环管式反应器在氯化苄合成中的应用

2013-01-29亓建设

中国氯碱 2013年4期

关键词：管式氯化氯气

亓建设

（山东省莱芜市汶河化工有限公司，山东莱芜271114）

氯化苄又名苯甲基氯，是医药、染料、农药、合成香料、增塑剂及表面活性剂的重要中间体，是一种典型的有机氯中间体，以氯化苄原料可合成上百种化学品。其合成副产物二氯苄和三氯苄也能利用。

1 氯化合成氯化苄反应机理

主反应方程式

副反应方程式

甲苯在催化剂的作用下主要生成氯化苄，但是随着氯化苄的含量的提高，会继续深度氯化生成二氯苄和三氯苄，并伴随着邻、对氯苯生成。

2 反应器形式的选择

氯化苄生产制造方法很多，主要有苯甲醇氯代法、氯甲基化法、甲苯催化氯化法等，其中，甲苯催化氯化法是最通用的生产方法。催化氯化法又分为光催化氯化法和低温催化氯化法，目前，中国氯化苄合成方法是光催化氯化法和低温催化氯化法并存[1]，目前较先进的精馏式反应器是采用在精馏塔上加装光照装置，反应区在塔体上进行，集合了多个反应釜与多个初馏釜于一体，反应产物经过分离集中到塔釜，未反应的甲苯仍在塔体上继续与氯气反应，这种工艺单程转化率高，但由于塔釜中的物料长时间处于高温条件下，容易产生自聚合现象，影响收率。低温催化氯化法是在催化剂存在下，甲苯与氯气低温反应，利用低温下甲苯转化成氯化苄收率高的特点，提高转化率及选择性，然而，多数采用间歇生产、反应釜体积大、液相鼓泡不均匀，随着氯化苄含量升高，副反应也逐渐增多，反应越到后期副产物越多。目前，生产技术也在不断改进并日渐成熟，环管式反应器就是其中成功的一例。

3 环管式反应器的应用

图1 环管式反应器

环管式反应器见图1，吸取了低温氯化和光氯化工艺的优点，由于通氯一侧反应物的相对密度小于另一侧，反应器内物料自身循环流动，使反应均匀，未反应完全的氯气在反应器的上部光氯化器中继续与甲苯反应，使反应彻底。副产物氯化氢能阻碍正反应的进行，所以，该反应需要在微负压下进行。反应温度低，一般控制为80～90 ℃，提高转化率及选择性同时，实现连续化生产，避免了间歇生产能耗高的缺点。

在反应中，尽可能减少副反应的发生，避免生成二氯苄和三氯苄，也要控制邻氯甲苯及苯甲醛的生成，其关健在于控制反应温度，并控制光照波长在334～365 nm 范围内，并控制好甲苯和氯气的通人量，进料要稳定进入，进料位置选在鼓泡器与出料口之间。设计反应器时，应采用孔径分布有效的F4 鼓泡器，使物料分布均匀，充分混合，气体表观速度控制在0.1～0.3 m/s 范围内。同时，甲苯和氯气按一定比例连续通人反应器中，反应液出口密度控制在0.975～0.980，使甲苯转化率为45%～50%，不宜过高。此外，为防止在反应中有低温氯化物产生，不仅要控制好氯化反应温度，而且，在甲苯进入反应器前，要进行预热，预热温度宜控制为60 ℃，且不能有气泡产生，以免对反应产生波动。

反应后的产物为粗产品，需要用精馏塔分离。精馏塔宜选用高釉瓷质高效波纹填料，这种填料稳定性好、耐腐蚀。回流比为1.1～2.0。精馏温度一般保持为100 ℃以上，且精馏温度不得超过170 ℃，这是因为氯化苄是一种热敏性物质，温度过高，会发生快速自聚。同时，应在真空状态下进行精馏，且真空度应稳定。另外，要控制精馏液中不含金属离子，因为氯化苄在金属离子存在下，再加上温度较高，会引发克拉夫茨—克瑞德反应，并有树脂状物生成，严重时，物料变成棕红色，同时释放出大量氯化氢气体。为抑制精馏过程中副反应发生，一般在蒸馏时加入微量的苯胺等抑制剂。

环管式反应器已经实现连续工业化，效果优于光氯化反应器。对比情况见表1。