способ получения монохлоруксусной кислоты

Формула изобретения

1. Способ получения монохлоруксусной кислоты, включающий хлорирование нагретой уксусной кислоты газообразным хлором, отличающийся тем, что уксусную кислоту перегревают до температуры 120 - 130^oС и под давлением 0,5-1 МПа подают в вихревую камеру предварительного смешения при одновременной подаче атомарного хлора с температурой 750-900^oС в весовом соотношении уксусная кислота : атомарный хлор, равном 1 : 1, с переводом уксусной кислоты в газовую фазу, а затем реакционную смесь подают в прямоточную трубу с ламинарным течением реакционной смеси - режим идеального вытеснения, с активацией реагентов УФ-излучением, при этом продукты реакции подвергают ступенчатой конденсации с выделением монохлоруксусной кислоты, уксусной кислоты и абгазного водорода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уксусную кислоту при подаче в камеру смешения распыляют в потоке инертного газа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу атомарного хлора в камеру смешения осуществляют тангенциально.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрореагировавшую уксусную кислоту возвращают на повторное хлорирование.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к усовершенствованию технологии получения монохлоруксусной кислоты (МХУК) и может быть использовано в химической промышленности.

МХУК является ценным продуктом для получения карбометилцеллюлозы, различных пестицидов и лекарственных средств.

МХУК получают сернокислотной гидратацией трихлорэтилена:

СlСН = ССl₂ + 2Н₂O - СН₂СlСООН + НСl

или окислением монохлорацетальдегида или этиленхлоргидрина:

CH₂ClCHO + 0,5O₂ - CH₂ClCOOH + HCl

cм. , например, "Промышленные хлорорганические продукты", Справочник под ред. Л.А. Ошина, М., Химия, 1978, с.85-86.

Наиболее близким к заявляемому является каталитический способ получения монохлоруксусной кислоты, включающий хлорирование нагретой уксусной кислоты газообразным хлором при подаче уксусного ангидрида с последующим выделением товарной монохлоруксусной кислоты (см., например, пат. RU 2059602, м.кл. С 07 С 53/16, опублик. 10.05.96).

Недостатком известного способа получения МХУК является необходимость использования уксусного ангидрида в процессе хлорирования, а также проведение дополнительной стадии каталитического гидрогенолиза.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является упрощение процесса получения МХУК, исключение использования уксусного ангидрида и исключение процесса гидрогенолиза в присутствии дорогого и дефицитного катализатора - палладия.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе получения монохлоруксусной кислоты, включающем хлорирование нагретой уксусной кислоты газообразным хлором, уксусную кислоту перегревают до температуры 120-130^oС и под давлением 0,5-1 МПа подают в вихревую камеру предварительного смешения при одновременной подаче атомарного хлора с температурой 750-900^oС в весовом соотношении уксусная кислота : атомарный хлор, равном 1 : 1, с переводом уксусной кислоты в газовую фазу, затем реакционную смесь подают в прямоточную трубу с ламинарным течением реакционной смеси - режим идеального вытеснения, с активацией реакционной смеси ультрафиолетовым излучением. Продукты реакции подвергают ступенчатой конденсации с выделением монохлоруксусной кислоты, уксусной кислоты и абгазного водорода.

При этом предпочтительно уксусную кислоту при подаче в камеру смешения распылять в потоке инертного газа, например азота.

Кроме того, целесообразно подвод атомарного хлора в камеру смешения осуществлять тангенциально.

Целесообразно непрореагировавшую уксусную кислоту возвращать на повторное хлорирование.

Способ осуществляется следующим образом.

Уксусная кислота, перегретая выше температуры кипения (120-130^oС), под давлением 0,5-1,0 МПа подается в вихревую камеру предварительного смешения с распылением в потоке инертного газа, например азота, с подводом атомарного хлора, подаваемого при температуре 750 - 900^oС. Вихревой поток в камере смешения может быть обеспечен за счет тангенциального подвода атомарного хлора в камеру предварительного смешения, что обеспечивает компенсацию ингибирующего влияния примесей, неизбежных в техническом продукте, а также уменьшение индукционного периода основной цепи реакции.

Весовое соотношение уксусной кислоты к атомарному хлору составляет 1 : 1.

Основной реакционный участок с активацией реагентов ультрафиолетовым (УФ) излучением представляет собой прямоточную трубу, работающую в режиме "идеального вытеснения", т.е. при ламинарном течении реакционной смеси.

Подавление побочной реакции образования МХУК обеспечивается за счет того, что основной технологический цикл проводят при недостатке хлора.

Продукты реакции подвергают ступенчатой конденсации, при этом в начале отделяют МХУК, затем отделяют непрореагировавшую уксусную кислоту, которую возвращают на повторное хлорирование. Выделяющийся абгазный хлористый водород направляют на утилизацию.

При реализации заявленного способа выход основного продукта - МХУК близок к теоретическому.

Пример конкретного выполнения способа из расчета на производительность 1т МХУК/ч.

Уксусную кислоту с расходом 750 кг/ч перегревают до 125^oС и под давлением 0,8 МПа подают в вихревую камеру предварительного смешения при одновременной подаче 750 кг/ч хлора атомарного при температуре 800^oС в весовом соотношении уксусная кислота : атомарный хлор, равном 1 : 1. Переведенная в газовую фазу уксусная кислота образует с хлором реакционную смесь, которая подается в прямоточную трубу с расходом 1250 м³/ч. При ламинарном течении реакционной смеси (режим "идеального вытеснения") проводят активацию реагентов УФ-излучением в диапазоне 3000-5000 при мощности 1,5 Вт/см² в режиме непрерывного облучения. В результате происходит реакция замещения атома водорода на атом хлора в молекуле уксусной кислоты с образованием монохлоруксусной кислоты, выделившийся атомарный водород связывается с атомарным хлором с получением хлористого водорода. Прореагировавшая реакционная смесь направляется на ступенчатую конденсацию для последовательного отделения монохлоруксусной кислоты (1 т/ч), избытка уксусной кислоты (115 кг/ч), которая направляется на повторное хлорирование, и хлористого водорода (385 кг/ч) для утилизации.

Распыление уксусной кислоты в инертном газе при подаче в камеру смешения повышает безопасность процесса, снижает количество побочных примесей в целевом продукте.

Тангенциальная подача атомарного хлора улучшает перемешивание реакционной смеси, повышает полноту реакции.