CN116063144A - 一种生产2，4-二氯甲苯的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及生产2，4‑二氯甲苯领域，具体公开了一种生产2，4‑二氯甲苯的方法。一种生产2，4‑二氯甲苯的方法，其特征在于，包括以下制备步骤：S1、初步反应：取对氯甲苯置于反应釜中，添加催化剂后再通氯反应，收集反应物；S2、反应物一次分离：其反应物并置于曝气塔中曝气处理，待脱色完成后，碱洗脱酸，收集得一次分离产物；S3、反应物二次分离：取一次分离产物并置于精馏塔中精馏处理，即可制备得所述2,4‑二氯甲苯成品；所述催化剂包括按质量比1:2～3混合的三氯化铁和硫磺混合物。本申请优化了生产方法，通过改善传统重氮化反应导致生产系统繁琐的方案，使优化后的系统具有良好的生产效率，同时有效降低生产成本。
Description
技术领域
本申请涉及生产2，4-二氯甲苯领域，尤其是涉及一种生产2，4-二氯甲苯的方法。
背景技术
2，4-二氯甲苯用于农药中间体，用于制造2,4-二氯苄基氯、2，4-二氯苯甲醛、2，4-二氯苯甲酸、2,4-二氯苯甲酰氯。在医药工业用于制造抗疟药阿的平。用作溶剂，用于制药及有机合成。工业生产2，4-二氯甲苯的常见方法有以下几种：对氯甲苯法、邻氯甲苯法、邻硝基甲苯法、2，4-二氨基甲苯法和3-氯-4-甲基苯胺法。
现有的生产2，4-二氯甲苯通常在其应用时有许多缺点，特别是采用对氯甲苯和邻氯甲苯为原料，使用单一催化剂生成的氯化物中杂质多；2，4-二氨基甲苯法不适宜工业化；邻硝基甲苯法和3-氯-4-甲基苯胺法制备2，4-二氯甲苯基本原理相同，都是要通过重氮化和桑德迈尔反应的，存在废水较多的缺点；最后，邻硝基甲苯法联产2-氯-6-硝基甲苯，原料及副产物均为易燃易爆品，安全风险高。
针对上述相关技术，发明人认为现有2，4-二氯甲苯反应杂质多且不适用于工业化制备，同时安全性能不高。
发明内容
为了改善现有生产2，4-二氯甲苯反应杂质多且安全型不佳的缺陷，本申请提供一种生产2，4-二氯甲苯的方法及其生产工艺。
第一方面，本申请提供一种生产2，4-二氯甲苯的方法，采用如下的技术方案：
一种生产2，4-二氯甲苯的方法，包括：
包括以下制备步骤：
S1、初步反应：取对氯甲苯置于反应釜中，添加催化剂后再通氯反应，收集反应物；
S2、反应物一次分离：其反应物并置于曝气塔中曝气处理，待脱色完成后，碱洗脱酸，收集得一次分离产物；
S3、反应物二次分离：取一次分离产物并置于精馏塔中精馏处理，即可制备得所述2,4-二氯甲苯成品；
所述催化剂包括按质量比1:2～3混合的三氯化铁和硫磺混合物。
通过采用上述技术方案，本申请优化了生产2，4-二氯甲苯的方法，通过改善传统生产氯甲苯的技术方案需要进行重氮化反应导致生产系统繁琐的方案，使优化后的系统具有良好的生产效率，同时进一步有效降低生产成本。
优选的，所述液氯汽化装置的出口温度为40～50℃，气化液氯的出口速率为50～70m3/h。
通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了液氯汽化装置的出口温度和出口速率，通过筛选合适的温度和出口速率，有效改善了液氯气化后与甲苯反应的效率，从而进一步提高生产效率的同时，提高其反应程度，改善了制备氯甲苯的纯度和收率。
优选的，所述粗分离装置包括：
过滤装置，所述过滤装置设于所述液氯汽化装置出口处，以过滤催化剂残渣；
脱溶剂装置，所述脱溶剂装置的一端与所述过滤装置固定相连，收集经过滤装置过滤的混合液并精馏分离，以收集含有混氯甲苯的混合物。
通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了粗分离装置，采用过滤装置与脱溶剂装置的复合结构，进一步对产物进行初步分离，便于后续精制制备氯甲苯，从而提高了生产效率的同时，进一步改善了氯甲苯材料的收率和纯度。
优选的，一种生产2，4-二氯甲苯的方法还包括：
尾气处理装置，所述尾气处理装置设于所述氯化反应装置的一侧以收集所述氯化反应产生的废气。
优选的，所述尾气处理装置包括：
冷凝器，所述冷凝器设于所述靠近氯化反应的一端以冷凝所述废气；
降膜吸收塔，所述降膜吸收塔的一端与所述所述冷凝器的一端相连通，以循环吸收所述废气冷凝形成的废液；
喷淋吸收塔，所述喷淋吸收塔设于所述降膜吸收塔的另一端，以喷淋吸收未经降膜吸收塔吸收的废液。
通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了生产2，4-二氯甲苯的方法，通过进一步设置的尾气处理装置，将尾气经冷凝器冷却后由降膜吸收塔循环吸收生成盐酸，未被吸收的尾气再经过喷淋吸收塔吸收成稀盐酸，使最终的尾气达到排放标准，从而有效降低了本申请生产氯甲苯的成本。
第二方面，本申请提供一种生产2，4-二氯甲苯的方法生产氯甲苯的工艺，包括以下生产步骤：
S1、直接氯化反应：将经气化产生的液氯通入氯化反应器中，与氯化反应器中的甲苯和催化剂混合进行直接氯化反应；
S2、初步分离：收集直接氯化反应产物并进行过滤，去除催化剂残渣后，收集过滤液并置于脱溶剂装置中，脱除甲苯并收集初步分离产物；
S3、产品分离：取初步分离产物并置于初分塔中分离，分离产生的轻馏分置于邻塔分离，收集塔顶分离的领氯甲苯；塔釜液再次置于初分塔中，收集初分塔塔底出来的重组分并置于对塔中，收集塔顶出料的轻组分，即为对氯甲苯。
优选的，步骤S1中所述催化剂包括以下重量份物质：
铁粉10～15份；
硫磺6～8份。
通过采用上述技术方案，本申请通过优化生产工艺，以直接氯化法中使用铁粉及硫磺作为催化剂，减少了反应中酸性废气以及三废的产生，减少了酸性气体对设备的腐蚀，同时本申请的生产工艺进一步降低了生产、维护成本，提高企业效益。
优选的，步骤S1所述的直接氯化反应温度为60～80℃。
优选的，步骤S3所述邻塔分离中进料量为1500～1800L/h。
通过采用上述技术方案，本申请通过优化生产工艺，通过进一步优化直接氯化反应的温度，由于氯化反应为放热反应，控制氯化塔内温度能保证直接氯化反应的稳定进行，从而改善了生产的氯甲苯效率和纯度。
同时本申请进一步优化分离进料量，使生产的邻氯甲苯和对氯甲苯的具有良好的纯度和优异的收率。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
第一、本申请优化了生产2，4-二氯甲苯的方法，通过改善传统生产氯甲苯的技术方案需要进行重氮化反应导致生产系统繁琐的方案，使优化后的系统具有良好的生产效率，同时进一步有效降低生产成本。
第二、本申请进一步优化了液氯汽化装置的出口温度和出口速率，通过筛选合适的温度和出口速率，有效改善了液氯气化后与甲苯反应的效率，从而进一步提高生产效率的同时，提高其反应程度，改善了制备氯甲苯的纯度和收率。
第三、本申请通过优化生产工艺，以直接氯化法中使用铁粉及硫磺作为催化剂，减少了反应中酸性废气以及三废的产生，减少了酸性气体对设备的腐蚀，同时本申请的生产工艺进一步降低了生产、维护成本，提高企业效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
对氯甲苯3000kg通过流量计经泵打入5000L氯化釜内，加入催化剂（硫磺3.5kg、三氯化铁1.7kg)，在氯气通入速率40m3/h下通氯反应，反应温度控制在50℃，当氯化液中三氯甲苯≤3.5%时停止通氯反应。反应好的氯化液通过打料泵进入负压曝气塔进行曝气，曝气温度塔顶控制在125℃，塔釜温度控制在145℃。塔顶脱去氯化液中氯化氢气体。再进入半连续塔进行脱色，再沸器温度控制在145℃；后经过碱洗槽碱洗脱酸后，去精馏。取精馏后组分按进料量380L/h进入第一精馏塔脱去对氯甲苯，釜底出料量为350L/h，进入第二精馏塔，塔顶出料量300L/h，得到2,4-二氯甲苯成品。
需要说明的是，本实施例中，第二精馏塔中的釜出料进第三精馏塔，由第三精馏塔顶得到3,4-二氯甲苯的成品。生产过程中产生的废液通过蒸馏，蒸出部分物料为副产品溶剂，剩余物为含有氯苄、多氯甲苯的精馏残液送处理中心集中处理。
氯化反应的尾气经真空系统抽吸，依次经两级降膜吸收塔、一级水喷淋吸收塔、二、三级碱喷淋吸收塔以及五级捕获塔系统（吸收尾气中的有机物）后达标排放。
尾气经石墨冷凝器冷却后进入缓冲罐，先由两级降膜吸收塔循环吸收生成30%的盐酸，未被吸收的尾气再经过一级水喷淋吸收塔吸收成稀盐酸（定期补充至降膜吸收塔循环吸收制盐酸），经过二、三级碱喷淋吸收塔去除尾气中的余氯，吸收液根据温度及电导率等参数控制，二级碱吸收液制次氯酸钠（有效氯＜5%）或去污水处理站处理（需先经过蒸盐系统，去除系统中的盐分，确保生化系统的正常运行）、三级碱吸收液定期补充至二级碱喷淋吸收塔，最后尾气系统进入五级捕获塔系统（吸收尾气中的有机物）处理后达标高空排放。
经三级冷凝后进入三级捕获塔系统（吸收尾气中的有机物）处理后达标高空排放。
水洗废水进入污水处理站处理，达接管标准后排入污水处理厂。
实施例2
对氯甲苯6000kg通过流量计经泵打入1000L氯化釜内，加入催化剂（硫磺7kg、三氯化铁3.4kg)，在氯气通入速率80m3/h下通氯反应，反应温度控制在52℃，当氯化液中三氯甲苯≤3.5%时停止通氯反应。反应好的氯化液通过打料泵进入负压曝气塔进行曝气，曝气温度塔顶控制在118℃，塔釜温度控制在137℃。塔顶脱去氯化液中氯化氢气体。再进入半连续塔进行脱色，再沸器温度控制在137℃；后经过碱洗槽碱洗脱酸后，去精馏。取精馏后组分按进料量380L/h进入第一精馏塔脱去对氯甲苯，釜底出料量为350L/h，进入第二精馏塔，塔顶出料量300L/h，得到2,4-二氯甲苯成品。
需要说明的是，本实施例中，第二精馏塔中的釜出料进第三精馏塔，由第三精馏塔顶得到3,4-二氯甲苯的成品。生产过程中产生的废液通过蒸馏，蒸出部分物料为副产品溶剂，剩余物为含有氯苄、多氯甲苯的精馏残液送处理中心集中处理。
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经三级冷凝后进入三级捕获塔系统（吸收尾气中的有机物）处理后达标高空排放。
水洗废水进入污水处理站处理，达接管标准后排入污水处理厂。
实施例3
对氯甲苯3000kg通过流量计经泵打入5000L氯化釜内，加入催化剂（硫磺10.5kg、三氯化铁5.1kg)，在氯气通入速率120m3/h下通氯反应，反应温度控制在54℃，当氯化液中三氯甲苯≤3.5%时停止通氯反应。反应好的氯化液通过打料泵进入负压曝气塔进行曝气，曝气温度塔顶控制在115℃，塔釜温度控制在130℃。塔顶脱去氯化液中氯化氢气体。再进入半连续塔进行脱色，再沸器温度控制在135℃；后经过碱洗槽碱洗脱酸后，去精馏。取精馏后组分按进料量380L/h进入第一精馏塔脱去对氯甲苯，釜底出料量为350L/h，进入第二精馏塔，塔顶出料量300L/h，得到2,4-二氯甲苯成品。
需要说明的是，本实施例中，第二精馏塔中的釜出料进第三精馏塔，由第三精馏塔顶得到3,4-二氯甲苯的成品。生产过程中产生的废液通过蒸馏，蒸出部分物料为副产品溶剂，剩余物为含有氯苄、多氯甲苯的精馏残液送处理中心集中处理。
氯化反应的尾气经真空系统抽吸，依次经两级降膜吸收塔、一级水喷淋吸收塔、二、三级碱喷淋吸收塔以及五级捕获塔系统（吸收尾气中的有机物）后达标排放。
尾气经石墨冷凝器冷却后进入缓冲罐，先由两级降膜吸收塔循环吸收生成30%的盐酸，未被吸收的尾气再经过一级水喷淋吸收塔吸收成稀盐酸（定期补充至降膜吸收塔循环吸收制盐酸），经过二、三级碱喷淋吸收塔去除尾气中的余氯，吸收液根据温度及电导率等参数控制，二级碱吸收液制次氯酸钠（有效氯＜5%）或去污水处理站处理（需先经过蒸盐系统，去除系统中的盐分，确保生化系统的正常运行）、三级碱吸收液定期补充至二级碱喷淋吸收塔，最后尾气系统进入五级捕获塔系统（吸收尾气中的有机物）处理后达标高空排放。
经三级冷凝后进入三级捕获塔系统（吸收尾气中的有机物）处理后达标高空排放。
水洗废水进入污水处理站处理，达接管标准后排入污水处理厂。
性能检测：对实施例1～3技术方案中的2，4-二氯甲苯的纯度、组分和蒸发残渣进行测试，具体测试结果如下表表1所示：
表1 性能检测表
结合实施例1～3和表1可以发现，通过采用本申请技术方案的生产2，4-二氯甲苯的方法改善传统生产氯甲苯的技术方案需要进行重氮化反应导致生产系统繁琐的方案，通过优化了液氯汽化装置的出口温度和出口速率，通过筛选合适的温度和出口速率，有效改善了液氯气化后与甲苯反应的效率，从而进一步提高生产效率的同时，提高其反应程度，改善了制备氯甲苯的纯度和收率。
进一步的，本申请通过优化生产工艺，以直接氯化法中使用铁粉及硫磺作为催化剂，减少了反应中酸性废气以及三废的产生，减少了酸性气体对设备的腐蚀，同时本申请的生产工艺进一步降低了生产、维护成本，提高企业效益。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种生产2，4-二氯甲苯的方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1、初步反应：取对氯甲苯置于反应釜中，添加催化剂后再通氯反应，收集反应物；
S2、反应物一次分离：其反应物并置于曝气塔中曝气处理，待脱色完成后，碱洗脱酸，收集得一次分离产物；
S3、反应物二次分离：取一次分离产物并置于精馏塔中精馏处理，即可制备得所述2,4-二氯甲苯成品；
所述催化剂包括按质量比1:2～3混合的三氯化铁和硫磺混合物。
2.根据权利要求1所述的一种生产2，4-二氯甲苯的方法，其特征在于，步骤S1所述的通氯反应中氯气通入速率为40m3/h。
3.根据权利要求1所述的一种生产2，4-二氯甲苯的方法，其特征在于，步骤S1所述的通氯反应中范围温度≤55℃，且通氯反应至反应五中三氯甲苯质量占比≤3.5%时停止通氯反应。
4.根据权利要求1所述的一种生产2，4-二氯甲苯的方法，其特征在于，步骤S2所述的曝气处理中的塔顶曝气温度≤120±5℃，塔釜温度≤135-145℃。
5.根据权利要求1所述的一种生产2，4-二氯甲苯的方法，其特征在于，步骤S3所述的精馏处理包括以下处理步骤：
S31、取一次分离产物置于第一精馏塔中，先脱除对氯甲苯；
S32、待脱除对氯甲苯后进入第二精馏塔，塔顶出料并收集2,4-二氯甲苯成品。
6.根据权利要求5所述的一种生产2，4-二氯甲苯的方法，其特征在于，步骤S31所述的第一精馏塔进料量为350～400L/h。
7.根据权利要求5所述的一种生产2，4-二氯甲苯的方法，其特征在于，步骤S32所述的第二精馏塔塔顶出料量为280～350L/h。
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