專利名稱：一種氯乙酸生產(chǎn)的方法和反應設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于氯乙酸生產(chǎn)技術領域，具體說涉及一種在微波輔助作用下生產(chǎn) 氯乙酸的方法和設備。
背景技術：
氯乙酸是一種重要的有機精細化工原料，廣泛應用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、 油田化學品、造紙化學品、紡織助劑、表面活性劑、電鍍、香料香精等領域。 隨著科學技術的進步和發(fā)展，氯乙酸新的應用領域將逐步得到開發(fā)，氯乙酸生 產(chǎn)與市場前景非?？春谩Ｄ壳皣鴥韧馍a(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% (質量百分數(shù))，反應采用二級串聯(lián)氯化，主反應釜 在9(TC下通氯氣，控制反應溫度為96-100°C，副反應釜反應溫度為85-90°C， 當反應終點密度為1. 35時即為反應終點。保溫反應1小時后加入循環(huán)母液冷卻 結晶，在凝固點以上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)品質量較差， 生產(chǎn)周期長，成本高、三廢污染嚴重，催化劑硫磺粉不僅污染主產(chǎn)品，也污染 副產(chǎn)品鹽酸，有時還造成管道設備的堵塞，生產(chǎn)經(jīng)常出現(xiàn)異常，使得產(chǎn)品的應 用范圍受到限制。
本申請人在授權公告號為CN1231448C的發(fā)明專利公開了一種高溫高壓生產(chǎn) 氯乙酸的工藝和設備。該技術為在反應釜中加入醋酸和相當于醋酸10 15% 的醋酐，保持溫度在80 20(TC,加壓至0.8 4MPa，通入氯氣進行氯化反應，將反應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 質容器中翻動自然結晶即為氯乙酸產(chǎn)品。該工藝簡單，設備結構合理，易于控 溫，操作靈活方便。但是該專利的不足是，反應物不能反應完全，當反應到醋 酸理論值70 80%，需要停止，而且伴隨反應進行還產(chǎn)生2%的二氯乙酸雜 質，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 重污染，影響產(chǎn)品質量。

發(fā)明內容
為克服上述現(xiàn)有技術的不足，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，使醋酸氯化反應迅速、完全，反應產(chǎn)物純度高、質量 好，同時提供一種有效實現(xiàn)這種方法的反應設備。
本發(fā)明所提供的氯乙酸生產(chǎn)的方法為在反應釜中加入醋酸和相當于醋酸 10 15%的醋酐，升溫至80 10(TC并且保持溫度，常壓，通入氯氣進行氯化 反應，反應完結后進行產(chǎn)品分離。所述氯化反應在微波助力下進行，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 液裝入軟質容器，放置在震動結晶器上，在震動狀態(tài)下自然結晶。所述軟質容 器選擇內襯塑料袋的編織袋，不排除其它軟質包裝容器。振動結晶器為普通震 動設備如震動床、彈簧震動器。
為實現(xiàn)所述氯乙酸生產(chǎn)的方法，本發(fā)明提供的反應設備包括帶搪瓷內襯
的反應釜，回流冷凝器，反應釜內設有氯氣管，反應釜外層設有控溫夾套。在 反應釜下口處安裝一臺微波發(fā)生器，所述微波發(fā)生器的發(fā)射頭透過反應釜器底 部的聚四氟乙烯板朝向反應釜內部的反應物。在反應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)明的保護范圍。所述氯氣管為玻璃管，玻璃管的下部套有加強管。所述反應釜中裝有導流 器，所述導流器的結構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)射口對準導流器的下口。優(yōu)選玻璃圓管為導流器。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)生雜質副產(chǎn)物二 氯乙酸。研究表明，在形成二氯乙酸時有一對化學鍵的健角發(fā)生改變，即二氯 乙酸的兩個碳氯鍵的夾角大于原醋酸甲基上的兩個碳氫鍵的夾角，說明二氯乙 酸兩個氯原子是按先后順序完成取代反應，且第二個氯完成反應時要改變鍵角， 需要消耗能量和時間，本發(fā)明是利用醋酸氯化反應這一性質進行改進的。微波 可以極大地增加極性分子的動能，使分子的能量遠遠超過活化能，加快化學反 應速度。在形成二氯乙酸時，改變健角需要消耗時間，微波對健角改變所消耗 的時間不起作用。醋酸氯化過程中生成氯乙酸和二氯乙酸是競爭反應，二氯乙 酸由于受到健角改變所需時間的限制，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速度遠遠低于生成氯乙酸的反應速度，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，同時抑制副反應產(chǎn)物二氯乙酸的生成，釜中的反應物可以反應完全，提高 了醋酸氯化的反應速度和選擇性，生成的氯乙酸產(chǎn)品純度可達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到質量要求。采用振動方式進行結 晶，過程簡單，生產(chǎn)的氯乙酸結晶顆粒細小，粒度均勻，穩(wěn)定性好。氯氣管外 套加強管和使用導流器，使氯氣和醋酸充分接觸，同時便于微波發(fā)射源集中輻 照反應進行的區(qū)域，有利于加快反應速度，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物醋酸及催化劑乙酰氯全部凝 結并且返回反應釜，避免和減少被氯化氫夾帶而跑損。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā) 明工藝簡單，設備安全可靠，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)品質量好。減少了雜質二氯乙酸的生成，節(jié)省了分離過程，有利于環(huán)境保護。


圖1為本發(fā)明反應設備結構示意圖2為氯氣管和導流器結構示意圖。
圖中
l一回流冷凝器、2—氯氣管、3—反應釜、4—控溫夾套、5—導流器、6— 微波發(fā)生器、7—加強管。
具體實施例方式
本發(fā)明所述的生產(chǎn)氯乙酸的反應設備如圖1所示，包括帶搪瓷內襯的反應 釜3，回流冷凝器l，反應釜內設有氯氣管2，氯氣管為玻璃圓管，在玻璃圓管 的下部套有加強管7，加強管也為玻璃管，氯氣管的外有同心的導流器5，導流 器為圓型玻璃管，導流器固定安裝在氯氣管的下部，導流器下端略長于氯氣管 及加強管的下端。反應釜外層設有控溫夾套4，用于調節(jié)反應釜溫度，所用介質 為蒸汽或水。反應釜下口處安裝一臺微波發(fā)生器6，微波發(fā)生器的發(fā)射頭透過反 應釜器壁上聚四氟乙烯板朝向反應釜內部導流器5的下端?；亓骼淠饕运疄?冷卻介質，回流冷凝器的上部裝有靜電除霧器。配套的設備還有震動結晶器， 減壓蒸餾器。
氯乙酸生產(chǎn)過程為向反應釜3加入醋酸以及相當于醋酸12%的醋酐，可 以選擇加入5%的乙酰氯，用作初始反應的催化劑，壓力為常壓，向控溫夾套4 通入蒸汽，通過蒸汽循環(huán)加熱反應釜中的反應物至85土5t:，然后恒溫，通過氯氣管2通入氯氣進行氯化反應，同時啟動微波發(fā)生器，透過反應釜下口處的聚 四氟乙烯板向導流器發(fā)射微波，微波的波長為10cm。由于氯化反應是放熱反應， 反應開始后停止加熱，該向夾套通入冷水降溫，調節(jié)冷卻水的流速，控制反應 溫度85士5X:。通入氯氣后，氯氣從氯氣管2下端出口噴出，在氯氣管的加強管 和導流器5之間的空間向上翻滾，帶動醋酸及催化劑乙酰氯向上流動，形成氣 液接觸界面，氯氣連續(xù)注入帶動釜內液體循環(huán)，增加反應物接觸的機會。醋酸 氯化反應生成氯乙酸和氯化氫，氯化反應的催化劑是乙酰氯，乙酰氯由酸酐與 氯化氫反應生成，反應過程中乙酰氯的總量不發(fā)生變化。氯化反應中的氣相向 上進入反應釜上部的回流冷凝器l，醋酸和乙酰氯冷凝下來，返問反應釜，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并返回釜內。反應釜內醋酸反應完后，停止注氯， 關閉微波發(fā)生器。將釜內料液轉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 內襯塑料袋的編制袋中，放在震動結晶器上，在震動狀態(tài)下自然結晶約6小時， 即為成品氯乙酸晶體。分析結果表明，二氯乙酸含量小于0.5%，符合質量要求， 其它質量指標也符合質量要求。
權利要求
1、一種氯乙酸生產(chǎn)的方法，過程為在反應釜(3)中加入醋酸和相當于醋酸10～15％的醋酐，升溫至80～100℃并且保持溫度，常壓，通入氯氣進行氯化反應，反應完結后進行產(chǎn)品分離，其特征是所述氯化反應在微波助力下進行，所述微波的波長為5～20cm。
2、 根據(jù)權利要求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容器，放置 在震動結晶器上，在震動狀態(tài)下自然結晶。
3、 根據(jù)權利要求2所述氯乙酸生產(chǎn)的方法，其特征是所述軟質容器為內襯塑料袋的編織袋。
4、 一種實現(xiàn)權利要求1所述氯乙酸生產(chǎn)方法的反應設備，包括帶搪瓷內襯 的反應釜(3)，回流冷凝器(1)，反應釜內設有氯氣管(2)，反應釜外層設有 控溫夾套(4)，其特征是所述反應釜下口處安裝一臺微波發(fā)生器(6)，所述 微波發(fā)生器的發(fā)射頭透過反應釜底部的聚四氟乙烯板朝向反應釜內部的反應 物。
5、 根據(jù)權利要求4所述的反應設備，其特征是所述氯氣管(2)為玻璃管， 玻璃管的下部套有加強管(7)。
6、 根據(jù)權利要求4或5所述的反應設備，其特征是所述反應釜中裝有導 流器(5)，所述導流器的結構為與氯氣管(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)射口對準導流器(5)的下口。
7、 根據(jù)權利要求6所述的反應設備，其特征是所述兩頭敞口管為玻璃圓管。
8、 根據(jù)權利要求4所述的反應設備，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)的方法和反應設備。即在反應釜中加入醋酸和相當于醋酸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行氯化反應。反應產(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容器，在震動狀態(tài)下自然結晶。所述設備包括帶搪瓷內襯的反應釜、回流冷凝器，反應釜內設有氯氣管，氯氣管外套導流器，在反應釜下口處安裝一臺微波發(fā)生器，所述微波發(fā)生器的發(fā)射頭輻照反應釜內部的反應物。本發(fā)明工藝簡單，設備安全可靠，成本低，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)的氯乙酸產(chǎn)率高，產(chǎn)品質量好，氯乙酸純度達99.5％以上。減少了雜質二氯乙酸的生成，節(jié)省了分離過程，有利于環(huán)境保護。
文檔編號B01J19/12GK101575281SQ20091007452
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月24日 優(yōu)先權日2009年6月24日
發(fā)明者正 何, 何明威 申請人:正 何