苯乙烯和四氯化碳法生产肉桂酸工艺优化

2022-11-21

肉桂酸是有机合成工业的重要中间体之一, 广泛应用于药物、香料、农药、塑料和感光树脂等精细化工产品的生产。目前, 工业上生产肉桂酸的方法主要是Perkin法和苯乙烯—四氯化碳法。苯乙烯—四氯化碳法具有原料廉价易得、反应条件温和、收率高和三废少等特点, 是生产肉桂酸很有前途的方法。浙江兰溪巨化氟化学有限公司采用苯乙烯-四氯化碳法生产肉桂酸, 水解反应采用新型环保溶剂同时作催化剂和溶剂, 大大缩短了水解反应时间。然而生产初期, 肉桂酸产品收率、质量、产能、单耗等均与设计值存在较大差距, 生产成本较高。通过对加成、水解、碱溶脱色、酸化等各工序的技术攻关, 肉桂酸产品收率由65.0%提高到73.3%以上, 产品质量、装置的生产能力及各项单耗均达到了预期的目标, 降低生产成本约5000元/吨。

1.反应原理

1.1加成反应

1.2水解反应

1.3碱溶脱色

1.4酸化反应

2.问题分析

从前期生产情况看, 加成收率低, 与设计水平相差较大;水解反应滴加水温度难控制, 温度波动大, 收率低;碱溶后发现有油状物或者较多的聚合物, 活性炭渣中夹带肉桂酸钠, 造成物料损耗;肉桂酸产品色泽偏黄、灼烧残渣较高、堆积密度不稳定;产品收率低, 生产成本高。为了查找原因, 开展单批生产试验, 专业技术人员全程跟踪, 发现问题及时讨论并制定措施进行整改。

3.肉桂酸生产工艺优化

3.1加成工序

通过对比, 发现催化剂的投加方式及混料后滴加时间对加成收率的影响较大。为此混料时搅拌下将催化剂慢慢撒入混料釜, 时间控制在20分钟左右, 然后10-15分钟内匀速加入脂肪胺, 以确保催化剂与脂肪胺充分反应形成絮状物, 同时混合料滴加时间也缩短了2h, 氯代物含量有所提高、颜色明显改善、加成收率明显提升至91%左右。

3.2 水解工序

由于环保溶剂脱水不彻底及氯代物中含少量未蒸出的CCl4, 水解升温时间较长, 采取水解升温过程分离回收CCl4和水, 缩短升温时间。为了寻找最佳的水解反应终点, 试验过程每批水解反应定时测定盐酸吸收HCl的浓度, 以连续3次所测盐酸含量在0.2%之内视为反应结束, 从而确定水解反应在130-140℃下6-7小时为宜。通过小试对每批肉桂酸粗品进行精制试验, 以测定粗品中高聚物的含量。另外把水解出料温度控制在35℃以下, 减少环保溶剂中肉桂酸的含量。优化后所生产的肉桂酸粗品较疏松、高聚物含量较低、外观明显改善、产品收率有了明显提高。反应时间的缩短, 降低了工业电、蒸汽、冷冻等的消耗。

3.3 碱溶脱色工序

对每一批活性炭渣进行称重, 将活性碳渣投入釜中加水洗涤回收其中的肉桂酸钠, 压滤后溶液加盐酸回收肉桂酸, 结果表明, 可以从每一批活性炭渣中回收约20-30kg的肉桂酸。

3.4 酸化离心工序

通过对比得出, 延长盐酸的滴加时间至1小时以上, 所得肉桂酸产品的堆积密度明显较高。为了保持盐酸匀速滴加且时间控制在1小时以上, 方便员工操作, 在管道上安装了限流孔板, 从而使肉桂酸产品的堆积密度较高且较稳定。同时通过降低酸化p H值解决了产品灼烧残渣偏高问题。对离心后的废水中的肉桂酸利用自身重力沉降后进行回收, 大幅度降低了物料损耗, 减少了污水中夹带大量有机物的现象, 降低了废水的COD, 减轻了污水处理压力。