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如何开发新的催化体系以改进氯乙酸生产技术? 1

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      氯乙酸生产技术的关键在于氯化反应。为了降低副反应的发生并避免产品提纯的过程,我们需要开发新的催化体系。目前已有一些辅助催化剂,如乙酸锰、乙酸铬、浓硫酸、氯磺酸和氯化亚砜等,但它们的效果并不理想。最近的一些技术,如反应结晶耦合和光催化反应精馏耦合合成氯乙酸,也没有取得理想的结果。如果我们能够开发一种催化体系,使氯化液中一氯乙酸的质量分数大于70%,同时控制二氯乙酸的质量分数低于0.5%,那么我们就不再需要结晶或加氢等纯化过程,只需简单的精馏就能得到高纯度的氯乙酸产品,从而大大简化生产过程并降低生产成本。

      此外,我们还需要通过开发新的催化体系来提高乙酸的氯化反应速度。目前的催化剂条件下,乙酸氯化反应的速度较慢,反应周期需要24小时以上。如果要实现连续化生产,所需的装置和建设资金都会很大。然而,太原理工大学精细化工研究所最近开发的醋酐-超强酸催化体系在这两个方面都取得了重大突破。当氯乙酸质量分数大于96%时,二氯乙酸的质量分数小于1.6%,反应时间也缩短为3-5小时。随着进一步的研究,我们预计会取得更好的结果。

      醋酐催化乙酸氯化法是国外发达国家通用的氯乙酸生产方法。它具有产品质量好、环境污染小、副产盐酸质量好以及容易实现连续化生产等显著优点。在我国的实践中,采用醋酐催化法生产氯乙酸并没有增加生产成本,而且综合效益很好。

      氯乙酸生产工艺的总发展趋势是连续化和自动化。为了实现连续氯化、连续加氢、连续分离和连续成型,我们需要在设备和工艺技术方面不断改进。国外已经采用电脑控制的大容量反应釜来实现间歇氯化法中的连续化生产。例如,美国尼亚特公司的一套8000吨/年装置只使用了2台24m3反应釜,其中一台用于氯化,一台用于粗料援冲。通过电脑控制操作,所得的粗料中氯乙酸的质量分数高达95%。主要的工艺过程包括氯化、结晶、切片和包装。氯化采用该公司的专有技术,结晶采用瑞士苏尔寿(Sulzer)公司的结晶精制技术。另外,德国赫斯特(Hoechst A.G)公司等也采用塔式反应器实现乙酸的连续氯化。虽然氯乙酸粗料中氯乙酸的质量分数可以达到95%以上,但仍存在重复氯化的缺陷,二氯乙酸含量较高。因此,辅以催化加氢脱氯过程,将二氯乙酸转化为一氯乙酸,成为20世纪90年代重点研究开发的技术。

      尽管氯乙酸生产作为一种传统精细化工中间体产业在发达国家的生产技术非常先进,但由于存在潜在的污染问题,生产受到了很大的限制,生产规模不断萎缩。因此,近年来国外,尤其是发达国家对氯乙酸新技术的研究越来越少。

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