一种真空浓缩法生产硝基氯苯的方法与流程

1.本发明涉及硝基氯苯的生产技术领域，具体涉及一种真空浓缩法生产硝基氯苯的方法。


背景技术：

2.硝基氯苯包括对硝基氯苯、邻硝基氯苯以及间硝基氯苯，硝基氯苯是染料、医药以及香料等工业的重要中间体。现有常用的硝基氯苯的制备方法是利用氯苯为原料、硝酸为硝化剂、硫酸为催化剂，硝基反应过程中氯苯分子中一个氢原子被硝酸分子中的硝基取代得到硝基氯苯，硝化反应过程中还会产生副产物水。
3.现有的硝基氯苯生产工艺中，一般采用在连续低温(50-60℃)条件下发生硝化反应，反应装置是采用搅拌釜式反应器串联操作。但是这一生产工艺存在生产效率低、反应时间长、操作危险度高等缺陷。硫酸在硝化反应中仅仅起到催化和脱水的作用，而硝化反应过程中产生大量的副产物水，导致废酸中硫酸的质量分数降低到72-75％。如图1所示，硝化后的混合物利用沉降分离废酸和硝基氯苯混合液，但是分离出的废酸中还含有少量的硝酸以及硝化产物，作为催化剂的高浓度硫酸难以循环，因此硫酸消耗量大，产生大量的酸性废液难以处理，导致生产成本高、后续水处理难度大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种真空浓缩法生产硝基氯苯的方法，解决以下技术问题：
5.解决现有硝基氯苯生产工艺中催化剂难回收的问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种真空浓缩法生产硝基氯苯的方法，包括以下步骤:
8.(1)将硝化反应器产生的混合液ⅰ输送到蒸酸器中，蒸酸器蒸酸产生的混合蒸汽ⅰ输送到冷凝器中冷凝，蒸酸器蒸酸后得到的液相ⅰ输送到分液罐ⅱ中；
9.(2)液相ⅰ在分液罐ⅱ中静置分层得到上液相ⅱ和下液相ⅱ，上液相ⅱ进入硝基氯苯精制工艺，下液相ⅱ输送到混酸储存罐储存；
10.(3)混合蒸汽ⅰ经过冷凝器冷凝得到液相ⅱ和气相ⅰ，液相ⅱ输送到分液罐ⅰ，气相ⅰ输送到氧化塔中；
11.(4)液相ⅱ在分液罐ⅰ中静置分层得到上液相ⅰ和下液相ⅰ，下液相ⅰ为浓度99.0％以上的氯苯，上液相ⅰ输送到氧化塔中。
12.作为本发明进一步的方案：所述蒸酸器由真空机组抽至真空度8.5-13.5kpa，所述真空机组的进气管连通蒸酸器，真空机组的出气管连接冷凝器进气口。
13.作为本发明进一步的方案：所述蒸酸器内温度150-180℃。
14.作为本发明进一步的方案：所述冷凝器出气口设置有排料管，所述排料管上设置有气液分离阀，气液分离阀出液口设置出液管，气液分离阀出气口设置出气管，液相ⅱ通过
出液管输送到分液罐ⅰ中，气相ⅰ通过出气管送到氧化塔中。
15.作为本发明进一步的方案：所述氧化塔外壁设置有气泵，所述气泵向氧化塔中输送氧气，气相ⅰ、氧化塔中氧气以及上液相ⅰ反应得到硝酸溶液。
16.作为本发明进一步的方案：所述分液罐ⅰ底部连通设置排液管，所述排液管上设置有2#分液阀，2#分液阀排液口设置有上排液管和下排液管，下液相ⅰ通过下排液管输送到硝化反应器中，上液相ⅰ通过上排液管输送到氧化塔中。
17.作为本发明进一步的方案：所述分液罐ⅱ底部连通设置出料管，所述出料管上设置有1#分液阀，1#分液阀排液口设置有上排料管和下排料管，下液相ⅱ通过下排料管输送到混酸储存罐储存，上液相ⅱ通过上排料管输送到硝基氯苯精制工艺中。
18.作为本发明进一步的方案：所述混酸储存罐底部连通设置5#泵，所述5#泵将混酸储存罐中混酸输送到硝化反应器。
19.本发明的有益效果：
20.(1)本技术通过真空机组将蒸酸器内抽成低压状态，并调整真空度和蒸酸器温度，将硝化反应过程中产生的水以及原料中含有的水分部分蒸发去除，使废液中大量的质量分数为72％-75％的废硫酸浓缩，实现废酸回收利用，回收的废酸能够满足硝基氯苯生产的需要，大大降低废液处理难度，减少硝基氯苯的生产成本。
21.(2)本技术利用蒸酸器对制备硝基氯苯过程中产生的混合液进行蒸酸浓缩，使混合液中的硝酸、一氧化氮、氯苯以及部分水气化，并在气化过程中带走部分的热量，使混合液快速冷却，有效避免副作用的发生，气相经过冷凝器冷凝以及液液分离，将混合液中未参与硝化反应制备硝基氯苯的氯苯进行回收再利用。
22.(3)本技术将冷凝器冷凝后得到的与水不溶的一氧化氮输送到氧化罐中，与氯苯分液后得到的水相输送到氧化罐中，并通过气泵向氧化罐中输送氧气，一氧化氮与氧气以及水混合氧化制备得到硝酸溶液，得到的硝酸溶液处理后作为硝基氯苯的硝化原料回收利用，降低硝基氯苯的生产成本，减少工业废气的处理难度。
附图说明
23.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
24.图1是现有技术的硝基氯苯分离工艺流程图；
25.图2是本发明真空浓缩发生产硝基氯苯流程图。
26.图3是本发明真空浓缩发生产硝基氯苯流程图。
27.图中：1、硝化反应器；2、蒸酸器；3、冷凝器；4、分液罐ⅱ；5、混酸储存罐；6、分液罐ⅰ；7、氧化塔；8、真空机组；101、1#泵；201、2#泵；301、气液分离阀；401、3#泵；402、4#泵；403、1#分液阀；501、5#泵；601、6#泵；602、7#泵；603、2#分液阀；701、气泵。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1
30.请参阅图2-3所示：
31.本发明为一种真空浓缩法生产硝基氯苯的方法，包括以下步骤:
32.(1)将硝化反应器1产生的混合液ⅰ通过1#泵101泵入蒸酸器2中，蒸酸器2由真空机组8抽至真空度8.5kpa，蒸酸器2内温度150℃，蒸酸器2底部设置有2#泵201，真空机组8的进气管连通蒸酸器2，真空机组8的出气管连接冷凝器3进气口。蒸酸器2蒸酸产生的混合蒸汽ⅰ通过真空机组8输送到冷凝器3中冷凝，蒸酸器2蒸酸后得到的液相ⅰ通过2#泵201输送到分液罐ⅱ4中；
33.(2)分液罐ⅱ4底部连通设置出料管，出料管上设置有1#分液阀403，1#分液阀403排液口设置有上排料管和下排料管，上排料管上设置有3#泵401，下排料管上设置有4#泵402，液相ⅰ在分液罐ⅱ中静置分层得到上液相ⅱ和下液相ⅱ，下液相ⅱ为质量分数83.23％的硫酸溶液，下液相ⅱ通过4#泵402泵入混酸储存罐5储存，混酸储存罐5底部连通设置5#泵501，5#泵501将混酸储存罐5中混酸输送到硝化反应器1中参与硝化反应制备硝基氯苯，上液相ⅱ为硝基氯苯混合液，上液相ⅱ通过3#泵401泵入硝基氯苯精制工艺中继续精制分离出对硝基氯苯、间硝基氯苯以及邻硝基氯苯。
34.(3)冷凝器3出气口设置有排料管，排料管上设置有气液分离阀301，气液分离阀301出液口设置出液管，气液分离阀301出气口设置出气管，混合蒸汽ⅰ经过冷凝器3冷凝得到液相ⅱ和气相ⅰ，液相ⅱ通过出液管输送到分液罐ⅰ6中，气相ⅰ中含有不溶于水的一氧化氮，气相ⅰ通过出气管送到氧化塔7中；
35.(4)分液罐ⅰ6底部连通设置排液管，排液管上设置有2#分液阀603，2#分液阀603排液口设置有上排液管和下排液管，上排液管上设置有7#泵602，下排料管上设置有6#泵601，液相ⅱ在分液罐ⅰ中静置分层得到上液相ⅰ和下液相ⅰ，下液相ⅰ为质量分数99.5％氯苯，下液相ⅰ通过6#泵601泵入硝化反应器中，上液相ⅰ为质量分数99.3％水，上液相ⅰ通过7#泵602泵入氧化塔7中。氧化塔7外壁设置有气泵701，气泵701向氧化塔7中输送氧气，气相ⅰ、氧化塔7中氧气以及上液相ⅰ反应得到硝酸溶液。
36.实施例2
37.请参阅图2-3所示：
38.本发明为一种真空浓缩法生产硝基氯苯的方法，包括以下步骤:
39.(1)将硝化反应器1产生的混合液ⅰ通过1#泵101泵入蒸酸器2中，蒸酸器2由真空机组8抽至真空度9.5kpa，蒸酸器2内温度155℃，蒸酸器2底部设置有2#泵201，真空机组8的进气管连通蒸酸器2，真空机组8的出气管连接冷凝器3进气口。蒸酸器2蒸酸产生的混合蒸汽ⅰ通过真空机组8输送到冷凝器3中冷凝，蒸酸器2蒸酸后得到的液相ⅰ通过2#泵201输送到分液罐ⅱ4中；
40.(2)分液罐ⅱ4底部连通设置出料管，出料管上设置有1#分液阀403，1#分液阀403排液口设置有上排料管和下排料管，上排料管上设置有3#泵401，下排料管上设置有4#泵402，液相ⅰ在分液罐ⅱ中静置分层得到上液相ⅱ和下液相ⅱ，下液相ⅱ为质量分数85.14％的硫酸溶液，下液相ⅱ通过4#泵402泵入混酸储存罐5储存，混酸储存罐5底部连通设置5#泵501，5#泵501将混酸储存罐5中混酸输送到硝化反应器1中参与硝化反应制备硝基氯苯，上液相ⅱ为硝基氯苯混合液，上液相ⅱ通过3#泵401泵入硝基氯苯精制工艺中继续精制分离
出对硝基氯苯、间硝基氯苯以及邻硝基氯苯。
41.(3)冷凝器3出气口设置有排料管，排料管上设置有气液分离阀301，气液分离阀301出液口设置出液管，气液分离阀301出气口设置出气管，混合蒸汽ⅰ经过冷凝器3冷凝得到液相ⅱ和气相ⅰ，液相ⅱ通过出液管输送到分液罐ⅰ6中，气相ⅰ中含有不溶于水的一氧化氮，气相ⅰ通过出气管送到氧化塔7中；
42.(4)分液罐ⅰ6底部连通设置排液管，排液管上设置有2#分液阀603，2#分液阀603排液口设置有上排液管和下排液管，上排液管上设置有7#泵602，下排料管上设置有6#泵601，液相ⅱ在分液罐ⅰ中静置分层得到上液相ⅰ和下液相ⅰ，下液相ⅰ为质量分数99.4％的氯苯，下液相ⅰ通过6#泵601泵入硝化反应器中，上液相ⅰ为质量分数99.1％的水，上液相ⅰ通过7#泵602泵入氧化塔7中。氧化塔7外壁设置有气泵701，气泵701向氧化塔7中输送氧气，气相ⅰ、氧化塔7中氧气以及上液相ⅰ反应得到硝酸溶液。
43.实施例3
44.请参阅图2-3所示：
45.本发明为一种真空浓缩法生产硝基氯苯的方法，包括以下步骤:
46.(1)将硝化反应器1产生的混合液ⅰ通过1#泵101泵入蒸酸器2中，蒸酸器2由真空机组8抽至真空度10kpa，蒸酸器2内温度165℃，蒸酸器2底部设置有2#泵201，真空机组8的进气管连通蒸酸器2，真空机组8的出气管连接冷凝器3进气口。蒸酸器2蒸酸产生的混合蒸汽ⅰ通过真空机组8输送到冷凝器3中冷凝，蒸酸器2蒸酸后得到的液相ⅰ通过2#泵201输送到分液罐ⅱ4中；
47.(2)分液罐ⅱ4底部连通设置出料管，出料管上设置有1#分液阀403，1#分液阀403排液口设置有上排料管和下排料管，上排料管上设置有3#泵401，下排料管上设置有4#泵402，液相ⅰ在分液罐ⅱ中静置分层得到上液相ⅱ和下液相ⅱ，下液相ⅱ为质量分数87.75％的硫酸溶液，下液相ⅱ通过4#泵402泵入混酸储存罐5储存，混酸储存罐5底部连通设置5#泵501，5#泵501将混酸储存罐5中混酸输送到硝化反应器1中参与硝化反应制备硝基氯苯，上液相ⅱ为硝基氯苯混合液，上液相ⅱ通过3#泵401泵入硝基氯苯精制工艺中继续精制分离出对硝基氯苯、间硝基氯苯以及邻硝基氯苯。
48.(3)冷凝器3出气口设置有排料管，排料管上设置有气液分离阀301，气液分离阀301出液口设置出液管，气液分离阀301出气口设置出气管，混合蒸汽ⅰ经过冷凝器3冷凝得到液相ⅱ和气相ⅰ，液相ⅱ通过出液管输送到分液罐ⅰ6中，气相ⅰ中含有不溶于水的一氧化氮，气相ⅰ通过出气管送到氧化塔7中；
49.(4)分液罐ⅰ6底部连通设置排液管，排液管上设置有2#分液阀603，2#分液阀603排液口设置有上排液管和下排液管，上排液管上设置有7#泵602，下排料管上设置有6#泵601，液相ⅱ在分液罐ⅰ中静置分层得到上液相ⅰ和下液相ⅰ，下液相ⅰ为质量分数99.8％的氯苯，下液相ⅰ通过6#泵601泵入硝化反应器中，上液相ⅰ为质量分数99.6％的水，上液相ⅰ通过7#泵602泵入氧化塔7中。氧化塔7外壁设置有气泵701，气泵701向氧化塔7中输送氧气，气相ⅰ、氧化塔7中氧气以及上液相ⅰ反应得到硝酸溶液。
50.实施例4
51.请参阅图2-3所示：
52.本发明为一种真空浓缩法生产硝基氯苯的方法，包括以下步骤:
53.(1)将硝化反应器1产生的混合液ⅰ通过1#泵101泵入蒸酸器2中，蒸酸器2由真空机组8抽至真空度11.5kpa，蒸酸器2内温度170℃，蒸酸器2底部设置有2#泵201，真空机组8的进气管连通蒸酸器2，真空机组8的出气管连接冷凝器3进气口。蒸酸器2蒸酸产生的混合蒸汽ⅰ通过真空机组8输送到冷凝器3中冷凝，蒸酸器2蒸酸后得到的液相ⅰ通过2#泵201输送到分液罐ⅱ4中；
54.(2)分液罐ⅱ4底部连通设置出料管，出料管上设置有1#分液阀403，1#分液阀403排液口设置有上排料管和下排料管，上排料管上设置有3#泵401，下排料管上设置有4#泵402，液相ⅰ在分液罐ⅱ中静置分层得到上液相ⅱ和下液相ⅱ，下液相ⅱ为质量分数87.75％的硫酸溶液，下液相ⅱ通过4#泵402泵入混酸储存罐5储存，混酸储存罐5底部连通设置5#泵501，5#泵501将混酸储存罐5中混酸输送到硝化反应器1中参与硝化反应制备硝基氯苯，上液相ⅱ为硝基氯苯混合液，上液相ⅱ通过3#泵401泵入硝基氯苯精制工艺中继续精制分离出对硝基氯苯、间硝基氯苯以及邻硝基氯苯。
55.(3)冷凝器3出气口设置有排料管，排料管上设置有气液分离阀301，气液分离阀301出液口设置出液管，气液分离阀301出气口设置出气管，混合蒸汽ⅰ经过冷凝器3冷凝得到液相ⅱ和气相ⅰ，液相ⅱ通过出液管输送到分液罐ⅰ6中，气相ⅰ中含有不溶于水的一氧化氮，气相ⅰ通过出气管送到氧化塔7中；
56.(4)分液罐ⅰ6底部连通设置排液管，排液管上设置有2#分液阀603，2#分液阀603排液口设置有上排液管和下排液管，上排液管上设置有7#泵602，下排料管上设置有6#泵601，液相ⅱ在分液罐ⅰ中静置分层得到上液相ⅰ和下液相ⅰ，下液相ⅰ为质量分数99.3％的氯苯，下液相ⅰ通过6#泵601泵入硝化反应器中，上液相ⅰ为质量分数99.5％的水，上液相ⅰ通过7#泵602泵入氧化塔7中。氧化塔7外壁设置有气泵701，气泵701向氧化塔7中输送氧气，气相ⅰ、氧化塔7中氧气以及上液相ⅰ反应得到硝酸溶液。
57.实施例5
58.请参阅图2-3所示：
59.本发明为一种真空浓缩法生产硝基氯苯的方法，包括以下步骤:
60.(1)将硝化反应器1产生的混合液ⅰ通过1#泵101泵入蒸酸器2中，蒸酸器2由真空机组8抽至真空度13.5kpa，蒸酸器2内温度180℃，蒸酸器2底部设置有2#泵201，真空机组8的进气管连通蒸酸器2，真空机组8的出气管连接冷凝器3进气口。蒸酸器2蒸酸产生的混合蒸汽ⅰ通过真空机组8输送到冷凝器3中冷凝，蒸酸器2蒸酸后得到的液相ⅰ通过2#泵201输送到分液罐ⅱ4中；
61.(2)分液罐ⅱ4底部连通设置出料管，出料管上设置有1#分液阀403，1#分液阀403排液口设置有上排料管和下排料管，上排料管上设置有3#泵401，下排料管上设置有4#泵402，液相ⅰ在分液罐ⅱ中静置分层得到上液相ⅱ和下液相ⅱ，下液相ⅱ为质量分数81.89％的硫酸溶液，下液相ⅱ通过4#泵402泵入混酸储存罐5储存，混酸储存罐5底部连通设置5#泵501，5#泵501将混酸储存罐5中混酸输送到硝化反应器1中参与硝化反应制备硝基氯苯，上液相ⅱ为硝基氯苯混合液，上液相ⅱ通过3#泵401泵入硝基氯苯精制工艺中继续精制分离出对硝基氯苯、间硝基氯苯以及邻硝基氯苯。
62.(3)冷凝器3出气口设置有排料管，排料管上设置有气液分离阀301，气液分离阀301出液口设置出液管，气液分离阀301出气口设置出气管，混合蒸汽ⅰ经过冷凝器3冷凝得
到液相ⅱ和气相ⅰ，液相ⅱ通过出液管输送到分液罐ⅰ6中，气相ⅰ中含有不溶于水的一氧化氮，气相ⅰ通过出气管送到氧化塔7中；
63.(4)分液罐ⅰ6底部连通设置排液管，排液管上设置有2#分液阀603，2#分液阀603排液口设置有上排液管和下排液管，上排液管上设置有7#泵602，下排料管上设置有6#泵601，液相ⅱ在分液罐ⅰ中静置分层得到上液相ⅰ和下液相ⅰ，下液相ⅰ为质量分数99.1％的氯苯，下液相ⅰ通过6#泵601泵入硝化反应器中，上液相ⅰ为质量分数99.0％的水，上液相ⅰ通过7#泵602泵入氧化塔7中。氧化塔7外壁设置有气泵701，气泵701向氧化塔7中输送氧气，气相ⅰ、氧化塔7中氧气以及上液相ⅰ反应得到硝酸溶液。
64.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
65.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
66.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。