【doc】三氯乙烯水解法制备一氯乙酸的研究
三氯乙烯水解法制备一氯乙酸的研究
1995年第1期太化科技
三氯乙烯水解法
制备一氯乙酸的研究
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摘要以三氯乙烯为原料,通过水解法合成一氯乙酸,验证水解反应的相
关因素,确定1最佳I艺参数,为I业化生产提供1必要的基础数据
关键词二全{墨塑,南牛
一
氯乙酸是合成染料,医药,农药以及其 它精细化工产品的重要原料,主要用于生产 靛蓝,咖啡碱,肾上腺素,氪基醋酸,萘乙酸, 硫氰醋酸异茨酯,羧甲基纤维素,乐果等.随 着国内化学工业的迅速发展,一氯乙酸的用 途正在不断拓展,用量亦将日益增大. 目前,国外生产一氯乙酸的
方法
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主要有 冰醋酸氯化法,三氯乙烯水解法和氯乙醇氧 化法,而国内一直沿用冰醋酸氯化法. 冰醋酸氯化法原料昂贵,产物收率低,产 品中二氯化副产物亦较多,故笔者尝试改用 三氯乙烯水解法制备一氯乙酸,通过实验,取 得了比较满意的结果.
1实验部分
1.1反应原理
根据有关资料介绍,由三氯乙烯合成一
氯乙酸的反应可能按下列方式进行: CHCl=Ca2+H2SO4
—
—CH2a—Ca2OSO3H
CH2a—CClz0SO;H+H2O —
—CH,CI--COCI+HCl CH8Cl—COCI+H2O
—
H,a—CooH+Hc1
总反应为:
CHC1一cCl2+2H2O
兰HCI,COOH+HCI
三氯乙烯首先和硫酸进行加成反应,生 成三氯乙磺酸,三氯乙磺酸水解后生成氯乙 酰氯,氯乙酰氯再进一步水解最终生成一氯 乙酸.由于反应必须在一定浓度的酸性介质 中才能顺利进行,因而控制介质酸浓度等反 应条件就显得特别重要.反应过程中同时产 生大量氯化氢气体,必须进行回收. 1.2实验原料
三氯乙烯,含量?99;工业硫酸,含量 ?98%;一氯乙酸,含量?96.5. 1.3实验操作
将600g浓硫酸反应介质和一氯乙酸诱 导物加入反应器中,徐徐加热物料到130, 140?时,按比例加入74稀硫酸和三氯乙 烯.三氯乙烯在反应介质中迅速气化,理想状 态是气泡小而分布均匀,并在介质中停留较
长时间,以便于反应完全.反应过程中一氯乙 酸生成物溢流至粗产品接收瓶中;氯化氢生 成物与气相中夹带的三氯乙烯气体,经冷凝 装置先回收三氯乙烯,而后再经水吸收装置 回收氯化氢气体得到副产盐酸.
反应结束后,将反应液,粗产品,三氯乙 烯回收液等分别称重后,再分别取样
分析
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一 氯乙酸,三氯乙酸和硫酸含量,副产盐酸也需 称重,并取样分析氯化氢含量.然后进行有关 计算,粗产品在0.0020,0.0027MPa下蒸 馏,收取86,103?馏分,再经真空抽滤,去 一
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太化科技1995年第1期
除馏出物中夹带的水分,即得实验成品. 反应控制条件:
水解温度l30,140.
介质酸浓度78,98
加料速度99三氯乙烯,4~8ml/h 74三氯乙烯,8,16ml/h
投料比(V)99三氯乙烯:74稀硫
酸为1:2
工艺控制项目为三氯乙烯单程转化率和 介质酸浓度.
2实验结果
2.1介质硫酸浓度单因素的优选
三氯乙烯水解转化成一氯乙酸的量受介
质硫酸浓度的影响最大.反应温度135, 140"C及其它条件都相同时,介质硫酸浓度对 三氯乙烯单程转化率的实验结果见表1 实验结果表明,在反应过程中,当介质酸 浓度在96以上时,三氯乙烯单程转化率随 介质酸浓度的增大而下降}当介质酸浓度在 95以下时,三氯乙烯单程转化率随介质酸 浓度的增大而上升;而介质酸浓度控制在 92,98范围内时对水解反应最为有利, 三氯乙烯单程转化率最高可选79.3. 衰I硫酸用量与三氯乙烯单程转化率 2.2L(2)正吏实验
三氯乙烯的水解反应与介质硫酸浓度, 反应温度,诱导的一氯乙酸的加入量及三氯 乙酸的加料速度等因素有关,为此按照正交 实验
方案
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进行实验,表2为因素与水平安排, 实验结果列于表3中.
衰2因素与水平衰
I
l
极羞
70.37
57.93
I2.44
63.21
65.Io
1.85
55.I6
73.I4
17.98
66.7I
61.59
5.I2
1995年第1期太化科技
由表3可知,各因素对三氯乙烯单程转 化率的影响顺序是:c>A>D>B,依据主要 因素着重考虑,次要因素节约方便的原则,可 以确定,最佳方案是AB,cD,即介质硫酸 浓度92%,98,反应器中预先加入的浓硫 酸与一氯乙酸的重量比为2:1,三氯乙烯的 加料速度为4ml/h,反应温度为135,140? 时最为有利.
为了验证上述工艺条件,在上述条件下 进行了重复性实验,结果表明,三氯乙烯的单 程转化率?73,一氯乙酸的全程反应收率 ?84,相对于一氯乙酸和生成量的氯化氢 回收率?94.
2.3粗产品的蒸馏
为了得到成品,需要将一氯乙酸在操作 步骤中规定的条件下从溢流液和反应液中直 接蒸出,结果见表4.
表4产品蒸馏情况
2.4水分的去除
由于一氯乙酸蒸馏过程中易与水蒸气一 屙蒸出,所以收集的馏分中尚含有少量水分, 必须设法除去.实验中采用真空抽滤法处理, 方法简便,效果亦较满意.
2.5产品质量分析与对比
实验中所得到的一氯乙酸成品按照晋 Q256—81规定的指标进行分析检验,其结果 对比见表5.
表5产品质量指标与Q25681的比较 3结论
实验确定了由三氯乙烯水解法制备一氯 乙酸的合成条件,产品总收率能够稳定在 8O左右.产品质量符合Q256—81标准规 定的工业一级品各项指标;实验中产生的副 产物氯化氢用以生产3O盐酸,回收率亦在 94以上.
三氯乙烯水解法生产一氯乙酸具有工艺
流程
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短,产品的收率高,纯度好,原料有来源, 成本低等特点,较为适合国内中小型企业尤 其是氯碱企业的产品发展.但该法作为国内 生产一氯乙酸的新途径,本试验研究只作了 初步的探索,经济技术指标尚不够完善,有待 进一步开发研究.