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苯氯化三相催化精馏过程研究

崔咪芬  
【摘要】:氯苯是氯化芳烃中最主要的产品之一,是重要的有机合成中间体,也可以直接用作溶剂。 目前国内外均采用塔式沸腾连续氯化法生产氯苯,该工艺虽然已有几十年的历史,相当成熟,被普遍采用,但还存在以下缺陷: (1) 苯的单程转化率低,物料处理量大,操作费用高。为避免氯苯的深度氯化,控制苯的转化率在25~35%,相当于3/4的原料苯需经分离循环使用,增加了后续工段水洗、中和、蒸馏以及循环苯冷却干燥的物料处理量,从而增加了设备投资和操作费用以及能量消耗。 (2) 工艺过程冗长,废水量大,污染环境。为避免氯化液中的三氯化铁和氯化氢对后续设备造成腐蚀和堵塞,必须进行水洗、中和,导致工艺流程冗长,设备投资大,操作费用高,同时产生大量酸、碱废水,污染环境。 (3) 反应热没有得到利用。苯氯化反应为强放热反应(ΔH=—131.5 kJ/mol),在反应过程中,反应热由苯汽化带出反应器,没有得到利用,白白浪费。 针对氯苯生产工艺存在的上述缺陷,本文首先提出了将反应精馏技术应用于苯氯化反应的设想,在铁催化剂存在下进行了苯氯化气液连续反应精馏实验,得到苯的转化率达99%左右,氯苯选择性达97%左右,初步证实将反应精馏技术应用于苯氯化连串反应是可行的。 但由于铁催化剂存在下苯氯化气液反应精馏存在氯化液含三氯化铁问题,本文提出开发一种高效固体催化剂以取代三氯化铁催化剂。通过对几种固体颗粒催化剂的预筛选及固体催化剂的制备成型与性能研究,开发出了催化活性较好、选择性高、强度好,催化剂原料成本又较低廉的QC-1型固体催化剂。在此催化剂作用下,苯的转化率达99.2%,氯苯选择性达98%,催化剂的平均活性达1.10g氯苯/(g催化剂.h)。 通过对QC-1型苯氯化催化剂1020小时的寿命考察,催化剂的活性基本不变,氯苯的选择性随操作时间几乎呈一条直线,均维持在97~99%水平,说明催化剂的选择性是稳定的且很高的,催化剂的平均活性为1.08g氯苯/(g催化


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