2万吨年甲苯法制备酰氯系列产品的工艺设计
摘要
酰氯是重要的有机合成中间体。用于制备丁酰苯和药物利尿酸, 强痛定及中间体2- 乙基- 1, 3- 环戊二酮, 是合成光引发剂369 的重要原料。由于其有毒, 具腐蚀性, 遇水分解, 目前国内正酰氯的生产较少。正酰氯的制备可由正丁酸与氯化试剂作用制得, 常用的氯化试剂有氯化亚砜、三氯化磷、三氯氧磷和五氯化磷等，通过查文献资料可知甲苯法较好，氯化亚砜法生产工艺简单， 氯化亚砜为酸性腐蚀品， 采用氯化亚砜替代传统工艺中使用的五氯化磷、氯气、光气等剧毒原料，氯化亚砜既作为原料又作为溶剂与固体原料在常压下反应，投料方便，选择有效的催化剂，反应时间短，收率提高到98%以上，产品纯度达到99.9%以上， 工艺中产生的副产物均为气态物质，易于分离，而且工人操作危险性和劳动强度与传统工艺相比大大降低。
关键词：正丁酸 甲苯 正酰氯 中间体 工艺设计 衡算 反应控制 萃取 精馏
Abstract
Butyryl chloride is an important intermediate for organic synthesis.It is used to prepare for Butyrophenone, Ethacrynic Acid,a drug,Fortanody and intermediates of 2-ethyl-1, and 3-ring in the urine e,at the same tiame,is the vital raw materials Photoinitiators3 69. Because of its toxic,corrosivity,resolovability when meeting water, the output of the N-butyryl chloride is not much in the domestic.N-butyryl chloride can be got from the reaction between n-butyric acid and Chlorinated reagent.Thionylchloride,Phosphorustrichloride,Phosphorus oxychlorideand Phosphoric chloride are commonly used.From searching for the documents, we can know that Thionyl Chloride's method is better,because Thionyl chloride method's production process is simple, thionyl chloride and it is a kind of corrosive acid.In this method,we use Thionyl chloride to replace the Phosphorus pentachloride, Chlorine, Phosgene and other toxic raw materials applied in the traditional process.It is raw materials as well as a solvent when reacting to solid materials under atmospheric pressure.It feed conveniently.By using the effective catalyst,we can short reaction time, get productivity more than 98%, the product purity over 99.9%.In the process,the byproducts are gaseous substances which are easy separated.In addition,workers' operating danger and labor intensity greatly are lower, comparing with the traditional process. This paper is mainly about statement and research on butyryl chloride synthesis based on Thionyl Chloride's method.
Key words :Ethacetic acid; Thionyl chloride;N-butyryl chloride; Intermediate; Process design; Balance; Reaction control; Extraction; Rectification
目录
第一章 绪论 7
1．概述 7
1.1产品介绍 7
1.2产品应用 7
1.3研究现状及前景 7
2.制备方法 7
2.1甲苯法 7
2.2三氯化磷法 8
2.3五氯化磷法 8
2.4三光气法 8
2.5光气法 8
2.6草酰氯法 8
2.7四氯化碳法 9
3设计规模及原料规格 9
3.1，生产任务和设计规模 9
3.2，原料规格简介 9
第二章 工艺流程设计 10
1.工艺流程简图 10
2.工艺流程简介 10
3.生产工艺 10
3.1，合成工艺 10
3.2，萃取工艺 11
3.3，精馏工艺 11
3.4，尾气吸收 11
第三章 物料衡算 12
1.反应釜物料衡算 12
2.萃取塔物料衡算 13
3.精馏塔物料衡算 13
4.吸收塔物料衡算 15
第四章 热量衡算 17
1.热量衡算原理及依据 17
2.应中各物质的性质参数 17
3.衡算方框示意图 18
4衡算过程和有关计算结果 18
4.1 Q1的计算 18
4.2 Q4的计算 18
4.3 Q2的计算 19
4.4 Q5的计算 19
4.5 Q3的计算 19
4.6 冷却水的用量 19
第五章 设备选型与设计 21
1.反应釜 21
夹套换热面积计算公式： 21
2.精馏塔 22
2.1 塔板数的计算与设计 22
2.2 塔高的计算与设计 23
第六章 其他事项设计 26
1 车间生产组织与管理 26
2 生产成本与利润估算 26
2.1 原料成本 26
2.2 动力成本 27
2.3 设备管理维修与生产员工薪资 27
2.4 酰氯的年销售额 27
2.5 年销售利润 27
3 “三废”处理 27
设计体会与收获 28
参考文献 29
致谢 31
附录 32
附录一 反应釜装配图 32
附录二 带控制点的工艺流程图 32
附录三 设备布置图 32
第一章 绪论
1．概述
1.1产品介绍
酰氯分子式 C4H7ClO；CH3CH2CH2CClO，外观与性状 无色澄清液体，有特殊的酰氯辛辣气味， 分子量106.6，熔 点 -89℃ 沸点，101～102℃ 可混溶于醚， 相对密度(水=1)1.03，相对密度(空气=1)3.7 性质稳定，酰氯有两种同分异构体，正酰氯和异酰氯，一般正酰氯称为酰氯，别名氯（化）丁酰。本品有强烈的毒性和刺激性。对眼睛、皮肤和粘膜可引起严重灼伤，吸入后可引起肺水肿，甚至死亡。加热分解生成剧毒的光气。遇水或水蒸气易分解成有毒及腐蚀性烟雾。
间硝基甲苯是一种重要的精细化工产品，工业上主要用于染料、表面活性剂等有机合成中间体的制备，也可用于制造碘番酸，碘普酸钙，尼群地平，尼卡地平，尼莫地平、胆影脒钙、硝基苄啶等药物［2］。近几年来随着其应用范围的不断扩大，国内外对间硝基甲苯的市场需求也在逐年增大。目前工业上合成间硝基甲苯的方法主要是硝酸钠法和硝酸法，这两种方法均是以甲苯为原料的直接硝化，只是硝化试剂不同，它们都是在浓硫酸作用下进行的硝化，过程中产生大量的废酸，严重污染环境。我国间硝基甲苯的合成研究起步晚，技术落后，工业生产规模小，间硝基甲苯主要依赖进口，而化工生产的重要有机反应甲苯硝化制硝基甲苯的生产规模大，其中邻、对硝基甲苯是重要的有机化工中间体，间硝基甲苯常作为副产物以低价出售或大量库存积压，造成了生产过程的原子经济性低和化工资源的极大浪费［3］。
由文献知，经间硝基甲苯侧链 C-H 键选择性氧化制备间硝基甲苯的方法是一个值得研究的具有重要开发价值的领域，这种方法不仅克服了传统方法中的废酸污染问题，而且可以综合利用间硝基甲苯原料，降低生产成本，缓解国内对间硝基甲苯市场需求的压力，具有较好的社会经济效益。因此，本文选择以间硝基甲苯为原料，通过其侧链溴化、氧化水解的方法制备间硝基甲苯，并筛选合适的催化剂，探讨最佳的合成工艺条件。
1.2产品应用
酰氯主要用于有机合成，是除草剂稀禾啶、三甲苯草酮、噻草酮的中间体。还是有机合成中间体，用于制备丁苯和药物利尿酸、强痛定及中间体2-乙基-1,3环戊二酮，以及合成光引发剂369。
1.3研究现状及前景
酰氯具有极强的酰化能力，作为酰化剂在产品酰化合成的收率与质量方面比其他酰化方法具有更大的优越性，因而用途广泛，广泛应用于农药、医药、染料、引发剂等多个领域。近年来随着我国医药、农药工业的迅速发展，对酰氯的需求量越来越大，成为近几年来需求发展最快的有机合成中间体之一。但是由于其有毒, 具腐蚀性, 遇水分解, 目前国内正酰氯的生产较少，大部分依靠进口。世界酰氯的总生产能力约为20万吨/年，生产主要集中在西方发达国家与地区。
