一種連續(xù)化生產(chǎn)2,5-二氯苯酚的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種連續(xù)化生產(chǎn)2, 5-二氯苯酚的方法及連續(xù)化生產(chǎn)系統(tǒng)，屬于 2, 5-二氯苯酚生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 2, 5-二氯苯酚，英文名稱(chēng)：2, 5-dichlorophenol，簡(jiǎn)稱(chēng) 2, 5-DCP，分子式：C6H4C120， 分子量：163。2, 5-二氯苯酚是除草劑麥草畏的中間體，麥草畏屬安息香酸系除草劑，具有 內(nèi)吸傳導(dǎo)作用，對(duì)于一年生和多年生闊葉雜草有顯著的防除效果，在農(nóng)業(yè)上獲得了廣泛的 應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)外麥草畏市場(chǎng)廣闊，亟需新的麥草畏生產(chǎn)工藝滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，對(duì)此，作為中 間體的2, 5-二氯苯酚的合成方法和合成工藝也成為研究熱點(diǎn)。目前已經(jīng)工業(yè)化的相對(duì)成 熟的2, 5-二氯苯酚工藝方法為：以2, 5-二氯苯胺為原料，采用間歇釜式工藝，通過(guò)苯胺成 鹽反應(yīng)、苯胺鹽重氮化反應(yīng)、重氮液水解反應(yīng)、降溫析晶得到2, 5-二氯苯酚成品。該方法中 重氮化和水解均為釜式反應(yīng)，過(guò)程緩慢，系統(tǒng)中重氮液積存量大，同時(shí)，因?yàn)橹氐}穩(wěn)定性 差，容易分解，因此需要在l-l〇°C的低溫環(huán)境下進(jìn)行重氮化反應(yīng)。該2, 5-二氯苯酚合成工 藝存在著耗時(shí)長(zhǎng)、能耗高、生產(chǎn)成本高、危險(xiǎn)系數(shù)高等缺點(diǎn)，研發(fā)新的合成工藝勢(shì)在必行。
[0003] 目前，也有相關(guān)工藝對(duì)2, 5-二氯苯酚的制備進(jìn)行了研究和改進(jìn)。例如， CN104591973A公開(kāi)了一種2, 5-二氯苯酚的制備方法，該方法以對(duì)二氯苯為起始原料，與乙 酰氯在三氯化鋁存在下經(jīng)Fiedel-Crafts酰基化反應(yīng)制得2, 5-二氯苯乙酮，然后室溫下 再與過(guò)氧化物在催化劑存在下經(jīng)Baeyer-Vi 11 iger氧化反應(yīng)制得乙酸2, 5-二氯苯酯，最后 乙酸2, 5-二氯苯酯與無(wú)機(jī)堿溶液在回流條件下經(jīng)水解反應(yīng)制得2, 5-二氯苯酚。本發(fā)明具 有生產(chǎn)成本低和收率高的特點(diǎn)，并且三廢產(chǎn)生量少，環(huán)保性強(qiáng)，更適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。 但是，該方法存在工藝路線(xiàn)長(zhǎng)，設(shè)備投入量大等不足。
[0004] 專(zhuān)利US4246171中公開(kāi)了一種利用兩只串聯(lián)反應(yīng)釜進(jìn)行連續(xù)重氮化的反應(yīng)流程， 第一反應(yīng)釜采用外置換熱器、第二反應(yīng)釜通過(guò)夾套通入冷凍鹽水控制反應(yīng)溫度，芳胺與無(wú) 機(jī)酸攪拌打漿后與水經(jīng)計(jì)量加入第一反應(yīng)釜，同時(shí)計(jì)量加入亞硝酸鹽溶液。第一反應(yīng)釜出 料經(jīng)粗過(guò)濾器過(guò)濾后，未反應(yīng)大顆粒介質(zhì)被截留在第一反應(yīng)釜中繼續(xù)反應(yīng)，濾過(guò)液進(jìn)入第 二反應(yīng)釜，補(bǔ)加亞硝酸鹽溶液進(jìn)行重氮化反應(yīng)，第二反應(yīng)釜出料設(shè)置循環(huán)回路。兩釜中亞硝 酸鈉溶液的加入量通過(guò)電位系統(tǒng)控制，反應(yīng)物料中過(guò)量亞硝酸鹽的存在會(huì)使電位系統(tǒng)電壓 迅速降低，通過(guò)電壓變化控制亞硝酸鹽加入量，保證重氮釜內(nèi)反應(yīng)物料中亞硝酸鹽稍過(guò)量。 但是，該方法存在控制精確度低，收率低等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)化生產(chǎn)2, 5-二氯苯酚的方法，旨在解決現(xiàn)今工 業(yè)化生產(chǎn)方法中耗時(shí)長(zhǎng)，危險(xiǎn)系數(shù)高等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了 2, 5-二氯苯酚的安全連續(xù)化生產(chǎn)。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種連續(xù)化生產(chǎn)2, 5-二氯苯酚的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以 實(shí)現(xiàn)2, 5-二氯苯酚的連續(xù)化生產(chǎn)，并且通過(guò)對(duì)各設(shè)備連接方式的搭配，節(jié)省了能耗、降低 了危險(xiǎn)系數(shù)、提高了生產(chǎn)效率。
[0007] 目前，以苯胺鹽和亞硝酸鈉生產(chǎn)2, 5-二氯苯酚時(shí)的重氮化反應(yīng)大多都是在 O-KTC的低溫下進(jìn)行，且反應(yīng)原料大多采用滴加的方式進(jìn)行混合，這主要是因?yàn)橹氐}是 一種十分不穩(wěn)定的鹽，而重氮化反應(yīng)所需時(shí)間較長(zhǎng)，如果溫度過(guò)高重氮鹽易于分解，產(chǎn)生副 反應(yīng)，因此為了防止生成的重氮鹽的分解，反應(yīng)一直保持在低溫下進(jìn)行，且重氮化反應(yīng)為放 熱反應(yīng)，為了防止劇烈反應(yīng)造成溫度驟升或局部過(guò)熱使產(chǎn)生的重氮鹽分解，一般采用攪拌 滴加的方式。雖然攪拌滴加可以一定程度上防止溫度驟升、局部過(guò)熱，但是滴加的操作方 式使反應(yīng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間的低溫反應(yīng)耗時(shí)、耗能大。發(fā)明人在研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，苯胺鹽與亞 硝酸鈉在較高的溫度下也能進(jìn)行反應(yīng)，且生成的重氮鹽在較高的溫度下短時(shí)間內(nèi)會(huì)比較穩(wěn) 定。因此，為了提高生產(chǎn)效率，發(fā)明人得出了將重氮化反應(yīng)在強(qiáng)混下連續(xù)化進(jìn)行、同時(shí)反應(yīng) 過(guò)程中通過(guò)低溫重氮液的返混移除反應(yīng)產(chǎn)生的熱能、反應(yīng)后快速移出重氮鹽的方案，使重 氮化反應(yīng)能夠快速進(jìn)行，且減少重氮鹽的分解。
[0008] 具體的，本發(fā)明連續(xù)化生產(chǎn)2, 5-二氯苯酚的方法，包括苯胺鹽重氮化和重氮液水 解的過(guò)程，苯胺鹽重氮化過(guò)程包括如下步驟：將苯胺鹽與亞硝酸鹽連續(xù)化進(jìn)入重氮強(qiáng)混裝 置，在強(qiáng)烈混合下進(jìn)行重氮化反應(yīng)，反應(yīng)生成的重氮液進(jìn)入重氮液儲(chǔ)罐，重氮液儲(chǔ)罐中的部 分重氮液降溫后返混，進(jìn)入重氮強(qiáng)混裝置，重氮化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量通過(guò)返混的低溫重氮液 全部或部分移除，另一部分重氮液直接進(jìn)行連續(xù)化水解。
[0009] 進(jìn)一步的，本發(fā)明的重氮液水解過(guò)程包括以下步驟：重氮液與水解所用酸連續(xù) 化進(jìn)入水解強(qiáng)混裝置，在強(qiáng)烈混合下發(fā)生初步水解，放出氮?dú)?，初步水解液進(jìn)入水解釜，在 水解釜中進(jìn)一步水解，得到含2, 5-二氯苯酚的水解液，水解釜保持蒸餾所需溫度，生成的 2, 5-二氯苯酚以蒸餾的方式獲得；同時(shí)，提取2, 5-二氯苯酚后的一部分水解液從水解釜的 底部流出，升溫后返混，進(jìn)入水解強(qiáng)混裝置，返混的水解液代替水解所用酸使后續(xù)的重氮液 發(fā)生初步水解，同時(shí)通過(guò)水解液的返混使水解強(qiáng)混裝置的溫度滿(mǎn)足初步水解的要求。
[0010] 本發(fā)明中，水解分兩步進(jìn)行，第一步為初步水解，為重氮鹽的氮?dú)饨怆x，為快反應(yīng)， 在水解強(qiáng)混裝置內(nèi)完成，重氮液在水解強(qiáng)混裝置內(nèi)停留較短時(shí)間即可完成氮?dú)饨怆x；第二 步為進(jìn)一步水解形成最終的2, 5-二氯苯酚的過(guò)程，此反應(yīng)為慢反應(yīng)，在水解釜中完成。本 發(fā)明使水解在兩個(gè)設(shè)備內(nèi)完成，通過(guò)返混使熱量更為充分的利用，降低了能耗。
[0011] 進(jìn)一步的，水解爸設(shè)有溢流口，過(guò)多的水解液從溢流口流出進(jìn)入水解液儲(chǔ)罐。因?yàn)?水解釜一直保持蒸餾溫度，因此進(jìn)入水解釜的初步水解液一旦生成2, 5-二氯苯酚就被蒸 出，也進(jìn)一步加快水解反應(yīng)的進(jìn)行。2, 5-二氯苯酚在水解釜中不斷的被蒸出、收集，剩余的 一部分水解液從水解釜的底部流出，經(jīng)過(guò)升溫后返混進(jìn)入水解強(qiáng)混裝置，多余的水解液從 水解釜的溢流口流出，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化。因?yàn)?, 5-二氯苯酚不斷被蒸出，因此從水解釜中返 混回水解強(qiáng)混裝置的水解液僅含少量的2, 5-二氯苯酚，主要成分為酸和水解產(chǎn)生的鹽。
[0012] 本發(fā)明方法中，將返混和強(qiáng)混理念應(yīng)用于2, 5-二氯苯酚生產(chǎn)中。本發(fā)明在重氮化 過(guò)程和水解過(guò)程中都采用返混理念，重氮液返混指的是將重氮化產(chǎn)生的一部分重氮液經(jīng)降 溫后重新回到發(fā)生重氮化反應(yīng)的重氮強(qiáng)混裝置中的過(guò)程，水解液返混指的是將水解釜中的 一部分水解液經(jīng)升溫后重新回到水解強(qiáng)混裝置中的過(guò)程。因?yàn)楸景l(fā)明采用返混設(shè)計(jì)，可以 將重氮化產(chǎn)生的熱量迅速移除，避免局部過(guò)熱、溫度驟升，也可以為水解提供所需熱量，節(jié) 省了能耗。所謂強(qiáng)混，就是指強(qiáng)烈混合，也即強(qiáng)烈攪拌、劇烈攪拌，強(qiáng)混使物料之間的熱傳遞 方式主要為熱對(duì)流，而非僅熱傳導(dǎo)或熱輻射，熱量的傳遞和轉(zhuǎn)移迅速，本發(fā)明重氮強(qiáng)混裝置 和水解強(qiáng)混裝置中都采用強(qiáng)混方式（即強(qiáng)烈混合)，通過(guò)強(qiáng)混，可以使物料迅速完成傳質(zhì)，熱 量的傳遞和轉(zhuǎn)移迅速，保證了物料的濃度均勻，熱量均勻，溫度均勻，無(wú)過(guò)濃或過(guò)熱現(xiàn)象。
[0013] 本發(fā)明連續(xù)化方法，整個(gè)工藝可以包括以下步驟： (1) 將苯胺鹽與亞硝酸鹽連續(xù)化進(jìn)入重氮強(qiáng)混裝置，在強(qiáng)烈混合下進(jìn)行重氮化反應(yīng)，反 應(yīng)生成的重氮液進(jìn)入重氮液儲(chǔ)罐，重氮液儲(chǔ)罐中的部分重氮液降溫后返混，進(jìn)入重氮強(qiáng)混 裝置，重氮化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量通過(guò)返混的低溫重氮液全部或部分移除，另一部分重氮液按 照下述步驟（2)直接進(jìn)行連續(xù)化水解； (2) 重氮液與水解所用酸連續(xù)化進(jìn)入水解強(qiáng)混裝置，在強(qiáng)烈混合下發(fā)生初步水解，放出 氮?dú)猓醪剿庖哼M(jìn)入水解釜，在水解釜中進(jìn)一步水解，得到含2, 5-二氯苯酚的水解液，水 解釜保持蒸餾所需溫度，生成的2, 5-二氯苯酚以蒸餾的方式獲??；同時(shí)，提取2, 5-二氯苯 酚后的一部分水解液從水解釜的底部流出，升溫后返混，進(jìn)入水解強(qiáng)混裝置，返混的水解液 代替水解所用酸使后續(xù)的重氮液發(fā)生初步水解，同時(shí)通過(guò)水解液的返混使水解強(qiáng)混裝置的 溫度滿(mǎn)足初步水解的要求； (3 )水解液返混的同時(shí)，水解釜設(shè)有溢流口，過(guò)多的水解液從溢流口流出進(jìn)入水解液儲(chǔ) 罐。
[0014] 本發(fā)明方法中，本發(fā)明通過(guò)強(qiáng)混和返混的方式進(jìn)行重氮化反應(yīng)，返混重氮液進(jìn)入 重氮強(qiáng)混裝置后，低溫重氮液與反應(yīng)原料的強(qiáng)混可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)成的熱量與低溫重氮液 的熱量的迅速傳遞，可以將反應(yīng)生成的熱量迅速移除，防止局部過(guò)熱，防止體系溫度快速升 高，從而使重氮強(qiáng)混裝置中物料溫度均勻恒定。并且通過(guò)連續(xù)化反應(yīng)，使生成的重氮液可以 快速進(jìn)入后續(xù)的水解工序，避免了重氮液的長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)藏，因此重氮液分解率低、副反應(yīng)少。 同時(shí)，因?yàn)橹氐a(chǎn)生熱量被迅速移除，因此重氮化反應(yīng)不需低溫進(jìn)行。
[0015] 本發(fā)明方法中，返混的重氮液的目的是將部分或全部反應(yīng)生成的熱移除，使體系 溫度局部過(guò)熱，也不會(huì)急速升溫。這一目的通過(guò)控制返混的重氮液的量和重氮液的溫度實(shí) 現(xiàn)，如果重氮液的溫度很低，那么重氮液的返混量可以低一些，如果重氮液的溫度相對(duì)高一 些，那么重氮液的返混量需要高一些。返混的重氮液恰好能移除反應(yīng)產(chǎn)生的全部熱量使體 系溫度維持不變?yōu)榧选?br>[0016] 研究發(fā)現(xiàn)，使用此連續(xù)化方法時(shí)，重氮強(qiáng)混裝置中體系的溫度保持在1-20Γ范圍 內(nèi)均可，優(yōu)選可以保持在8-20°C或10_20°C或15-20°C，不用太低。通過(guò)返混的重氮液即可 使重氮強(qiáng)混裝置維持在此溫度范圍，不需要額外的冷卻裝置，減