一种连续循环法生产的氯化反应装置的制作方法

本发明涉及氯化反应装置的技术领域。

背景技术：

氯乙酸是一种重要的有机精细化工原料，主要用于生产羧甲基纤维素、甘氨酸、2,4–d酸、巯基乙酸、氰基乙酸、氯乙酸乙酯、碘乙酸、氨三乙酸、氯乙腈、丙二酸、苯氧乙酸、氰乙酸、萘乙酸等化工中间体和产品。用氯乙酸作原料制得的农药、医药、羧甲基纤维素等产品有了较大的发展，对氯乙酸的需求量也随之持续增长。

目前生产氯乙酸的工艺大多采用间歇氯化法生产，催化剂为硫磺或醋酐。醋酸由高位计量槽进入氯化釜，加入催化剂后升温至70°c通氯氯化，开始通氯量适当的小一些。氯化反应为放热反应，随反应的进行，氯化液温度升高，调整夹套冷确水维持釜内温度在100°c左右，并适当加大通氯量。氯化过程产生的尾气经两级冷凝器回收其中的酰氯、醋酸等，再经水洗后，进入吸收塔用水吸收生成盐酸出售。反应一段时间后分析氯化液中一氯乙酸、二氯乙酸和醋酸含量，醋酸含量比较少的反应后期减小通氯量，等醋酸含量小于1～2%后停止通氯。将氯化液放入结晶釜，并加入一定量的母液，缓慢降温。当大量一氯乙酸析出后，可以加快降温的速率。结晶液降至接近冷却水温度后，将结晶液放入离心机分离出氯乙酸。

无论是采用硫磺或醋酐作为催化剂，设备及工艺均无大的差别，只在氯化控制温度上稍有差别。氯化反应生成的氯化氢气体经主反应釜、冷凝器、副反应釜等进行多级冷凝，先去水洗槽水洗，再去2级盐酸降膜吸收塔吸收，其中夹带的酰氯、二氯二硫、乙酸等杂质被充分洗涤吸收。增加水洗过程充分洗涤尾气，不让杂质带到副产品盐酸中，洗涤液返回氯化釜作原料，从而降低了原料的消耗，提高了副产品盐酸的质量。

目前氯乙酸生产过程中存在以下问题：醋酸消耗高。没有氯化液催化加氢，造成醋酸的消耗太高。不能连续化生产。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种结构简单，既缩短了反应时间，又腾出反应空间，能够连续生产、高效运行的连续循环法生产的氯化反应装置。

一种连续循环法生产的氯化反应装置，包括循环泵，氯气与循环泵中的氯化液进入一级反应器内，一级反应器的输出端与分离器的输入端连接，分离器的第一输出端与二级反应器的输入端连接，二级反应器的输出端与一级冷凝器的输入端连接，一级冷凝器的输出端与二级冷凝器的输入端连接，二级冷凝器的输出端与除雾器的输入端连接；设置冷却水进口的板式换热器上的第一输出端与热水罐的输入端连接，板式换热器的第二输出端与二级反应器连接，板式换热器的第三输出端与一级反应器连接；热水罐的输出端通过热水泵与一级反应器连接。

本发明采用连续循环法进行氯化反应，使气液充分接触，增加其停留时间，采用大流量氯化液循环、一级反应和二级反应系统，同时控制反应过程的温度和增强气液接触的分散与混合，控制深度氯化反应的发生，即二氯化物和三氯化物的生成。

本发明采用连续循环法进行氯化，即反应氯化液和氯气按一定配比流入氯化反应器，稳定控制反应段温度，使反应热定量放出，同时反应生成的产品也定量流出，既缩短了反应时间，又腾出反应空间，生产即可连续、高效运行。本发明可以使用氯气液化后的尾氯作为原料氯气而不影响产品质量。

有益效果：

1、从氯化反应机理可知，反应温度、反应物料的混合程度、氯化深度、催化剂的量以及助催化剂等是影响生产过程二氯化物生成的主要因素。为减少二氯化物的生成，同时提高产品质量，本发明采用二级反应，反应完全，使催化剂等有效物质无法逃逸，得到充分利用，降低消耗，节约成本。

2、本发明采用大流量氯化液循环反应，氯化液和氯气摩尔比6~12：1，可以很好的控制反应速度，氯气能100%反应，尾气不含游离氯，去除碱吸收游离氯工序，降低成本。

3、本发明采用氯化液大循环，反应氯气可用液化后的尾气氯气，解决企业尾气处理困难问题。

4、本发明采用氯化液大循环，可以有效控制氯化反应深度，保证二氯化物含量在0.3%以下，后道成品处理工艺上可以去除高压加氢工序，缩短工艺流程，安全生产有保障，设备投资大大减少。

5、本发明得反应器采用塔式高效反应器，一是填料的比表面积很大，气液接触非常充分，反应完全。二是塔的结构消除了壁流现象，增加了有效反应，提高反应速率。夹套用热水循环，可以稳定控制反应温度，有效控制反应速率和氯化深度，遏制二氯三氯的生成。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明反应器的结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

如图1所示，一种连续化生产的氯化反应装置，包括循环泵1，氯气与循环泵1中的氯化液进入一级反应器2内，一级反应器2的输出端与分离器3的输入端连接，分离器3的第一输出端31与二级反应器4的输入端连接，二级反应器4的输出端与一级冷凝器5的输入端连接，一级冷凝器5的输出端与二级冷凝器6的输入端连接，二级冷凝器6的输出端与除雾器10的输入端连接；设置冷却水进口91的板式换热器9上的第一输出端与热水罐7的输入端连接，板式换热器9的第二输出端与二级反应器4连接，板式换热器9的第三输出端与一级反应器2连接；热水罐7的输出端通过热水泵8与一级反应器2连接。

如图2所示，本发明的一级反应器2、二级反应器4包括多组填料塔，每组填料塔上分别设置气体进口221、排气口228，还设置通入氯化液的物料进口223，混合液出口222位于反应器的上端，反应器的上端部设置测温口224；冷水进口225、热水出口226分别布置在反应器的侧壁上；物料进口223附近的反应器侧壁上设置排净口227。

如图1所示，本发明的热水罐7上设置用于通入蒸汽的蒸汽进口71。

如图1所示，本发明的热水罐7上设置用于通入冷却水的冷却水进口。

如图1所示，本发明的二级反应器4上设置用于通入原料液的原料液进口41。

如图1所示，本发明的二级反应器4上设置用于排出冷却水的二级反应冷却水出口42。

如图1所示，本发明的二级反应器4上设置用于通入催化剂的催化剂进口43。

如图1所示，本发明的一级冷凝器5上设置用于通入0度冷冻上水的冷冻上水进口51；一级冷凝器5上设置用于一级冷冻回水的一级回水口52。

如图1所示，本发明的二级冷凝器6上设置用于通入-15度冷冻水的冷冻水进口61；二级冷凝器6上设置用于二级冷冻回水的二级回水口62。

本发明的氯气与循环泵1来的大量氯化液进入一级反应器2内进行氯化反应后然后进入分离器3，分离器3内的混合液在开车初期由蒸汽加热，达到反应温度后，由自动阀自动调节蒸汽的用量来控制分离器内的温度，保证一级反应器2内需要的反应温度。一级反应器2中反应产生的热量由热水泵8送来的热水从夹套移走，并由热水控制反应温度，在氯化液含量达到80%左右，二氯含量0.3%时，反应达到平衡，开始连续生产。分离器3中的氯化氢及夹带的活性组份进入二级反应器4内，与从二级反应器4塔顶来的原料及二级反应器中部来的催化剂（需要催化剂的话）逆流接触并反应，混合气体中夹带的微量未反应的氯气则可以继续反应并经一级冷凝器5、二级冷凝器6冷却，其夹带的中间活性产物和未反应的轻组分被截留，尾气氯化氢经除雾器10进一步回收中间活性产物和未反应的轻组分净化后去下工序。回收的轻组分和反应产生的活性物质经循环泵1加到一级反应器2下部，继续参加反应，降低原料消耗。新鲜原料和催化剂经计量后加到二级反应器4中。分离器3中的氯化液用泵抽出送到精馏置，回收原料和反应产生的活性物质，然后成品包装。

1、降低反应温度，提高反应的选择性：

由于反应温度直接影响氯化反应中氯原子取代的选择性，反应温度高副反应发生机率增大。通过查阅氯化主副反应的活化能可知，氯化反应生成二氯化物的活化能高于氯化生成一氯化物的活化能，在相同温度下，一氯化物生成速率大于二氯化物的生成速率，如果反应温度升高，则生成二氯化物的反应速率加快，反应选择性降低。但温度过低氯化过程反应速度很慢。连续循环法氯化过程中能严格地控制反应温度，不超过设定温度的±1℃。

2、反应过程强化，加快反应速度：

对于大部分气液两相反应而言，反应速度通常取决于整个传质到反应过程的控制。连续循环法氯化过程中新型高效主反应器内气液能产生巨大的和快速更新的相界面，使相间传质速率比传统塔器中提高1～3个数量级，比搅拌釜内高十倍甚至百倍。其反应液混合和传质过程得到极大强化。即气液之间分散性好，可以加快反应速度。

3、控制氯化深度、减少副反应发生：

氯化深度高，原料的利用率高，但容易引起多氯化物的生成。一氯化物的选择性降低，使产品的质量和收率受到影响。因此，选择合适的氯化深度非常重要。原料和氯气的比例与氯化深度相联系，就是参加反应的原料与氯气重量比，在气液两相均匀分散条件下，比值较大时，即原料液大大过量，单氯的选择性提高，二氯化物的生成量较低。反之，单氯化物的选择性降低，生成的二氯化物较多。由于是循环反应，即循环的氯化液中循环量特别大，氯化液中原料的绝对重量也大，这样可减少副反应发生。在连续循环法氯化过程中调整氯化液和氯气摩尔比6～12：1，即采用大量的循环氯化液与氯气进行反应。我们能有效控制氯化液中一氯化物含量在80%左右时，二氯化物含量小于0.3%，无三氯化物产生，由于大量氯化液循环，原料量大大过量，可以使得氯气得到完全反应，氯化液中不存在游离氯。

4、减少催化剂损失量，降低生产成本：

本发明采用两级反应器，将一级反应器反应后的氯化液进行气液分离，氯化氢及未反应完全的氯气夹带原料液、反应产生的中间活性物质等进入二级反应器底部，与顶部来的原料液和中部来的催化剂在二级反应器内逆流接触反应产生中间活性物质，经过冷却器冷却后温度降到35度以下，远低于这些物料的沸点而被截留，并在冷却器后又增加了精密捕集器将可能夹带的雾滴截留，精密过滤器可以100%捕集1u以上的雾滴，回收了绝大部分原料和催化剂以及有用的中间活性物质，大大降低了成本。

5、采用新型高效反应器：

本发明的一级反应器、二级反应器采用气液两相反应器。气液两相反应器的特点是：氯化反应塔是由多个小塔经的填料塔组成，采用大比表面积的填料，消除了普通填料塔的壁流现象，气液分布均匀，大大增加了气液两相碰撞几率，同时增加了气相的停留时间，提高了反应效率。反应塔增加了夹套结构，反应温度可通过反应器夹套的热水来自动精确控制，可以抑制副反应的进行，用热水循环避免了冷却水和氯化液温差太大，直接使用冷却水反应温度很难控制的弊端。在整个生产工艺中因二氯化物含量很低，去除了加氢工序而不使用高温高压的加氢塔，省去了贵金属钯催化剂的投入，工艺流程缩短，设备投资大大降低，装置运行费用、工艺操作性和安全性大大提高。