，加入相當于醋酸質(zhì)量5 %的醋酐，加入液氯質(zhì)量為醋酸質(zhì)量的1.4倍，維持反應溫度為180°C，反應壓力為6bar，氯化反應過程在500g重力場中完成，反應完后按連續(xù)法生產(chǎn)流程進行產(chǎn)品的分離提純，獲得99.3%的氯乙酸產(chǎn)品，反應器單位體積處理能力為現(xiàn)有反應器的3.2倍。
[0029]實施例2
[0030]一種氯乙酸生產(chǎn)方法和反應器。
[0031]氯化反應器容積為lm3，內(nèi)壁設6個倒三角形擋板，超重力桶容積為0.3m3，氯化反應器中加入醋酸，加入相當于醋酸質(zhì)量6.5 %的醋酐，加入液氯質(zhì)量為醋酸質(zhì)量的1.3倍，維持反應溫度為200°C，反應壓力為8bar，氯化反應過程在800g重力場中完成，反應完后按連續(xù)法生產(chǎn)流程進行產(chǎn)品的分離提純，獲得99.4%的氯乙酸產(chǎn)品，反應器單位體積處理能力為現(xiàn)有反應器的4.5倍。
[0032]實施例3
[0033]一種氯乙酸生產(chǎn)方法和反應器。
[0034]氯化反應器容積為2m3，內(nèi)壁設8個倒三角形擋板，超重力桶容積為0.3m3，氯化反應器中加入醋酸，加入相當于醋酸質(zhì)量6 %的醋酐，加入液氯質(zhì)量為醋酸質(zhì)量的1.8倍，維持反應溫度為230°C，反應壓力為5bar，氯化反應過程在700g重力場中完成，反應完后按連續(xù)法生產(chǎn)流程進行產(chǎn)品的分離提純，獲得99.0%的氯乙酸產(chǎn)品，反應器單位體積處理能力為現(xiàn)有反應器的4.7倍。
[0035]盡管上面結合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，相關的技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明的權利要求保護范圍的情況下，可以做出多種具體變換，均屬本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種氯乙酸生產(chǎn)方法，其特征在于:在氯化反應器中加入醋酸，加入相當于醋酸質(zhì)量4?9%的醋酐，加入液氯質(zhì)量為醋酸質(zhì)量的1.3?1.8倍，維持反應溫度為150?250°C，反應壓力為3?lObar，氯化反應過程在重力場中完成。
2.據(jù)權利要求1所述的氯乙酸生產(chǎn)方法，其特征在于:所述重力場為100?1000g。
3.據(jù)權利要求1所述的氯乙酸生產(chǎn)方法，其特征在于:原料經(jīng)初步混合進入重力場。
4.一種氯化反應器，其特征在于:所述氯化反應器包括反應釜、超重力桶、驅(qū)動電機；反應釜內(nèi)壁設有擋板，釜頂設有溫度指示、壓力指示、安全閥，頂部設氣相出口，底部設液相出口 ；超重力桶上部敞開，由兩根固定桿與轉(zhuǎn)軸相連；側壁均勻開出液孔；底部由底板與轉(zhuǎn)軸固定，并均布回流孔；轉(zhuǎn)軸上端與驅(qū)動電機相連，下端與支撐座相連。
5.據(jù)權利要求4所述的氯化反應器，其特征在于:所述擋板為上寬下細倒三角型擋板，其數(shù)量為4?8個。
6.據(jù)權利要求4所述的氯化反應器，其特征在于:反應釜外部還設有冷卻半管，其緊密纏繞焊接在反應釜外壁。
7.據(jù)權利要求4所述的氯化反應器，其特征在于:反應釜外部還設有多分支管，冷卻水由多分支管進入、流出冷卻半管。
8.據(jù)權利要求4所述的氯化反應器，其特征在于:氯化反應器容積為I?10m3，超重力桶容積為0.2?1.5m3。
9.據(jù)權利要求4所述的氯化反應器，其特征在于:反應釜材質(zhì)為搪瓷。
10.據(jù)權利要求4所述的氯化反應器，其特征在于:超重力桶材質(zhì)為搪瓷。
【文檔編號】C07C51/363GK104387258SQ201410624806
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權日:2014年11月7日
【發(fā)明者】孫順平, 趙兵, 張猛, 張進治, 陳濤, 姜正良, 董慶濤, 董強, 李超, 張樹晨, 侯振, 耿堯辰 申請人:中國天辰工程有限公司, 天津天辰綠色能源工程技術研發(fā)有限公司