论文部分内容阅读
邻甲基苯氧乙酸是一种重要的化学品,是制备各种医药、农药、燃料等重要的原料,其氯化产物2-甲基-4-氯苯氧乙酸(商品名为2甲4氯)是世界上应用最广泛的除草剂之一,2甲4氯的有效性和安全性使得此类农药具有不可替代的作用。工业上,合成2甲4氯的方法主要是威廉逊醚合成法,该方法分为先氯化后缩合和先缩合后氯化两种工艺。对于前者,原料邻甲酚转化率低,氯化过程选择性较差,产生副产物氯代酚、二噁英等难以分离的有毒物质,使得2甲4氯的收率很低。对于后者,氯乙酸水解副反应,使邻甲酚转化率降低。工厂为了避免氯乙酸水解副反应的发生,采用一边反应一边汽提脱酚相结合的反应方式,但其存在反应时间长、产品纯度不稳定、含酚废水排放量大、污染环境、能耗高等缺点;此外,氯化终点难以判断,通氯气的过程中目标产物易被深度氯化,产生如2-甲基-4,6-二氯苯氧乙酸等多氯化物,为此,我们急需对现有2甲4氯的生产工艺进行优化改进,以期达到降低生产成本、节能减排、保护环境、提高经济效益等目的。本论文制备邻甲基苯氧乙酸的过程中,涉及的反应是以水为溶剂的均相反应,采用将50%氯乙酸钠水溶液直接投入邻甲酚钠体系中的加料方式,对邻甲基苯氧乙酸优化后得到最佳的反应条件:反应物料摩尔比邻甲酚:氯乙酸:氢氧化钠=1:1:2,反应温度110℃,反应时间3h;以水作为酸化溶剂,水:反应液的质量比0.6,酸化pH值为2,结晶温度为5℃,得到的平均收率(以邻甲酚计)为87.7%,相比车间生产工艺提高了2个百分点,降低了生产成本和能耗。邻甲基苯氧乙酸在缩合的过程中,原料邻甲酚并不能完全反应,会产生大量含酚废水。本文通过使用Aspen Plus流程模拟软件,对邻甲酚/水溶液进行常压精馏,并对设计流程进行了优化,最优条件下邻甲酚的回收率为97.9%。提纯后的邻甲酚作为原料循环回用,精馏后的水作为反应配料使用,提高了资源的利用率,减少了废水的排放。经过处理后含酚废水中邻甲酚含量降至0.1%,可达到生化处理原料要求。针对后氯化制备2-甲基-4-氯苯氧乙酸存在过氯现象,本文采用纯度为95%的邻甲基苯氧乙酸为原料,以氯气作为氯化试剂,进行了一系列单因素实验优化,最佳反应条件为:质量比邻甲基苯氧乙酸:二氯乙烷:水=1:2.6:3,反应温度为65℃,氯气速率控制在0.5g/min,采用反应液增重的计量方式,当通氯气量达到理论量后过量3%~4%,高温下将二氯乙烷相分出,缓慢冷却结晶,结晶温度为0℃,结晶时间1h,烘干得到的2甲4氯纯度95.2%,收率达85.3%,减少了过氯现象的发生。本文研究的特点是提高了产率,减少了废水量,提高了邻甲酚的利用率,减少过氯现象;总而言之,经过这一系列的工艺优化,建立了更加简单、高效且环境友好的合成方法。