[发明专利]对苯二甲酰氯生产工艺及其生产装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对苯二甲酰氯生产工艺及其生产装置，属于有机合成技术领域。

背景技术

对苯二甲酰氯别名对苯二酰二氯，简称TPC或TCL，是一种重要的精细化工产品，主要用做聚对苯二甲酰对苯二胺(简称芳纶1414或PPTA)和芳砜纶的聚合单体，此外在渗透膜材料、高分子材料和农药合成中也有一定的应用。芳纶1414由于其优异特性，应用领域十分广泛，是国家重点和发展的新材料。对苯二甲酰氯作为芳纶1414重要原料之一，其质量好坏直接关系到下游芳纶1414的产品性能，随着国内芳纶产业的快速发展，对苯二甲酰氯的需求也在快速增长，同时对其质量也提出了更高的要求。

目前，生产对苯二甲酰氯主要以对苯二甲酸为原料，根据所用氯化剂的不同，可分为氯化亚砜、五氯化磷、三氯化磷和光气法等，其中氯化亚砜法是目前应用最为广泛的合成方法，因为其工艺简单、技术成熟，国内企业基本采用该法进行生产。

氯化亚砜法以对苯二甲酸和氯化亚砜为原料，在催化剂作用下，反应制得对苯二甲酰氯粗品，经高真空精馏提纯得到高纯度对苯二甲酰氯。该法精制过程通常采用真空精馏，时间长，温度高，产品质量难以保证，同时，对真空设备要求较高，需去除前馏和精馏残渣，不利于产品质量稳定和收率提高，难以满足我国芳纶产业的快速发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种蒸馏提纯时间短、避免副反应发生、收率高、杂质含量低的对苯二甲酰氯生产工艺，本发明同时提供其生产装置。

本发明所述的对苯二甲酰氯生产工艺，是以对苯二甲酸和氯化亚砜为反应原料，以氯化亚砜为溶剂，在催化剂作用下升温回流反应，无气体放出后反应结束，分别经常压、减压蒸馏回收过量氯化亚砜，再经一级薄膜蒸发器在减压条件下将残留氯化亚砜和催化剂去除，最后再经二级薄膜蒸发器在高真空条件下进行蒸馏提纯，得到对苯二甲酰氯。

反应原理为：

其中，对苯二甲酸和氯化亚砜质量比为1:2.5～3.5。

所述的催化剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺的一种，催化剂用量为对苯二甲酸质量的0.1～1％。

所述的一级薄膜蒸发器、二级薄膜蒸发器均为旋转刮板式薄膜蒸发器。旋转刮板式薄膜蒸发器，是一种通过旋转刮板强制成膜，可在较高真空条件下进行降膜蒸发的高效蒸发器。其传热效率高、蒸发速度快、物料停留时间短、操作弹性大，尤其适宜热敏性物料、高粘度物料及易结晶含颗粒物料的蒸发浓缩、脱气脱溶、蒸馏提纯。

所述的一级薄膜蒸发器减压蒸馏的真空度为660Hg～720mmHg，温度为100～120℃。在反应过程中，通常加入过量氯化亚砜，由于氯化亚砜和对苯二甲酰氯间存在相互作用，常规减压蒸馏难以将其从反应液中彻底去除，导致在后续真空精馏过程中遇高温发生副反应，产生杂质，从而影响产品质量。在较低真空度及较低温度下，采用薄膜蒸发器就可将残留氯化亚砜和催化剂彻底去除。

所述的二级薄膜蒸发器蒸馏的真空度为730～750mmHg，温度为140～160℃。采用薄膜蒸发器直接将对苯二甲酰氯粗品进行蒸馏提纯，在刮板作用下强制将物料铺成薄膜，传热面积大、效率高，大幅缩短物料高温停留时间，避免长时间真空精馏高温回流对产品质量的影响。

所述的一级薄膜蒸发器、二级薄膜蒸发器的进料方式为间歇进料或连续进料。

所述的对苯二甲酰氯生产装置，包括反应釜，在反应釜后增设一级薄膜蒸发器和二级薄膜蒸发器。

其中，所述的反应釜和一级薄膜蒸发器之间依次设置反应液储罐和第一计量泵；一级薄膜蒸发器和二级薄膜蒸发器之间依次设置粗品储罐和第二计量泵；二级薄膜蒸发器之后依次设置冷凝器和成品罐。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

与传统亚砜法相比，本发明采用两级薄膜蒸发器，由于传热面积大、效率高，能够有效去除反应液中残留氯化亚砜和催化剂，缩短蒸馏提纯时间，避免副反应发生产生杂质，具有简单易行，生产周期短，产品收率高、杂质含量低等特点；本发明的生产装置，操作方便、工作效率大幅提升。本发明生产的对苯二甲酰氯，纯度达99.95％以上，收率大于99.5％。

附图说明

图1为对苯二甲酰氯生产装置的结构示意图；

图2为实施例1产品色谱图；

图3为对比例1产品色谱图；

图中：1、反应釜；2、反应液储罐；3、第一计量泵；4、一级薄膜蒸发器；5、粗品储罐；6、第二计量泵；7、二级薄膜蒸发器；8、冷凝器；9、成品罐。

具体实施方式