一种用于生产4-氯-3，5-二甲基苯酚的反应精馏装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于生产4‑氯‑3，5‑二甲基苯酚的反应精馏装置及方法，本发明专利技术方法以硫酰氯和3，5‑二甲基苯酚作为原料，硫酰氯连续加入反应精馏塔的反应精馏段上部；3，5‑二甲基苯酚进料连续加入反应精馏塔的反应精馏段下部，反应精馏塔的塔顶经冷凝后采出二氧化硫和氯化氢气体，溶剂及少量反应原料硫酰氯回流至反应精馏塔塔顶及反应精馏段底部；反应精馏塔塔底包含反应产物4‑氯‑3，5‑二甲基苯酚的粗产品，其进入精馏精制塔分离得到4‑氯‑3，5‑二甲基苯酚产品。解决了目前反应收率低、三废副产物高、后续分离过程复杂、产品质量不稳定的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于生产4-氯-3，5-二甲基苯酚的反应精馏装置及方法
本专利技术涉及4-氯-3.5-二甲基苯酚的制备领域，具体涉及一种用于生产4-氯-3，5-二甲基苯酚的反应精馏装置及方法。
技术介绍
4-氯-3，5-二甲基苯酚，简称PCMX，是一种重要的化工中间体，可以作为抗菌剂、防霉剂、消毒剂，广泛应用于工业和日用化学品领域，具有高效、广谱的防霉抗菌作用，对多数革兰氏阳性、阴性菌，真菌，霉菌都有杀灭功效，无刺激，低毒性。PCMX的合成主要通过3，5-二甲基苯酚与硫酰氯在溶剂中反应制备，现有技术中主要在釜式反应器中在一定的时间内进行硫酰氯的滴加，生成对位产物的同时邻位副产物2-氯-3，5-二甲基苯酚也大量生成，而且还伴随生成二取代副产物2，4-二氯-3，5-二甲基苯酚。反应后再经过降温、结晶、分离、干燥等多步操作得到PCMX产品。由于反应副产物价值较低，现有技术多通过添加催化剂等物质提高反应选择性。如美国专利US4245127使用有机硫化物和金属氯化物作为共催化剂，对间二甲酚进行氯化。该专利分别讨论了用噻酚和十二硫醇作为有机硫化物；三氯化铁、三氯化铝，以及四氯化钛作为金属氯化物组成共催化剂的体系，用硫酰氯和间二甲酚反应合成PCMX。据该专利中所提到的实例，用四氯化钛和十二硫醇作为共催化剂可以获得最大的产品选择性，即PCMX达到91.5％。基于US4245127，中国专利CN101085722A在反应过程中加入了一种或多种烷基醚类化合物作为共催化剂，较大的提高了对位产品的选择性(95％)。但是，一方面实际生产过程中却很难达到这个理想的选择性，因为以上两篇专利中所需的反应温度为20℃，而在低温下进行反应，特别是反应后期，会产生大量的结晶析出，从而影响反应体系中的传质，使得多氯代产品的生成，最终影响产品的选择性。另一方面由于使用了催化剂等物质，在提高了产品选择性的同时，也增加了成本，并增加了产品分离纯化的难度，含硫等物质可能造成产品品质下降、含硫三废的处理成本的增加等问题。专利CN101348420A中涉及一种卤代烷基苯酚化合物的加氢脱卤的方法，通过对PCMX生产过程中的副产物卤代烷基苯酚进行加氢脱卤，实现副产物的再利用。但该方法增加了反应及分离工序，过程涉及加氢，并使用贵金属催化剂，虽然能够回收副产物，但增加了副产物加氢反应过程，增加了含盐含酚的废水，生产成本大幅上升。专利CN102675055A中介绍了一种高温氯化法生产对氯间二甲酚新工艺，通过预热的原料与氯化剂上下对流反应，反应温度110～130℃，虽然实现了连续反应过程，但实际上由于反应温度较高，副产物选择性会很大程度上升高，另外，由于强制外循环使整个塔内物料组成相同，当原料转化率较高时，塔内产物浓度较高，再与氯化剂接触后，二氯代副产物会有明显增加，造成目标产品收率进一步降低。专利CN10659528A中介绍了一种三个反应釜串联的形式连续生产PCMX的工艺，通过控制低温25～35℃下反应，反应液连续溢流实现高转化率的连续反应过程，但一方面多个反应器的使用会提高投资成本及工艺风险，另一方面由于反应温度较低，产品在溶剂中溶解度下降，因此不可避免的使用大量的溶剂来维持反应物料为均相溶液，反应转化率90～100％，选择性80％左右，虽然实现了连续化过程，但产品选择性仍较低。
技术实现思路
本专利技术为弥补现有技术的不足，提供一种用于生产4-氯-3，5-二甲基苯酚的反应精馏装置及方法，以解决目前反应收率低、三废副产物高、后续分离过程复杂、产品质量不稳定的问题。本专利技术为达到其目的，采用的技术方案如下：一种用于生产4-氯-3，5-二甲基苯酚的反应精馏装置，包括经管道相互连接的反应精馏塔、第一冷凝器、第一再沸器、精馏精制塔、第二冷凝器、第三冷凝器、第二再沸器及真空系统；其中，所述的反应精馏塔从上至下依次包括精馏段、反应精馏段和提馏段；所述的反应精馏段包括多个进料开口，一进料开口在反应精馏段上部位置与硫酰氯进料管线相连；另一进料开口在反应精馏段下部位置与3，5-二甲基苯酚进料管线相连；反应精馏塔塔顶经第一冷凝器冷凝后的液相一路流入反应精馏段底部，另一路流入反应精馏塔顶部；所述的反应精馏塔塔底物料经第一再沸器后一路返回反应精馏塔塔底，另一路流入精馏精制塔进料端；精馏精制塔塔顶物料分别流入第二冷凝器和第三冷凝器；所述的精馏精制塔塔底物料经第二再沸器后一路返回反应精馏塔塔底，另一路采出。在本专利技术的装置中，所述的反应精馏塔中反应精馏段自底部起往上设有升气管，为反应生成的气体以及气相提供上升通道，高度为500～3000mm，数量为3～20个，升气管横截面积总和为反应精馏塔横截面积的40～90％，升气管共设置5～10层，每层升气管呈三角形均匀分布。在本专利技术的装置中，所述的反应精馏塔中反应精馏段升气管管壁上设有降液孔，为下液提供通道，所述降液孔为升气管底部往上每隔50～500mm沿升气管横截面圆周在升气管上均匀设置的开口，所述开口为直径0.1～1mm的圆形开孔，升气管每层中开口数量设置为5～20个。与常规反应精馏不同，由于本反应过程中会生产气体产物二氧化硫和氯化氢，导致气相物料较多，升气管的设置可为反应生成的气体提供上升通道，由下至上，在升气管内部上升；而在升气管内壁上，由反应过程中生成的目标产物等经气液平衡后液相从升气管内壁上凝结由上至下靠重力流动，由于升气管内外存在一定压差，内部主要为反应生成的气相，压力略高于外部，因此在升气管内壁上凝结的液体由降液孔排至外壁。升气管和降液孔的参数设置受该反应精馏段的浓度梯度、温度梯度、反应产气量、管内外压力等因素影响，该设计避免气体量过大造成的液泛，有利于浓度、温度梯度的建立。在本专利技术的装置中，所述的反应精馏塔的精馏段和提馏段内装有高效散堆填料、金属板波纹规整填料、金属网孔波纹填料、格栅填料或脉冲填料的一种，有效理论塔板数分别为5～10及10～15。反应精馏段内装有催化填料、高效散堆填料、金属板波纹规整填料、金属网孔波纹填料、格栅填料或脉冲填料的一种，有效理论塔板数分别为5～10。优选地，所述催化填料包含1～10wt％催化剂，均匀分段装填至塔中，催化剂为负载Cu、Zn、Fe、Mn的氯化物，炭为载体，球形直径3～5mm。用以进一步抑制邻位副产物，同时在负压条件下抑制原料硫酰氯的分解。在本专利技术的装置中，所述的精馏精制塔内装有高效散堆填料、金属板波纹规整填料、金属网孔波纹填料、格栅填料或脉冲填料的一种，有效理论塔板数为20～30。在具体的实施方式中，本专利技术所述的精馏精制塔的进料口位于第10～15块理论板，PCMX产品侧采口位于第5～10块理论板。在具体的实施方式中，本专利技术反应精馏装置还包括计量泵，所述的反应精馏塔塔底物料经第一再沸器后一路返回反应精馏塔塔底，另一路经计量泵流入精馏精制塔进料端。本专利技术另一方面提供了一种基于反应精馏装置连续生产4-氯-3,5-二甲基苯酚的方法，包括如下步骤：以硫酰氯和3，5-二甲基苯酚作为原料，硫酰氯连续加入反应精馏塔的反应精馏段上部；3，5-二甲基苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产4-氯-3，5-二甲基苯酚的反应精馏装置，其特征在于：包括经管道相互连接的反应精馏塔、第一冷凝器、第一再沸器、精馏精制塔、第二冷凝器、第三冷凝器、第二再沸器及真空系统；其中，所述的反应精馏塔从上至下依次包括精馏段、反应精馏段和提馏段；所述的反应精馏段包括多个进料开口，一进料开口在反应精馏段上部位置与硫酰氯进料管线相连；另一进料开口在反应精馏段下部位置与3，5-二甲基苯酚进料管线相连；反应精馏塔塔顶经第一冷凝器冷凝后的液相一路流入反应精馏段底部，另一路流入反应精馏塔顶部；所述的反应精馏塔塔底物料经第一再沸器后一路返回反应精馏塔塔底，另一路流入精馏精制塔进料端；精馏精制塔塔顶物料分别流入第二冷凝器和第三冷凝器；所述的精馏精制塔塔底物料经第二再沸器后一路返回反应精馏塔塔底，另一路采出。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于生产4-氯-3，5-二甲基苯酚的反应精馏装置，其特征在于：包括经管道相互连接的反应精馏塔、第一冷凝器、第一再沸器、精馏精制塔、第二冷凝器、第三冷凝器、第二再沸器及真空系统；其中，所述的反应精馏塔从上至下依次包括精馏段、反应精馏段和提馏段；所述的反应精馏段包括多个进料开口，一进料开口在反应精馏段上部位置与硫酰氯进料管线相连；另一进料开口在反应精馏段下部位置与3，5-二甲基苯酚进料管线相连；反应精馏塔塔顶经第一冷凝器冷凝后的液相一路流入反应精馏段底部，另一路流入反应精馏塔顶部；所述的反应精馏塔塔底物料经第一再沸器后一路返回反应精馏塔塔底，另一路流入精馏精制塔进料端；精馏精制塔塔顶物料分别流入第二冷凝器和第三冷凝器；所述的精馏精制塔塔底物料经第二再沸器后一路返回反应精馏塔塔底，另一路采出。


2.根据权利要求1所述的反应精馏装置，其特征在于：所述的反应精馏塔中反应精馏段自底部起往上设有升气管，为反应生成的气体以及气相提供上升通道，高度为500～3000mm，数量为3～20个，升气管横截面积总和为反应精馏塔横截面积的40～90％，升气管共设置5～10层，每层升气管呈三角形均匀分布。


3.根据权利要求1所述的反应精馏装置，其特征在于：所述的反应精馏塔中反应精馏段升气管管壁上设有降液孔，为下液提供通道，所述降液孔为升气管底部往上每隔50～500mm沿升气管横截面圆周在升气管管壁上均匀设置的开口，所述开口为直径0.1～1mm的圆形开孔，升气管每层中开口数量设置为5～20个。


4.根据权利要求1所述的反应精馏装置，其特征在于：所述的反应精馏塔的精馏段和提馏段内装有高效散堆填料、金属板波纹规整填料、金属网孔波纹填料、格栅填料或脉冲填料的一种，有效理论塔板数分别为5～10及10～15；
所述的反应精馏塔的反应精馏段内装有催化填料、高效散堆填料、金属板波纹规整填料、金属网孔波纹填料、格栅填料或脉冲填料的一种，有效理论塔板数为5～10；
所述的精馏精制塔内装有高效散堆填料、金属板波纹规整填料、金属网孔波纹填料、格栅填料或脉冲填料的一种，有效理论塔板数为20～30；
优选地，所述的精馏精制塔的进料口位于第10～15块理论板，PCMX产品侧采口位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛鑫，刘超，张鹏飞，何光文，袁帅，黎源，张昊，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37