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氯乙酸是一种基础化工产品,广泛应用于医药,农药,活性剂等诸多领域。我国作为氯乙酸生产大国,多采用间歇法生产,存在生产周期长,原料消耗高,产品质量差,环境污染重,自动化程度低等问题。本论文目标为开发高效、低耗的氯乙酸新工艺,具体工作包括:(1)实验测定了油浴和微波加热下氯乙酸合成的动力学数据,研究了反应参数对氯乙酸合成的影响。油洛加热:研究了反应温度、催化剂用量、氯气流量对氯化过程的影响。催化剂用量主要影响乙酸氯化的反应速度和最大氯乙酸浓度。在实际生产中,乙酸酐的加入量不宜低于10%,反应3～4h为宜。反应选择性表现为前期高温选择性好,后期低温选择性好。在反应前期(0～4h),反应温度120℃,在反应后期(>4h)可设为110℃,氯气流量以300ml/min为食。微波加热:研究了反应温度、催化剂用量、微波功率对氯化过程的影响,实验数据表明微波可强化氯化过程,提高反应速率和氯乙酸的选择性。微波合成氯乙酸的反应速率和最大氯乙酸浓度均优于油浴,且微波加热相较油浴加热有更好的选择性,100℃,110℃时微波优势更显著。优化的微波合成氯乙酸条件为乙酸:乙酸酐=100:15,反应温度100～110℃,微波功率200W,氯气流量略过量。(2)开展油浴和微波合成MCA的动力学模型研究提出了描述乙酰氯损失的修正项公式:dC5/dt=k5·P*·C5l,发现引入乙酰氯浓度修正项可有效提高拟合精度。多修正项对比表明,最终引入体积校正项、乙酰氯浓度及竞争因子的拟一级连串模型拟合精度最高。油浴加热时,生成氯乙酸,二氯乙酸,三氯乙酸的活化能分别为Eal= 50.02kJ/mol Ea2=53.96kJ/mol,Ea3=68.15kJ/mol。微波加热时,各步骤反应的活化能分别为Eal=49.95kJ/mol Ea2=55.15kJ/mol,Ea3=53.12kJ/mol,模拟计算结果表明微波可提高氯化效率和氯乙酸的选择性。(3)开展氯乙酸工艺优化的研究在工厂实际调研的基础上,建立了年产2万吨MCA的乙酸间歇氯化法和乙酸连续氯化过程两种工艺的Aspen Plus.计算机模型,通过分析工艺过程的畑平衡,确定操作单元的畑损失,找出系统能量损失的症结所在;结合对工艺的物料计算和公用工程计算分析,提出了两种优化工艺方案。计算结果表明,相对于间歇法而言,改进连续法乙酸消耗降低了30.66%,不可利用的重组分减少了97.49%。