邻氯氯苄工艺设计.doc

1、年产500吨邻氯氯苄初步工艺设计目 录 邻氯氯苯基本概况1.1 理化性质11.2 现状及应用2 合成方法概况22.1 合成方法的优缺点22.3 工艺流程图32.2 邻氯甲苯合成邻氯氯苄的工艺介绍3 原料的基本性质43.1 氯气的理化性质43.2 邻氯甲苯的理化性质5 实验研究64.1 实验药品64.2 实验操作64.3 结果与讨论64.3.1 合成邻氯氯苄的优化条件试验64.4 单耗指标7 物料衡算75.1 氯化85.2 碱洗85.3 精馏95.3.1 塔95.3.2 塔105.4 副产物11 热量衡算116.1 氯化釜116.1.1邻氯甲苯吸收热116.1.2邻氯氯苄吸收热126.2 塔12

2、6.2.1 塔顶126.2.2塔底126.2.3回流比136.2.4全塔热量计算136.3 塔136.3.1 塔顶136.3.2 塔底146.3.3 回流比146.3.4 全塔热量衡算146.4 精馏塔热量恒算汇总15 设备选型157.1 塔157.1.1 理论塔板数N157.1.2 进料位置157.1.3填料高度167.2 塔167.2.1 理论塔板数N167.2.2 进料位置167.2.3填料高度177.3 氯化釜17 总结1717 邻氯氯苯基本概况 1.1 理化性质 邻氯氯苄中文别名：2-氯氯苄；(1R，S)顺，反式2，2二甲基3(2，2二氯乙烯基)环丙烷羧酸A氰基3苯氧基4氟苄酯；百树

3、得；氟氯氰菊酯；(RS)-alpha-氰基-4-氟-3-苯氧基苄基(1RS，3RS；1RS，3SR)-3-(2，2-二氯乙烯基)-2，2-二甲基环丙烷羧酸酯；百树菊酯；高效氟氯氰菊酯；2-氯苄基氯；2-氯苯甲基氯。邻氯氯苄，为无色液体，b.p.215216，n20D 1.5550，有毒，对眼、粘膜有刺激。相对密度 1.270，f.p.98，溶于苯、甲苯等有机溶剂。熔点29，闪点97。沸点222（214时分解），117（2.66kPa），122-126（0.8kPa）。 邻氯氯苄是有机化合物，属于芳香烃，分子式:C7H6Cl2，分子量：161.03，分子结构： ； 溶于乙醚、乙酸、二硫化碳和苯，

4、不溶于水，可作有机合成原料。亦可用于医药和染料工业。放在低温通风干燥储存。用苄基氯低温氯化或对氯甲苯高温氯化制取。邻氯氯苄是杀虫剂多效唑、氰戊菊酯和高效除草剂灭草丹的主要中间体，也是医药酶抑宁的中间体；有机合成原料，医药工业用于制兴奋药酶抑宁等；用于生产邻氯氰苄、邻氯苯甲醇以及合成染料、制药等；是一种合成的拟除虫菊酯类杀虫剂，具有触杀和胃毒作用，杀虫谱广，击倒迅速，持效期长 用于防治梨树梨木虱等害虫 对多种鳞翅目幼虫有很好的杀灭效果，亦可有效地防治某些地下害虫，并对某些成虫有拒避作用。邻氯氯苄在工业上以邻甲苯胺为原料，经重氮化置换，氯化而得。将邻甲苯胺，盐酸，水混合，冷至0-5，将亚硝酸钠滴入

5、，进行重氮化反应。在迅速搅拌下，于0倒入氯化亚铜，自然升温至20-25，最后升至60-65，保温20min后冷却，静置、分层、洗涤、蒸馏，得到邻氯甲苯。邻氯甲苯与三氯化磷混合，于130-140通氯，得邻氯氯苄；其制备方法是将邻氯甲苯与三氯化磷在反应器内混合，于130140通入氯气至反应液的相对密度达1.201.22为止，然后分馏得产品。也可以用偶氮二异丁腈为催化剂，以邻氯甲苯在溶剂中通氯气氯化而制得产品。1.2 现状及应用目前，国内邻（对）氯氯苄年产量约1万t，而市场需求量已达到1万t以上，但随着我国农药和精细化工的发展，邻（对） 氯氯苄的市场需求量将日益增加，预计未来几年内，该产品将依然具有

6、很好的市场前景。邻氯氯苄是一种重要的精细化工产品，在医药、农药、染料等工业部门有着广泛的应用以邻氯氯苄为原料，可合成出一系列具有较高价值的中间体或产品，如消炎镇痛新药双氯灭痛（双氯酚酸钠）、酶仰宁、邻氯苯乙腈、邻氯苄醇、邻氯苄胺、邻氯苯乙酸等。 合成方法概况2.1 合成方法的优缺点邻氯氯苄的合成方法很多, 其主要的合成方法有三种: 氯苄苯环氯化法； 氯苯氯甲基化反应； 邻氯甲苯侧链氯化法。氯苄苯环氯化法以氯化苄、氯气为原料,在苯环上进行氯的环取代反应。缺点是可以发生对、间取代及多氯取代反应，因而选择性差、副产品多、分离困难、成本高；氯苯氯甲基法是以氯苯、甲醛、氯化锌、氯化氢等反应,其缺点也是收

7、率低,副反应复杂,三废多,能耗高。因此,这种方法在工业上逐步被淘汰。目前常用方法是邻氯甲苯侧链氯化法。邻氯甲苯侧链氯化反应,传统的合成方法是以邻甲苯胺为原料,经重氮化置换再氯化而得。该法技术成熟,国内曾有厂家按此路线生产,但由于原料较贵,合成路线较长,产品成本偏高,正被甲苯先环氯化再侧链氯化的方法所取代。本设计是以邻氯甲苯为原料，通过氯化、净化得到邻氯氯苄。2.3 工艺流程图2.2 邻氯甲苯合成邻氯氯苄的工艺介绍通过邻氯甲苯为原料合成邻氯氯苄，是用氯气在光照的条件下与邻氯甲苯反应，使得其侧链氯化，在氯化是应注意氯气的通入量，通入过多，会发生副反应，生成邻氯二氯苄；在净化工序将产品通入精馏塔，分

8、离邻氯甲苯和邻氯二氯苄，进而得到纯净的邻氯氯苄。邻氯氯苄的制备为自由基反应:如果温度过高或Cl2量过大,就发生二元氯代或二聚反应：此外,还有少量环氯代副产品: 原料的基本性质3.1 氯气的理化性质英文名称：Chlorine分子式：Cl2分子量：70.90性质：液氯为黄绿色流体，气体为黄绿色气体，有窒息性气味。氯气化学性质非常活泼，在日光下与其它气体混合时会发生燃烧和爆炸，能与大多数化合物起反应。毒性：氯气有剧毒，吸入人体可引起严重中毒，轻度中毒会引起流泪、千咳、恶心，严重会造成反射性抑制，心跳停止导致死亡。规格：工业级一级品，可按国标GB5138一85规定的方法进行含量检测，含量应大于99.8

9、%。贮存及运输：采用钢瓶运输，贮存在干燥通风处，单独存放。3.2 邻氯甲苯的理化性质英文名称：O-Chlorotoluene别称：2-氯甲苯分子式：C7H7Cl；C6H4(CH3)Cl结构式：分子量：126.59性质：在常温下为无色透明油状液体，有特殊气味，不溶于水，能与多数有机溶剂混溶；在常温下对钢铁等金属的腐蚀性较小，能溶解橡胶制品，易燃易爆。毒性：邻氯甲苯有毒，对呼吸道有损伤，对眼、鼻有刺激作用，避免用手直接接触，非密闭场所要穿戴防护用品。状态：无色液体蒸汽压：1.33kPa/43闪点：4347熔点：-35.5沸点：158.5溶解性：不溶于水，可混溶于多数有机溶剂密度：相对密度(水=1)

10、1.08 实验研究4.1 实验药品邻氯甲苯( 工业品， 纯度99% )， 液氯( 纯度99%) 。4.2 实验操作在1000 ml 三口反应烧瓶中加入一定量的邻氯甲苯, 加热升温到110 140 ，在光照下以一定的流量均匀地通入氯气，邻氯甲苯蒸气及反应生成的氯化氢气体通过反应器上部冷凝管将邻氯甲苯冷凝分离、回流。尾气经水吸收、碱吸收后，通过水流泵放空。氯化到一定程度后，停止通氯，通入空气赶出氯化氢，反应完成后，取出反应液样品，分析测定邻氯甲苯的转化率及邻氯氯苄的收率。4.3 结果与讨论4.3.1 合成邻氯氯苄的优化条件试验 邻氯甲苯投入量580 g, 保持氯气流量0. 4010- 2/ min

11、 . g( 邻氯甲苯) , 以通氯时间、反应温度、光源为因子进行正交试验, 以邻氯甲苯的转化率及邻氯氯苄一次收率作为考核的指标试验, 实验结果如表1 所示。表1 合成邻氯氯苄正交试验结果正交号反应时间(h)反应温度()光源液量(g)邻氯甲苯含量(g)邻氯氯苄含量(%)邻氯甲苯转换率(%)邻氯氯苄收率(%)112140日680.318.578.478.591.1212110紫610.269.130.327.392.0312125蓝620.063.835.631.894.0416140紫665. 821.575.775.390.7516110蓝575.042.855.957.675.6616125

12、日667.712.085.486.289.7720140蓝666.026.771.969.393.6820110日615.262.036.634.389.0由表1 的实验数据可知: 通氯时间、反应温度和光源对反应液中邻氯氯苄收率的影响不大。 反应温度对邻氯甲苯转化率的影响最大, 是影响反应的主要因素。反应温度为140时, 转化率最大为78% ；反应温度为110时, 转化率最小为38%；反应温度为125时，转化率为65%，因此优位级反应温度取140。 通氯时间对邻氯甲苯转化率的影响较大， 是影响反应的另一主要因素。通氯时间为12 h， 转化率为42%；通氯时间为16 h, 转化率最大为73%；

13、通氯时间为20 h, 转化率为61%，因此优位级通氯时间取16 h。 光源对邻氯甲苯转化率的影响最小。反应用日光时，转化率为66%； 反应用紫光时， 转化率为61%；反应用兰光时，转化率为53% 。由于日光灯最常用， 因此优位级光源取日光灯灯光。可见，合成邻氯氯苄的优化条件应为在日光灯照射下于140通氯反应16 h。4.4 单耗指标 优位级实验可知；在选定的条件下， 邻氯甲苯的转化率78%，邻氯氯苄的收率大于90%。通过合成工艺的技术改进后， 邻氯甲苯、液氯的单耗指标和系统能耗均有明显下降。通过多次工艺查定，其改进前后主要原材料单耗和系统能耗指标如下表2 所示。表2 工艺改进前后主要原材料单耗

14、和系统能耗指标改进前后邻氯甲苯（t/t）氯气（t/t）电耗（Kw/h）蒸汽（t/t）改进前0.890.756505.0改进后0.830.554003.0 物料衡算 设每年工作300天，每天工作24由以上的实验可知，每生产一吨的邻氯氯苄消耗邻氯甲苯（即单耗）0.83吨，所以生产500吨邻氯氯苄的质量流率（以邻氯甲苯为基准）为：0.835001000/300/2457.64kg/h摩尔流率；57.64/126.5=0.456kmol/h体积流率；57.64/1.0825=0.053m3/h每釜反应时间为16h，反应釜的体积为0.05316=0.852m3设填料系数为0.5，则体积为0.852/0.5=1.74m3（圆整为2m3）5.1 氯化 反应